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Die
Erfindung betrifft eine Teilnehmerleitungsanschlusseinheit (DLU)
mit einer Vielzahl von Teilnehmeranschlussmodulen (SLM) und mindestens
einer Stromversorgung, wobei die Teilnehmeranschlussmodule bezüglich mindestens
eines endgültig
in der Elektronik genutzten Spannungspegels über mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen versorgt
und die mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen von mindestens zwei parallel geschalteten
und jeweils beide Nutzspannungs-Busleitungen gleichzeitig versorgenden
Stromversorgungseinheiten (DCC) gespeist werden.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fehlererkennung
und Fehlerlokalisierung in der Stromversorgung in einer Teilnehmerleitungsanschlusseinheit.
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Die
oben genannten Teilnehmerleitungsanschlusseinheiten sind allgemein
bekannt. Sie werden beispielsweise im elektronischen Wählsystem
der Anmelderin (EWSD) verwendet. Bei diesen Teilnehmerleitungsanschlusseinheiten
ist es notwendig, bezüglich
der Stromversorgung den höchsten
zu erwartenden Lastanfall bewältigen
zu können,
andererseits soll durch eine gemeinsame Versorgung mehrerer Teilnehmeranschlussmodule
durch einen sogenannten Pool von Stromversorgungseinheiten erreicht
werden, dass die statistische Schwankung der Lastbereiche nicht
zu hoch ausfällt,
so dass keine unnötige
Anzahl an Stromversorgungseinheiten vorgehalten werden müssen. In
der Praxis werden beispielsweise bisher pro 4 bis 8 Teilnehmerleitungsanschlussmodule
eine Stromversorgungseinheit verwendet, so dass bei einer Teilnehmerleitungsanschlusseinheit
vom Typ D mit 16 Ports pro SLM eine Stromversorgungseinheit (DCC)
die Versorgung von 64 bzw. 128 Ports übernimmt. Dabei muss diese Stromversorgungseinheit
so bemessen werden, dass sie nicht nur den durchschnittlichen Verkehr
unterstützen
kann (also bei 128 Ports und einer Auslastung von 0.1 Erlang dann
ca. 13 Ports), sondern auch Lastspitzen oder Schieflast, denn auch
wenn die DLU insgesamt für
ca. 1000 Ports nur 100 Gespräche
aktiv hat, können
diese Gespräche
gerade in dem Bereich dieser Stromversorgungseinheit sein. Günstig wäre es also
eine Stromversorgungseinheit zu haben, die alle aktiven Ports versorgen
kann. Hierdurch würde
allerdings die Bauweise zu groß und
im Falle eines Fehlers der Wirkbereich des Fehlers zu weitläufig werden.
Als Folge schafft man einen Pool mit mehreren Stromversorgungseinheiten,
bei dem eine einzelne Stromversorgungseinheit ca. 150 aktive Ports
abdeckt. Mit 3 Stromversorgungseinheit können somit ca. 450 Ports versorgt
werden. Da beim Ausfall einer Stromversorgungseinheit aber dann
nur 300 laufen, wird eine Stromversorgungseinheit in Reserve gesteckt,
wodurch sich eine n+1-Redundanz ergibt. Insgesamt werden dann für die sogenannte DLUG
mit 2000 Ports (ca. 62 Module á 32
Ports) vier Stromversorgungseinheiten (3+1) benötigt.
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Es
wird also ein Pool an Stromversorgungseinheiten in der Teilnehmerleitungsanschlusseinheit geschaffen,
der ausreicht, um einen mit gewisser Wahrscheinlichkeit auftretenden
Hochlastfall abzudecken. Zusätzlich
wird eine weitere Stromversorgungseinheit hinzugefügt um eine
einfache Ausfallredundanz (n+1) zu erreichen.
