DE10226350B4 - Method and device for determining the electrical properties of a data line - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung (8), die mit einer zugeordneten Spannungsquelle (9) zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung (8) angeschlossenen Geräte verbindbar ist, wobei die Datenübertragungsleitung (8) durch gesteuertes Verbinden mit der Spannungsquelle mit wenigstens einem Spannungswechsel beaufschlagt wird und der an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungsverlauf gemessen und ausgewertet wird, wobei der gemessene Spannungsverlauf mittels einer Vorrichtung zur Echokompensation (12) ausgewertet wird, die derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit eines in die Datenübertragungsleitung (8) einzuspeisenden Sendesignals ein Korrektursignal zum Kompensieren des Einflusses des Sendesignals und des Spannungswechsels auf ein von der Datenübertragungsleitung (8) abgegriffenes Empfangssignal erzeugt, und wobei die Echokompensationsvorrichtung (12) bei jeder Beaufschlagung der Datenübertragungsleitung (8) mit einem Spannungswechsel mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt wird.Method for determining the electrical properties of a data transmission line (8) which can be connected to an assigned voltage source (9) for supplying power to devices connected to the data transmission line (8), the data transmission line (8) being connected to the voltage source in a controlled manner with at least one voltage change is applied and the voltage curve applied to the data transmission line (8) is measured and evaluated, the measured voltage curve being evaluated by means of an echo compensation device (12) which is set up in such a way that it is dependent on a transmission signal to be fed into the data transmission line (8) generates a correction signal for compensating for the influence of the transmitted signal and the voltage change on a received signal tapped off from the data transmission line (8), and wherein the echo compensation device (12) each time the data transmission is applied line (8) with a voltage change with a transmission signal change.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Ermittelnder elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung, über die Daten übertragen und an die Datenübertragungsleitung angeschlossene Geräte mit Strom versorgt werden.The present invention relates to a method or a device for determining the electrical Properties of a data transmission line over which Transfer data and to the data transmission line connected devices be powered.
Eine derartige Datenübertragungsleitung ist beispielsweise eine von einer Vermittlungsstelle zu einem Endteilnehmer führende Telekommunikationsleitung, wie beispielsweise eine Telefonleitung. Dabei ist vorgesehen, dass an die Datenübertragungsleitung angeschlossene Endgeräte ihre Stromversorgung von der Datenübertragungsleitung beziehen können. Dazu wird allgemein die Datenübertragungsleitung mit einem elektrischen Signal hoher Stärke beaufschlagt, das sich in einem anderen Frequenzbereich als die zur Datenübertragung verwendeten Signale befindet und insbesondere eine Gleichspannung ist. Bei derartigen Datenübertragungsleitungen besteht oft das Bedürfnis, deren Übertragungseigenschaften bzw. elektrische Eigenschaften zu ermitteln, beispielsweise um zu ermitteln, welche Art von Datenübertragung bzw. welche Datenübertragungsraten mittels dieser Datenübertragungsleitung möglich sind.Such a data transmission line is for example one from a switching center to an end user premier Telecommunication line, such as a telephone line. It is provided that connected to the data transmission line terminals can obtain their power supply from the data transmission line. To is generally the data transmission line applied with a high-strength electrical signal that in a different frequency range than that for data transmission used signals and in particular a DC voltage is. With such data transmission lines there is often a need their transmission properties or to determine electrical properties, for example in order to determine what type of data transfer or what data transfer rates by means of this data transmission line possible are.
Dazu ist es bekannt, in die Datenübertragungsleitung ein Sendesignal mit Signalwechseln einzuspeisen und an der gleichen Stelle der Datenübertragungsleitung ein Empfangssignal abzugreifen. Die Auswirkungen der Signalwechsel des Sendesignals auf das Empfangssignal werden erfasst und ausgewertet, um Reflexionen der Signalwechsel des Sendesignals zu erfassen.To do this, it is known in the data transmission line to feed a transmission signal with signal changes and at the same Location of the data transmission line to tap a received signal. The effects of signal changes of the transmission signal to the reception signal are recorded and evaluated, to detect reflections of the signal changes in the transmission signal.
