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DE69203497T2 - Endstationssynchronisierung in einem Baumnetzwerk mit mehreren Übertragungsraten und Halbduplexbetrieb. - Google Patents

Endstationssynchronisierung in einem Baumnetzwerk mit mehreren Übertragungsraten und Halbduplexbetrieb.

Info

Publication number
DE69203497T2
DE69203497T2 DE69203497T DE69203497T DE69203497T2 DE 69203497 T2 DE69203497 T2 DE 69203497T2 DE 69203497 T DE69203497 T DE 69203497T DE 69203497 T DE69203497 T DE 69203497T DE 69203497 T2 DE69203497 T2 DE 69203497T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission
station
time signal
central station
synchronization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69203497T
Other languages
English (en)
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DE69203497D1 (de
Inventor
Jacques Abiven
Fabrice Bourgart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gula Consulting LLC
Original Assignee
France Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
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Application granted granted Critical
Publication of DE69203497T2 publication Critical patent/DE69203497T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0602—Systems characterised by the synchronising information used
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Synchronisierung von Endstationen, die über ein digitales Baumnetzwerk mit einer Zentralstation verbunden sind. Die Endstationen sind in unterschiedlichen Entfernungen zur Hauptstation angeordnet. Die Synchronisierung wird hauptsächlich in der Zentralstation vorgenommen, damit die von den Endstationen ausgesandten Datenabschnitte oder Pakete sich während der Kommunikation mit der Zentralstation nicht zeitlich überlappen, und besteht im zeitlichen Multiplexen eines Rücksenderasters beim Empfang in der Zentralstation.
  • Um eine solche Synchronisation auszuführen, wertet die Zentralstation die Ausbreitungszeit im Netz zwischen der Zentralstation und jeder Endstation aus und bestimmt daraus eine Verzögerung, die zur Endstation übertragen wird und programmierbar ist, damit ein von der Endstation ausgesandter Datenabschnitt in ein zugehöriges, vorgegebenes Zeitintervall des Rücksenderasters eingeführt wird.
  • Die Patentanmeldung FR-A-2636482 offenbart ein solches Synchronisierungsverfahren für ein Zeitgetrenntlage-Kommunikationsnetzwerk mit einer Übertragungsrate. Das Synchronisierverfahren einer Zentralstation weist gemäß dieser Patentanmeldung folgende Schritte auf:
  • - das Aussenden eines Senderasters durch die Zentralstation, das eine Aussendeordnung von Synchronisierungsworten beinhaltet, zu den zu synchronisierenden Endstationen mit einer vorgegebenen Übertragungsrate,
  • - Auslösung eines Zählens von periodischen Impulsen in der Zentralstation während des Aussendens des Senderasters,
  • - Übertragung eines Synchronisierwortes durch die Endstation zur Zentralstation als Antwort auf das Ende des Senderasters,
  • - Anhalten des Zählens der Impulse als Antwort auf das Entdecken des Synchronisierwortes in der Zentralstation zur Erzeugung einer Impulszahl,
  • - das Berechnen einer Verzögerung als Funktion der Impulszahl und
  • - die Übertragung dieser Funktion durch die Zentralstation an die Endstation, damit diese einen Datenausschnitt in ein zugehöriges Zeitintervall des Rücksenderasters aussendet.
  • Nach diesem Verfahren sind die periodischen Impulse diejenigen eines Zeitsignals mit der binären Übertragungsrate der digitalen Raster, die zwischen den Stationen ausgetauscht werden, und insbesondere mit der einzigen Übertragungsrate, mit der die Endstationen arbeiten.
  • Dennoch zeigt der Betrieb eines solchen Netzes, daß die Synchronisierung der Endstationen, die bezüglich eines einzigen Zeitsignales mit der Übertragungsrate der Endstationen durchgeführt wird, das Risiko des Überlappens von Datenausschnitten im Rücksenderaster birgt. Die Ausbreitungszeit zwischen den Stationen und damit die programmierbaren Verzögerungen werden zu dicht aufeinanderfolgenden Zeiten ausgewertet. Diese Auswertungen sind um so weniger genau, um so höher die Übertragungsrate der Endstationen ist, und umso mehr die Bit-Zeit in der Nähe der Antwortzeiten der elektronischen Komponenten und/oder der aufgrund thermischer Einflüsse im Übertragungsnetz entstehenden Veränderungen der Ausbreitungszeiten liegt.
  • Die Erfindung beabsichtigt, eine genauere Synchronisierung der Endstationen zu gewährleisten, unabhängig davon, wie die Übertragungsraten der Endstationen und die Unterschiede der Übertragungsraten zwischen den Endstationen sind.
  • Zu diesem Zweck ist das Synchronisierungsverfahren derart charakterisiert, wie in Anspruch 1 definiert.
  • Nach bevorzugten Ausführungsformen ist die ganze Zahl I größer als zwei, typischerweise gleich acht.
  • Im Gegensatz zur früheren Technik wirkt sich die Synchronisierung einer Endstation nicht mehr auf die nächste Bit-Zeit aus, sondern auf einen Bruchteil der Bit-Zeit und damit als Funktion der Betriebsübertragungsrate der Endstation. Das Zählen der Impulse ist dadurch sehr viel repräsentativer für die Ausbreitungszeit zwischen der Zentralstation und der Endstation einerseits und hängt andererseits von dem mittleren Zeitsignal und damit von der Übertragungsrate der Endstation ab. Dieses letzte Merkmal ermöglicht das Durchführen der Synchronisierung für Endstationen, die mit unterschiedlichen Übertragungsraten arbeiten, und die Verwendung von mittleren Zeitsignalen, um die Rücksenderasterausschnitte genau zu regenerieren.
  • Ganz allgemein enthüllt die Regenerierung eines von einer Endstation ausgesandten Datenausschnittes den Empfang dieses Ausschnittes in der Zentralstation bezüglich eines mittleren Zeitsignals, um einen Empfangsausschnitt zu erzeugen, und die Regeneration des Empfangsausschnittes bezüglich eines vorgegebenen Referenzzeitsignales, das für die Regenerierung aller Datenausschnitte eines von den Endstationen ausgesendeten Rücksenderasters eingesetzt wird.
  • Wenn die Datenrate einer Endstation hoch ist, typischerweise größer als zehn Mbit/s, und die Ausbreitungszeiten thermischen Schwankungen unterworfen sind, die Veränderungen der Rangfolge des Zeit-Bits zwischen zwei Synchronisationen verursachen können, weist das Verfahren mindestens eine zyklische Verifikation der Synchronisierung der Endstation auf. Die Verifikation besteht aus dem Bestimmen eines zweiten mittleren Zeitsignals, dem Auswerten der Verschiebung zwischen einem ersten mittleren Zeitsignal, das während einer vorhergehenden Verifikation bestimmt wurde, und dem zweiten mittleren Zeitsignal, dem Empfang aller von der Endstation ausgesendeten Datenausschnitte in der Zentralstation mit Bezug auf das zweite Zeitsignal und dem Regenerieren der Bits des empfangenen Datenausschnittes als Funktion der ausgewerteten Verschiebung und mit Bezug auf ein vorgegebenes Referenzzeitsignal, das zur Regenerierung aller Datenausschnitte in einem von den Endstationen ausgesendeten Rücksenderaster eingesetzt wird.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Synchronisierung von Endstationen mit einer vorgegebenen Übertragungsrate zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, die in der Zentralstation enthalten ist.
  • Diese Vorrichtung weist folgende Elemente auf:
  • - Einrichtungen zur Erzeugung von mindestens I Zeitsignalen mit der vorgegebenen Übertragungsrate der Endstation, die untereinander um TB/I während I aufeinanderfolgender Rasterperioden phasenverschoben sind, wobei TB das Zeit-Bit der von der Endstation ausgesendeten Bits und I eine ganze Zahl sind,
  • - Vergleichseinrichtungen zur Erkennung der Synchronisierungsworte, die von der Endstation bezüglich der I Zeitsignale während der I Rasterperioden ausgesendet werden,
  • - Einrichtungen zum Speichern der Indizes der Zeitsignale, die von einer Gleichheit der Worte in Vergleichseinrichtungen verursacht sind,
  • - Einrichtungen zur Berechnung eines Index der gespeicherten Indizes, um ein mittleres Zeitsignal zu erzeugen, das dem berechneten Index entspricht und zur Wiederherstellung der von der Endstation nach der Synchronisierung ausgesendeten Bits bestimmt ist,
  • - Einrichtungen zum Zählen der Impulse des mittleren Zeitsignals zwischen der Emission eines Senderasters durch die Zentralstation und der Entdeckung eines Synchronisierungswortes mit Bezug auf das mittlere Zeitsignal während einer Rasterperiode, die auf I Rasterperioden folgt, um eine Impulszahl zu erzeugen, und
  • - Einrichtungen zur Berechnung der Verzögerung als Funktion der Impulszahl.
  • Diese Synchronisierungsvorrichtung weist außerdem Einrichtungen zum Empfang aller Bits des von der Endstation ausgesendeten Datenausschnittes im Rhythmus des mittleren Zeitsignals und Einrichtungen zur Wiederherstellung jedes von der Zentralstation empfangenen Bits mit Bezug auf ein gleiches Referenzzeitsignal wie das der Endstation auf.
  • Weitere Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, von denen zeigen:
  • Fig. 1 den bekannten schematischen Aufbau eines Baumnetzwerkes mit Zeitgetrenntlage-Übertragung und mehreren Übertragungsraten für das Durchführen des Synchronisierverfahrens nach der Erfindung;
  • Fig. 2 ein Senderaster und ein Rücksenderaster in einer Rasterperiode in Zeitgetrenntlage;
  • Fig. 3 die Struktur eines Senderasters analog zu derjenigen eines Rücksenderasters;
  • Fig. 4 einen Betriebsabschnitt in einem Senderaster;
  • Fig. 5 einen Algorithmus von Etappen und Unteretappen der Synchronisierung einer Endstation nach der Erfindung;
  • Fig. 6 einen Zeitfahrplan bezüglich der Übertragung der Senderaster und Synchronisierworte für die Synchronisierung einer Endstation, wobei die Zeiten in Bit-Zahlen bei einer niedrigen Übertragungsrate ausgedrückt sind;
  • Fig. 7 ein Zeitdiagramm bezüglich eines in der Zentralstation empfangenen Bits und der Zeitsignale;
  • Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild einer Zentralstation nach der Erfindung;
  • Fig. 9 F + 9 E detaillierte Blockschaltbilder der Synchronisierschaltungen in der Zentralstation für Endstationen mit niedriger und hoher Übertragungsrate;
  • Fig. 10, 11 + 12 Zeitdiagramme der in der Zentralstation empfangenen Bits und der Zeitsignale zur Regenerierung der empfangenen Bits mit hoher Übertragungsrate, jeweils für drei Gruppen von mittleren Zeitsignalen, die in Abhängigkeit des Index eines mittleren Zeitsignals ausgewählt wurden, das während einer Verifikation der Synchronisierung einer Endstation aufgestellt wurde; und
  • Fig. 13 ein detailliertes Blockschaltbild einer Regenerierungsschaltung eines Rücksenderasters in der Zentralstation.
  • Die nachfolgende genaue Beschreibung bezieht sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auf ein Übertragungsnetz mit mehreren Übertragungsraten in Zeitgetrenntlage mit einem Übertragungsträger in Baumstruktur SUT, beispielsweise aus Glasfasern, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Übertragung in Zeitgetrenntlage im Netzwerk erfolgt in einem Modus, der als Sammel- Zeitgetrenntlage und mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (AMRT) bezeichnet wird. Das Netzwerk weist eine Zentralstation 1 und eine Vielzahl von angeschlossenen Endstationen 2&sub1; bis 2K auf.
