DE69731749T2

DE69731749T2 - Verfahren und vorrichtung zur synchronisation von zeitmarkierungen

Info

Publication number: DE69731749T2
Application number: DE69731749T
Authority: DE
Inventors: Pal Hellum; Kristin Aksnes
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: SE9603368D0; AU4405697A; EP0917780B1; SE9603368L; US6104729A; JP3820275B2; JP2001501788A; SE507227C2; WO1998013969A1; EP0917780A1; DE69731749D1; CA2265707A1

Description

FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronisieren eines Zeitmarkierungs-Taktgebers in einem Netzwerk mit einem hohen Grad an Genauigkeit, und sie betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Paket-Übertragungsverzögerungen in einem Netzwerk mit einem hohen Grad an Genauigkeit.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wenn in einem Netzwerk ein Paket von einem Knotenpunkt zu einem anderen Knotenpunkt vermittelt wird, treten Verzögerungen in paketvermittelnden Netzwerken auf. Diese Verzögerungen können sehr stark variieren und beruhen unter anderem auf dem Grad der Ausnutzung in dem Netzwerk sowie in individuellen Knotenpunkten und ebenso auf der Verfahrensweise bzw. Strategie verschiedener Knotenpunkte bei der Weiterleitung eines Paketes beim Empfang.
Es wird angestrebt, in der Lage zu sein, die Verzögerungen zu messen, um es dadurch zu ermöglichen, dass ein Netzwerk angepasst bzw. abgeglichen oder festgelegt ist, wobei Teile des Netzwerkes beispielsweise größeren oder kleineren Verzögerungen ausgesetzt sind. Verzögerungen werden gemessen, indem ein Paket zeitlich markiert wird, d. h. indem in dem Paket ein Wert gespeichert wird, der die Zeit darstellt, bei welcher das Paket den Knotenpunkt verlässt. Das Paket wird dann zu einem anderen Knotenpunkt in dem Netzwerk gesendet, und dieser Knotenpunkt liest den gespeicherten Wert aus und vergleicht den Wert mit dem Wert bei dem Zeitmarkierungs-Taktgeber in dem eigenen Knotenpunkt, d. h. eine sogenannte Zwei-Zeiten-Messung. Dieses liefert einen Verzögerungswert. Um zu erreichen, dass dieses Verfahren zufriedenstellend arbeitet, müssen die Zeitmarkierungs-Taktgeber in den beiden Knotenpunkten genau die gleiche Absolutzeit anzeigen, d. h. sie müssen synchronisiert sein.
Bei einem anderen Verzögerungs-Messprozess, einem Ein-Zeiten-Messprozess, muss der Empfangs-Knotenpunkt nicht selbst die Verzögerung berechnen, und er sendet lediglich das Paket unmittelbar zu dem ursprünglichen Knotenpunkt zurück. Der in dem Paket gespeicherte Wert wird in dem ursprünglichen Knotenpunkt ausgelesen und mit dem gegenwärtigen Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers verglichen. Dieses umgeht den Bedarf, zwei Zeitmarkierungs-Taktgeber zu synchronisieren, da nur ein Zeitmarkierungs-Taktgeber verwendet wird. Der erzielte Messwert zeigt die Verzögerung bei der Vermittlung eines Paketes hin und zurück an. Die Verzögerung in einer Richtung wird erzielt, indem der Wert durch den Faktor 2 dividiert wird. Dieses führt zu einem sehr guten Wert, wenn die Verzögerungen symmetrisch sind. Leider ist dieses jedoch häufig nicht der Fall, da das Paket entlang zwei verschiedenen Wegen und in Teilen des Netzwerkes hin und herlaufen kann, die äußerst verschiedene Knotenpunkte aufweisen. Dieses tritt deutlich in dem Fall von ATM-Netzwerken (Asynchronous Transfer Mode; International standardisierte Übertragungs- und Vermittlungstechnologie) auf.
