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Schaltungsanordnung zur Prüfung von Zeichenkanälen in Fernmeldeanlagen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prüfung der Zeichenkanäle von
Fernmeldeleitungen.
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Ein wesentlicher Teil der Einrichtungskosten für den Aufbau eines
leistungsfähigen Fernverkehrsnetzes muß für die Leitungen aufgebracht werden. LJm
diesen Aufwand möglichst gering zu halten, wird von der Mehrfachausnutzung der Leitungen
Gebrauch gemacht. Das wird dadurch erreicht, daß mehrere Fernverbindungen, beispielsweise
zwölf Sprechkanäle, einer Trägerfrequenz überlagert werden, so daß eine Übertragung
über eine einzige Doppelleitung erfolgen kann. Bei einer Störung dieser Trägerfrequenzleitung
fallen daher gleich alle Sprechkanäle aus, die in dieser Trägerfrequenzverbindung
zusammengefaßt sind. Um das zu verhindern oder zumindest so schnell wie möglich
zu signalisieren, damit der Schaden umgehend behoben werden kann, wird üblicherweise
solch eine Leitung auf deren einwandfreies Arbeiten laufend überprüft.
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Auch für einseitig gerichtete und wechselseitig betriebene Doppelleitungen
ohne Trägerfrequenzbetrieb kommt es darauf an, die Leitung nicht länger als unbedingt
notwendig gestört zu belassen, damit der anfallende Verkehr abgewickelt werden kann.
Deshalb ist es erforderlich, auch diese Leitungen dauernd zu überwachen.
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Es sind mehrere Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen in gewissen
Zeitabständen festgestellt wird, ob ein an einem Ende der Leitung gegebenes Prüfsignal
am anderen Ende ankommt. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß an beiden Enden
der Leitung Sender und Empfänger mit Auswerteeinrichtungen versehen werden müssen.
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Weiterhin sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen ein Überwachungszeichen
an einem Ende auf die Leitung gegeben, am anderen von einer besonderen Einrichtung
je nach den Erfordernissen des Fernmeldesystems umgeformt und über die gleiche Leitung
wieder zurück zum Ursprungsamt gesendet wird. Dabei kann das Überwachungszeichen
ein besonderer, der Leitungsüberwachung dienender Impuls sein oder auch ein Zeichen,
das in der gegebenen betreffenden Fernmeldeanlage bereits eine Aufgabe zu erfüllen
hat, wie z. B. ein Belegungsimpuls oder ein Quittungsimpuls. In Anlagen mit Vierdrahtbetrieb
ist die Übertragung von Sprache und Zeichen nur in einer Richtung möglich, weil
die dazugeschalteten Verstärker die Gegenrichtung sperren. Aus diesem Grund wird
das Überwachungszeichen von einem Sprechkanal auf den anderen zur Rücksendung zum
Ursprungsamt übertragen. Auch diese Anordnungen haben den Nachteil, daß ein Schaden
an der Übertragungsanlage erst dann festgestellt wird, wenn die Leitung schon ausgefallen
ist.
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Weiterhin ist eine Anordnung zum Messen von mit Verstärkern ausgerüsteten
Seekabeln bei deren Verlegung bekannt. Dabei wird an einem Ende des Kabels ein Sender
angeschaltet, der eine Meßfrequenz aussendet, die im unteren Übertragungsband liegt.
Sie durchläuft das Kabel bis zu einem an seinem anderen Ende angeschalteten Modulator
(Verzerrer), beispielsweise einer Diodenschaltung, in dem wegen seiner nichtlinearen
Kennlinie Oberwellen zu dieser Frequenz erzeugt werden, Eine der Oberwellen wird
verstärkt und dem Oszillographen zur Dauerbeobachtung zugeführt. Aus dem Oszillographenbild
kann auf die während der Verlegung auftretenden mechanischen Beanspruchungen des
Kabels geschlossen werden. Diese Anordnung ist zum Überwachen von Vierdrahtleitungen
nicht geeignet, weil nur zwei von einer großen Vielzahl von Kanälen geprüft werden
und obendrein nur in einer Übertragungsrichtung. Außerdem verlangt eine laufende
Untersuchung des Kurvenbildes der aufgenommenen Frequenz große Erfahrungen der Bedienungsperson,
die aus der Kurve Rückschlüsse über eventuelle Störungen ziehen muß. Der Einsatz
von Oszillographen an jeder der zahlreichen Meßstellen ist aufwendig und ungeeignet
für vollautomatische Messungen.