  • Die ganze Zahl K wird als Funktion der Zahl N der digitalen Kanalabschnitte in einem Raster mit Vielfachübertragungsraten und der Zahl der verschiedenen Übertragungsraten, die den Endstationen entsprechen, gewählt, wie man nachfolgend sehen wird.
  • Um die Ideen zu verdeutlichen, werden nachfolgend numerische Werte der Parameter, wie Anzahl der Abschnitte, Dauer, Übertragungsraten, Frequenzen und Bit-Zahlen, insbesondere bezüglich eines Vielfachübertragungsratenrasters angegeben. So wird die Zahl der Abschnitte N zu 8 gewählt, und die Anzahl verschiedener Übertragungsraten beträgt zwei, wobei diese gekennzeichnet sind durch die Übertragungsrate in einer schwachen Leitung DF = 4,096 Mbit/s und einer Übertragungsrate in einer starken Leitung DE = 49,152 Mbit/s.
  • Die Zentralstation 1 dient als Telefon-Kleinzentrale mit automatischer Vermittlung, die mehrere Baumnetzwerke, wie das in Fig. 1 gezeigte, bedient. Die Zentralstation ist mit N digitalen bidirektionalen Kanälen, die eine erste niedrige Übertragungsrate von df = 160 kbit/s aufweisen, die unterhalb der Übertragungsrate der schwachen Leitung liegt, und mit N digitalen bidirektionalen Kanälen mit einer ersten hohen Übertragungsrate von de = 2.048 Mbit/s, die unterhalb der Übertragungsrate der starken Leitung DE, verbunden. Die 2N bidirektionalen Kanäle sind mit dem allgemeinen telefonischen Vermittlungsnetz verbunden. In Abhängigkeit der Anforderungen der ankommenden oder abgehenden Verbindungen, die vom allgemeinen Telefonvermittlungsnetz oder den Endstationen ausgehen, weist die Zentralstation den Endstationen Rasterabschnitte während der Verbindung zu. Die Zentralstation multiplext die Kanäle ansteigend mit der zugehörigen Übertragungsrate in Abschnitte des Senderasters und demultiplext die Abschnitte des Rücksenderasters in den digitalen Kanälen absteigend mit der entsprechenden Übertragungsrate. Die speziellen Operationen des Multiplexens und Demultiplexens gehören nicht zum Rahmen der Erfindung. Man kann hier auf die französische Patentanmeldung Nr. 90-13923 (FR-A-2669168, veröffentlicht am 15.05.1992), angemeldet am 09. November 1990, mit dem Titel "Verfahren zum digitalen Multiplexen und Demultiplexen mit Vielfachübertragungsraten" Bezug nehmen.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Betriebsfunktionen und Synchronisierung der hauptsächlich in der Zentralstation auf der Seite des Trägers in Baumstruktur SUT hervorgerufenen Raster hinter der zur Multiplexeinrichtung mit Vielfachübertragungsraten in Richtung der Aussenderaster TCT, die von der Zentralstation ausgesendet werden, und vor Demultiplexeinrichtungen mit Vielfachübertragungsraten in Richtung der Rücksenderaster TTC, die von der Zentralstation empfangen werden. Die Aussenderichtungen und Empfangsrichtungen werden auch als "Abwärtsrichtung" und "Aufwärtsrichtung" bezeichnet.
  • Jede Endstation verträgt sich mit der Übertragungsrate einer vorgegebenen Leitung DF oder DE, um als telefonische Einrichtung wie ein lokales Netzwerk mit einer entsprechenden viel niedrigeren Übertragungsrate dF oder dE dienen zu können.
  • Das Verbindungsnetzwerk, das die Zentralstation 1 mit den Endstationen 2&sub1; bis 2K verbindet, wird von einem Baum gebildet, dessen Stamm von der Zentralstation ausgeht und dessen Äste sich auf der Ebene von bidirektionalen optischen Kopplern 3 ausbreiten, die einen gemeinsamen, auf die Zentralstation ausgerichteten Anschluß und mehrere zweite, auf die Endstation ausgerichtete Anschlüsse aufweisen.
  • Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, sind die Endstationen 2&sub1; bis 2K in unterschiedlichen Entfernungen zur Zentralstation angeordnet. In dieser Figur ist ein erster Koppler 3&sub1; in einer Entfernung L&sub0; von der Zentralstation 1 entlang einer Glasfaser als Ast des Baumes FO angeordnet und über die zweiten Anschlüsse mit einer ersten Endstation 2&sub1; über eine optische Faserlänge L&sub1; und mit einer Endstation 2K über eine optische Faserlänge LK über mindestens zwei Koppler 3&sub2; bis 3K verbunden. Die anderen Anschlüsse der Koppler 3&sub2; und 3K dienen anderen Endstationen, in diesem Fall den Endstationen 2k bis 2K-1, wobei k eine ganze Zahl zwischen 1 und K ist. Ebenso ist die Endstation 2&sub1; mit der Zentralstation über eine optische Faserlänge L&sub0; + L&sub1; und einen einzigen Koppler 3&sub1; verbunden, während die Endstation 2K mit der Zentralstation über eine optische Faserlänge L&sub1; + LK über mindestens drei Koppler 3&sub1;, 3&sub2; und 3K verbunden ist. Diese Ungleichheit der Entfernungen zwischen der Zentralstation und den Endstationen verursacht in den ausgetauschten Signalen nicht nur verschiedene Verzögerungszeiten der Ausbreitung sondern auch eine unterschiedliche Dämpfung der Signale.
  • Die Einrichtungen zur Abhilfe der Ungleichheit in den Signaldämpfungen gehören nicht zum Rahmen der vorliegenden Erfindung, und der Leser wird bezüglich dieses Themas auf die EP-A-465300, die am 26. Juni 1993 angemeldet und am 08. Januar 1992 veröffentlicht wurde und den Titel "Verfahren zur Steuerung der Emissionsebene von Endeinrichtungen in einem Übertragungsnetzwerk mit Wechselbetrieb" trägt, verwiesen.
  • Wenn man mit tk die Verzögerungszeit der Ausbreitung zwischen der Zentralstation 1 und einer Endstation 2k bezeichnet, wobei k eine ganze Zahl zwischen 1 und K ist, und wenn die Entfernung L&sub0; + Lk zwischen diesen Stationen ungefähr zwischen 0 und 10 km beträgt, sind die Verzögerungszeiten der Ausbreitung t&sub1; bis tK bezüglich den Stationen 2&sub1; bis 2K kleiner als 33 us, und kleiner als eine maximale Verzögerungszeit von ungefähr tmax = 50 us. Wie in der FR-A-2636482 gezeigt, müssen die unterschiedlichen Abschnitte eines Rücksenderasters TTC von den Endstationen in Verbindung mit der Zentralstation zu genau bestimmten Augenblicken übertragen werden, um jedes Überlappen der Abschnitte während der fort laufenden Bildung des Rasters TTC auf der Ebene der Koppler 3&sub1; bis 3K zu verhindern, und insbesondere beim Empfang in der Zentralstation 1. Diese genauen Augenblicke hängen direkt von den verschiedenen Verzögerungszeiten der Ausbreitung ab und werden bezüglich eines Referenzzeitpunktes gekennzeichnet, der von der Zentralstation vorgeschrieben wird, die die Rolle der Meisterstation gegenüber den sklavischen Endstationen spielt. Der Referenzzeitpunkt entspricht dem Anfang der Übertragung des Aussenderasters TCT durch die Zentralstation und dem Anfang einer Periode des Rasters PT der Zeitgetrenntlageübertragung.
  • Gemäß Fig. 2 ist die Frequenz der Zeitgetrenntlageübertragung gleich 2 kHz, und eine Periode der Zeitgetrenntlage und des Rasters ist PT = 500 us. Jedes Rasters TCT, TTC weist eine Dauer von weniger als die halbe Rasterperiode PT/2 = 250 us auf, um der Ausbreitungszeit in Aussenderichtung und Rücksenderichtung von maximal 2tmax zwischen der Zentralstation 1 und der am weitesten entfernten Endstation 1a Rechnung zu tragen, nämlich einer Zeit 2TP > 2tmax zwischen dem Ende der Übertragung des Rasters TCT und dem Anfang des Empfangs des Rasters TTC in der Zentralstation. Die Zeit 2TP enthält auch eine sehr kurze Sicherheitszeit, die notwendig ist zum Umstellen des Übertragungsmodus auf den Empfangsmodus in jeder der Zentral- und Endstationen. Wenn man beispielsweise in Betracht zieht, daß die Information mit der Übertragungsrate der schwachen Leitung DF = 4,096 Mbit/s übertragen wird, was einer Bit-Zeit von 0,244 us entspricht, enthält ein Raster TCT, TTC 800 Bits der Dauer DT = 195,31 us, was einer Maximalzeit von 2TP = 109,375 us ergibt, was 2TPF = 448 Bits bei 4,096 Mbits/s entspricht. Die Zeit 2TP ist mehr als notwenig, um die Signale zwischen der Zentralstation und einer etwa 10 km von der Zentralstation entfernten Endstation über einige Koppler aus zutauschen.
  • Wie in Fig. 3 insbesondere für das Senderaster TCT gezeigt ist, ist ein Raster aus einem Betriebsabschnitt SG am Kopf des Rasters und aus N = 8 Abschnitten digitaler Datenkanäle S1 bis S8 zusammengesetzt, die für die im Verkehr mit der Zentralstation verbundenen Endstationen reserviert sind.
  • Der Betriebsabschnitt SG dient dem Herstellen der Verbindungen zwischen der Zentralstation und den Endstationen und insbesondere bezüglich einer Datenstation, dem Inbetriebsetzen der Endstation, der Ermöglichung der Datenübertragung, der Anforderung der Übertragung eines Amplituden-Referenzwortes (MRA) und eines zeitlichen Synchronisationswortes (MST), die von der Zentralstation geordnet sind, der Zuteilung eines der Datenkanäle, der Identifikation der Verbindungsübertragungsrate des Abschnittes, der Anforderung einer Zustandsinformation der Endstation, usw. ... Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Betriebsabschnitt SG im Senderaster TCT aus einem Verriegelungswort des Rasters MVT, einer Adresse der Endstation, die Zugriffsberechtigung J genannt wird, einem Befehlsordnungsfeld OC, einem Befehlsinformationsfeld IC und anderen Arbeits-Bits zusammengesetzt, die nicht zum Rahmen der Erfindung gehören und mit AG bezeichnet sind und sich insbesondere auf die Versorgung der Stationen beziehen.
  • Das Verriegelungswort des Rasters MVT weist typischerweise 8 Bits auf und ist dazu bestimmt, in klassischer Weise die Zeitbasen in den verbundenen Endstationen 2&sub1; bis 2K, die die Rolle von Sklavenstationen spielen, mit einem Zeitbasissignal in der Zentralstation 1 zu synchronisieren, die die Rolle der Meisterstation spielt. Der Beginn der Aussendung eines Wortes MVT im Senderaster TCT definiert den Beginn einer Rasterperiode PT. Insbesondere von der Entdeckung des Verriegelungswortes des Rasters MVT ausgehend, nutzt jede Endstation das entsprechende Bit-Zeitsignal, hier gleich HDF = 4,096 MHz oder HDE = 49,152 MHz und leitet daraus die notwendigen höheren Zeitsignale ab, insbesondere 49,152 MHz für eine mit der Übertragungsrate DF verträgliche Endstation.
  • Die Zugriffsberechtigung J ist zusammengesetzt aus den Zahlen 1 bis K der Endstationen 2&sub1; bis 2K, für die die Informationen OC und IC bestimmt sind, die auf den Betriebsabschnitt folgen. Wenn K gleich 8 ist, ist die Zugriffsberechtigung durch ein Wort mit 3 Bits gebildet. Um jeden Fehler auszuschließen, d. h. insbesondere um auszuschließen, daß eine bereits synchronisierte Endstation auf die Zentralstation infolge eines Übertragungsfehlers der Zugriffsberechtigung antwortet, muß eine verbundene Endstation ihre Zahl als Zugriffsberechtigung in zwei aufeinanderfolgenden Senderastern TCT erkennen, um daraus abzuleiten, daß die Informationen OC und IC insbesondere für eine Übertragung des Wortes MST für sie bestimmt sind.
