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Erweiterter, zeitbasierter und nonkonformer Synchronisations-Algorithmus fuer Netzelemente der SDH (Synchrone Digitale Hierarchie) unter Beruecksichtigung von Holdover- und Freerunning-Taktmastern

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011861D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 4 (2003-04-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Apr-25
Document File: 4 page(s) / 94K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Technologie der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) basiert auf der synchronen Uebermittlung von Daten. Dabei duerfen Netzelemente (NEs), wie beispielsweise synchrone Multiplexer, nur sehr geringe Abweichungen in Sende- und Empfangstakt aufweisen, da sonst Uebertragungsfehler auftreten. Die schon heute sehr hohe Bedeutung der Taktsynchronisation wird in Zukunft durch groessere und komplexere Netze noch weiter wachsen. In SDH-Netzen ist die Taktverteilung hierarchisch konzipiert. Das heisst, es wird an wenigen Stellen im Netz ein hochgenauer Takt ueber ein „Taktmaster“-Netzelement eingespeist und ausgehend von diesem an die untergeordneten NEs verteilt. Meist erfolgt dies mit dem uebertragenen Datensignal, aus dem sich die NEs durch Taktrueckgewinnung einen Takt erzeugen und damit ihren internen Systemtakt synchronisieren (Master-Slave-Verfahren). Fuer den Fall von Stoerungen oder Unterbrechungen der dafuer vorgesehenen Datenleitungen muessen Ersatzwege fuer die Synchronisation vorgesehen sein. Um diese Funktionen (externer Takteingang, Umschalten bei Stoerungen etc.) zu realisieren, haben die NEs der SDH folgende definierte Ein- und Ausgaenge (s. Abb.1): T0: interner Systemtakt, mit dem in der Regel alle abgehenden Datensignale synchronisiert werden T1: ein SDH-Signal, aus dem der Takt zurueckgewonnen werden kann T2: ein PDH-Signal, aus dem der Takt zurueckgewonnen werden kann T3: externer Takteingang zur Einspeisung eines hochgenauen Taktes T4: externer Taktausgang, der anderen Geraeten den Systemtakt bereitstellen kann. Um zu bestimmen, welche Taktquelle ein NE zur Gewinnung seines Systemtaktes benutzen soll, werden zwei Kriterien verwendet: Prioritaeten (z.B. 1, 2 ...) und Taktqualitaet. Mit der Vergabe von Prioritaeten wird festgelegt, welche Quellen fuer die Taktgewinnung verwendet werden duerfen und in welcher Reihenfolge, falls mehrere die gleiche Taktqualitaet aufweisen. Faellt eine Quelle aus, wird auf die naechste Taktquelle mit der Besten Qualitaet und der hoechsten Prioritaet umgeschaltet. Steht keine externe Quelle mehr zur Verfuegung, laeuft der interne Oszillator frei, ohne durch einen besseren Takt synchronisiert zu werden. Die Taktqualitaeten werden dabei mit Hilfe des „Timing-Markers“, dem S1-Byte im Overhead, in STM-N-Datensignalen uebertragen. An Stellen, an denen der Takt extern (ueber T3 oder PDH-Quellen) eingespeist wird, kann kein Timing-Marker ueber ein STM-N-Signal uebermittelt werden, und die Taktqualitaet muss explizit definiert werden. Dabei kann das Timing-Marker-Byte folgende Werte annehmen:

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© SIEMENS AG 2003 file: 2003J00015.doc page: 1

Erweiterter, zeitbasierter und nonkonformer Synchronisations-Algorithmus fuer Netzelemente der SDH (Synchrone Digitale Hierarchie) unter Beruecksichtigung von Holdover- und Freerunning-Taktmastern

Idea: Andreas Mueller, DE-Berlin; Alfons Wahr, DE-Muenchen

Die Technologie der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) basiert auf der synchronen Uebermittlung von Daten. Dabei duerfen Netzelemente (NEs), wie beispielsweise synchrone Multiplexer, nur sehr geringe Abweichungen in Sende- und Empfangstakt aufweisen, da sonst Uebertragungsfehler auftreten. Die schon heute sehr hohe Bedeutung der Taktsynchronisation wird in Zukunft durch groessere und komplexere Netze noch weiter wachsen.

In SDH-Netzen ist die Taktverteilung hierarchisch konzipiert. Das heisst, es wird an wenigen Stellen im Netz ein hochgenauer Takt ueber ein "Taktmaster"-Netzelement eingespeist und ausgehend von diesem an die untergeordneten NEs verteilt. Meist erfolgt dies mit dem uebertragenen Datensignal, aus dem sich die NEs durch Taktrueckgewinnung einen Takt erzeugen und damit ihren internen Systemtakt synchronisieren (Master-Slave-Verfahren). Fuer den Fall von Stoerungen oder Unterbrechungen der dafuer vorgesehenen Datenleitungen muessen Ersatzwege fuer die Synchronisation vorgesehen sein. Um diese Funktionen (externer Takteingang, Umschalten bei Stoerungen etc.) zu realisieren, haben die NEs der SDH folgende definierte Ein- und Ausgaenge (s. Abb.1):

T0: interner Systemtakt, mit dem in der Regel alle abgehenden Datensignale synchronisiert werden

T1: ein SDH-Signal, aus dem der Takt zurueckgewonnen werden kann

T2: ein PDH-Signal, aus dem der Takt zurueckgewonnen werden kann

T3: externer Takteingang zur Einspeisung eines hochgenauen Taktes

T4: externer Taktausgang, der anderen Geraeten den Systemtakt bereitstellen kann.

Um zu bestimmen, welche Taktquelle ein NE zur Gewinnung seines Systemtaktes benutzen soll, werden zwei Kriterien verwendet: Prioritaeten (z.B. 1, 2 ...) und Taktqualitaet. Mit der Vergabe von Prioritaeten wird festgelegt, welche Quellen fuer die Taktgewinnung verwendet werden duerfen und in welcher Reihenfolge, falls mehrere die gleiche Taktqualitaet aufweisen. Faellt eine Quelle aus, wird auf die naechste Taktquelle mit der Besten Qualitaet und der hoechsten Prioritaet umgeschaltet. Steht keine externe Quelle mehr zur Verfuegung, laeuft der interne Oszillator frei, ohne durch einen besseren Takt synchronisiert zu werden. Die Taktqualitaeten werden dabei mit Hilfe des "Timing- Markers", dem S1-Byte im Overhead, in STM-N-Datensignalen uebertragen. An Stellen, an denen der Takt extern (ueber T3 oder PDH-Quellen) eingespeist wird, kann kein Timing-Marker ueber ein STM- N-Signal uebermittelt werden, und die Taktqualitaet muss explizit definiert werden. Dabei kann das Timing-Marker-Byte folgende Werte annehmen:

Qualitaet Hex Bedeutung

Q1 x2 Primary Reference Clock (beste Taktqualitaet)

Q2 x4 Secondary Reference C...