Beispiele von Ein-Zeiten- und Zwei-Zeiten-Messprozessen sind CTD (Cell Transfer Delay; Zellen-Übermittlungsverzögerung im ATM) und CDV (Cell Delay Variation; Zellen-Verzögerungsschwankungen).
In einem ATM-Netzwerk teilt eine Leistungsmanagement-Funktion (PM) eine Anzahl von Pakete in einen Block ein. Ein PM-Paket folgt jedem Block nach und vermittelt verschiedene in Zusammenhang mit Eigenschaften stehenden Größen, die den Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers des Quell-Knotenpunktes enthalten. Dieser Wert wird in dem Ziel-Knotenpunkt verwendet, um Verzögerungen zu messen. Wenn eine Kombination aus einer schnellen Verbindung, beispielsweise 622 MB/s, und einer kleinen Blockgröße, beispielsweise 128 Pakete, verwendet wird, führt dieses zu einer hohen Anzahl von PM-Paketen bei dem Ziel-Knotenpunkt. Dieses erfordert hohe Ansprüche hinsichtlich der Verarbeitungskapazität des Ziel-Knotenpunktes. Die Anzahl der Verbindungen kann ebenso in Richtung der Anforderung der Prozessorkapazität verteilt werden.
Die Synchronisation von Zeitmarkierungs-Taktgebern ist in diesem Fachgebiet ein gut bekanntes Problem. Als ein Beispiel kann diesbezüglich NTP (Network Time Protocol; Anwendungsprotokoll bzw. -dienst zur Synchronisation der Uhrzeit in Rechnern des Internet) genannt werden, welches verwendet wird, um Zeitmarkierungen in dem Internet zu synchronisieren. NTP weist eine Genauigkeit von etwa einer Millisekunde auf und ist von daher beispielsweise für ATM unzureichend.
Aus der Druckschrift US-5,280,629, Technique for Measuring Channel Delay, ist bekannt, eine GPS-Einrichtung (Global Positioning System) zu verwenden, um in einem Netzwerk Zeitmarkierungs-Taktgeber zum Zwecke der Messung von Zeitverzögerungen zwischen zwei Knotenpunkten zu synchronisieren.
Ein Problem bei der Verwendung von GPS zur Synchronisation von Zeitmarkierungs-Taktgebern im Zusammenhang mit der Druckschrift US-5,280,629 liegt darin, dass die Synchronisation sehr schnell verloren geht, wenn das GPS- Signal verloren geht, z. B. aufgrund von atmosphärischen Interferenzen und Störungen. Von daher offenbart die Druckschrift WO-A-9408405 die Bereitstellung einer zusätzlichen Empfängerschaltung zur redundanten Synchronisation bei Signalen, wie etwa WWVB LORAN-C oder MSF.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, wie Zeitmarkierungs-Taktgeber in einem Netzwerk, in bevorzugter Weise in einem ATM-Netzwerk, mit hinreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit synchronisiert werden können.
Ein anderes der Erfindung zugrundeliegendes Problem liegt darin, wie eine Synchronisation weniger anfällig hinsichtlich Interferenzen in einer GPS-Einrichtung ausgeführt werden kann.
Ein weiteres der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Problem liegt darin, wie ein Zeitwert-Vermittlungsformat bereitgestellt werden kann, das eine minimale Prozessorkapazität erfordert.
Ein anderes der vorliegenden Erfindung zugrundeliegendes Problem liegt darin, wie Verzögerungen in Vermittlungspaketen in einem paketvermittelnden Netzwerk, in bevorzugter Weise in einem ATM-Netzwerk, mit hinreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit gemessen werden können.
Demgemäss liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Zeitmarkierungs-Taktgeber in verschiedenen Knotenpunkten in einem Netzwerk, in bevorzugter Weise in einem ATM-Netzwerk, mit hinreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu synchronisieren.