  • Das Feld OC wird durch verschiedene Befehlsordnungen gebildet, die nach einem Austauschprotokoll zwischen der Zentralstation und den Endstationen kodiert sind. Diese Ordnungen können das Inbetriebsetzen einer Endstation betreffen, d. h. einerseits die Zuordnung eines verfügbaren Kanalabschnittes S1 bis S8 zu dieser Station, und andererseits ein Verf ahren für die ansteigende Regulierung des Amplituden-Niveaus des Senders in der Zentralstation mit Hilfe eines Amplituden-Referenzwortes MRA mit der Übertragungsrate von DF = 4,096 Mbit/s, wie in der bereits zitierten EP-A-465300 beschrieben ist, und eine Sendeordnung eines zeitlichen Synchronisationswortes MST, um ein Synchronisierungsverfahren der Erfindung auszulösen. Die Befehlsordnungen können auch alle ankommenden und abgehenden Übertragungsforderungen zwischen der Zentralstation und jeder Endstation betreffen.
  • Das Feld IC enthält die Werte, die mit den Befehlsordnungen im Feld OC verbunden sind, beispielsweise einen digitalen Wert, der einer geordneten Summation durch ein kodiertes Wort im Feld OC zugeordnet ist. Diese komplementären Betriebsinformationen dienen vielfältigen Funktionen und sind alle in digitaler Form ausgedrückt. Insbesondere kann das Feld IC ein Wort zur Regulierung der Amplitude [UD] für eine Endstation gemäß der EP-A-465300 enthalten.
  • Die Bits des Arbeitsabschnittes SG werden in den Stationen mit der ersten Übertragungsrate dg = 64 kbit/s verarbeitet und weisen somit die Zahl nbG = 64 x 0,5 = 32 für PT = 500 us auf. Wenn man eine Leitungsübertragungsrate DG dem Abschnitt SG auferlegt, die gleich der niedrigsten Übertragungsrate DF = 4,096 Mbit/s in den Datenabschnitten ist, damit der Betriebsabschnitt für alle Endstationen interpretierbar ist, ist die Dauer des Datenabschnittes DG = 7,81 us, einem Drittel der Dauer DS = 23,44 us jedes der Datenabschnitte S1 bis S8.
  • Ein Datenabschnitt Sn mit einer gegebenen Rangfolge n zwischen 1 und N = 8 ist nicht ein für alle Mal einer Endstation zugeordnet, sondern ist einer Endstation durch die Zentralstation 1 in Abhängigkeit der Verfügbarkeiten der anderen Abschnitte zugeordnet. Während einer Verbindungsanforderung kann der Abschnitt S2 der Rangfolge 2 beispielsweise die Endstation 2k-1 der Rangfolge k-1 ansprechen. Jeder Datenabschnitt ist dazu bestimmt, Informationen zwischen der Endstation und einer anderen entfernten Endstation über die Zentralstation 1 und im vorliegenden Fall das allgemeine Telefonvermittlungsnetz zu begleiten.
  • Gemäß der hier betrachteten Ausführungsform weisen die digitalen Kanäle eine der beiden primären Übertragungsraten dF = 160 kbit/s und dE = 2,048 Mbit/s auf. Bei anderen Varianten jedoch kann die Zahl der verschiedenen primären Übertragungsraten und damit die Zahl der Verbindungsübertragungsraten in den Abschnitten viel größer sein, selbst gleich der Zahl N = 8 der Abschnitte. Die Verbindungsübertragungsraten sind beispielsweise ein Teiler der größten Verbindungsübertragungsrate DE und können 4,096 Mbit/s; 8,192 Mbit/s; 12,288 Mbit/s; 16,384 Mbit/s und 24,576 Mbit/s sein.
  • Die digitalen Kanäle mit den Übertragungsraten dF und dE werden ebenso in Gruppen von nbF = 160 x 0,5 = 80 Bits und nbE = 2048 x 0,5 = 1024 Bits in jeder Rasterperiode PT aufgeteilt. In den Multiplexeinrichtungen mit Vielfachübertragungsraten der Zentralstation oder in den Übertragungseinrichtungen einer Endstation wird eine Bit-Gruppe mit der niedrigen primären Übertragungsrate DF zu einem Abschnitt komprimiert, wie den Abschnitt S2 in Fig. 1, um mit der niedrigen Verbindungsübertragungsrate DF = 4,096 Mbit/s übertragen zu werden; dieser Abschnitt weist außerdem NBF = (DF.DS) = 96 Bits auf, von denen nbF = 80 Nutzdatenbits des Kanals sind. Auf analoge Weise wird eine Bit-Gruppe mit der ersten hohen Übertragungsrate de in einen Abschnitt komprimiert, wie den Abschnitt S8 in Fig. 1, um mit der hohen Verbindungsübertragungsrate DE = 49,152 Mbit/s übertragen zu werden; dieser Abschnitt weist NBE = (DE.DS) = 1152 Bits auf, von denen ndE = 1024 Nutzdatenbits des Kanals sind. Die zusätzlichen Bits der Abschnitte der Anzahl NBF-nbF = 16 und NBE-nbE = 128 sind Füllbits ohne Bedeutung oder werden vorzugsweise zum Teil am Ende der Übertragung eingesetzt und am Ende der Abschnitte angeordnet.
  • Es ist zu bemerken, daß die Übertragungsraten in der Leitung, die als Funktion von Funktionseigenschaften der verschiedenen Typen von Endstationen bestimmt werden, vorzugsweise ein Vielfaches der niedrigen Leitungsübertragungsrate DF und genauer gesagt der Leitungsübertragungsrate DG des Betriebsabschnittes betragen, damit der Betriebsabschnitt von allen Endstationen verarbeitet werden kann. Im vorliegenden Beispiel ist ein Bit der niedrigen Übertragungsrate DF gleich DE/DF = 12 aufeinanderfolgende Bits im gleichen logischen Zustand und der Übertragungsrate DE, d. h. die Größe eines Bits der niedrigen Übertragungsrate DF ist 12 mal so groß wie die Größe eines Bits der hohen Übertragungsrate DE im Raster.
  • In Rücksenderichtung von den Endstationen 2&sub1; bis 2K zur Zentralstation 1 weist das Rücksenderaster TTC eine analoge Struktur wie das Aussenderaster TCT auf und enthält ein Betriebsfeld SG und N Kanalabschnitte, die den Endstationen der Verbindung zugeordnet sind. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, stehen die Abschnitte S1 bis S8 im Raster TTC ebenso wie im Raster TCT nebeneinander. Das Ende des Empfangs des letzten Abschnittes S8 des Rasters TTC in der Zentralstation definiert das Ende einer Rasterperiode PT. Für eine gleiche Übertragung bezüglich einer Endstation weisen die beiden Datenkanalabschnitte, die ihr zugeordnet sind, dieselbe Rangfolge in den Rastern TCT und TTC auf.
  • Obwohl das Betriebsfeld SG des Rücksenderasters TTC eine analoge Struktur wie das Senderaster TCT aufweist, ist das Feld SG im Rücksenderaster TTC nur am Ende des zeitlichen Synchronisierverfahrens nach der Erfindung neben dem ersten Abschnitt S1 angeordnet. Während dieses Verfahrens weist das Feld SG eine zeitliche Position auf, die in der Ausbreitungszeit 2tk enthalten ist, die von der Entfernung zwischen der Endstation 2k während der Synchronisation und der Zentralstation 1 abhängt. Es wird daran erinnert, daß die Felder SG in den Rastern TCT und TTC nur Informationen bezüglich einer Endstation auf einmal begleiten.
  • Während der zeitlichen Synchronisierung einer Endstation 2k beginnt der Betriebsabschnitt im Rücksenderaster TTC mit einem zeitlichen Synchronisierungswort MSTF, MSTE, das vorzugsweise eine oder mehrere Wiederholungen des Verriegelungswortes des Rasters MVT ist, das von der Zentralstation abgegeben wird. Das Wort MVT weist typischerweise 8 Bits auf. Das Wort MSTF, MSTE bildet eine zeitliche Information, die der Zentralstation auf genaue Weise erlaubt, die Ausbreitungszeit tk und damit die Entfernung zwischen den Stationen zu bestimmen, indem die Bits des Wortes MSTE, MSTF mit den Bits desselben zuvor abgespeicherten Wortes in der Zentralstation verglichen werden. Ebenso ist das Feld IC des Abschnittes SG des Rasters TTC während der Regulierung der Emissionsamplitude im Sender der Endstation 2k nach der EP-A-465300, die quasi simultan zur zeitlichen Synchronisierung erfolgen kann, aus einem Amplituden-Referenzwort MRA zusammengesetzt, das von 8 aufeinanderfolgenden Bits mit dem Zustand "1" gebildet ist und dessen Amplitude von der programmierbaren Emissionsebene im Sender abhängt. Wenn alle Worte des Abschnittes SG im Senderaster TCT und alle Worte des Abschnittes SG im Rücksenderaster TTC mit Ausnahme des Wortes MSTF, MSTE die konstante niedrige Übertragungsrate DF = 4,096 Mbit/s aufweisen, weist das Wort MSTF, MSTE dennoch die Transmissionsübertragungsrate DF, DE der Endstation während der Synchronisierung auf. Ebenso weist das Feld des Synchronisierungswortes MSTF, MSTE im Abschnitt SG des Rasters TTC eine Dauer gleich 8/4,096 = 1,95 us auf. Das Synchronisierungsfeld wird von einem Wort MSTF mit 8 Bits für eine Endstation mit der niedrigen Übertragungsrate DF = 4,096 Mbit/s vollkommen belegt und ist am Anfang des Feldes von einem Wort MSTE mit 96 Bits für eine Endstation der Übertragungsrate DE = 49,152 Mbit/s belegt. Gemäß anderen Varianten kann das Wort MSTE jedoch 8 (DE/DS) = 96 Bits maximal beinhalten. Die Worte MSTF und MSTE tragen so dazu bei, die Ausbreitungszeiten t&sub1; bis tk als Funktion der den Endstationen zugeordneten Übertragungsraten genau zu bestimmen, um die Sendezeitpunkte der verschiedenen Datenabschnitte in den Endstationen nach den entsprechenden Synchronisierverfahren der Endstationen bestimmen zu können.
  • Außerdem wird man feststellen, daß das Fehlen von Unsicherheiten über die Herkunft des Synchronisierungswortes MSTF, MSTE und im allgemeinen des Abschnittes SG des Rasters TTC der Übertragung des Wortes MSTF, MSTE seit dem Ende des Empfanges des Senderasters TCT durch die Endstation während der Synchronisierung zu verdanken ist.
  • Gemäß den Fig. 5 bis 7 umfaßt das Verfahren zur Erlangung der Synchronisierung einer Endstation 2k vor allem einen ersten Schritt, der in der genauen Bestimmung der Phase eines Zeitsignals eines von der Station 2k übertragenen und von der Zentralstation 1 empfangenen Signals besteht, dann einen zweiten Schritt, in dem eine Berechnung der Verzögerung in Abhängigkeit der bestimmten Zeitphase in der Zentralstation berechnet wird. Diese Verzögerung ist durch die Zentralstation in der Endstation 2k programmiert, damit alle von der Station 2k ausges endeten Datenabschnitte während des zugehörigen Zeitintervalls des Rücksenderasters TTC in der Zentralstation ankommen. Diese beiden Stufen werden durch E = 0 und E = 1 im Algorithmus zur Erlangung der Synchronisierung nach Fig. 5 gekennzeichnet und umfassen zusammen 1 + I + 1 Unterschritte SE, wobei der letzte Unterschritt von dem Schritt E = 1 gebildet wird.
