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In der Fernwirktechnik werden Informationen, die aus Meldungen, Meßwerten
oder Befehlen bestehen, mittels Codezeichen übertragen. Die Codeelemente bestehen
aus den beiden Zuständen »0« qder »1«. Für Fernwirksysteme wird im allgemeinen eine
große Sicherheit gegen Störungen verlangt. Dies bedeutet, daß die zu übertragende
Nachricht mit großer Redundanz übertragen wird, und zwar so, daß der kleinste Hammingabstand
mindestens vier beträgt. Unter Hammingabstand versteht man bekanntlich die Anzahl
der Codeelemente, die verändert werden müssen, um von einem gültigen Codezeichen
zu einem anderen gültigen Codezeichen zu gelangen.
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Es ist bekannt, Codes für Synchronübertragung. so auszulegen, daß
ein Hammingabstand d = 4 gegeben ist. Ein solches Synchronsystem ' setzt eine ständig
vorhandene und belegte Leitung voraus. Dieser Aufwand läßt sich vermeiden, wenn
nur dann ein- Codetelegramm geschickt wird, wenn ein Befehl oder eine Meldungsänderung
vorliegt. Dadurch kommt man zu Codesystemen, die gewissermaßen nach dem Start-Stop-Prinzip
arbeiten. Diese Systeme sind jedoch sehr anfällig gegen Verfälschungen des Startschrittes,
es kann durch ein Störsignal etwa der Startschritt mit der »0«-Polarität unterdrückt
oder ein scheinbarer Startschritt vor Beginn des Codetelegramms erzeugt werden,
so daß der Empfänger zu spät bzw. zu früh anläuft und die Stellen des Codetelegramms
falsch bewertet. Dabei treten Schrittkombinationen auf, die nicht als falsch erkannt
werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Codesystem zu schaffen, das für
den Start-Stop-Betrieb eine hohe Sicherheit gewährt, ausgedrückt durch einen Hammingabstand
von mindestens vier. Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Sicherung
von Codetelegrammen gegen Startschrittverfälschungen in Fernwirksystemen mit Start-Stop-Übertragungsgeräten,
ausgehend vom Blocksicherungsverfahren mit der Übertragung der durch Paritätsschritte
gesicherten Adresse, der inversen Adresse und des Nachrichtenteiles.
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Bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß das Codetelegramm ein Prüfschrittraster mit »0«-Polarität enthält,
das die durch mindestens einen Paritätsschritt gesicherte Adresse, die durch mindestens
einen weiteren Paritätsschritt gesicherte inverse Adresse und einen Informationsteil
einrahmt, und daß der Schluß des Codetelegramms aus einer Folge von »1«-Polaritätsschritten
besteht.
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Die Erfindung ist im folgenden besprochen. F i g. 1 stellt ein Codetelegramm
dar, F i g. 2 eine Prüfeinrichtung für Startschrittversetzungen auf der Empfangsseite.
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Das Codetelegramm beginnt mit einem Startschritt der »0«-Polarität,
es folgt die normale Adresse, im vorliegenden Fall fünfschrittig mit angefügtem
Paritätsschritt, der erste Prüfschritt mit »0«-Polarität, die inverse Adresse, fünfstellig
und dem zusätzlichen Paritätsschritt als sechsten Schritt, der zweite Prüfschritt
mit »0«-Polarität, der eigentliche Informationsteil beliebiger Länge, der dritte
Prüfschritt mit »0«-Polarität und schließlich der Stop-Schritt mit »1«-Polarität.
Während der Sendepausen herrscht auf der Leitung »l«-Potential.
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Die mit diesem Codesystem erreichte Sicherung besteht darin, daß am
Empfangsort mit einer Prüfeinrichtung festgestellt werden kann, ob die beiden sonst
gleichen Hälften der Adresse invers zueinander sind und daß an den durch die Prüfschritte
vorbestimmten Stellen »0«-Polarität herrscht. Außerdem wird geprüft, ob in einem
bestimmten Bereich nach Empfang des Codetelegramms »0«-Polarität auftritt. Der vorgeschlagene
Code bietet den Vorteil, daß die Bildung des Telegramms und die Codeprüfung mit
geringem Schaltungsaufwand realisiert werden kann, gleiche Sicherheit gegen symmetrische
und einseitige Störungen hat - symmetrisch: es können sowohl Impulse hinzugefügt-
wie ausgelöscht werden; einseitig: .es .werden Impulse entweder nur zugefügt oder
gelöscht. Die Codeprüfung wird auf der Empfangsseite durch Abzählen der Schritte
mit »1«-Polarität und Vergleich der Teiladressen durchgeführt. Der Code liefert
32 verschiedene Adressen für die Übertragung je eines Informationsteiles mit z.