Bei dieser sog. "Time Domain Reflectometry" (TDR) wird entsprechend ein Sendeimpuls erzeugt, auf die zu messende Daten übertragungsleitung aufgeschaltet und dann das komplette Echo gemessen. Das Echo besteht aus dem nur wenig gedämpften Nahechoanteil, der durch nahe der Einspeisstelle des Sendeimpuls angeordnete Komponenten verursacht wird und dem stark gedämpften Fernecho, in dem alle Reflexionen des Sendeimpulses innerhalb der Datenübertragungsleitung enthalten sind. Diese Reflexionen entstehen am Ende der Datenübertragungsleitung, insbesondere da meist mit offenem oder nahezu offenem Leitungsende gemessen wird, an den Verzweigungspunkten und an Enden von Bridgetaps (BT), an Leistungsdiskontinuitäten auf Grund beispielsweise eines Wechsels des Leistungstyps oder an den ggf. eingebauten Induktivitäten. Somit kann man aus der Form, der Verzögerung und dem Vorzeichen der einzelnen Anteile des Fernechos umgekehrt die Konfiguration der Datenübertragungsleitung ermitteln. Der Sendeimpuls und die hieraus entstehenden Reflexionen werden durch die Leitung gedämpft, so dass für lange Leitungen das ferne Echo sehr stark gegenüber dem Nahecho gedämpft ist und es sehr schwierig wird, diese voneinander zu trennen, sowie die einzelnen Anteile des Fernechos voneinander zu unterscheiden.With this so-called "Time Domain Reflectometry" (TDR) is accordingly A transmission pulse is generated on the data transmission line to be measured switched on and then measured the complete echo. The echo is there from the only slightly damped near echo component, the components arranged near the feed point of the transmission pulse is caused and the strongly attenuated distance echo in which all Reflections of the transmission pulse within the data transmission line are included. These reflections arise at the end of the data transmission line, especially since mostly with an open or almost open cable end is measured, at the branch points and at the ends of bridge taps (BT), on performance discontinuities due to, for example, a change in the type of service or on any inductors installed. So one can from the form, the delay and the sign of the individual portions of the remote echo reversed the configuration of the Data transmission line determine. The transmission pulse and the resulting reflections are dampened by the line, so for long lines the far echo is very strongly attenuated compared to the near echo and it becomes very difficult to separate them, as well to distinguish the individual parts of the distance echo from each other.
In der
In der
In der Druckschrift
Weitere Verfahren oder Vorrichtung
zum Messen von Leitungseigenschaften sind in der WO 00/19690 A1,
in der
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung der oben genannten Art zu schaffen, bei denen auch stark gedämpfte Reflexionen erfasst werden können.The present invention lies hence the task, a method or a device for determining the electrical properties of a data transmission line of the type mentioned above, in which even strongly attenuated reflections can be recorded.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.According to the invention, this object is achieved by a Method with the features of claim 1 or a device solved with the features of claim 9. Define the subclaims each advantageous and preferred developments of the present Invention.
Erfindungsgemäß wird die Spannungsquelle zum Einspeisen der Stromversorgung in die Datenübertragungsleitung dazu verwendet, die Datenübertragungsleitung mit wenigstens einem Spannungswechsel zu beaufschlagen. Dazu muss eine steuerbare Verbindung zwischen der Spannungsquelle und der Datenübertragungsleitung vorgesehen sein. Vorzugsweise werden in Folge mehrere Spannungswechsel auf die Datenübertragungsleitung gegeben, um eine Mittelwertbildung bei der Auswertung der von den Spannungswechseln auf der Datenübertragungsleitung erzeugten Echos zu ermöglichen.According to the voltage source Feeding the power supply into the data transmission line used to the data transmission line to be charged with at least one voltage change. To do this a controllable connection between the voltage source and the Data transmission line be provided. In succession, several voltage changes are preferred on the data transmission line given to averaging when evaluating the from the Voltage changes on the data transmission line to enable generated echoes.