  • Im folgenden wird vorausgesetzt, daß die Endstation 2k mit der niedrigen Übertragungsrate DF = 4,096 Mbit/s arbeitet.
  • Wie bereits gesagt, berücksichtigt eine Endstation nur die Befehlsordnungen OC in einem Senderaster TCT, das nach der Entdeckung seiner Zugriffsberechtigung Jk in zwei aufeinanderfolgenden Rastern TCT für sie bestimmt ist. Folglich emittiert die Zentralstation 1 vor der Bestimmung der Phase des Zeitsignals am Beginn der beiden Unterschritte SE = 0 und SE = 1 zwei Senderaster TCT, die insbesondere das Verriegelungswort des Rasters MVT sowie die Zugriffsberechtigung Jk und eine Synchronisierbefehlsordnung im Feld OC enthalten. Als Antwort auf die zweite Entdeckung der Zugriffsberechtigung Jk in der Endstation 2k sendet die Station 2k das zeitliche Synchronisierwort MSTF mit der Übertragungsrate DF sofort nach dem Ende des Empfangs des zweiten Senderasters TCT aus, d. h. nach dem Ende des Empfangs des Abschnittes S8 dieses Rasters. Das ausgesendete Wort MSTF wird in diesem Stadium in Form eines schraff ierten Rechtecks in Fig. 6 dargestellt. Das Wort MSTF wird von der Zentralstation 1 nach einer Zeit DT + 2tk nach dem Beginn des Wortes MVT im zweiten Raster TCT empfangen. Da die Zeitbasis in der Endstation 2k das Zeitsignal mit der niedrigen Übertragungsrate von DF = 4,096 Mbit/s benutzt, wird die Zeit DT + 2tk mit dem nächsten Zeitbit TBF = 0,244 us bestimmt.
  • Die Bestimmung der Phase des Zeitsignals besteht darin, das Wort MSTF in der Zentralstation bezüglich I vorgegebenen Zeitsignalen HF&sub0; bis HFI-1 der Übertragungsrate DF der Endstation 2k zu bestimmen, die aufeinanderfolgend paarweise um TDF/I phasenverschoben sind. Typischerweise ist die ganze Zahl I = 8, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Auf diese Weise wird am Ende des zweiten Unterschrittes SE = 1 das in der Zentralstation empfangene Wort MSTF bezüglich der ansteigenden Flanken eines ersten Zeitsignals HF&sub0; detektiert, das z. B. dem Meisterzeitsignal entspricht, das zur Aussendung des Betriebsabschnittes des Senderasters TCT eingesetzt wird, und wird mit einem Wort MSTF verglichen, das permanent in der Zentralstation abgespeichert ist. Die anderen nachfolgenden Unterschritte SE = 2 bis SE = I bestehen jede darin, wie Schritt SE = 1, ein Raster TCT mit der Zugriffsberechtigung Jk durch die Zentralstation aus zusenden, das Wort MSTF durch die Endstation 2k ab dem Ende des Empfangs des Rasters TCT auszusenden, das Wort MSTF bezüglich der entsprechenden Zeitsignale HF&sub1; bis HFI-1 zu detektieren und das detektierte Wort mit dem gespeicherten Wort MSTF in der Zentralstation zu vergleichen. In Fig. 7 ist ein Bit mit dem Zustand "1" in dem von der Zentralstation 1 empfangenen Wort MSTF mit durchgezogener Linie gekennzeichnet. Wie bekannt ist, weist das Bit insbesondere vordere ansteigende Flanken und aufgrund seiner Verarbeitung zwischen der Endstation und der Zentralstation und von Dämpfungseinflüssen im Übertragungsträger SUT deformierte fallende Flanken auf. Nach dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel erlauben nur die Zeitsignale HF&sub3; bis HF&sub7; und HF&sub0; und HF&sub1; eine Detektierung des Bits 1 oberhalb einer vorgegebenen Regenerationsschwelle REG1, und damit einer Gleichheit der Bits der miteinander verglichenen empfangenen und abgespeicherten Worte MSTF. Das gleiche gilt für ein Bit mit dem logischen Zustand "0" im empfangenen Wort MSTF, das eine Amplitude unterhalb einer vorgegebenen Regenerierungsschwelle REGO aufweist, die kleiner oder gleich REG1 ist. Wie in Fig. 5 angedeutet, wird am Ende des Unterschrittes SE = i+1, wobei der Index i eine ganze Zahl zwischen 0 und I-1 ist, die Zahl i des um i.TBF/I bezüglich dem Signal HF&sub0; phasenverschobenen Zeitsignals HFi abgespeichert, wenn eine Identität der verglichenen Worte vorliegt. Am Ende des Unterschrittes SE = I wählt die Zentralstation ein mittleres Zeitsignal HFm, hier gleich HF&sub6; gemäß Fig. 7, aus, das genau in der Mitte in der Reihe von zurückbehaltenen Signalen HF&sub3; bis HF&sub7;, HF&sub0; und HF&sub1; liegt. Wenn die Reihe eine gerade Zahl von Signalen aufweist, ist der Index m beispielsweise derjenige direkt unterhalb der "Mitte" oder der Durchschnitt der Reihe.
  • Die Zentralstation löst zunächst den letzten Unterschritt SE = I + 1 aus, der im Schritt zur Berechnung der Verzögerung E = 1 besteht. Das mittlere Zeitsignal HFm dient als Referenzzeitsignal nicht nur für die Berechnung der programmierbaren Verzögerung sondern auch zur Regenerierung des letzten der Endstation 2k zugeordneten Datenabschnitts in der Zentralstation, was sich in einer minimalen binären Fehlerrate ausdrückt.
  • Der Schritt der Berechnung der Verzögerung E = 1 besteht aus der Berechnung der aufzuerlegenden Verzögerung RFK in der Endstation 2k, damit ein zeitliches Synchronisierwort MSTF, das von dieser Station ausgesendet wird, in der Zentralstation 1 genau am Anfang des Rücksenderasters TTC ankommt, das von den Endstationen während der Verbindung gebildet wird. Diese Verzögerung RFK wird ebenso wie die anderen Dauern und Ausbreitungszeiten in Fig. 6 in Zahlen ausgedrückt, die den Bits der Übertragungsrate DF der Station 2k entsprechen, und mit Hilfe eines binären Zählers 440F in der Zentralstation ausgewertet.
  • Am Anfang des Schrittes E = 1 wird der Zähler 440F vor dem Aussenden des Rasters TTC auf Null gesetzt. Der Zähler wird anschließend im Rhythmus des mittleren Zeitsignals HFm ab dem Beginn der Aussendung des Wortes MVT des Senderasters TTC hochgezählt. Das Zählen der Impulse des Signals HFm im Zähler 440F wird beim Empfang des Wortes MSTF angehalten, das in Form eines schraffierten Rechtecks in Fig. 6 angedeutet, von der Station 2k ausgesendet und mit Hilfe des Signals HFm detektiert worden ist. Das Zählen des Zählers entspricht also CFk = DTF + 2 tFk + LF, wobei DTF = 800 die Zahl der Bits mit der Übertragungsrate DF in einem Raster TTC der Dauer DT ist, tFk gibt unter den Bits mit der niedrigen Übertragungsrate die Ausbreitungszeit tk zwischen den Stationen 1 und 2k an, und LF = 8 ist die Zahl der Bits im Wort MSTF. Wenn die Station 2k die am weitesten von der Zentralstation entfernte Endstation 2MAX ist, ist die aufzuerlegende Verzögerung RFMAX gleich Null, wie in einer dritten Leitung der Fig. 6 gezeigt ist, während das entsprechende Zählen des Zählers 440F maximal ist und folgendermaßen erfolgt:
  • CFMAX = DTF + 2.TPF + LF,
  • wobei 2.TPF in Bit-Zahlen die maximale Ausbreitungszeit in Sende- und Rücksenderichtung 2TP zwischen dem Ende des Senderasters TCT und dem Anfang des Rücksenderasters TTC ist.
  • Die Verzögerung RFk, die ebenfalls in Bit-Zahlen ausgedrückt ist und in der Endstation 2k auferlegt wird, wird nach Fig. 6 abgeleitet als:
  • RFk = CFMAX - CFk,
  • und wird ebenfalls durch einfache Subtraktion eines gemessenen Wertes CFk von einem bekannten festen Wert CFMAX erhalten. Die Verzögerung RFk entspricht der Differenz zwischen den Ausbreitungszeiten TP-tk.
  • Nach der Auswertung der Verzögerungszeit RFk in der Zentralstation, oder vorzugsweise nach zwei aufeinanderfolgenden und identischen Bestimmungen der Verzögerung RFK während zweier Stufen E = 1, überträgt die Zentralstation 1 eine in das Feld OC eingefügte Rangfolge, um eine Verzögerungseinrichtung zu programmieren, die vom numerischen Wert RFk im Feld IC eines nachfolgenden Senderasters TCT oder von vorzugsweise zwei aufeinanderfolgenden Senderastern begleitet wird. Die Verzögerungseinrichtung ist in der Endstation 2k enthalten und in Abhängigkeit von RFk ab dem Empfang des Betriebsabschnittes des vorausgehenden Senderasters programmiert. Daraus folgt, daß der nächste Betriebsabschnitt des Rasters TTC von der Station 2k nach einer Verzögerung RFK nach dem Ende des Rasters TTC ausgesendet wird. Die Endstation 2k ist damit synchronisiert. Die letzte Übertragung eines Kanalabschnittes Sn in einem Rücksenderaster TTC durch die Station 2k als Antwort auf eine Zuordnungsrangfolge durch die Zentralstation beginnt genau nach einer Verzögerung von RFK + NBG + (n-1)NBF nach dem Ende des Empfangs eines Senderasters TCT.
  • Das oben beschriebene Synchronisierverfahren ist gültig für jede Betriebsübertragungsrate einer Endstation. Für eine Endstation mit der Übertragungsrate DE = 49,152 Mbit/s sind beispielsweise die Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 und HFm durch die Zeitsignale HE&sub0; bis HEI-1 und HEm der Übertragungsrate DE zu ersetzen, die Bit-Zahlen in Fig. 6 sind mit dem Verhältnis der Übertragungsraten DE/DF = 12 zu multiplizieren und das Wort MSTF ist durch das Wort MSTE zu ersetzen.
  • Die verschiedenen Funktionseinrichtungen in der Zentralstation 1 zur Durchführung des Synchronisierverfahrens werden nachfolgend beschrieben, nachdem die allgemeine Struktur der Zentralstation ins Gedächtnis gerufen worden ist.
  • Gemäß Fig. 8 und wie im französischen Patent Nr. 90-13923 beschrieben, weist die Zentralstation im wesentlichen Multiplexund Sendeeinrichtungen, Empfangs- und Demultiplexeinrichtungen, eine Zeitbasis BT und eine Betriebseinheit für die Verbindungen UG auf.