B. zehn Schritten. Diese zehn Schritte des Informationsblockes dienen dazu, nach
Bedarf neun Meldungen zu verschlüsseln, einen von acht verschiedenen Befehlen zu
übermitteln oder einen Meßwert darzustellen. Für dieses Beispiel ergibt sich eine
Telegrammlänge von 27 Schritten einschließlich-,dem Start- und dem Stopschritt.
Unter den Voraussetzungen, daß ein Hammingabstand d = 4 gewahrt wird und die 32
Möglichkeiten der Normaladresse ausgenutzt werden, muß im Empfänger mindestens sieben
Schritte nach Ablauf des Informationsblocks geprüft werden, ob alle Schritte »1«-Polarität
aufweisen. In einem solchen Fall dürfen die Informationen erst nach der Zeit für
sieben Schritte nach Telegrammende ausgegeben.werden, so daß die Übertragung von
neun Meldungen oder einem Befehl oder einem Meßwert insgesamt eine Dauer von 34
Schritten beansprucht.
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Die Sendeschaltung zur Bildung eines solchen Codetelegramms enthält
in bekannter Weise einen Verteiler, dem an der entsprechenden Stelle je eine weitere
Stufe für den ersten; zweiten oder dritten Prüfschritt angefügt ist.
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Eine Ausführungsform. der Prüfeinrichtung ist in F i g. 2 dargestellt.
Die Prüfeinrichtung nach F i g. 2 ist aufgebaut hauptsächlich .aus Kippstufen und
Gattern. Die vom entfernten Sender gesendete Nachricht gelangt zu einem Eingangsschalter
11. Beim Eintreffen eines Startschrittes, d. h. beim Wechsel einer längeren Folge
von »1« (Trennschrittpolarität T) zu einem »0«-Schritt (Zeichenschrittpolarität
Z) spricht ein Start-Stop-Schalter 12 an und gibt einen Verteiler 13 frei.
Dieser Verteiler 13 umfaßt eine Startstufe 30,
eine erste Prüfstufe
31, eine zweite Prüfstufe 32, eine dritte Prüfstufe 33 sowie weitere Stufen 34 für
die Normaladresse, Stufen 35 für die inverse Adresse und Stufen 36 für den Nachrichtenteil.
Der Verteiler 3 wird durch einen Steuertakt 14 fortgeschaltet. Die Startstufe 30
bringt einen Stop-Schritte-Zähler 15 in die Ausgangsstellung und stellt eine Prüfschaltung
16
im Sinne des Sperrens ihres Prüfgatters 17 ein. Entsprechend der vom ankommenden
Telegramm gesperrten Stellung des Eingangsschalters 11 auf Trenn »1«- oder Zeichen
»0«-Polarität wird mit den folgenden sechs Schritten die normale Adresse in einen
Adressenspeicher 18 gegeben. Die Prüfschrittstufe 31
des Verteilers
13 liefert danach einen Impuls an das erste Eingabegatter 91, das nur bei Zeichenschrittpolarität
am Eingangsschalter 11 durchlässig geschaltet werden kann und das zum Eingabegattertei119,
bestehend aus den Eingabegattern 91, 92, 93, gehört. Liegt zu diesem Zeitpunkt Zeichenschrittpolarität
vor,
wird also das Eingabegatter 91 geöffnet, dann erhält die Prüfschaltung 16 einen
Impuls und öffnet ihrerseits wiederum das Prüfgatter 71 des Prüfgatterteils 17.