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Um den Nachteil, für die Messung besonders ausgebildetes Bedienungspersonal
einsetzen zu müssen, zu beseitigen, wird nach einer anderen bekannten Anordnung
ein Wechselstrom auf die Leitung gegeben, dessen Frequenz zwischen den zu übertragenden
Frequenzbändern liegt und dessen Ausgangsspannung genau definiert ist. Dieser Wechselstrom
wird
am Leitungsende mit einem nur für diese Frequenz durchlässigen
Vierpol auf die Rückleitung umgesetzt und einem am Leitungsanfang vorhandenen, auf
diese Frequenz abgestimmten Spannungsmesser zugeführt. Diese Anordnung gestattet
nur Messungen der Leitung einschließlich der im Leitungszug eingeschalteten Verstärker;
eine Überwachung von Endeinrichtungen, die die Signale in eine andere Stromart umwandeln,
ist nicht möglich.
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Schließlich ist noch eine Anordnung zur Messung und Überwachung der
Restdämpfung einer Nachrichtenverbindung bekannt. Mit dieser Anordnung soll die
Einstellung der Verstärker überprüft und gegebenenfalls nachgeregelt werden, wenn
die gemessene Restdämpfung nicht den Sollwerten entspricht. Die Anordnung erlaubt
Pegelabweichungen zu messen, die sich beispielsweise durch alternde Röhren usw.
ergeben. Da in die Pegelmessung nicht nur die positiven und negativen Fehler der
Hinleitung, sondern auch die der Rückleitung eingehen, ist es erforderlich, sowohl
die vom Sender erzeugte Frequenz als auch eine in einem Modulator (Verzerrer) entstandene
Oberwelle zum Leitungsanfang zurückzusenden. Es sind also für jeden Meßvorgang zwei
Messungen erforderlich, auf Grund derer die Verstärker nachzuregeln sind. Mit dieser
Schaltungsanordnung können genauso, wie mit der vorhin beschriebenen, keine Endeinrichtungen
überwacht werden. Außerdem darf eine geringe Dämpfungsänderung, die eine Nachregelung
der Verstärkereinstellung zur Folge hat, nicht schon als Störung angesehen und gemeldet
werden. Eine Signalisierung kann also erst erfolgen, wenn eine Grenze des Regelbereichs
der Verstärker erreicht ist, ohne daß die Leitung auf die Soll-Restdämpfung gebracht
werden konnte.
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Die genannten Anordnungen und Meßverfahren beruhen entweder auf einer
Aussendung von Impulsen, die an der Überwachungsstelle ankommen müssen, wenn die
Leitung nicht gestört ist, oder auf Pegehnessungen, die die Größe der Dämpfung auf
der Leitung feststellen. Beide Methoden haben Nachteile: Entweder melden sie einen
Fehler erst, wenn die Verbindung schon unterbrochen ist oder sie überwachen die
Endeinrichtungen nicht. Ein geeigneter Weg, im Entstehen begriffene Störungen rasch
zu erkennen, ist der, die Größe der Zeichenverzerrungen zu überwachen. Denn die
am abgehenden Ende einer Verbindung über den Zeichenkanal gegebenen Zeichen müssen
am ankommenden Ende einwandfrei von der Endeinrichtung aufgenommen und weitergegeben
werden.
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Die Erfindung betrifft also eine Schaltungsanordnung für Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechanlagen, in denen zur Messung von Verzerrungen in Zeichenkanälen
von Vierdrahtverbindungen, z. B. . von Trägerfrequenz- oder Funkverbindungen mit
gerichteten Sprachkanälen und mit je übertragungseinrichtung vorhandenen Zeichenkanälen,
ein Meßimpuls über jeweils zwei Kanäle, die entweder in Reihe oder parallel geschaltet
sind, gegeben wird, wobei ein praktisch verzerrungsfreier Umsetzer den für den einen
Kanal geeigneten Meßimpuls in einen für den anderen Kanal geeigneten Impuls umsetzt.