Eine andere Aufgabe liegt darin, es zu ermöglichen, dass Paketvermittlungsverzögerungen in einem paketvermittelnden Netzwerk, in bevorzugter Weise in einem ATM-Netzwerk, mit hinreichend hoher Genauigkeit und hinreichender Zuverlässigkeit gemessen werden können.
Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Verarbeitung von Zeitwerten, die zwischen zwei Knotenpunkten in einem Netzwerk vermittelt werden, zu ermöglichen bzw. zu erleichtern.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden diese Probleme, die im Zusammenhang mit der Synchronisation der Zeitmarkierungs-Taktgeber in verschiedenen Knotenpunkten in einem Netzwerk stehen, dadurch gelöst, dass die Taktgeber mit Netzwerk-Synchronisations-Taktgebern phasengekoppelt vorliegen, und dass die Zeitmarkierungs-Taktgeber eine Absolutzeit von einem GPS-Empfänger erzielen.
Das Problem hinsichtlich der Ermöglichung bzw. Erleichterung der Verarbeitung der Zeitwerte wird ebenso in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gelöst, indem in die Übertragung der Zeitwerte ein Format eingeführt wird, welches direkt verwendet werden kann, um Zeitdifferenzen ohne Übertragung zu berechnen.
Im Einzelnen enthält die Lösung einen GPS-Empfänger, der einer Synchronisations-Funktion TOD (Time Of Day; Tageszeit) und PPS (Puls pro Sekunde) zuführt. Die Synchronisations-Funktion verwendet TOD, um dem Zeitmarkierungs-Taktgeber in einem Knotenpunkt eine Absolutzeit bereitzustellen. Von daher wird in den verschiedenen Knotenpunkten eine synchronisierte Absolutzeit zwischen den Zeitmarkierungs-Taktgebern mit einer Auflösung von einer Sekunde erzielt. Der PPS-Puls wird verwendet, um einen Grad an Genauigkeit von einer Millisekunde zwischen den Taktgebern zu erzielen. Die Taktgeber in den verschiedenen Knotenpunkten in dem Netzwerk sind mit Netzwerk-Synchronisations-Taktgebern phasengekoppelt. Die Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber werden in der normalen Synchronisations-Hierarchie der physikalischen Schnittstelle in einem Telekommunikations-Netzwerk getaktet. Da sämtliche Netzwerkelemente in der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie phasengekoppelt sind, ist sichergestellt, dass sämtliche Zeitmarkierungs-Taktgeber phasengekoppelt sind. Innerhalb jeder Sekunde kann jegliche gewählte hohe Auflösung erzielt werden, und zwar indem die Frequenz der Zeitmarkierungs-Taktgeber festgelegt wird. Die Genauigkeit der absoluten Zeit ist durch die Genauigkeit der PPS festgelegt.
Weil die Zeitmarkierungs-Taktgeber mit den Netzwerk-Synchronisations-Taktgebern und nicht mit dem GPS phasengekoppelt sind, werden die Zeitmarkierungs-Taktgeber weiterhin einen hohen Grad an Genauigkeit aufweisen, und zwar selbst wenn die GPS-Einrichtung fehlerhaft funktioniert oder wenn das Signal von dem GPS-Satellit gestört wird.
Ein anhand die vorliegende Erfindung erzielter Vorteil liegt darin, dass die Synchronisation der Zeitmarkierungs-Taktgeber äußerst genau und zuverlässig ist.
Ein anderer Vorteil liegt darin, dass die Erfindung hinsichtlich Fehlern in der GPS-Einrichtung unempfindlich ist.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine hohe Anzahl von Zeitwerten effektiv bei ein und derselben Zeit erarbeitet werden kann und dass die Absolutzeit zur Übertragung und zum Empfang erzielt werden kann.