Zur Auswertung des durch den aufgeschalteten Spannungswechsel in der Datenübertragungsleitung erzeugten Spannungsverlaufs wird eine Vorrichtung zur Echokompensation verwendet. Die Echokompensation wird im normalen Datenübertragungsbetrieb, bei dem ein Sendesignal in die Datenübertragungsleitung eingespeist und ein Empfangssignal von der Datenübertragungsleitung abgegriffen wird, dazu verwendet, die Auswirkungen des an einer Stelle eingespeisten Sendesignals auf ein an dieser Stelle abgegriffenes Empfangssignal zu kompensieren. Dazu wird die Echokompensation bzw. ein Echokompensator mit dem Sendesignal beaufschlagt und erzeugt ein Korrektursignal, das dem Echo des Sendesignals im Empfangssignal entspricht, aber umgekehrtes Vorzeichen besitzt, so dass durch Linearkombination des Korrektursignals der Echokompensation und des Empfangssignals das Echo des Sendesignals aus dem Empfangssignal entfernt werden kann. In der Regel wird ein Differenzsignal zwischen dem Korrektursignal der Echokompensation und dem Empfangssignal auf die Echokompensation rückgekoppelt, die das Korrektursignal sukzessive so einstellt, dass das Differenzsignal zu Null wird.To evaluate the by the Voltage change in the data transmission line generated voltage curve is a device for echo cancellation used. Echo cancellation is used in normal data transmission, in which a transmission signal is fed into the data transmission line and a received signal is tapped from the data transmission line is used to measure the effects of being fed in at one point Send signal to a received signal tapped at this point to compensate. For this purpose, the echo cancellation or an echo canceller acted upon with the transmission signal and generates a correction signal, that corresponds to the echo of the transmitted signal in the received signal, but has the opposite sign, so that by linear combination the correction signal of the echo cancellation and the received signal the echo of the transmitted signal can be removed from the received signal. Usually there is a difference signal between the correction signal the echo cancellation and the received signal are fed back to the echo cancellation, which successively adjusts the correction signal so that the difference signal becomes zero.
Um den durch gesteuertes Aufschalten der Spannungsquelle auf die Datenübertragungsleitung verursachten Spannungsverlauf mit Hilfe der Echokompensation auswerten zu können, wird diese bei jedem von der Spannungsquelle verursachten Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt.The controlled intrusion the voltage source on the data transmission line To be able to evaluate the voltage curve with the aid of echo compensation this with every voltage change caused by the voltage source on the data transmission line with a change of transmission signal.
Dabei wird vorzugsweise berücksichtigt, dass das Echo eines Sendesignalwechsels eine andere und insbesondere längere Zeit benötigt, um ein Echo im Empfangssignal zu erzeugen, als ein von der Spannungsquelle verur sachter Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung selbst, da der Sendesignalwechsel bis zum Aufschalten auf die Datenübertragungsleitung in der Regel noch weitere Komponenten durchlaufen muss.It is preferably taken into account that the echo of a transmission signal change is different and in particular longer Time needed to generate an echo in the received signal as one from the voltage source caused voltage change on the data transmission line itself, since the transmission signal change until it is switched to the data transmission line usually has to go through other components.
Um die unterschiedlichen Laufzeiten zu berücksichtigen, kann der durch Schalten der Spannungsquelle verursachte Spannungswechsel eine gewisse erste Zeitdauer nach dem Aufschalten des Sendesignalwechsels auf die Echokompensation erzeugt werden, wobei diese erste Zeitdauer so bemessen ist, dass das Echo des Sendesignalwechsels gleichzeitig mit dem Echo des Spannungswechsels im Empfangssignal auftritt, und insbesondere der Laufzeit entsprechen kann, die der Sendesignalwechsel bis zum Auftreten an der Stelle benötigt, an der der Spannungswechsel auf die Datenübertragungsleitung aufgeschaltet wird.To the different terms to take into account can the voltage change caused by switching the voltage source a certain first time after the transmission signal change has been activated are generated on the echo cancellation, this first time period is dimensioned so that the echo of the transmission signal change simultaneously occurs with the echo of the voltage change in the received signal, and in particular can correspond to the transit time that the transmission signal change until it occurs at the point where the voltage change on the data transmission line is activated.