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Zur Zeichenübertragung werden an den Endstellen meist elektromechanische
Relais mitverwendet, die zusammen mit den übrigen Schaltmitteln der Zeichenkanäle
eine Zeichenlaufzeit von etwa 10 ms ergeben. Durch äußere Einflüsse, z. B. durch
Schwankungen der Betriebsspannung oder der Zeichenpegel, können Verzerrungen von
± 3 ms und mehr entstehen. In neueren Einrichtungen enthält der Zeichenkanal ausschließlich
elektronische Schaltmittel. Dadurch wird die Zeichenlaufzeit auf etwa 3 bis 5 ms
herabgesetzt. Dementsprechend müssen die Verzerrungen kleiner sein, sie dürfen höchstens
nur noch etwa 1 bis ? ms betragen. Trotz des kleinen Wertes müssen diese Verzerrungen
beim betrielasmäßigen Prüfen der Leitungen erfaßbar sein. Außerdem müssen alle gerichteten
Zeichenkanäle, die in beiden Richtungen Zeichen übertragen. überwacht werden.
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Erreicht wird das erfindungsgemäß dadurch, daß zur Prüfung eines von
der Meßstelle abgehend gerichteten Zeichenkanals ciri Meßimpuls von der abgehenden
Stelle über diesen Zeichenkanal und auf dem Rückweg über einen ankommend gerichteten
Sprachkanal verläuft, während zur Prüfung des ankommenden Zeichenkanals ein Meßimpuls
am fernen Ende der Leitung an diesen Zeichenkanal und gleichzeitig an einen parallel
dazu verlaufenden Sprachkanal angeschaltet wird.
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Eine Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß im fernen
Amt nur ein einziger Umsetzer erforderlich ist. Dieser Umsetzer kann besonders einfach
aufgebaut sein, da er bei der Prüfung sowohl des zu diesem Amt als auch des in entgegengesetzter
Richtung verlaufenden Zeichenkanals die Meßimpulse ausschließlich in einer Richtung
umzusetzen braucht. Es können ihm nämlich bei beiden Messungen die gleichen Impulse,
z. B. Gleichstromimpulse, zugeführt werden. die er als Wechselstromimpulse über
die Sprachkanäle zur Meßeinrichtung aussendet. Außerdem behält der Umsetzer für
alle Arten von Messungen seine charakteristischen Eigenschaften, wie z. B. die Schaltverzögerung,
unverändert bei, so daß bei einer entsprechend geeichten Meßeinrichtung keine Korrekturen
des Meßergebnisses mehr vorgenommen zu werden brauchen.
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Die erfindungsgemäße Anwendung zweier Meßmethoden, nämlich der Schleifen-
und der Parallelmessung, erlaubt, die beiden gerichteten Zeichenkanäle jeder Vierdrahtverbindung
einschließlich der Endeinrichtungen bezüglich ihrer Laufzeitverzerrung in einfacher
Weise von einer Meßstelle aus zu überwachen.
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Um die Endeinrichtungen zusammen mit der Leitung kontrollieren zu
können, ist es bei einer Anordnung gemäß der Erfindung möglich, die überwachungsimpulse
genauso wie die Belegungs-, Nummernwahl-, Quittungs- oder andere Steuerimpulse bei
einem normalen Verbindungsaufbau mit Gleichstrom an die abgehenden Endeinrichtungen
zu legen und in diesen in energiereiche Wechselstromimpulse zuzuwandeln, die über
den Zeichenkanal übertragen werden können. Der Sprachkanal ist von vornherein nur
zur Aufnahme und Weiterleitung von Wechselströmen (Sprache) vorgesehen, so daß eine
Ableitung von energiereichen Zeichen aus dem über einen Sprachkanal übermittelten
Zeichen nur durch eine Umsetzung möglich ist, die eine bei der Messung unerwünschte
Laufzeitverzögerung mit sich bringt. Der Sprachkanal eignet sich also - im Gegensatz
zum Zeichenkanal - nicht zur Übertragung von Leistung, die am Eingang eines Zeichenkanals
beispielsweise zum Ein- und Ausschalten eines Relais benötigt würde. Deshalb ist
es auch nach den herkömmlichen
Methoden nicht möglich, über den
Sprachkanal einen Umsetzer so zu steuern, daß er die erforderliche Gleichstromenergie
am fernen Ende der Leitung an den Umsetzer zur Übermittlung der Meßimpulse über
den Zeichenkanal anlegt, so daß eben nach den herkömmlichen Meßmethoden von beiden
Endstellen aus gemessen werden müßte.