Nun wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen hiervon und ebenso unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Überblick eines Netzwerkes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung von einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung von einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Blockdarstellung, die schematisch eine Synchronisation darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Bezugsziffer 101 in der 1 bezeichnet einen ersten Knotenpunkt in einem Netzwerk. Der Knotenpunkt 101 ist ein Quell-Knotenpunkt zum Messen der Verzögerung hinsichtlich des Versendens eines Paketes 102 zu einem Knotenpunkt 103, der Ziel-Knotenpunkt genannt wird. Das Paket 102 wird bei einem ersten Zeitpunkt in dem Knotenpunkt 101 gezeigt und ist dort mit der Bezugsziffer 102a bezeichnet. Bei diesem Zeitpunkt wird der Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers im Knotenpunkt 101 in dem Paket gespeichert, und das Paket wird über die Verbindung 104 zu einem Netzwerk 105 gesendet. Das Netzwerk 105 ist ein ATM-Netzwerk, in welchem das Paket 102 durch eine Anzahl von Knotenpunkten hindurchläuft, bevor es in einem zweiten Zeitpunkt 102b über eine Verbindung 106 bei dem Knotenpunkt 103 ankommt. Der Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers wird im Knotenpunkt 103 zur gleichen Zeit, wenn das Paket 102 ankommt, ausgelesen. Dieser Wert wird mit dem in dem Paket 102 gespeicherten Wert verglichen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Verzögerung berechnet werden kann. Die Bezugsziffer 107 bezeichnet einen Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber in der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie.
Es wird verstanden, dass, obwohl es von der 1 ersichtlich ist, dass es der gleiche Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 107 ist, der beide Knotenpunkte 101, 102 mit Pulsen versorgt, so etwas nicht der Fall sein muss. Die Pulse können gleichmäßig abgegeben werden, und sie können mittels verschiedener, gegenseitig phasengekoppelter Synchronisations-Taktgeber, die den verschiedenen Knotenpunkten in dem Netzwerk Pulse zuführen, abgegeben bzw. zugestellt werden.
Die Zeitmarkierungs-Taktgeber in den Knotenpunkten 101 und 102 sind mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 107 phasengekoppelt. Die Knotenpunkte 101 und 103 enthalten ebenso GPS-Empfänger, um ein Signal von einem GPS-Satellit 108 zu empfangen, das TOD und PPS enthält.
Bei einem ATM-Netzwerk wird der Zeitwert in einem PM-Paket 102 in einem mit TSTP bezeichneten Feld gesendet. Das TSTP-Feld besteht aus 32 Bits, und der Zeitwert wird als 32 kleinstwertige Bits der Anzahl der Mikrosekunden gespeichert, die seit dem 1. Januar 1972, 00:00:00 verstrichen sind. Da der Zeitwert nicht codiert wird, wenn er gespeichert ist, muss der Empfangs-Knotenpunkt lediglich auslesen und subtrahieren, um beispielsweise Zeitdifferenzen zu berechnen. Dieses erleichtert die Verarbeitung bei der Berechnung von Zeitverzögerungen im Unterschied zur Verwendung von Codeformen, wobei solch eine Verwendung die Rechenlast bei dem Prozessor erhöht.