  • In den Multiplex- und Sendeeinrichtungen multiplext eine Vielfachübertragungsraten-Multiplexeinrichtung zeitlich N = 8 digitale Kanäle während der Verbindung, die aus Gruppen von eintreffenden parallelen Kanälen, die den verschiedenen Übertragungsraten zugeordnet sind, ausgewählt werden. Nach der dargestellten Ausführungsform sind zwei Gruppen von eintreffenden Kanälen CEFL bis CEFN und CEEL bis CEEN mit den Übertragungsraten dF = 160 kbit/s und dE = 2,048 Mbit/s vorgesehen. Die Multiplexeinrichtung DM hebt die Übertragungsraten der ausgewählten Kanäle auf die Übertragungsraten DF und DE an, um N = 8 Abschnitte S1 bis SN eines Senderasters TCT zu bilden. Dann werden die Abschnitte S1 bis SN in einer Verschlüsselungsschaltung 10 in Abhängigkeit der Datenabschnitte S1 bis SN im empfangenen Rücksenderaster TTC verschlüsselt, das durch ein gleiches lokales Zeitsignal HDE regeneriert wird, wie man im folgenden sehen wird. Die Abschnitte des so verschlüsselten Rasters werden in einer Kontrollschaltung der Übertragungsqualität 11 analysiert, um ein Paritätsbit für jeden der Abschnitte am Ende des Abschnitts einzuführen, dann durchlaufen sie eine Schaltung zur Einfügung der Bits des Betriebsabschnittes 12, wo der Betriebsabschnitt SG am Anfang des Rasters TCT auf Befehl der Betriebseinheit UG eingeführt wird. Schließlich wird das so gebildete Raster TCT im Baumstrukturübertragungsträger SUT am Anfang einer ersten Zeitgetrenntlage-Halbperiode PT/2 von einer Sendeschaltung 13, beispielsweise einer LED-Diode oder einer Laser-Diode, übertragen.
  • Die Einrichtungen zum Empfang und Demultiplexen in der Zentralstation 1 enthalten nach dem Übertragungsträger SUT eine Empfangsschaltung 14 beispielsweise mit einem Fotodetektor in Form einer PIN-Diode, die mit dem Träger SUT und der Schaltung 13 über einen lokalen optischen Koppler 134 verbunden ist, und eine Schaltung zur Ausnutzung des Rhythmus und der Regeneration von 15 Bits, um auf klassische Weise die Bits als Funktion der Leitungsübertragungsraten in den Abschnitten zu regenerieren, eine Schaltung 16, in der die verschiedenen Felder herausgezogen werden, die den Betriebsabschnitt SG in einem empfangenen Rücksenderaster TTC bilden und die hauptsächlich von der Betriebseinheit UG verarbeitet wird, und eine Schaltung 17, die insbesondere die Gleichheit jedes der Abschnitte S1 bis SN im Raster TTC bezüglich von Paritätsbits am Ende der Abschnitte kontrolliert und jede Anomalie dieser Kontrolle der Betriebseinheit meldet. Die Datenabschnitte S1 bis SN eines Raster TTC werden seriell einer Demultiplexiereinrichtung mit Vielfachübertragungsrate DD zugeleitet, die die Abschnitte nach ihrer Umgruppierung in ein Multiplexsignal der Frequenz (1024 x 8) /500 = NS x dE = 16,384 MHz während einer Rasterperiode PT = 500 us demultiplext, durch Betrachtung jedes der N = 8 Abschnitte als zusammengesetzt aus einer Gruppe von 1024 Nutzbits, was immer die Leitungsübertragungsrate des Abschnitts ist, und sie dann in höchstens N abgehende Kanäle in der Verbindung leitet, die unter einer Gruppe von N abgehenden Kanälen CSF1 bis CSFN der Übertragungsrate dF = 160 kbit/s und einer Gruppe von N abgehenden Kanäle CSE1 bis CSEN der Übertragungsrate dE = 2,048 Mbit/s adressiert sind.
  • Die Zeitbasis BT dient als Meisterzeitsignal bezüglich den sklavischen Zeitbasen in den Endstation 2&sub1; bis 2K Die Zeitbasis BT liefert ausgehend von der Frequenz von 49,152 MHz, die der hohen Leitungsübertragungsrate entspricht, alle notwendigen Zeitsignale für die Multiplex- und Demultiplexoperationen, die Übertragungs- und Empfangsoperationen der Raster und die Synchronisierung der Endstationen.
  • Die Betriebseinheit UG stellt die Verbindungen her und sorgt insbesondere bezüglich der Synchronisierungsschaltungen 4F und 4E nach der Erfindung für die Synchronisierung der Emissionseinrichtungen des Senders in den Endstationen als Funktion ihrer Entfernung zur Zentralstation, um jede Überlappung der Abschnitte in dem von der Zentralstation empfangenen Raster zu vermeiden sowie die ferngesteuerte Regulierung der Leistung dieser Emissionseinrichtungen, damit die Empfangseinrichtungen in der Zentralstation die digitalen Signale mit der gleichen Amplitude empfangen, was immer die Entfernungen der Endstationen zur Zentralstation sein mögen. Dieser Betrieb wird gewährleistet durch Bits des Betriebsabschnittes SG der Raster, die den Richtungen der Übertragung folgen. Vom Verbindungsstandpunkt aus gesehen, setzt die Betriebseinheit UG die Zahl der Endstationen in Bereitschaft, ordnet einen Datenabschnitt jeder Endstation, die angesprochen werden soll, zu und ordnet jeden Abschnitt Eingangs- und Ausgangskanälen für eine Verbindung zu, die sich auf die Endstation und damit auf die Leitungsübertragungsrate der Station bezieht.
  • Gemäß der Erfindung weist die Zentralstation 1 außerdem ebenso viele Synchronisierschaltungen der Endstation 4F, 4E, wie verschiedene Leitungsübertragungsraten DF, DE vorhanden sind, die von der Betriebseinheit UG unterschieden werden, und eine Schaltung zur Regenerierung der Datenabschnitte des Rücksenderasters 5 auf, die jedes empfangene Rücksenderaster TTC regeneriert, indem die Abschnitte fortlaufend nacheinander angeordnet werden, und die zwischen dem Datenausgang der Schaltung zum Herausziehen der Betriebsabschnitte 16 und dem Dateneingang der Kontrollschaltung für die Übertragungsqualität 17 angeordnet ist. Die Schaltungen 4F, 4E und 5 werden nachfolgend beschrieben.
  • Da die Schaltungen 4F und 4E von der Funktion her identisch sind, wird lediglich die Funktionsweise der Synchronisierschaltung 4F für Endstationen der niedrigen Übertragungsrate DF näher beschrieben.
  • Gemäß Fig. 9F weist die Synchronisierschaltung 4F im wesentlichen eine Schaltung zum Abtasten der Zeitsignale 41F, eine Vergleichsschaltung für die Worte der zeitlichen Synchronisierung 42F, eine Schaltung zur Auswahl des mittleren Zeitsignals 43F und eine Schaltung zur Berechnung der Verzögerung 44F auf.
  • In der Schaltung zur Abtastung der Zeitsignale 41f bildet eine Gruppe von Frequenzdividierern 410F die I = 8 Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 mit der Übertragungsrate DF, die untereinander um TBF/I phasenverschoben sind, ausgehend von einem Zeitsignal der Frequenz I x DF = 32,768 MHz, das von der Zeitbasis BT erzeugt wird. Die Frequenzdividierer 410F geben die Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 auf I Eingänge eines Multiplexers 411F, die durch die Zahlen 0 bis I - 1 ausgewählt werden, die von einem Modulo-I-Zähler 412F über einen dreiadrigen Selektrionsbus erzeugt werden. Entsprechend den Unterschritten SE=1 bis SE=I (Fig. 5) empfängt ein Zeitsignaleingang des Zählers 412F ein Zeitsignal des Rasters HT der Frequenz des Rasters in Zeitgetrenntlage während I = 8 aufeinanderfolgenden Rasterperioden. Die Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 werden so während I = 8 Impulsen des Signals HT auf einen Zeitsignaleingang eines Schieberegisters 420F in der Vergleichsschaltung 22F über einen direkten Eingang eines UND-Gatters mit zwei Eingängen 413f gegeben.
  • Ein Dateneingang des Registers 420F empfängt die Synchronisierworte MSTF über ein UND-Gatter mit zwei Eingängen 45 und einen Demultiplexer mit zwei Ausgängen 46, die den Schaltungen 4F und 4E gemeinsam sind (Fig. 8). Ein erster Eingang des Gatters 45 ist mit dem Ausgang des Betriebsabschnittes der Extraktionsschaltung 16 und mit der Einheit UG verbunden, bis ein zweiter Eingang des Gatters 45 das Signal HT empfängt, das von der Betriebseinheit erzeugt wird. Jeder der Impulse des Signals HT beginnt zur gleichen Zeit wie die Emission eines Senderasters TCT durch die Zentralstation, oder nach einer anderen Variante spätestens am Ende der Emission eines Senderasters und endet mindestens nach der normalen Empfangsdauer eines Feldes der Synchronisierworte MSTF, MSTE, während der Betriebsabschnitt S5G in das Rücksenderaster TTC eingereiht wird. Um thermischen Abweichungen, die langsame Phasenverschiebungen verursachen, Rechnung zu tragen, weisen die Impulse des Signals HT, wie man im folgenden sehen wird, genau die Dauer DG des Betriebsabschnittes SG auf. Dadurch weist ein Impuls des Signals HT eine Länge kleiner als DT + 2TP + DG = 195,31 + 109,375 + 7,81 us = 312,5 us auf.
  • Das Zeitintervall 2TP + DG, während dem ein von einer der Endstationen übertragenes zeitliches Synchronisierwort verfügbar ist, um von der Zentralstation empfangen zu werden, ist immer auch in einem Impuls des Signals HT enthalten, das das UND- Gatter 45 öffnet. Erste und zweite Ausgänge des Demultiplexers 46 leiten die Worte MSTF und MSTE vom Ausgang des Gatters 45 zu den Schieberegistern 420F und 420E in den Schaltungen 4F und 4E als Funktion eines Selektionssignals der Übertragungsrate DF/DE, das von der Betriebseinheit UG erzeugt wird, und damit als Funktion der Übertragungsrate der Endstation während der Synchronisierung.
  • In der Vergleichsschaltung 42F sind LF = 8 parallele Ausgänge des Registers 420F und LF = 8 parallele Ausgänge eines statischen Speichers 421F jeweils mit zwei Eingangsbussen eines Komparators mit Schwellen REG1, REG0 und bitweisem Vergleich 422F verbunden. Der Speicher 421F enthält ein Wort MSTF und ist vorzugsweise ein programmierbarer Speicher vom Typ PROM oder ein fest verdrahteter Speicher mit Steckerleiste. In jeder Periode der Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 während I Impulsen des Signals HT, vergleicht der Komparator 422F das zuvor im Speicher 421F abgespeicherte Wort mit dem Registerinhalt 420F, um dadurch ein empfangenes Wort MSTF zu entdekken.
  • Als Antwort auf eine Gleichheit der Synchronisierworte steuert der Ausgang des Komparators 422F das Schreiben der Zahl i des entsprechenden Zeitsignals HFi, die vom Zähler 412F abgegeben wird, in eines der I Speicherregister 430F, die einer PROM- Schaltung 431F zur Berechnung von m zugeordnet sind, die in der Auswahlschaltung des mittleren Zeitsignals 43F enthalten ist. Wenn man annimmt, daß alle bitweisen Vergleiche nach dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel durchgeführt werden, haben die Register 430F die Zahlen 3, 4, 5, 6, 7, 0 und 1 der Zeitsignale, die eine Gleichheit der Synchronisierworte anzeigen, am Ende der Unterschrittes SEB abgespeichert. Die Betriebseinheit UG stoppt die Übertragung des Signals HT und löst den zweiten Schritt E=1 durch Abgabe eines Rechensteuersignals S/E1 mit dem Zustand "1" an die Register 430F und die Rechenschaltung 431F aus. Diese gespeicherten Zahlen der Zeitsignale werden in der Schaltung 431F transferiert, die den Index m des mittleren Zeitsignals HFm berechnet, das in Fig. 7 das Signal HF&sub6; ist. Der Index m wird durch einen dreiadrigen Ausgangsbus der Schaltung 431F auf Selektionseingänge eines Multiplexers 432F gegeben, der die I = 8 Zeitsignale HF&sub0; bis HFI-1 des Frequenzdividierers 410F empfängt. Der Ausgang des Multiplexers 432F liefert das mittlere Zeitsignal HFm an den Zeiteingang des Schieberegisters 420F und an einen Zeiteingang eines Zählers 440F, der in der Schaltung 44F enthalten ist.
