DE3206749A1

DE3206749A1 - Ersatzschaltung zum umschalten einer, ein digitalsignal fuehrende betriebsstrecke auf einer ersatzstrecke

Info

Publication number: DE3206749A1
Application number: DE19823206749
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl. Ing. 8000 München Hornung
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1983-09-08
Also published as: DE3206749C2

Description

Ersatzschaltung zum Umschalten einer, ein Digitalsignal
führenden Betriebsstrecke auf einer Ersatzstrecke.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ersatzschaltung zum empfangsseitigen Umschalten einer, ein Digitalsignal führenden Betriebsstrecke auf eine ursprünglich dasselbe Digitalsignal führende Ersatz strecke mit Meldeeinrichtungen für ein Überschreiten einer definierten Bitfehlerquote an der Betriebsstrecke und an der Ersatzstrecke, mit einem ersten Umschalter, der die Strecke niedrigerer Bitfehlerquote mit einem Ausgang verbindet,und mit einer, durch die Signale der Meldeeinrichtungen betätigbaren Umschaltersteuerung.
Wichtige Weitverkehrsverbindungen müssen gegen Unterbrechungen geschützt werden. Dazu wird das zu übertragende Digitalsignal gleichzeitig über zwei getrennte Strecken geführt. Beim Ausfall einer Strecke wird dann auf der Empfangsseite mittels einer automatischen Umschaltung ersatzgeschaltet.
Die eingangs beschriebene Ersatzschaltung ist Gegenstand eines älteren Vorschlags (P 31 45 893.9). Bei dieser ist an jede Strecke eine Neldeeinrichtung für ein Überschreiten einer definierten Bitfehlerquote, für ein AIS-Signal und fUr einen Digitalsignal-Ausfall angeschlossen. Eine Logik steuert aufgrund der von den Meldeeinrichtungen empfangenen Meldungen einen Umschalter, der die als geeignet befundene Strecke mit dem Empfänger verbindet.
Die beiden Strecken sollen aus Gründen möglichst großer Sicherheit räumlich getrennte Wege benutzen. Die Folge sind unterschiedliche Laufzeiten. Bei einer Umschaltung geht ein Teil der Nachricht verloren, falls die Laufzeit auf der Ersatzstrecke kleiner als die auf der Betriebsstrecke ist. Im umgekehrten Fall wird ein Teil der Nachrichten wiederholt. In beiden Fällen wird demnach die Nachricht verfälscht. Besonders störend ist es, wenn durch den Phasensprung bei der Umschaltung die Synchronisation der folgenden Geräte verloren geht und während des Suchvorganges nach dem Rahmenkennungswort zusätzliche Bitfehler erzeugt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, Laufzeitunterschiede zwi-Schen der Betriebsstrecke und Ersatzstrecke bis zum Zeitabstand von zwei aufeinander folgenden Rahmenkennungswörtern automatisch auszugleichen.
Ausgehend von einer Ersatzschaltung der eingangs geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Anschluß für die Ersatzstrecke und dem ersten Umschalter ein Pufferspeicher vorgesehen ist, daß ein interner, für begrenzte Frequenzvariation ausgelegter Taktoszillator vorgesehen ist, der einen Bitfolgetakt und über einen Frequenzteiler einen Rahmenkennungstakt zum synchronen- und rahmenrichtigen Auslesen des Pufferspeichers erzeugt, und daß eine Synchronisiereinrichtung vorgesehen ist, die den internen Taktoszillator bei ungestörtem Betrieb auf das Digitalsignal der Betriebsstrecke, bei gestörtem Betrieb auf das Digitalsignal der Ersatzstrecke und nach Beseitigung der Störung vor Rücksohaltung auf die Betriebs strecke wieder auf deren Digitalsignal synchronisiert.
Durch die Begrenzung der Frequenzvariation des Taktoszillators wird erreicht, daß die Anpassung des internen Takts an-den Takt des Ersatzsignales so langsam vor sich geht, daß die Taktoszillatoren der auf die Umschalteeinrichtung folgenden Empfangseinrichtungen dieser Frequenzabweichung gut folgen können.