Die Synchronisation der Zeitmarkierungs-Taktgeber kann besser von der 2 gesehen werden. Ein Knotenpunkt 201 ist bei der Messung von Verzögerungen zwischen dem Knotenpunkt 201 und einem Knotenpunkt 202 ein Quell-Knotenpunkt. Der Knotenpunkt 202 ist in dem Verzögerungs-Messprozess der Ziel-Knotenpunkt. Ein Paket 203 wird über ein ATM-Netzwerk 204 vermittelt. Die Bezugsziffer 205 bezeichnet einen Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber, während die Bezugsziffer 206 einen TPS-Satellit bezeichnet. Ähnlich zu der in der 1 dargestellten Ausführungsform können die Knotenpunkte 201 und 202 in der Ausführungsform der 2 mit Pulsen von zwei physikalisch verschiedenen, jedoch gegenseitig phasengekoppelten Netzwerk-Synchronisations-Taktgebern versorgt werden. In der nachfolgenden Tabelle ist ein Vergleich zwischen den Bezugsziffern in der 1 und in der 2 angegeben:
Die Bezugsziffer 207 bezeichnet einen GPS-Empfänger im Knotenpunkt 201. Der Empfänger 207 empfängt TOD und PPS von einem durch den GPS-Satellit 206 gesendeten Signal. In ähnlicher Weise empfängt ein GPS-Empfänger 208 in dem Knotenpunkt 202 von dem gleichen GPS-Satelliten 206 TOD und PPS. Der GPS-Empfänger 207 sendet zu einer Synchronisations-Funktion 209 Information hinsichtlich TOD und PPS. Die Funktion 209 speichert den Wert von TOD in einem Datenspeicher, der einen Teil des Zeitmarkierungs-Taktgebers 213 ausbildet. Eine Synchronisations-Funktion 210 in einem Knotenpunkt 202 funktioniert auf ähnliche Art und Weise mit dem Zeitmarkierungs-Taktgeber 214. Indem TOD zuzüglich eine Sekunde genau gespeichert werden, wenn das nächste PPS empfangen wird, wird eine Absolutzeit erzielt, die in sämtlichen Knotenpunkten identisch ist, und zwar bei einem Grad an Genauigkeit von einer Mikrosekunde. TOD wird von dem GPS-Satelliten 206 mit einer Auflösung von einer Sekunde erzielt, und PPS wird mit einem Grad an Genauigkeit von einer Mikrosekunde oder besser erzielt. In der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie ist eine PLL (Phase Locked Loop; phasenstarre Schleife) 211, 212 ist in jedem Knotenpunkt 201, 202 mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 205 phasengekoppelt. Die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 übergeben einen Puls-Zug an die Zeitmarkierungs-Taktgeber 213, 214. Die Zeitmarkierungs-Taktgeber 213, 214 werden mit jedem Puls, der ankommt, aufgezählt. Wenn die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 eine Frequenz von 1 MHz aufweisen, entspricht jede Aufzählung einer Mikrosekunde.
Die Genauigkeit des PPS-Signals hängt von einer Vielzahl verschiedener Dinge ab, unter anderem von der verwendeten Empfängereinrichtung und von verschiedenen Arten der Korrekturen. Als Regel kann genannt werden, dass der niedrigste erzielte Grad an Genauigkeit eine Mikrosekunde beträgt, obwohl wesentlich bessere Werte mit verfeinerten Instrumenten und positionalen Regelungen erzielt werden können.
Die Zeitmarkierungs-Taktgeber 213, 214 werden relativ selten synchronisiert, d. h. wenn ein neuer TOD-Wert gespeichert wird, beispielsweise zwischen einmal pro zehn Minuten und einmal pro Kalendertag. Die Synchronisation kann zu einem Fehler führen, wenn beispielsweise die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 nicht genau die gleiche Frequenz wie ein GPS aufweisen, mögen die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 nur 999 Mikrosekunden gezählt haben, wenn der nächste PPS-Puls ankommt. Dieses führt zu einer Lücke von einer Mikrosekunde. Dieser Fehler kann mittels vieler verschiedener Art und Weisen richtiggestellt werden. Beispielsweise kann eine Nachricht mit dem nächsten zur Verzögerungsmessung beabsichtigten Paket gesendet werden, welche anzeigt, dass die Synchronisation ausgeführt worden ist. Eine andere Option besteht darin, den Fehler zu ignorieren, da die Auswirkungen bei einer großen Anzahl von Messungen schwinden. Eine dritte Option liegt darin, oft genug eine Synchronisation derart auszuführen, dass der Fehler geringer als eine Mikrosekunde wird, was nicht die Messung beeinflussen wird.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 eine Frequenz von 1 MHz auf, und indem sie mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 205 phasengekoppelt gehalten werden, wird sichergestellt, dass sämtliche Zeitmarkierungs-Taktgeber die gleiche Zeit halten. Die phasenstarre Schleife (PLL) 211 führt dem Zeitmarkierungs-Taktgeber 213 alle Mikrosekunde einen Puls zu. Die zuvor beschriebenen Zeitmessungen werden kombiniert, um einen Zeitmarkierungs-Taktgeber zu erzielen, der eine Auflösung und Genauigkeit von einer Mikrosekunde aufweist. Der Millisekunden-Teil und der Mikrosekunden-Teil des Zeitwertes werden durch die phasenstarre Schleife (PLL) 211 aufgezählt, und die Absolutzeit von TOD und PPS wird in der Synchronisation erzielt. Die phasenstarre Schleife (PLL) 212 funktioniert in dem Knotenpunkt 202 in einer entsprechenden Art und Weise.