  • Die Schaltung zur Berechnung der Verzögerung 44F weist außer dem Zähler 440F eine PROM-Rechenschaltung 441F, ein Pufferregister 442F und ein UND-Gatter mit zwei Eingängen 443F auf.
  • Das Signal 5/El, das den zweiten Schritt E=1 auslöst, wird ebenfalls auf einen inversen Eingang des UND-Gatters 413F, um jedes vom Multiplexer 441F gelieferte Zeitsignal am Eingang des Registers 420F zu blockieren, und auf einen ersten Eingang des Gatters 443F gegeben. Der Ausgang des Gatters 443F ist mit einem Eingang zum Rücksetzten auf Null RAZ des Zählers 440F und mit einem Steuereingang C der Schaltung 441F verbunden. Am Anfang der Emission eines Senderasters TCT in einer nächsten Periode des Rasters PT gibt die Betriebseinheit UG einen Impuls des Signals HT auf die Gatter 45 und 443F. Nach dem Nullsetzen zählt der Zähler 440F die Impulse des Zeitsignals HFm und der Komparator 422F detektiert das Synchronisierwort MSTF während des Impulses des Signals HT. Sobald diese Detektierung auftritt, hält der Komparator 422F das Zählen der Impulse im Zähler 440F an, wobei der Ausgang des Komparators mit einem Blockiereingang B des Zählers verbunden ist. Das Zählen des Zählers 440F nach Fig. 6 entspricht CFk = DTF + 2 tFk + LF. Die Rechenschaltung 441F, die am Anfang die Maximalzahl CFE im programmierbaren Speicher enthält, berechnet die Verzögerung RFk = CFMAX - CFk, nachdem sie die Zahl CFk im Zähler 440F als Antwort auf das Ende des Impulses des Signals HT gelesen hat, die am Eingang C während des Schrittes E = 1 angezeigt wurde. Vorzugsweise wird der Schritt E = 1, wie bereits gesagt, wiederholt, um ein zweites Mal die Zahl CFk und die Verzögerung RFk zu berechnen; in diesem Fall vergleicht die Rechenschaltung 441 die beiden berechneten Verzögerungen, und wenn sie identisch sind, ordnet sie die Endphase der Synchronisierung.
  • Das Ergebnis der Berechnung RFK wird dann von der Schaltung 441F an die Betriebseinheit UG über das Pufferregister 442F weitergeleitet, das das Wort RFk seriell konvertiert. Die Betriebseinheit UG fügt die Zugriffsberechtigung Jk, das Wort RFk in das Feld IC und eine Programmierordnung der Verzögerung in das Feld OC, in zwei nächsten aufeinanderfolgende Senderaster TCT über eine Einfügeschaltung der Betriebseinheit 12 ein. In der Endstation 2k, die synchronisiert wird, liefert eine Extraktionsschaltung des Betriebsabschnittes das Wort RFk an eine Betriebseinheit, die als Antwort auf die empfangene zweite Programmierordnung der Verzögerung daraufhin eine Leitung mit digitaler Verzögerung programmiert, die am Sendeausgang der Endstation, typischerweise zwischen einer Einfügeschaltung des Betriebsabschnittes und einer Sendeschaltung, wie sie in der französischen Patentanmeldung Nr. 90-13923 beschrieben ist, enthalten ist.
  • Es ist festzuhalten, daß nach dem Algorithmus gemäß Fig. 5 ein Fehlersignal ER von der Rechenschaltung von m 431F an die Betriebseinheit UG abgegeben wird, sei es am Ende des Unterschrittes SE=I, während der der Index m nicht berechnet werden muß, sei es am Ende einer Schrittes E=1, während dem das im Impuls des Signals HT enthaltene Synchronisierwort MSTF nicht detektiert werden muß. Im ersten Fall kann das Fehlen der Bestimmung des Index m beispielsweise angezeigt werden, wenn mehr als drei Gleichheiten der Worte detektiert worden sind; dies zeigt einen Funktionsfehler insbesondere in der Schaltung zur Nutzung der Zeitsignale oder in der Betriebseinheit der Endstation an. Im zweiten Fall kann das Fehlen der Detektion des Wortes MSTF aufgrund einer fehlerhaften Übersetzung der Programmierordnung der Verzögerung oder aufgrund eines Funktionsfehlers der Verzögerungsleitung in der Endstation erfolgen; die Betriebseinheit UG entscheidet dann, den Schritt E=1 ein- oder zweimal zu wiederholen: SE = I + 2 oder SE = I + 3 (Fig. 5). Wenn der Fehler andauert, was einer Bedienperson in der Zentralstation 1 angezeigt wird, um eine Instandsetzungsoperation der Endstation in Gang zu setzen, wendet sich die Betriebseinheit UG in allen Fällen der nächsten Aufgabe zu, beispielsweise um, wie im vorliegenden Fall, die Synchronisierung einer anderen Endstation vorzunehmen.
  • Wie bereits gesagt, sind die Synchronisierschaltungen 4F und 4E von ihrer Funktion her identisch und unterscheiden sich nur durch funktionelle Einrichtungen, die von den Leitungsübertragungsraten DF und DE abhängen, die mit den Endstationen verbunden sind, d. h. von den Zeitsignalen und gemäß einer anderen Variante den Bit-Zahlen in den zeitlichen Synchronisierworten.
  • In der Synchronisierschaltung 4E für die hohe Übertragungsrate DE und für ein Synchronisierwort MSTF mit beispielsweise 96 Bits, wie in Fig. 9E gezeigt, findet man Schaltungen 41E, 42E, 43E und 44E, die die gleichen Komponenten aufweisen wie die Schaltungen 41F, 42F, 43F und 44F, und die mit den gleichen Zahlen gekennzeichnet sind, gefolgt vom Buchstaben E anstelle des Buchstabens F.
  • Wenn die Übertragungsrate hoch ist, wie die Übertragungsrate DE = 49,152 Mbit/s, erlaubt die Technologie klassischer digitaler Leitungen nicht, ein Zeitsignal mit einer sehr hohen Frequenz von 49,152 x 8 = 393,2 MHz zu erzeugen. Die Frequenzteiler 410F werden von einer Verzögerungsleitung 410E in der Schaltung zur Erzeugung der Zeitsignale 41E ersetzt. Die Verzögerungsleitung 410E stellt von einem Referenzzeitsignal HDE mit 49,152 MHz ausgehend, das von der Zeitbasis BT produziert wird, I Zeitsignale HE&sub0;=HDE bis HEI-1 = HE&sub7; bis 49,152 MHz her, die aufeinanderfolgend jeweils um TBE/I phasenverschoben sind, wobei TBE = 1/49,152 us ist. Die Zeitsignale HE&sub0; bis HEI-1 entsprechen den Signalen HF&sub0; bis HFI-1 und sind nicht nur für das Synchronisierverfahren SY einer Endstation mit der Übertragungsrate DE während ihrer Inbetriebsetzung sondern auch während eines zyklischen Verifikationsverfahrens und Überwachungsverfahrens der Synchronisierung, wie man im folgenden sehen wird, erforderlich.
  • In der Vergleichsschaltung 42E ist die Zahl der Stufen von Schieberegistern 420E, der Speicher 421E und des Koinparators 422E gleich der Länge LE = LF (DE/DF) = 96 Bits der Synchronisierworte MSTE nach einem vorhergehenden Beispiel. Wie die Kapazität des Zählers 412E entspricht die Zahl der Register 430E, die die eine Gleichheit der Worte anzeigenden Zahlen i speichern, I + 4 = 12.
  • Die Kapazität des Zählers 440F in der Schaltung 44F, die gleich 11 = Log&sub2; 2048 > Log&sub2; (800 + 448 + 8) Bits ist, wird durch eine Kapazität von 14 = Log&sub2; 16384 > Log&sub2; (800 + 448 + 8) Bits des Zählers 440E in der Schaltung 4E ersetzt.
  • Die Synchronisierung der Endstation, wie oben mit Bezug auf die Fig. 5 und 9F, 9E beschrieben, findet insbesondere während der Verbindung einer Endstation mit dem Übertragungsnetz SUT und seiner Installation, während der Errichtung einer Verbindung und bei Verlusten von Informationen in den Rastern, sei es in der Zentralstation 1, sei es in einer der Endstationen 2&sub1; bis 2k, statt.
  • Bei normalem Betrieb kann die Betriebseinheit UG der Zentralstation 1 mindestens ein Fehlersignal ER nach einer zyklischen Verifikationen VE der Synchronisierung der Endstationen empfangen. Ein solches Fehlersignal wird insbesondere verursacht durch langsame thermische Abweichungen des Übertragungsträgers SUT, wie einer Glasfaser, die die Ausbreitungsgeschwindigkeiten t&sub1; bis tK um einige Nanosekunden verändern.
  • Ein solches Abweichungsphänomen ist vernachlässigbar bei niedrigen Übertragungsraten DF, weil die Synchronisierung in 1/I = 1/8-tel der Bitzeit TBF von mehr als einige zehn Nanosekunden durchgeführt wird. Ein Datenabschnitt mit einer der niedrigen Übertragungsrate von einigen Mbit/s, also einfach und direkt, regeneriert zunächst bei der Frequenz, die dem mittleren Zeitsignal HFm entspricht, das während der Synchronisation aufgestellt wird.
  • Im Gegensatz dazu ist das Phänomen der thermischen Abweichung nicht mehr vernachlässigbar für die Regenerierung eines Datenabschnittes mit einer hohen Übertragungsrate, wie der Übertragungsrate DE = 49,152 Mbit/s. In diesem Fall erfolgt die Synchronisierung im Abstand einiger Nanosekunden, typischerweise TBE/I = 2,5 ns. Es könnte ins Auge gefaßt werden, ein oder mehrere Teile des Zeitbits TBE/I der Verzögerung REk in der Endstation entsprechend zu dekrementieren oder zu inkrementieren; dies würde jedoch ein Befehlsprotokoll und einen komplexen Austausch von Signalen und eine Unterbrechung der Verbindung zur Folge haben.
  • Die Regenerierungsschaltung des Rücksenderasters 5, die in Verbindung mit der Schaltung 4E nach der Erfindung steht, löst dieses Problem unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile.
  • Das Prinzip der Regenerierung eines Bits der Dauer TBE in einem Datenabschnitt mit hoher Übertragungsrate DE, der in der Zentralstation empfangen wird, wird kurz mit Bezug auf die erste Zeile der Zeitfahrpläne der Fig. 10 bis 12 erläutert. Es wird angenommen, daß während einer Verifikation der Synchronisierung VE', HEm das mittlere Zeitsignal bezeichnet, das während einer vorangegangenen Verifikation VE ausgewählt wurde, und HEM das mittlere Zeitsignal bezeichnet, das nach der gerade ablaufenden Verifikation VE' ausgewählt wird.