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Bei einem entsprechenden Einsatz einer Anordnung gemäß der Erfindung
kann eine im Entstehen begriffene Störung frühzeitig erkannt und die Verzerrungsursache
beseitigt werden, bevor die Verbindung unterbrochen ist.
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An Hand von F i g. 1 und 2 werden die in der Erfindung angewandten
Meßmethoden näher erläutert. An Hand von F i g. 3 wird die Anwendung der Erfindung,
also die Verknüpfung beider Meßmethoden in einem Trägerfrequenzsystem, beschrieben.
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Wie in F i g. 1 angedeutet, ist der Zeichenkanal Z viel schmäler als
der Sprachkanal S. In der Praxis beträgt die Bandbreite des Zeichenkanals etwa 100
IHz, in den Sprachkanälen'dagegen etwa 3000 Hz. Wie schon beschrieben, enthält jeder
Zeichenkanal in seinen Endeinrichtungen Schaltelemente, die an der abgehenden Seite
Gleichstromzeichen, wie Belegungs-, Wahl-, Quittungs-, Auslöse- usw. Signale in
Wechselstromimpulse verwandeln und am ankommenden Ende diese Impulse in Gleichstromzeichen
zurück umformen. Im Sprachkanal sind dagegen nur Verstärker. Übertrager und andere
passive Schaltelemente enthalten, die trägheitslos, also verzerrungsfrei, arbeiten.
Ein über den Zeichenkanal übertragenes Signal ist infolgedessen anfälliger gegen
Verzerrungen als ein im Sprachkanal übertragenes. Bei einer Zusammenschaltung der
beiden Kanäle erfolgt dementsprechend eine Verzerrung praktisch nur im Zeichenkanal.
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Eine weitere Verzerrung der Signale könnte durch den Umsetzer U hinzukommen,
deshalb muß dieser Umsetzer so ausgebildet sein, daß er trägheitslos und praktisch
verzerrungsfrei arbeitet.
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Falls eine zusätzliche Verzerrung im Umsetzer entsteht, ist sie, bezogen
auf die Meßgenauigkeit der Anlage, sehr klein und genau definierbar, so daß sie
beim Meßergebnis berücksichtigt werden kann.
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Über einen Impulskontakt i im nahen Amt A wird ein kurzer
Impuls gleichzeitig an die Meßeinrichtung M und an den Zeichenkanal Z gegeben. Vom
Zeichenkanal wird dieser Impuls über den Umsetzer U auf den Sprachkanal S
im fernen Amt B
geleitet und über diesen wieder der Meßeinrichtung M im Amt
A zugeführt. An der Meßeinrichtung kann nun die Verzerrung, die der Impuls auf seiner
gesamten Strecke unterworfen war, abgelesen werden. Unter Berücksichtigung des vorher
Gesagten ist diese Verzerrung praktisch nur im Zeichenkanal entstanden.
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Gemäß F i g. 2 wird im fernen Amt B über den Impulskontakt i wiederum
der Impuls an den Zeichenkanal Z angelegt. Gleichzeitig wird er aber auch - gegebenenfalls
über einen Umsetzer H - an den Sprachkanal S angeschaltet. Im Amt A wird der über
zwei verschiedene Kanäle verlaufende Impuls der Meßeinrichtung M zugeführt und die
entstandene Verzerrung gemessen.
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In F i g. 3 ist ein Anwendungsbeispiel dargestellt. In den beiden
Ämtern A und B sind aus einer größeren Anzahl von Kanälen nur je drei
gerichtete dargestellt. Im Normalfall werden die Verbindungen vom Amt A zum Amt
B so aufgebaut, daß jeder aus dem Amt A kommende Verbindungsweg über nicht dargestellte
Wahlstufen einen Vierdrahtgruppenwähler GWga erreicht. Von diesem aus wird eine
Leitung zur Trägerfrequenzeinrichtung TFa belegt, und zwar mit vier Sprechadern,
beispielsweise a 1, b 1, a 1, b 1
und den gerichteten Steueradern c
1 und d 1. In der Trägerfrequenzeinrichtung TFa werden die Sprechkanäle derart zusammengefaßt
und moduliert, daß sie über eine zweiadrige Verbindungsleitung Ltg die Trägerfrequenzeinrichtung
TFb im Amt B erreicht, wo die Kanäle wieder demoduliert und den nächsten
Wahlstufen zugeführt werden, beispeilsweise dem ankommenden Vierdrahtgruppenwähler
GWkb. Über weitere Wahlstufen wird dann der gewünschte Teilnehmer erreicht.