In einer anderen Ausführungsform weisen die phasenstarren Schleifen (PLL) 211, 212 eine Frequenz von 10 MHz auf. Dieses führt zu einer Differenz zwischen der absoluten Auflösung und der relativen Auflösung. Die absolute Auflösung wird nach wie vor eine durch das PPS-Signal gegebene Mikrosekunde sein, was bedeutet, dass die Auflösung zum Messen von absoluten Zeitverzögerungen nach wie vor eine Mikrosekunde beträgt. Andererseits können sämtliche relativen Größen, beispielsweise Verzögerungsvariationen, CDV, mit einer Auflösung von 0,1 Mikrosekunden gemessen werden.
Weil die phasenstarren Schleifen (PLL) 211 und 212 mit der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie phasengekoppelt sind, ist ein PPS-Puls nicht notwendig, um die Genauigkeit der phasenstarren Schleifen (PLL) 211 und 212 beizubehalten. Die phasenstarren Schleifen (PLL) 211 und 212 werden für eine lange Zeitperiode synchronisiert verbleiben, selbst wenn der PPS-Puls verschwinden mag.
Wenn das Paket 203 bei einem Knotenpunkt 202 ankommt, liest eine Vergleichs-Funktion 215 von dem Paket 203 den Zeitwert aus und vergleicht diesen Wert mit dem Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers 214. Dieses ermöglicht es beispielsweise, CDV und CTD zu berechnen.
Die in der 3 dargestellte Ausführungsform benötigt ebenso die Verwendung einer phasenstarren Schleife (PLL), und zwei Zeitmarkierungs-Taktgeber 310, 311 erzielen Pulse direkt von einem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 305 in der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie. Ähnlich zu den Ausführungsformen der 1 und 2 können in der Ausführungsform der 3 die verschiedenen Knotenpunkte 301, 302 ebenso durch zwei physikalisch verschiedene, jedoch gegenseitig phasengekoppelte Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber mit Pulsen versorgt werden. In der Ausführungsform der 3 ist ein GPS-Empfänger 307 zentralisiert, indem er in einem Knotenpunkt 313 angeordnet ist. Die Tatsache, dass der GPS-Empfänger 307 in der Lage ist, das GPS-Signal von einem Satelliten 306 ohne Verlust der Genauigkeit an zwei Knotenpunkte 301 und 302 in dem PPS-Signal zu vermitteln, ermöglicht es, dass die Synchronisation mit hinreichender Genauigkeit implementiert bzw. verwendet werden kann. Diese Ausführungsform ist in sonstiger Hinsicht eine analoge Ausführungsform zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Eine Synchronisations-Funktion 308 koordiniert TOD, PPS und Pulse von dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 305 in dem Zeitmarkierungs-Taktgeber 310, der in einem Paket 303 einen Zeitwert speichert. Die 3 zeigt das Paket 303 in einem ersten Zeitpunkt coh und ist dort mit der Bezugsziffer 303a bezeichnet, sowie bei einem zweiten Zeitpunkt, wo es mit der Bezugsziffer 303b bezeichnet ist. Das Paket 303 wird über ein Netzwerk 304 zu dem Knotenpunkt 302 gesendet, und der in dem Paket gespeicherte Zeitwert wird in dem Knotenpunkt ausgelesen. Eine Vergleichs-Funktion 312 vergleicht den Wert eines in dem Knotenpunkt 302 angeordneten Zeitmarkierungs-Taktgebers 311 mit dem von dem Paket 303 erzielten Zeitwert. Die Vergleichs-Funktion 312 ist dann in der Lage, CDT, CDV und andere interessante Daten zu berechnen. Eine Synchronisations-Funktion 309 koordiniert in dem Knotenpunkt 302 TOD, PPS und Pulse, und zwar auf die gleiche Art und Weise wie in dem Knotenpunkt 301.