Die Echokompensation kann insbesondere zusätzlich zu dem Korrektursignal Auswerteinformationen insbesondere in Form von Koeffizienten erzeugen, die eine Übertragungsfunktion kennzeichnen, mittels der aus dem Sendesignal das Korrektursignal zur Entfernung des Sendesignalechos im Empfangssignal erzeugt wird.The echo cancellation can, in particular, additionally the correction signal, evaluation information in particular in the form of Generate coefficients that characterize a transfer function, by means of the correction signal for removal from the transmission signal of the transmission signal echo is generated in the reception signal.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Spannungsverlauf auf der Datenübertragungsleitung erst eine gewisse Zeit nach Aufschalten eines Spannungswechsels auf die Datenübertragungsleitung gemessen wird. Auf diese Weise kann das Nahecho, das sehr hohe Spannungswerte erreichen kann, ausgeblendet werden und somit das wesentlich schwächere Fernecho mit Hilfe einer empfindlichen Spannungsmessvorrichtung besser erfasst werden. Insbesondere kann auf diese Weise das Übersteuern eines Analog-Digital-Wandlers vermieden werden, der zur Messung der üblicherweise kleinen Empfangssignale ausgelegt ist.It can also be provided that the voltage curve on the data transmission line is only one measured after a voltage change has been applied to the data transmission line becomes. In this way, the near echo, the very high voltage values can be faded out and thus the much weaker distance echo better detected with the help of a sensitive voltage measuring device become. In particular, this can override an analog-to-digital converter to be avoided to measure the usually small received signals is designed.
Vorzugsweise wird das vorgenannte Verfahren von einem integrierten Halbleiter durchgeführt, in dem Komponenten zum Senden und Empfangen von Daten über die Datenübertragungsleitung integriert sind. Dies können neben der Echokompensation insbesondere ein Digital-Analog-Wandler zum Umwandeln eines digitalen Sendesignals in ein auf die Datenübertragungsleitung auf zuschaltendes Analogsignal, ein Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren eines analog von der Datenübertragungsleitung abgegriffenen Empfangssignals, digitale und/oder analoge Filter für den Sendesignalpfad und/oder den Empfangssignalpfad sowie eine Steuerung sein, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dazu wirkt die Steuerung insbesondere auf ein Schaltelement ein, mit dem die Spannungsquelle gesteuert mit der Datenübertragungsleitung verbunden werden kann. Weiterhin kann die Steuerung mit der Echokompensation in Verbindung stehen, um diese zur Auswertung zu veranlassen und Auswerteergebnisse aus der Echokompensation auszulesen, um eine Information über den Zustand der Datenübertragungsleitung erzeugen zu können.Preferably the above Process performed by an integrated semiconductor in which Components for sending and receiving data via the data transmission line are integrated. You can in addition to the echo compensation, in particular a digital-to-analog converter for converting a digital transmission signal into one on the data transmission line on switching analog signal, an analog-digital converter for digitizing a analog from the data transmission line tapped received signal, digital and / or analog filter for the Transmitted signal path and / or the received signal path and a controller be the one to carry out of the method according to the invention is set up. For this purpose, the control acts in particular on Switching element with which the voltage source is controlled with the Data transmission line can be connected. The control can also be used with echo cancellation are connected in order to arrange for this to be evaluated and Read out evaluation results from the echo compensation in order to information about the state of the data transmission line to be able to generate.
Die Steuerung kann zusätzlich die Erfassung des Spannungsverlaufs auf der Datenübertragungsleitung bzw. die Auswertung des Empfangssignals für eine gewisse Zeit nach dem Aufschalten des Spannungswechsels unterdrücken, um auf diese Weise die sehr starken Nachechos auszublenden. Dazu kann die Steuerung beispielsweise entweder einen Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren des Empfangssignals oder ein nachgeschaltetes Digitalfilter inaktivieren.The control can also Detection of the voltage curve on the data transmission line or the Evaluation of the received signal for a suppress a certain time after the voltage change has been switched on in order to to hide the very strong post echoes. This can the controller, for example, either an analog-to-digital converter to digitize the received signal or a downstream one Deactivate digital filter.