  • Das Verfahren der Verifikation VE' entspricht der anfänglichen Synchronisierung SY ohne den Schritt der Berechnung der Verzögerung und läuft mit Bezug auf ein Wort MSTE in einem Betriebsabschnitt des Rasters TTC ab. Mit dem Wissen, daß die Frequenz der Verifikation der Synchronisierung durch vorhersehbare thermische Abweichungen angehoben wird, kann eine Verschiebung des mittleren Zeitsignals in der Praxis größer sein als ein Viertel des Zeitbits, also größer als 2 TBE/I, was sich in m' - m ≤ 2 ausdrückt. Eine solche Verschiebung resultiert aus einer Variation der Ausbreitungszeit tk, beispielsweise aufgrund einer Erwärmung der optischen Faser und damit einer Verlängerung der Glasfaser zwischen zwei Verfahren zur Verif ikation der Synchronisierung einer Endstation 2k Die Schaltung 431E zeigt der Betriebseinheit UG den neuen Index m' an, bei dem die Differenz m' - m mit dem vorangegangenen Index m zwischen -2 und +2 variieren kann und somit der thermischen Abweichung der Ausbreitungszeit entspricht. Unter diesen Bedingungen sind fiktiv I+4 Zeitsignale HE&submin;&sub2; = HE&sub6;, HE&submin;&sub1; = HE&sub7;, HE&sub0; bis HE&sub7;, HE&sub8;= HE&sub0; und HE&sub9; = HE&sub1; notwendig, damit jeder Index m durch einen neuen Index m' mit m' - m ≤ 2 nach der zweiten durchgeführten Berechnung während der Verifikation VE', die den Wert von m' bestätigt, ersetzt werden kann. Der Wert von m' am Ausgang der Schaltung 431E kann gleich -2, -1, 0 bis 7, 8 und 9 sein, der mit der Betriebseinheit verbunden ist. Die Schaltung zur Regenerierung des Rücksenderasters 5 unterscheidet also drei Gruppen von Zeitsignalen HE&submin;&sub2; bis HE&submin;&sub1;, HE&sub2; bis HE&sub5; und HE&sub6; bis HE&sub9;, um alle Abschnitte des Rasters mit hoher Übertragungsrate bezüglich dem gleichen Zeitsignal, typischerweise HE&sub5;, zu synchronisieren, wie man im folgenden sehen wird, was immer die Differenz der Indizes m' - m sei.
  • Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen jeweils Beispiele der Regenerierung eines Bits mit hoher Übertragungsrate für die drei Gruppen von Zeitsignalen.
  • In der ersten Zeile der Fig. 10 ist ein Bit der Länge TBE dargestellt, das während des Verfahrens VE' empfangen wird und das einem mittleren Zeitsignal HEm' = HE&sub0;,entspricht, wie in der zweiten Zeile von Fig. 10 gezeigt ist. Dieses Beispiel entspricht den folgenden besonderen Fällen. Unter dem Einfluß einer thermischen Abweichung kann das mittlere Zeitsignal HEm, dessen Index m während des Verfahrens VE berechnet worden ist, insbesondere eines der Signale HE&sub0; oder HE&sub1; sein, während das Signal HEm', HE&sub6;, HE&sub7; oder auch HE&sub0;, HE&sub1; ist. Ein Lesen des empfangenen Bits durch das Zeitsignal HE&sub5; zwischen dem Lesen mit dem Signal HEm' und demjenigen mit dem Zeitsignal zur Regenerierung HE&sub5; erlaubt das Synchronisieren des ganzen gelesenen Bits mit einem Signal HEm', das in der ersten Gruppe erscheint.
  • In der ersten Zeile der Fig. 11 ist ein Bit der Länge TBE gezeigt, das während des Verfahrens VE' empfangen wurde und das ein Zeitsignal HEm' = HE&sub3; ausgewählt hat, wie man in der zweiten Zeile von Fig. 11 sieht. In diesem Fall war der Index m des Zeitsignals HEm' das während des vorangegangenen Verfahrens VE berechnet worden ist, gleich 1, 2, 3, 4 oder 5. Ein zwischenzeitliches Lesen des empfangenen Bits mit dem Signal HE&sub1;, das demjenigen mit dem Signal HE&sub5; vorangeht, wie in den beiden letzten Zeilen der Fig. 11 gezeigt, erlaubt das Synchronisieren des ganzen gelesenen Bits mit einem Signal HEm', das in der zweiten Gruppe erscheint.
  • In der ersten Zeile der Fig. 12 ist ein Bit der Länge TBE dargestellt, das entsprechend einem Zeitsignal HEm' = HE&sub7; empfangen wurde, das während des Verfahrens VE' ausgewählt wurde, und in einer zweiten Zeile der Fig. 12 dargestellt ist. Der Index m des Zeitsignals HEm, das während des vorangegangenen Verfahrens VE berechnet wurde, war somit gleich 5, 6 oder 7. Dieses Beispiel entspricht dem besonderen Fall, daß der in einer Verifikation VE berechnete Index m gleich 6 oder 7 sein konnte, und der Index m' gleich 8 oder 9, oder auch 6 oder 7 während einer folgenden Verifikation VE' ist. Ein direktes Lesen durch das Zeitsignal HE&sub5; des regenerierten Bits durch das Signal HEm ist für das ganze Signal HEm möglich, das in der dritten Gruppe erscheint, wie in der letzten Zeile der Fig. 12 gezeigt ist.
  • Die gelesenen Bits, die in den dritten Zeilen der Fig. 10 bis 12 gezeigt sind, sind ebenso mit dem gleichen Zeitsignal HE&sub5;synchronisierbar, das in den letzten Zeilen dieser Figuren dargestellt ist. Beim Fehlen einer Regenerierungsschaltung nach der Erfindung werden die empfangenen Bits nur durch die Signale in den zweiten Zeilen der Fig. 10 bis 12 regeneriert, und infolge davon würden die Abschnitte mit einer zeitlichen Verschiebung übertragen, die nicht mit dem Zeitsignal HDE synchronisiert ist, die in der Demultiplexeinrichtung DD benutzt wird.
  • Nach dem Erscheinen des Zeitsignals HEm' in einer der drei oben definierten Gruppen resultiert die Regenerierung des empfangenen Bits aus einer geeigneten Verarbeitung in der Regenerierungsschaltung 5, so daß alle empfangenen Bits in Phase mit dem selben Zeitsignal HDE gebracht werden, wie auch immer die thermischen Abweichungen des Signals HEm' sind, wobei das letztere durch Hein gekennzeichnet wird, wobei m' m während eines Verifikationsverfahrens ersetzt.
  • Nach Fig. 13 weist die Schaltung zur Regenerierung des Rücksenderasters 5 eine Zeitschaltung 50, sieben Kippstufen vom Typ D 51 bis 57, einen Multiplexer 58 mit vier Eingängen e00, e01, e10, e11, und eine PROM-Schaltung zur Berechnung der Abweichung 59 auf.
  • Die Zeitschaltung 50 liefert die Signale HFm' HEm als Funktion der Übertragungsraten DF, DE jedes empfangenen Abschnitts des Rasters TTC sowie die Zeitsignale HE&sub5; und HE&sub1; = HE&sub9;, die zur Verarbeitung der Bits mit hoher Übertragungsrate notwendig sind. Die beiden Gruppen von Zeitsignalen HF&sub0; bis HFI-1 und HE&sub0; bis HEI-1 werden von Frequenzdividierern 410F und der Verzögerungsleitung 410E geliefert und jeweils auf die Eingänge von zwei Multiplexern 50F und 50E gegeben. Die Zahl in des Signals HFm' oder m des Signals HEm nach einer anfänglichen Synchronisierung, oder m des Signals HEm nach jeder zyklischen Verifikation wird der Betriebseinheit UG angezeigt und wählt in den Multiplexern 50F und 50E die Signale HFm und HEm aus, die auf die Eingänge eines Multiplexers 501 gegeben werden. Es ist festzuhalten, daß auf dieser Ebene die Zahl m zwischen 0 und I-1 = 7 liegt, d. h. insbesondere wenn m gleich -2, -1, 8 oder 9 ist, entspricht der Wert von m, der auf die Multiplexer 50F und 50E gegeben wird 6, 7, 0 oder 1.
  • Das Signal DF/DE wählt eines der Zeitsignale HFm und HEm als Funktion der Übertragungsrate des betrachteten Abschnittes aus, damit der Ausgang des Multiplexers 501 das ausgewählte Zeitsignal auf den Zeiteingang der ersten Kippstufe 51 gibt. Die Bits des Abschnitts des Rücksenderasters TTC werden am Eingang D der Kippstufe 51 empfangen, die die Bits als Funktion des ausgewählten Zeitsignals regeneriert. Die zweite Kippstufe 52 wird nur für die Abschnitte mit niedriger Übertragungsrate DF benutzt. Der Eingang D und der Ausgang Q dieser Kippstufe 52 sind jeweils mit dem Ausgang Q der Kippstufe 51 und dem Eingang ell des Multiplexers 58 verbunden. Der Zeiteingang der Kippstufe 52 empfängt ein lokales Zeitsignal HDF der Frequenz 4,096 MHz, die von der Zeitbasis BT geliefert wird. Wenn die Schaltung 59 das Signal DF/DE für die niedrigere Übertragungsrate einpfängt, ist sein zweiadriger Ausgangsbus S1, S0 im Zustand "11" und wählt den Eingang e11 aus, wobei die Schaltung 59 keine Berechnung durchführt und die Rolle eine Dekodierers spielt.
  • Die anderen Kippschaltungen 53 bis 57 werden zur Regenerierung der Abschnitte mit hoher Übertragungsrate DE eingesetzt. Sie sind in drei Gruppen aufgeteilt, in Abhängigkeit der drei oben definierten Zeitsignale, d. h. in Abhängigkeit der thermischen Abweichung, die durch das Paar von Indizes m' und m repräsentiert wird. Diese Aufteilung wird durch die Schaltung 59 durchgeführt, die die Zahlen m' und m empfängt, die zwischen -2 und 9 und 0 und 7 liegen und von der Betriebseinheit UG für jeden Abschnitt der Übertragungsrate DE geliefert werden. Die Zeitsignale HE&sub5; und HE&sub1; = HE&sub9; werden jeweils von sechsten und zweiten Ausgängen der Verzögerungsleitung 410E in der Schaltung zur Herstellung der Zeitsignale 50 (Fig. 9E) geliefert. Das Signal HE&sub1; wird auf den Zeiteingang der Kippstufe 55 gegeben. Das Signal HE&sub5; wird auf die Zeiteingänge der Kippstufen 53, 54, 56 und 57 gegeben.
  • Die Kippstufen 53 und 54 sind in Serie zwischen dem Ausgang Q der Kippstufe 51 und dem Eingang e00 des Multiplexers 58 geschaltet. Sie bilden eine erste Gruppe von Kippstufen, die durch [S1, S0] = "00" am Ausgang der Schaltung 59 ausgewählt werden, wenn das Signal HEm gleich einem der Signale HE&sub6; = HE&submin;&sub2;, HE&sub7; = HE&submin;&sub1;, HE&sub0; und HE&sub1; ist, wie in Fig. 10 gezeigt ist, d. h., wenn das Signal HEm in der ersten Gruppe der Zeitsignale erscheint. Geinäß der Verifikation VE' empfängt die Schaltung 59 die beiden Indizes m und m', um die erste von der dritten Gruppe der Zeitsignale zu unterscheiden. Für m = 0 oder 1 liefert die Schaltung [S1, S0] = "00", wenn m' = -2 oder -1 ist, d. h. m' = 6 oder 7 und m' = 0 oder 1 ist.
  • Die Kippstufen 55 und 56 sind in Serie zwischen dem Ausgang Q der Kippstufe 51 und dem Eingang e01 des Multiplexers 58 geschaltet. Sie bilden eine zweite Gruppe von Kippstufen, die durch [S1, S0] = "01" am Ausgang der Schaltung 59 ausgewählt werden als Antwort auf einen Index m' = 2, 3, 4 oder 5, d. h. einem Signal HEm = HEm' gleich HE&sub2;, HE&sub3;, HE&sub4; oder HE&sub5;, die in der zweiten Gruppe von Zeitsignalen erscheinen.
  • Die Kippstufe 57 weist einen Eingang D und einen Ausgang Q auf, die jeweils mit dem Ausgang der Kippstufe 51 und dem Eingang elo des Multiplexers 58 verbunden sind. Sie bilden eine dritte Gruppe von Kippstufen, die ausgewählt wird durch [S1, S0] = "10" am Ausgang der Schaltung 59, als Antwort auf ein Signal HEm gleich einem der Signale HE&sub6;, HE&sub7;, HE&sub0; = HE&sub8; und HE&sub1; = HE&sub9;. Für m = 6 oder 7 für eine Verifikation VE liefert die Schaltung 59 [S1, S0] = "10", wenn während einer folgenden Verifikation m' = 8 oder 9 ist, d. h. m' = 0 oder 1 oder m' = 6 oder 7 ist.