Die 4 zeigt im Detail eine Kombination von TOD, PPS und von dem Signal von der phasenstarren Schleife (PLL). Die Bezugsziffer 401 bezeichnet eine Zähl-Einrichtung, die für jeden Puls an einem Eingang 402 gestuft bzw. fortgeschaltet wird. An dem Eingang 402 der phasenstarren Schleife (PLL) 211 in der 2 kommt ein Puls-Zug an, oder direkt von dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber 305 in der 3 in der Netzwerk-Synchronisations-Hierarchie. Die Bezugsziffer 403 bezeichnet ein Register, in welchem TOD-Information gespeichert ist. Wenn TOD von dem GPS-Signal ankommt, wird der Wert des erzielten TOD mit der Hinzufügung von einer Sekunde in dem Register 403 gespeichert. Ein Signal 404 wird auf Eins gesetzt, was einen Q-Ausgang 405 in die Lage versetzt, auf Eins gesetzt zu werden, und wenn der nächste PPS-Puls an dem Eingang 406 ankommt, werden beide Eingänge des UND-Gates 408 zu Eins, welches eine Eins an einen Latch-Eingang bzw. Einrast-Eingang 407 gibt, und der TOD-Wert des Registers 403 wird in den Zähler 401 geschrieben.
Es sei so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen hiervon beschränkt ist, und dass Abänderungen innerhalb des Umfanges der nachfolgenden Patentansprüche durchgeführt werden können.

Claims

Verfahren zum Synchronisieren von zumindest einem Zeitmarkierungs-Taktgeber mit einer Anzahl von anderen Zeitmarkierungs-Taktgebern in einem Netzwerk, wobei Pulse bei dem Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214; 310, 311) in regelmäßigen Intervallen ankommen; wobei in dem Verfahren ein GPS-Empfänger (207, 208; 307) PPS-Information (PPS; Puls pro Sekunde) und TOD-Information (TOD; Tageszeit) an eine Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) sendet; und wobei die Synchronisations-Funktion von PPS, TOD und Pulsen den Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenstarre Schleife PLL (211, 212) Pulse zu dem Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214) sendet; und dass die phasenstarre Schleife PLL mit einem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (205) phasengekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (305) Pulse direkt zu dem Zeitmarkierungs-Taktgeber (310, 311) sendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenstarre Schleife PLL (211, 212) Pulse an den Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214) mit einer Frequenz von 1 MHz sendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenstarre Schleife PLL (211, 212) Pulse an den Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214) mit einer Frequenz von 10 MHz sendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) in einem Register (403) TOD zuzüglich einer Sekunde speichert; dass die Synchronisations-Funktion es ermöglicht, dass Daten in einen Zähler (401) geschrieben werden, und zwar nachdem TOD zuzüglich einer Sekunde in dem Register gespeichert wurde; dass der Wert des Registers bei der Ankunft der nächsten PPS in den Zähler geschrieben wird; dass das Schreiben des Wertes des Registers in den Zähler ein Schreiben in das zweite Register unmöglich macht; und dass der Zähler mit jedem empfangenen Puls gestuft bzw. fortgeschaltet wird.