Die Synchronisiereinrichtung kann in vorteilhafter Weise auch derart abgeändert werden, daß der interne Taktoszillator nur bei Totalausfall der Betriebsstrecke auf das Digitalsignal der Ersatzstrecke synchronisiert wird.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Synchronisiereinrichtung einen ersten Vergleicher für Rahmenkennungstakte enthält, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers, dessen zweiter Eingang über einen zweiten, von einem zweiten Vergleicher für die Bitfehlerraten gesteuerten Umschalter entweder mit einem Rahmenkennungswort-Empfänger an der Betriebsstrecke oder an der Ersatzstrecke und dessen Ausgang über einen Begrenzer mit einem Steuereingang des internen Taktoszillators verbunden sind.
Vorteilhaft ist es außerdem, wenn zum Grobausgleich von Laufzeitunterschieden zwischen dem Anschluß für die Betriebsstrecke oder die Ersatzstrecke und dem ersten Umschalter Verzögerungseinrichtungen fester Verzögerungszeit einschaltbar sind. Durch Anlegen eines Testsignals im Sender kann auf der Empfangsseite die Reihenfolge der Rahmen erkannt und eine entsprechende Anzahl von Verzögerungseinrichtungen zwischengeschaltet werden.
Vorteilhaft ist es schließlich, wenn der zweite Vergleicher mit zwei Eingängen für die Signale der Meldeeinrichtungen und mit einem Eingang fiir den gewählten Rahmenkennungstakt ausgebildet ist.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ersatzschaltung und Fig. 2 zeigt ein Pulsdiagramm für einen Totalausfall einer Betriebsstrecke.
Die Ersatzschaltung nach Fig. 1 enthält einen Betriebsstrecken-Eingang BE, einen Ersatzstrecken-Eingang EE und einen Ausgang A. Weiter sind Leitungsendgeräte LEI und LE2, Decodierer D1 und D2 und ein Codierer C, Umschalter U1 und U2, Taktableitungen T1 und T2, Rahmenkennungswort-Empfänger RKW1 und RKW2, ein Vergleicher VR für den Rahmenkennungswort-Takt, ein Vergleicher VB für die Bitfehlerrate, ein Begrenzer B, ein interner Taktoszillator 0, ein Frequenzteiler FT, eine Verzögerungseinrichtung VZ und ein Pufferspeicher P vorhanden. Pulstakte sind mit PT1, PT2 und PT3, Rahmenkennungswort-Takte mit RT1, RT2 und RT3 und Signale für Bitfehlerrate bzw. Totalausfall mit BFR1 und BFR2 bezeichnet.
Die Digitalsignale der Betriebsstrecke und Ersatzstrecke gelangen von den Leitungsendgeräten LE1 und LE2 zu je einer Taktableitung T1 und T2 und einem Decodierer D1 und D2. Zur Grobanpassung der Rahmen ist eine Verzögerungseinrichtung VZ in den Betriebsweg gelegt, welche das Digitalsignal um das Vielfache des Rahmens verzögert. (Die Verzögerungseinrichtung könnte auch im Ersatzweg liegen.) Da beispielsweise in einem 2Mbit/s-Signal nur nach jedem zweiten Rahmen wieder ein Rahmenkennungswort auftritt, muß in diesem Fall um gradzahlige Vielfache des Rahmens verzögert werden. Die Feineinstellung der Laufzeit erfolgt im Ersatzweg über dem Pufferspeicher P. Beide Signale gelangen zum Umschalter U1.
Zur Steuerung des Umschalters Ul werden die Rahmenkennungswort-Takte RT1 und RT2 und an den Decodierern D1 und D2 abgeleitete Signale BFR1 und BFR2 verwendet, welche eine Überschreitung bestimmter Bitfehlerquoten bzw. einen Totalausfall anzeigen. Die Decodierer D7 und D2 übernehmen somit die Funktion der Meldeeinrichtungen.
Wird der Code im Zuge der Verbindung regeneriert oder umgesetzt, so ist er nicht mehr zur Erfassung der Fehlerquote der Gesamtverbindung geeignet. In diesen Fällen muß das Rahmenkennungswort auf Bitfehler ausgewertet werden. Die beiden Signale BFR1 und BFR2 würden dann von den Rahmenkennungswort-Empfängern RKW1 und RKq2 erzeugt werden. Der interne Taktoszillator O erzeugt den Pulstakt PT3 einer Frequenz von beispielsweise 2048 kHz zur Steuerung des Auslesens aus dem Pufferspeicher P und für den auf dem Umschalter U1 folgenden Codierer C.