  • Unabhängig von der Abweichung sind alle Bits mit hoher Übertragungsrate synchron zu dem gleichen Zeitsignal HE&sub5;, das auf die Kippstufen 54, 56 und 57 gegeben wird, und haben so durch die thermischen Abweichungen und über die Kippstufen die gleiche Verzögerung gegenüber dem Signal HEm erlitten.
  • Der Ausgang des Multiplexers 58 ist mit einem Dateneingang D einer Kippstufe 581 verbunden, deren Zeiteingang das lokale Zeitsignal HDE = HE&sub0; empfängt, das von der Zeitbasis geliefert wird. Die Abschnitte mit den verschiedenen Übertragungsraten DF und DE sind so mit einem gleichen Zeitsignal in einem regenerierten Rücksenderaster synchronisiert, das auf die Demultiplexschaltung DD über die Qualitätskontrollschaltung 17 gegeben wird.
  • So empfängt die Regenerierschaltung 5 allgemein ein Raster mehrerer Zeitsignale und mehrerer Phasen und regeneriert ein Raster mit einheitlicher Zeit.
  • Es ist festzuhalten, daß die Berechnung der Verzögerung REk in der PROM-Schaltung 441E (Fig. 9E) und eine neue Programmierung der Verzögerung in der entsprechenden Endstation 2k zur erneuten Synchronisierung der Endstation vollendet werden können, wenn die Differenz (m' - m) während einer Verifikation der Synchronisierung größer als zwei ist.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ein Zeitgetrenntlage-Kommunikationsnetz mit einheitlichem Übertragungsträger beschrieben worden ist, kann das Verfahren zur Synchronisierung auch angewendet werden, wenn die Übertragung zwischen der Zentralstation und den Endstationen gleichzeitig bidirektionell (Duplex-Mode) erfolgt, beispielsweise über Koaxialkabel und Modems. In diesem Fall ist die Dauer eines Rasters DT praktisch gleich der Dauer einer Rasterperiode PT.

Claims (8)

1. Verfahren zur Synchronisierung von Endstationen (2&sub1; - 2K), die in unterschiedlichen Entfernungen zu einer Zentralstation (1) angeordnet und mit dieser über ein Baumnetzwerk (SUT) verbunden sind, damit sich Datenausschnitte (S1 - SN), die von den Endstationen zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgegeben werden, nicht überlappen und zeitlich in einem Rücksenderaster (TTC) beim Empfang in der Zentralstation gemultiplext werden, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
- Aussenden eines Senderasters (TCT) durch die Zentralstation, das eine Aussendeordnung (OC) eines Synchronisierwortes (MSTF) beinhaltet, das für eine zu synchronisierende Endstation (2k) mit einer vorgegebenen Übertragungsrate (DF) bestimmt ist,
- die Auslösung eines Zählens von periodischen Impulsen in der Zentralstation (1) während des Aussendens des Senderasters (TCT),
- die Übertragung eines Synchronisierwortes (MSTF) durch die Endstation (2k) zur Zentralstation als Antwort auf das Ende des Empfangs des Senderasters (TCT)
- das Anhalten des Zählens von Impulsen als Antwort auf das Entdecken des Synchronisierwortes (MSTF) in der Zentralstation zur Erzeugung einer Impulszahl (CFk),
- das Berechnen einer Verzögerung (RFk) als Funktion der Impulszahl (CFk), und
- die Übertragung dieser Verzögerung der Zentralstation zur Endstation, damit diese Endstation einen Datenausschnitt in einem dem Rücksenderaster (TTC) zugeordneten Zeitintervall aussendet,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralstation (1) zuvor die Bestimmung eines mittleren Zeitsignals (HFm) als Funktion der Synchronisierworte (MSTF), die nacheinander durch die zu synchronisierende Endstation (2k) übertragen und von der Zentralstation entdeckt werden, erfolgt, wobei dieses mittlere Zeitsignal als ein Bruchteil TB/I des Zeitbits TB der Synchronisationsworte erfolgt, wobei I eine ganze Zahl ist, und wobei die Bestimmung des mittleren Zeitsignals I Unterabschnitte (SE=1 bis SE=I) und einen Unterabschnitt mit Index i, der zwischen 0 und I-1 variiert, aufweist und folgendes umfaßt
- das Aussenden eines Senderasters (TCT) mit der Aussendeordnung (OC) des Synchronisierwortes (MSTF) durch die Zentralstation (1),
- die Übertragung des Synchronisierwortes (MSTF) durch die Endstation (2k) als Antwort auf das Empfangsende des Senderasters,
- die Entdeckung des übertragenen Synchronisierwortes (MSTF) in der Zentralstation (1) mit Hilfe eines Zeitsignals (HFi) mit einer Phasenverschiebung i.TB/I gegenüber einem Referenzzeitsignal (HF&sub0;) und mit der Übertragungsrate (DF) der Endstation, und
- Vergleich des entdeckten Synchronisierwortes mit einem gespeicherten Synchronisierwort (421F) in der Zentralstation und das Abspeichern des Index i als Antwort auf eine Übereinstimmung der verglichenen Worte,
und nach den I Unterabschnitten eine Berechnung des Index in als Funktion der Mitte der Indizes der Zeitsignale (HF&sub0; bis HFI-1), die durch die Gleichheit der Worte verursacht worden ist, um auf diese Weise das mittlere Zeitsignal (HFm) zu bestimmen,
wobei dieses Zählen der Impulse in Bezug auf die Impulse dieses mittleren Zeitsignals (HFm) durchgeführt wird und diese Entdeckung des Synchronisierwortes, die das Zählen anhält, synchron zu diesem mittleren Zeitsignal durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Datenausschnitte (Sn), die von der Endstation (2k) ausgesendet werden, in der Zentralstation (1) mit Bezug auf das mittlere Zeitsignal (HFm) empfangen und mit Bezug auf ein vorgegebenenes Referenzzeitsignal (HDE), das für eine Regeneration aller Datenausschnitte (S1 - SN) in den Rücksenderastern (TTC), die von den Endstationen (2i - 2K) ausgesendet werden, wieder hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zyklische Verifikation der Synchronisierung einer Endstation (2k) beinhaltet, eine Verifikation (VE'), die darin besteht, ein zweites mittleres Zeitsignal (HEm') zu bestimmen, die Verschiebung (m'-m) zwischen einem ersten mittleren Zeitsignal (HEm), das während einer vorangegangenen Verifikation bestimmt wurde, und dem zweiten mittleren Zeitsignal (HEm) zu berechnen, in der Zentralstation (1) alle Datenausschnitte (Sn) zu empfangen, die von der Endstation (2k) mit Bezug auf das zweite mittlere Zeitsignal (HEm') ausgesendet werden, und die Bits des empfangenen Datenausschnitts zu regenerieren als Funktion der berechneten Verschiebung und mit Bezug auf ein vorgegebenes Referenzzeitsignal (HE&sub5; oder HDB), das für die Regeneration aller Datenausschnitte (S1 - SN) in einem Rücksenderaster (TTC), das von den Endstationen ausgesendet wird, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die ganze Zahl I gleich 8 ist, jedes mittlere Zeitsignal unter 12 jeweils um TB/8 phasenverschobenen und mit den Indizes -2, -1, 0 und 7, 8 und 9 versehenen Referenzzeitsignalen ausgewählt wird, und die Bits eines von der Zentralstation empfangenen Datenausschnittes mit Bezug auf das mittlere Zeitsignal mit dem Index m' nach einem der folgenden Fälle regeneriert werden:
a) wenn der Index m' zwischen -1 und +1 liegt, werden die empfangenen Bits nacheinander durch das mittlere Zeitsignal mit dein Index m' gelesen, dann zweimal durch das Zeitsignal mit dem Index 5, wobei der Index m' gleich -2 oder -1 durch 6 oder 7 ersetzt wird;
b) wenn der Index m' zwischen 2 und 5 liegt, werden die empfangenen Bits nacheinander durch das mittlere Zeitsignal mit dem Index m' und die Zeitsignale mit den Indizes 9 und 5 gelesen, wobei das Zeitsignal mit dem Index 9 identisch zum Zeitsignal mit dem Index 1 ist; und
c) wenn der Index m' zwischen 6 und 9 liegt, werden die empfangenen Bits durch das Zeitsignal mit dem Index m' und durch das Zeitsignal mit dem Index 5 gelesen, wobei der Index m' gleich 8 oder 9 durch den Index 0 oder 1 ersetzt wird.
5. Synchronisierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstationen jeweils Datenausschnitte (S1 - SN) empfangen und aussenden, die in den Rastern mit mehreren Übertragungsraten gemultiplext werden und die verschiedene Leitungsübertragungsraten (DF, DE) aufweisen, wobei die Synchronisierungsworte (MSTF, MSTE) eine vorgegebene Zeitdauer besetzen, aber über entsprechende Leitungsübertragungsraten mit den Endstationen verknüpft sind, und wobei die Zeitsignale (HF, HE) der Synchronisierung einer Endstation mit der Leitungsübertragungsrate der Endstation dienen.
6. Synchronisiervorrichtung für eine Endstation (2k) mit einer Datenrate (DF), die in der Zentralstation (1) angeordnet ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (41F) zur Erzeugung von mindestens I Zeitsignalen (HF&sub0; bis HFI-1) mit der vorgegebenen Übertragungsrate (DF) der Endstation (2k)' die untereinander um TB/I während I aufeinanderfolgender Rasterperioden (PT) phasenverschoben sind, wobei TB das Zeitbit der von der Endstation ausgesandten Bits und I eine ganze Zahl sind,
- Vergleichseinrichtungen (42F) zur Erkennung der Synchronisierungsworte (MSTF), die von der Endstation bezüglich der I-Zeitsignale (HF&sub0; bis HFI-1) während der I Rasterperioden ausgesendet werden,
- Einrichtungen (430F) zum Speichern der Indizes der Zeitsignale, die von einer Gleichheit der Worte in den Vergleichseinrichtungen verursacht sind,
- Einrichtungen (431F) zur Berechnung eines Index als Funktion der gespeicherten Indizes, um ein mittleres Zeitsignal (HFm) zu erzeugen, das dem berechneten Index entspricht und zur Wiederherstellung der von der Endstation nach der Synchronisierung ausgesendeten Bits bestimmt ist,
- Einrichtungen (440F) zum Zählen der Impulse des mittleren Zeitsignals (HFm) zwischen der Emission eines Senderasters (TCT) durch die Zentralstation und der Entdeckung eines Synchronisierungswortes (MSTF) mit Bezug auf das mittlere Zeitsignal während einer Rasterperiode, die auf I Rasterperioden folgt, um eine Impulszahl (CFk) zu erzeugen, und
- Einrichtungen (441F) zur Berechnung der Verzögerung (RFk) als Funktion der Impulszahl (CFk)
aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (50 - 51) zum Empfang aller Bits des von der Endstation (2k) ausgesendeten Datenausschnittes im Rhythmus des mittleren Zeitsignals (HFm) und Einrichtungen (52 - 59) zur Wiederherstellung jedes von der Zentralstation (1) empfangenen Bits mit Bezug auf ein gleiches Referenzzeitsignal (HE&sub5; oder HDE) wie das der Endstation aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Wiederherstellung (52 - 59) Einrichtungen (53 - 57) zum zyklischen Kompensieren einer Veränderung der Ausbreitungszeit (tk) zwischen der Endstation (2k) und der Zentralstation (1), die sich durch eine Verschiebung (m' - m) der von der Zentralstation empfangenen Bits bezüglich dem mittleren Zeitsignal (HFm) ausdrückt, aufweisen.
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