Vorrichtung zum Synchronisieren von zumindest einem Zeitmarkierungs-Taktgeber in einem ersten Knotenpunkt mit einer Anzahl von zweiten Zeitmarkierungs-Taktgebern, wobei die Vorrichtung zumindest einen Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (107; 205; 305) aufweist; wobei der erste Knotenpunkt (101, 103; 210, 202; 301, 302) eine Einrichtung zum Empfangen eines GPS-Signals, das TOD-Information und PPS-Information enthält, aufweist; wobei der erste Knotenpunkt eine Puls-Empfangseinrichtung aufweist; und wobei der erste Knotenpunkt eine Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) zum Koordinieren der Pulse mit TOD und PPS aufweist, um den Wert des Zeitmarkierungs-Taktgebers (213, 214; 310, 311) zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenstarre Schleife PLL (211, 212) mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (205) phasengekoppelt ist; und dass die phasenstarre Schleife PLL ausgelegt ist, Pulse an den Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214) zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitmarkierungs-Taktgeber (310, 311) direkt mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (305) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Knotenpunkt (201, 202) einen GPS-Empfänger (207, 208) aufweist; und dass der GPS-Empfänger mit der Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Knotenpunkt (313) einen GPS-Empfänger (307) aufweist; und dass der GPS-Empfänger mit der Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) verbunden ist.
Vorrichtung zum Messen von Verzögerungen, wenn Pakete in einem Netzwerk vermittelt werden, bei dem das Netzwerk zumindest zwei Knotenpunkte aufweist, wobei das Netzwerk (105; 204; 304) zumindest einen Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (107; 205; 305) aufweist; wobei die Knotenpunkte (101, 103; 201, 202; 301, 302) eine Einrichtung zum Empfangen von TOD und PPS von einem GPS-Signal aufweisen; die Knotenpunkte Puls-Empfangs-Einrichtungen aufweisen; die Knotenpunkte eine Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) zum Koordinieren der Pulse mit TOD und PPS aufweisen, um den Wert eines in jedem Knotenpunkt angeordneten Zeitmarkierungs-Taktgebers (213, 214; 310, 311) zu berechnen; der erste Knotenpunkt (101; 201; 301) eine Einrichtung zum Speichern eines Zeitwertes des Zeitmarkierungs-Taktgebers in einem Paket (102; 203; 303) sowie eine Einrichtung zum Vermitteln des Paketes über das Netzwerk zu dem zweiten Knotenpunkt (103; 202; 302) aufweist; der zweite Knotenpunkt eine Einrichtung zum Auswählen des Zeitwertes in dem Paket aufweist; und wobei der zweite Knotenpunkt eine Einrichtung (215; 312) zum Vergleichen des von dem Paket ausgelesenen Zeitwertes mit einem Zeitwert des Zeitmarkierungs-Taktgebers (214; 311) in dem zweiten Knotenpunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenstarre Schleife PLL (211, 212) mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (205) phasengekoppelt ist; und dass die phasenstarre Schleife PLL ausgelegt ist, einen Puls an den Zeitmarkierungs-Taktgeber (213, 214) zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitmarkierungs-Taktgeber (310, 311) direkt mit dem Netzwerk-Synchronisations-Taktgeber (305) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein GPS-Empfänger (207, 208) in jedem Knotenpunkt (201, 202) angeordnet ist; und dass der GPS-Empfänger mit der Synchronisations-Funktion (209, 210; 308, 309) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Knotenpunkt (313) einen GPS-Empfänger (307) aufweist; und dass der GPS-Empfänger mit dem ersten Knotenpunkt (301) und dem zweiten Knotenpunkt (302) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitwert in dem Paket als 32 kleinstwertige Bits der Zahl gespeichert wird, die die Anzahl von Mikrosekunden darstellt, die seit dem 1. Januar 1972, 00:00:00 verstrichen sind.