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Eine ähnlicher
Pool redundanter Stromversorgungseinheit wird in der Veröffentlichung
von Lars Thorsell,: „Reliability
analysis of a direct parallel connected n+1 redundant power system
based on highly reliable DC/DC modules" auf der 10ten „International telecommunications
energy conference",
INTELEC von 1988 auf den Seiten 551 bis 556 beschrieben. In 8 auf der Seite 554 dieser Veröffentlichung
wird ein n+1 redundantes System gezeigt, bei dem es möglich ist, einzelne
Module während
des Betriebs zu ersetzten, ohne dass der Bus gestört wird.
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Ein
Problem bei dieser Ausführung
mit einem Pool von Stromversorgungseinheiten liegt darin, zunächst eindeutig
den Ausfall einer Stromversorgungseinheit zu erkennen und gleichzeitig
eine eindeutige Lokalisierung dieser Stromversorgungseinheit durchzuführen. Weiterhin
soll bei einer Störung in
einer Stromversorgungseinheit das System nicht ausfallen. Dieses
ist besonders relevant, wenn eine einzelne Stromversorgungseinheit
am Ausgang einen Kurzschluss auf 0-Volt hat, wodurch der Bus dann
komplett außer
Betrieb wäre.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung eine Teilnehmerleitungsanschlusseinheit
mit einem Pool von Stromversorgungseinheiten dahingehend weiterzuentwickeln,
dass eine eindeutige Fehlererkennung und Lokalisierung der fehlerbehafteten
Stromversorgungseinheit möglich
ist und die Ausfallsicherheit gegeben ist.
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Entsprechend
ist es auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Fehlererkennung
und Lokalisierung solch einer Stromversorgungseinheit zu beschreiben.
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Diese
Aufgaben werden durch die beiden unabhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüche gelöst.
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Demgemäß schlagen
die Erfinder vor eine Teilnehmerleitungsanschlusseinheit (DLU) einzusetzen,
mit einer Vielzahl von Teilnehmeranschlussmodulen (SLMx) und mindestens
einer Stromversorgung, wobei die Teilnehmeranschlussmodule (SLMx) bezüglich mindestens
eines endgültig
in der Elektronik genutzten Spannungspegels über mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen
versorgt und die mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen von mindestens
zwei parallel geschalteten und jeweils beide Nutzspannungs- Busleitungen gleichzeitig
versorgenden Stromversorgungseinheiten (P-DCCx) gespeist werden,
wobei je Stromversorgungseinheit (P-DCCx) mindestens eine Rückführung der
Spannung von der Nutzspannungs-Busleitung vorgesehen ist.
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Durch
diese Rückführung der
Spannung von den Nutzspannungs-Busleitungen
besteht die Möglichkeit
bei entsprechender Schaltung der Stromversorgungseinheiten zu erkennen,
ob beziehungsweise bei welcher der Stromversorgungseinheiten ein Fehler
aufgetreten ist.
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Vorzugsweise
wird hierbei zusätzlich
vorgeschlagen, dass jede Stromversorgungseinheit je Nutzspannungs-Busleitung
Trennelemente, zur gesteuerten und individuellen elektrischen Abtrennung der
Stromversorgungseinheiten von den mindestes zwei Nutzspannungs-Busleitungen,
aufweist. Solche Trennelemente können
zum Beispiel gesteuerte Schalter sein, die von einer den n Stromversorgungseinheiten übergeordneten
Steuerung betätigt
werden.
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Des
weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass alle an den mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen angeschlossenen
Einheiten Mittel zur elektrischen Entkopplung der Nutzspannungs-Busleitungen
aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um in ihrer Richtung
entsprechend dem Stromfluss angeordnete Dioden, die in jede Verbindung
zu den Busleitungen eingebracht sind.
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Erfindungsgemäß kann in
der Teilnehmerleitungsanschlusseinheit für mindestens eine der Nutzspannungs-Busleitungen
mindestens eine Spannungsüberwachung
vorgesehen sein, wobei vorzugsweise in jeder der mindestens zwei
Stromversorgungseinheiten eine Spannungsüberwachung für mindestens
eine jede der zurückgeführte Nutzspannungs-Busleitung
vorgesehen ist.