Aus diesem Pulstakt PT3 kann über den Frequenzteiler FT ein 4-kHz-Rahmenkennungswort-Takt RT3 gewonnen und im Vergleicher VR mit dem Rahmenkennungswort-Takt RTl aus dem Betriebssignal oder mit dem Rahmenkennungswort-Takt RT2 aus dem Ersatzsignal je nach Stellung des Umschalters U2 in der Phase verglichen werden. Sind beide nicht in Phase, so gibt der Vergleicher VR ein Signal ab, das über den Begrenzer B, den internen Taktoszillator 0 in seiner Frequenz solange geringfügig verändert, bis Phasengleichheit erreicht ist.
Die Umschaltvorgänge selbst werden vom Vergleicher VB gesteuert. Meldet beispielsweise die Betriebsseite Totalausfall und ist die Ersatzseite in Ordnung, so werden die beiden Umschalter U7 und U2 sofort betätigt.
Ist die Betriebsseite wieder fehlerfrei, so wird durch den Vergleicher VR über den Umschalter U2 zunächst die Taktanpassung vorgenommen. Erst wenn der Vergleicher VR an den Vergleicher VB das Ende der Anpassung meldet, wird über den Umschalter U1 auf die Betriebs strecke zurückgeschaltet.
Wenn die Betriebsstrecke nur eine erhöhte Fehlerquote aufzeigt, wird über den Vergleicher VB nur der Umschalter U1 betätigt. Die Synchronisation wird weiterhin von der Betriebsstrecke abgeleitet. Der Zustand der Ersatzstrecke ist mit in das Umschaltverhalten einbezogen. Auf eine unterbrochene Ersatzstrecke wird nicht geschaltet; auf eine gerade mit erhöhter Bitfehlerquote laufende Ersatzstrecke nur im Fall des Totalausfalls der Betriebsstrecke.
Fig. 2 zeigt ein zeitabhängiges Ablaufdiagramm für einen Totalausfall der Betriebsstrecke. Der interne Taktoszillator 0 ist auf den Rahmentakt RT1 des empfangenen Signals der Betriebsseite synchronisiert. Wenn keine Störung vorhanden ist, ist das Betriebssignal auf den Ausgang A geschaltet. Durch Einschalten von Verzögerungseinrichtungen VZ für je eine halbe Rahmenlänge vor Inbetriebnahme der Strecke wurden beide Digitalsignale derart einjustiert, daß das Ersatzsignal im Mittel einen halben Rahmen vorauseilt. Über den Pufferspeicher P, der mit dem internen Pulstakt PT3 ausgelesen wird, wird das Ersatzsignal verzögert, so daß an den Eingängen des Umschalters U7 beide Signale absolut synchron und rahmenrichtig anliegen. Eine Umschaltung, weil die Bitfehlerquote der Betriebsstrecke ein bestimmtes Maß überschreitet, oder ein Umschalten von Hand oder ein Rückschalten auf die Betriebsstrecke nach Beseitigung der Störung, würde außer den Fehlern -verursacht durch die Bitfehlerquote - keinen weiteren Informationsverlust zur Folge haben. Zum Erkennen des Totalausfalls im Zeitpunkt t1 wird die Zeit bis zum Zeitpunkt t2 benötigen. Bis dahin gibt es einen Informationsverlust. Im Zeitpunkt t2 wird bitsynchron auf die Ersatzseite umgeschaltet. Gleichzeitig wird die Synchronisation des internen Taktoszillators 0 von der Ersatzstrecke übernommen. Die Verzögerungseinrichtung VZ sorgt dafür, daß kein plötzlicher Phasensprung auftritt, sondern daß die Anpassung an die Phasenlage des Ersatzweges sehr langsam vor sich geht. In Fig. 2 ist dieser Vorgang nur über fünf Rahmen verteilt. In einem realen System wird eine Zeitdauer über wesentlich mehr Rahmen benötigt. Ein 2-Mbit/s-Primärsystem arbeitet beispielsweise mit einer Taktfrequenzgenauigkeit von 5O.1O6. Setzt man für die Umschaltung den fUnf-1.106 6 zigsten Teil, nämlich an, so müssen 10 Rahmen durchlaufen werden bis der interne Rahmentakt RT3 um einen Rahmen gegenüber dem Vergleichssignal verschoben ist. Dazu ist eine Zeit von etwa zwei Minuten erforderlich. Die Übertragung ist in dieser Zeit jedoch nicht beeinträchtigt.