Vorzugsweise ist die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgend auf die Datenübertragungsleitung aufgeschalteten Spannungswechseln länger als die Zeit, die zwischen dem Aufschalten eines Spannungswechsels und dem Eintreffen des spätesten Fernechos vergeht. Grundsätzlich kann jeder Spannungswechsel zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung verwendet werden, also sowohl ein Spannungswechsel mit steigender als auch mit fallender Flanke. Somit kann die Spannungsquelle als Rechtecksignal auf die Datenübertragungsleitung aufgeschaltet werden, wobei die Periodendauer wenigstens doppelt so lang wie die Zeit sein sollte, die nach dem Aufschalten eines Spannungswechsels bis zum Eintreffen des spätesten Fernechos vergeht.The time period between voltage changes successively applied to the data transmission line is preferably longer than the time elapsing between the application of a voltage change and the arrival of the latest remote echo. In principle, any voltage change can be used to determine the electrical properties of the data transmission line, that is, both a voltage change with a rising and a falling edge. The voltage source can thus be connected to the data transmission line as a square-wave signal, the period duration being at least twice as long as the time after the connection of a Voltage changes pass until the latest distance echo arrives.
Üblicherweise werden Koeffizienten der Echokompensation in einem Adaptionsalgorithmus sukzessive bestimmt, wobei bei jedem auf die Datenübertragungsleitung aufgeschalteten Spannungswechsel wenigstens ein Koeffizient und insbesondere alle Koeffizienten um einen Schritt adaptiert werden.Usually coefficients of echo compensation are successively in an adaptation algorithm determined, each connected to the data transmission line Voltage changes at least one coefficient and especially all Coefficients are adapted by one step.
Der Adaptionsalgorithmus bei der
Ermittlung der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung
ist anders als im Datenmodus bei der Datenübertragung. Insbesondere werden
zur Adaption für
jeden aufgeschalteten Spannungswechsel so viele zeitlich aufeinanderfolgende
Werte des Differenzsignals bestimmt, wie Koeffizienten vorgesehen sind.
Wenn Ure(k,i) der i-te Abtastwert des Differenzsignals
im Symbolmuster (i = 0, ..., N-1) bei dem k-ten Adaptionsschritt
ist, beispielsweise für
das k-te Umschalten eines Schalters zum Beaufschlagen der Datenübertragungsleitung
mit der Spannung, G ein Adaptionsfaktor und C(k,i) der
Wert des i-ten Koeffizienten nach dem k-ten Adaptionsschritt ist, können die Koeffizienten
wie folgt adaptiert werden:
Die Spannungsquelle kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Zwischenschaltung eines Widerstands auf die Datenübertragungsleitung gesteuert aufgeschaltet werden. Dieser Widerstand kann ein ohmscher und/oder ein kapazitiver und/oder ein induktiver Widerstand sein und beispielsweise zur Leitungsanpassung verwendet werden. Vorzugsweise ist der Widerstand ein ohmscher Widerstand, dessen Wert beispielsweise im Bereich des Wellenwiderstands der Datenübertragungsleitung liegt.The voltage source can be used to carry out the inventive method with the interposition of a resistor on the data transmission line be controlled controlled. This resistance can be an ohmic and / or a capacitive and / or an inductive resistor and can be used for line matching, for example. Preferably the resistance is an ohmic resistance, the value of which, for example, in Range of the wave resistance of the data transmission line lies.
Die Erfindung wird nachfolgende anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention is based on the following of a preferred embodiment with reference to the attached Drawings closer explained.
Die in
An den Ausgang der Gabel
Das Sendesignal, das auf den Eingang
der Gabel
Die Echokompensation
Die Datenübertragungsleitung
Weiterhin ist eine Steuerung
Im Folgenden ist die Wirkungsweise
der in
Dabei zeigt
Um die Auswertung der falschen Ausgangssignale
des Analog-Digital-Wandlers
Die Auswertung des Fernechos in Folge
des mit Hilfe der Spannungsquelle
Da unter Zuhilfenahme der Spannungsquelle
Im normalen Datenbetrieb kann die
Adaption der Koeffizienten der Echokompensation
Wenn beispielsweise die Länge der
Datenübertragungsleitung
10 km ist und die Ausbreitungsgeschwindigkeit etwa 200000 km pro
Sekunde beträgt,
kann die Periodendauer des Steuersignals für den Schalter
Bei den Schaltvorgängen kann u.U. in dem Widerstand Z eine erhöhte Verlustleistung auftreten, so dass dieser bei Integration der übrigen Halbleiterkomponenten in einem integrierten Halbleiter auch extern realisiert werden kann.With the switching operations can u.U. an increased power loss occurs in the resistor Z, so that this with integration of the rest Semiconductor components in an integrated semiconductor also externally can be realized.
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