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Weiterhin
schlagen die Erfinder vor, dass Steuer – und Kontroll-Leitungen zwischen
einerseits der übergeordneten
Steuer- und Kontrolleinheit und andererseits den Trennelementen
und den Spannungsüberwachungen
vorgesehen werden. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, zentral das
An- und Abschalten der Stromversorgungseinheiten von der mindestens
einen Nutzspannungs-Busleitung zu koordinieren, welche für den Test
der Stromversorgungseinheiten verwendet wird.
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Eine
andere erfindungsgemäße Ausführung der
Teilnehmerleitungsanschlusseinheit sieht vor, dass die darin vorgesehenen
Teilnehmeranschlussmodule jeweils mindestens einen eigenen Spannungswandler
zur Eigenversorgung mit Niederspannung aufweisen und über die
mindestens zwei Nutzspannungs-Busleitungen die Versorgungsspannungen
mit den höheren
Spannungswerten erfolgt. Erfindungsgemäß ist hier unter Niederspannung
ein Bereich zwischen +/–10V,
vorzugsweise zwischen +/–5V,
vorzugsweise bei 1.8 und 5Volt anzunehmen. Für diese Spannungen ist kein
Pool-Prinzip möglich, da
der Spannungsabfall in den Entkopplungselementen unzulässig hoch
ist.
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Außerdem schlagen
die Erfinder vor, dass für jede
der mindestens zwei Stromversorgungseinheiten je eine Stromversorgungslinie,
vorzugsweise mit getrennter Absicherung und/oder getrennter Spannungsüberwachung,
zur Verfügung
gestellt werden. Vorzugsweise können
für n Stromversorgungseinheiten
n Sicherungen vorgesehen werden, damit durch Ausfall einer Sicherung
auch nur eine Stromversorgung betroffen wird. Gleichzeitig oder
alternativ können
auch für
die Niederspannungserzeugung der Teilnehmeranschlussmodule zwei
weitere Stromversorgungsbusse, vorzugsweise mit getrennter Absicherung
je Bus und/oder getrennter Spannungsüberwachung, vorgesehen werden.
Dies ist vorteilhaft, da die Spannungswandler für Niederspannungen nicht im
Pool arbeiten und damit keine Pool-Redundanz realisierbar ist. Damit
müssen
die einzelnen Niedervoltstromversorgungseinheiten selbst redundant
versorgt werden. Auch kann für
jede eine Einzelsicherung vorgesehen werden, allerdings stiege hier
der Aufwand. Vorzugsweise werden also pro SLM-Gruppe zwei Sicherungen
belegt. Eine Gruppe besteht bei der DLUG aus bis zu 32 SLMs, also
1024 Ports.
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Entsprechend
dem zugrundeliegenden Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder auch
eine Verbesserung des Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerlokalisierung
in der Stromversorgung in einer Teilnehmerleitungsanschlusseinheit, vorzugsweise mit
den oben beschriebenen Merkmalen, vor. Die Verbesserung des Verfahrens
besteht darin, dass während
einer Testphase eine Nutzspannungs-Busleitung von nur einer der
vorhandenen Stromversorgungseinheiten gespeist wird, während die
anderen Stromversorgungseinheiten elektrisch von dieser einen Nutzspannungs-Busleitung
abgetrennt werden und über
eine Spannungsüberwachung
die an dieser Nutzspannungs-Busleitung
anliegenden Spannung getestet wird, um damit die Funktionsfähigkeit
dieser Stromversorgungseinheit zu prüfen.
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Erfindungsgemäß kann dieses
Verfahren nacheinander für
alle vorhandenen Stromversorgungseinheiten durchgeführt werden,
so dass in bestimmten zeitlichen Abständen eine Fehlerlokalisierung
durchgeführt
wird. Selbstverständlich
erfolgt nach der Erkennung eines Fehlers eine entsprechende Meldung
an eine Kontrolleinheit.