Das Prüfgatterteil unterteilt sich in drei als Und-Gatter ausgebildete Prüfgatter
71, 72 und 73. Bei den darauffolgenden sechs Verteilerschritten wird die inverse
Adresse mit der normalen Adresse verglichen. Es sei angenommen, daß der Vergleich
die Übereinstimmung der beiden Adressenarten zeigt. Mit dem nächsten Taktimpuls
liefert die Prüfstufe 32 einen Impuls an das Eingabegatter 92, das beim Vorliegen
von Zeichenschrittpolarität am Eingang durchlässig gesteuert wird und die Prüfschaltung
16 zum öffnen des Prüfgatters 72 veranlaßt. Es folgt nun der eigentliche Nachrichtenteil,
der im Nachrichtenspeicher 20 gespeichert wird. Nach dem nächsten Taktimpuls des
Taktes 14 steuert die Prüfstufe 33 in beschriebener Weise das Eingabegatter 93 und
über die Prüfschaltung 16 auch das Prüfgatter 73 durchlässig, gleichzeitig wird
der Stop-Schritte-Zähler 15 freigegeben, der seinerseits den Start-Stop-Schalter
12 für den nächsten Start des Verteilers 13 vorbereitet. Der Stop-Schritte-Zähler
15 wird durch Taktimpulse 41 weitergeschaltet. Tritt während der darauffolgenden
sieben Schritte ein Schritt mit Zeichenpolarität auf, was bei verfrühtem Start des
Verteilers 13 vorkommen kann, dann startet der Verteiler 13, sperrt mit der Startstufe
30 den Stop-Schritte-Zähler 15 und setzt ihn gleichzeitig in die Grundstellung zurück.
Dabei wird die Prüfschaltung 16 auf Sperrstellung geschaltet. Die Prüfschaltung
sperrt die Ausgabe der im Adressenspeicher 18 oder im Nachrichtenspeicher 20 gespeicherten
Nachrichten.
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Wenn das Codetelegramm mit seinem Prüfmuster übereinstimmt und innerhalb
der auf dieses Codetelegramm folgenden sieben Schritte kein Schritt mit Zeichenschrittpolarität
vorgekommen ist, dann gibt der Stop-Schritte-Zähler 15 nach dem siebenten Schritt
einen Impuls auf die Prüfgatter 71, 72 und 73, der diese Gatter durchlässig schaltet
und die Ausgabe der Nachrichten aus den Speichern 18 und 20 veranlaßt.
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Im folgenden werden noch die Bedingungen angeführt, unter denen Fehler
nicht erkannt werden können. Bei Frühstart des Empfängers mit z. B. einer Schrittversetzung
um einen Schritt wird diese bei folgenden Fehlern nicht erkannt: In einem der Adressenteile
wird, je nachdem, ob die normale Adresse mit einer »1« oder einer »0« endet, der
Startschritt bzw. der erste Prüfschritt in eine »1« verwandelt; in einem solchen
Fall ist das inverse Verhältnis wiederhergestellt. Entweder der erste oder der zweite
Prüfschritt wird durch Umpolen des Paritätsschrittes mit »1«-Polarität im normalen
bzw. im inversen Adressenteil neu gebildet. Der dritte Prüfschritt, der durch die
Startschrittversetzung in den Bereich mit Stopschrittpolarität kommt, wird in seiner
Polarität umgewandelt.
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Wenn der Startschritt durch einen Störimpuls gelöscht wird, dann läuft
der Empfänger verspätet mit dem ersten »0«-Polaritätsschritt der Adresse an. Nur
wenn hier Fehler in bestimmter Art zusammenkommen, wird eine Fehlübermittlung des
Codetelegramms nicht erkannt.
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Diese Bedingungen sind folgende: Beginnt die normale Adresse mit einem
Schritt der »0«-Polarität, so muß die entsprechende »1«-Polarität im inversen Adressenteil
in »0«-Polarität für den Prüfschritt umgewandelt werden; damit sind also bereits
zwei Fehler aufgetreten. Zur Wiederherstellung der Geradzahligkeit der Schritte
mit »1«-Polarität im inversen Adressenteil muß der zweite Prüfschritt in einen »1«-Polaritätsschritt
verfälscht werden. Als vierter Fehler muß der dritte Prüfschritt durch einen Störimpuls
im Zeichenbereich mit Stoppolarität vorgetäuscht werden. Der hinter der inversen
Adresse folgende zweite Prüfschritt fällt in den Informationsblock und kann deshalb
nur unter Umständen als Fehler erkannt werden.
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Wenn das Codetelegramm keinen Informationstext umfaßt, dann entfällt
auch der dritte Prüfschritt mit »0«-Polarität. Ein solcher Fall kommt in Fernwirkanlagen
vor, wenn die Adresse gleichzeitig einen bestimmten Befehl bezeichnet.