Eine Rückschaltung auf die Betriebs strecke nach Ende des Ausfalls erfolgt ohne Informationsverlust. Wenn die Bitfehlerquote auf der Betriebs strecke unter dem Schwellenwert abgesunken ist, wird zunächst nur die Synchronisation des internen Taktoszillators 0 auf die Betriebsstrecke umgeschaltet. Dabei wird allmählich das abgegebene Ersatzsignal in seiner Phasenlage dem Betriebssignal angepaßt. Dieser Vorgang verläuft ähnlich wie bei der Umschaltung auf die Ersatzstrecke, jedoch in umgekehrter Richtung. Erst wenn beide Signale exakt synchron sind, wird das Betriebssignal auf den Ausgang A durchgeschaltet und die Ersatz strecke wieder abgetrennt.
5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Ersatzschaltung zum empfangsseitigen Umschalten einer, ein Digitalsignal führenden Betriebs strecke auf eine ursprünglich dasselbe Digitalsignal führende Ersatzstrecke mit Meldeeinrichtungen fUr ein Überschreiten einer definierten Bitfehlerquote an der Betriebsstrecke und an der Ersatzstrecke mit einem ersten Umschalter (U1), der die Strecke niedrigerer Bitfehlerquote mit einem Ausgang (A) verbindet, und mit einer, durch die Signale der Meldeeinrichtungen betätigbaren Umschaltesteuerung (VB), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß für die Ersatzstrecke (EE) und dem ersten Umschalter (ul) ein Pufferspeicher (P) vorgesehen ist, daß ein interner, fUr begrenzte Frequenzvariation ausgelegter Taktoszillator (0) vorgesehen ist, der einen Bitfolgetakt und über einen Frequenzteiler (FT) einen Rahmenkennungs-Takt zum synchronen- und rahmenrichtigen Auslesen des Pufferspeichers (P) erzeugt, und daß eine Synchronisiereinrichtung (T1, RKW1, T2, RKW2, U2, VR, B) vorgesehen ist, die den internen Taktoszillator (0) bei ungestörtem Betrieb auf das Digitalsignal der Betriebsstrecke (BE), bei gestörtem Betrieb auf das Digitalsignal der Ersatzstrecke (EE) und nach Beseitigung der Störung vor Rückschaltung auf die Betriebsstrecke (BE) wieder auf deren Digitalsignal synchronisiert.
2. Ersatzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung (T1, RKW1, T2, RKW2, U2, VR, B) derart abgeändert ist, daß der interne Taktoszillator (0) nur bei Totalausfall der Betriebsstrecke (BE) auf das Digitalsignal der Ersatzstrecke (EE) synchronisiert wird.
3. Ersatzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung einen ersten Vergleicher (VR) für Rahmenkennungstakte enthält, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des Frequenzteilers (FT), dessen zweiter Eingang über einen zweiten, von einem zweiten Vergleicher (VB) für die Bitfehlerrate gesteuerten Umschalter (U2) entweder mit einem Rahmenkennungswort-Empfänger (Rq1, RKW2) an der Betriebsstrecke (BE) oder an der Ersatzstrecke (EE) und dessen Ausgang über einen Begrenzer (B) mit einem Steuereingang des internen Taktoszillators (0) verbunden sind.
4. Ersatzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß für die Betriebsstrecke (BE) oder die Ersatzstrecke (EE) und dem ersten Umschalter (U1) Verzögerungseinrichtungen (VZ) fester Verzögerungszeit einschaltbar sind.
5. Ersatzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vergleicher (VB) mit zwei Eingängen für die Signale (BFR1, 3FR2) der Meldeeinrichtungen und mit einem Eingang für den gewählten Rahmenkennungstakt ausgebildet ist.