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Zusätzlicher
zu der Überprüfung der
Stromversorgungseinheiten kann auch die Stromversorgung der Stromversorgungseinheiten
selbst überwacht
werden, so dass eindeutig lokalisiert werden kann, ob ein Fehler
auf der Stromversorgungseinheit oder auf der zuführenden Leitung vorliegt. Eine
entsprechende Prüfung
kann ebenfalls in der Stromversorgung für die Niederspannungserzeugung
der Teilnehmeranschlussmodule vorgesehen werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines einzigen Ausführungsbeispieles
mit Hilfe einer Figur näher
beschrieben.
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Die
einzige 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beispiel
in einer schematischen Darstellung eines charakteristischen Teils
einer Teilnehmerleitungsanschlusseinheit.
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Es
sind hier zwei Teilnehmeranschlussmodule SLM1, SLM2 und weiterhin
zwei Stromversorgungseinheiten P-DCC1, P-DCC2 gezeigt. In der realen
Ausführung
werden bis zu 122 SLMs zusammengeschaltet.
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Wie
im Stand der Technik bekannt, verfügen die Teilnehmeranschlussmodule über jeweils
einen On-board-Spannungswandler 1.1 und 1.2 für die Niedervoltspannungen
(hier 5, 3,3 und 1,8 Volt) mit der die Elektronik der SLMx 21 bezüglich ihrer
Niederspannung versorgt wird. Die On-board-Spannungswandler 1.x sind über jeweils
eine Sicherung 2.1 und 2.2 zu den beiden Versorgungs-Busleitungen 3.1 und 3.2 abgesichert,
wobei eine Sicherung vorzugsweise ein Kollektiv von SLMs versorgt.
Bei einer DLU Typ G (DLUG) sind dies 32 Stück. Zwischen den Sicherungen 2.x und
den beiden Stromversorgungsleitungen 3.x befinden sich
zwei Dioden 5.x, die für
eine elektrischen Entkopplung der jeweils beiden Stromversorgungsleitungen
sorgen.
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Des
weiteren sind in der Teilnehmerleitungsanschlusseinheit zwei Stromversorgungseinheiten P-DCC1
und P-DCC2 dargestellt, die in einem Pool über die beiden Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 die
hieran angeschlossenen Teilnehmeranschlussmodule SLMx mit Hochspannung,
das heißt den
Spannungswerten betragsmäßig größer 10V, versorgen.
Die Teilnehmeranschlussmodule SLMx erhalten von diesen Nutzspannungs-Bussen 8.1 und 8.2 ihre
Spannung abgesichert über
jeweils eine Sicherung 6.1 beziehungsweise 6.2,
wobei in den Zufuhrleitungen jeweils eine Diode 7.1 und 7.2 angeordnet
ist, die für
eine elektrische Entkopplung der beiden Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 sorgt.
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Die
Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 werden
von den Stromversorgungseinheiten P-DCC1 und P-DCC2 über die
Zufuhrleitungen 13.1 und 13.2 versorgt, die jeweils
intern wieder mit jeweils einer Diode pro Bus 11.1 und 11.2 elektrisch entkoppelt
sind. Die Spannung selbst wird in den Spannungswandlern 10 aus
der eingehenden Versorgungsspannung erzeugt. Zur Zufuhr der Versorgungsentspannung
existieren zwei Versorgungsleitungen 15.1 und 15.2,
die jeweils über
eine Sicherung 16.1 und 16.2 getrennt abgesichert
sind. Vorzugsweise wird pro Stromversorgungseinheit P-DCCx eine
Sicherung verwendet um die n+1-Redundanz sicher zu stellen.
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Am
Ausgang der beiden Stromversorgungseinheiten sind je Busleitung
ein Schalter 12.1 und 12.2 angeordnet, die über eine
hier nicht gezeigte Steuer- und Kontrolleinheit gesteuert werden
können.