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In der entgegengesetzten Richtung wird eine Verbindung in ähnlicher
Weise aufgebaut: Die vom Amt B kommenden Verbindungen werden über einen Wähler GWgb,
die Trägerfreqüenzeinrichtung TFb, die Verbindungsleitung Ltg, die Trägerfrequenzeinrichtung
TFa und einen ankommend betriebenen Gruppenwähler GWka den Wähleinrichtungen des
Amtes A zugeführt.
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Bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist im Amt
A die Meßeinrichtung Ma und im Amt B eine Anschalteeinrichtung
An sowie der Umsetzer U vorgesehen. Eine Überwachung der vom Amt
A zu dem Amt B führenden Sprechkanäle, beispielsweise a 5, b 5
mit Signalader d 5, und a 4, b 4
mit Signalader d4 findet wie folgt
statt: Die Meßeinrichtung Ma belegt über ihren Anschaltewähler AW 1 a eine
oder mehrere Sprechadern eines freien Kanals, beispielsweise der Ader a3. Von der
Meßeinrichtung Ma wird der im Amt B befindliche Gruppenwähler GWkb
auf einen besonderen Ausgang gesteuert, der mit der Anschalteeinrichtung
Ah verbunden ist. Auf diesem Weg werden die Anschaltewähler im Amt
B, AW 1 b, AW 2 b, AW 3 b auf die zu messende Leitung
eingestellt, z. B. auf die Signalader d 5. Der Kontakt ia gibt nun einen
Impuls einerseits auf das Meßgerät M, andererseits über Anschaltewähler AW
2a, Ader d 5, Trägerfrequenzeinrichtungen TFa, TFb, Ader
d5, Anschaltewähler AW 2 b, Umsetzer U, AnschaltewählerA W
1 b, Sprechader a5, Trägerfrequenzeinrichtungen TFb und TFa, Ader
5a, Anschaltewähler AW 1 a, Meßgerät M. Am Meßgerät kann nun, wie
vorhin erläutert, die Verzerrung abgelesen werden.
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Sollen Kanäle gemessen werden, die in der Sprechrichtung von
B nach A verlaufen, dann wird zweckmäßigerweise von der in F i g.
2 dargestellten Parallelschaltung Gebrauch gemacht.
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Von der Meßeinrichtung Ma werden, wie vorhin beschrieben, über
deren Anschaltewähler AW 1 a und über eine oder mehrere Sprechadern
die Anschaltewähler der Anschalteeinrichtung An auf die zu messende Leitung,
z. B. Leitung 4, eingestellt und nach deren Einstellung auch die Anschaltewähler
des Amtes A. Anschließend sendet der Impulskontakt ib im Amt B parallel über
die Zeichenader c 4 und parallel dazu über die Sprechader a 4 einen Meßimpuls zum
Amt A, wo er über die entsprechenden Anschaltewähler AW 1 a und AW
3 a dem Meßgerät M
zur Verzerrungsmessung zugeführt wird.
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Die in F i g. 3 dargestellten Einrichtungen können selbstverständlich
noch beliebig erweitert werden,
z. B. mit einer Automatik, durch
die der gesamte Meßvorgang ohne Eingreifen des Amtspersonals erfolgt. Die am Meßvorgang
beteiligten Leitungen werden für die Dauer der Messung für den normalen Verbindungsverkehr
kurzzeitig gesperrt. Wird eine zu große Verzerrung festgestellt, so kann, wenn erforderlich,
die fragliche Leitung stillgelegt oder auch nur ein Signal eingeschaltet werden.
Bei einem vollautomatischen Meßvorgang ist es möglich, diese Leitung beispielsweise
durch ein schreibendes oder druckendes Gerät als gestört zu kennzeichnen.
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Durch entsprechende Zusammenschaltung ist die Erfindung nicht nur
für Trägerfrequenzeinrichtungen verwendbar, sondern auch für Funkeinrichtungen und
für einseitig gerichtete und wechselseitige Verbindungen, bei denen ein gesonderter
Zeichenkanal vorhanden ist, der oberhalb oder unterhalb der Sprachfrequenzen liegt.