Zusätzlich
wird die auf den Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 anliegende
Spannung über
die Leitungen 14.1 und 14.2 an eine Spannungsüberwachung 9,
die hier beispielhaft auf den Stromversorgungseinheiten angeordnet
ist, zurückgeführt. Hierdurch
kann eine optimale Überwachung pro
Stromversorgungseinheit und auch pro Bus erreicht werden, wobei
das Suchen von Fehlern beziehungsweise Fehlerorten eindeutig ausfällt.
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Erfindungsgemäß kann mit
den von einer Kontroll- und Steuereinheit steuerbaren Schaltern 12.1 beziehungsweise
12.2 die im Pool arbeitenden Stromversorgungseinheiten P-DCCx von
den Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 beliebig
getrennt oder zugeschaltet werden.
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Im
Zusammenhang mit den Dioden 7.1 und 11.1 beziehungsweise 7.2 und 11.2 die
eine elektrische Entkopplung der beiden Nutzspannungs-Busleitungen
bewirken, können
die Stromversorgungseinheiten so an die Nutzspannungs-Busleitungen angekoppelt
werden, dass einerseits auf einen Nutzspannungs-Busleitungen durch
Ankopplung aller Stromversorgungseinheiten die volle Last zur Verfügung steht,
während
auf dem anderen Bus 8.2 lediglich eine einzige Stromversorgungseinheit
P-DCC angekoppelt ist. Durch die Rückführung der Spannung des jeweiligen
Busses an die Spannungsüberwachung 9 kann
dann die erzeugte Spannung der nun aktuell und einzig auf den einen
Bus aufgeschalteten Stromversorgungseinheit gemessen werden und
deren Funktionsfähigkeit
detektiert werden.
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Dieses
Verfahren lässt
sich dann sukzessive für
alle im Pool befindlichen Stromversorgungseinheiten P-DCCx durchführen, so
dass alle Stromversorgungseinheiten einzeln getestet werden. Gleichzeitig
bleibt jedoch die Stromversorgung, die über den jeweils anderen Bus
von allen Stromversorgungseinheiten P-DCCx durchgeführt wird, erhalten, so dass
keine Unterbrechung stattfindet. Das heißt der Pool stellt sein volle
Leistung bereit.
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Durch
das einzelne Testen der Stromversorgungseinheiten und einer Rückmeldung
an die Kontroll- und Steuereinheit ermöglicht sich dann nun auch die
genaue Lokalisierung eines möglichen
Fehlers und der dazugehörenden
Stromversorgungseinheit. Damit ist eine Eingrenzung eines Fehlers
möglich,
der auf dem Weg von der Sicherung zur Stromversorgungseinheit P-DCCx
passieren kann, denn wenn der P-DCCx nicht mehr geht, dann könnte es die
Sicherung sein oder der P-DCCx. Durch die Extraüberwachung wird das eingegrenzt.
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Im
dargestellten Beispiel der 1 ist zusätzlich für die beiden
redundant ausgelegten Stromversorgungsbusse 3.1 und 3.2 und
die Stromversorgungslinien 15.1 und 15.1 jeweils
eine zusätzliche Spannungsüberwachung 17.1, 17.2 beziehungsweise 18.1, 18.2 vorgesehen,
die zusätzlich
auch einen eventuellen Ausfall eines der beiden Bussysteme beziehungsweise
eines Strangs der beiden Bussysteme detektiert und ebenfalls an
die Kontroll- und Steuereinheit 19 – die ebenfalls redundant ausgeführt ist – zurückführt.
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Es
ist auch darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich die beispielhaft dargestellten
Nutzspannungs-Busleitungen 8.1 und 8.2 einschließlich ihrer zuführenden
und abführenden
Leitungen je verwendeter Betriebs-Spannung gezeigt wurden und in
realen Ausführungen
somit mehrfach entsprechend der Anzahl der benötigten Betriebsspannungen (z.B. +42V
und –67V)
vorhanden sind.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen, z.B. mehr SLMs, mehr Pool-DCC und pro Pool-DCC
auch mehr als eine Spannung.