DE1591566C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Sicherstellung der richtigen Kanalzuordnung bei ZeitmultiplexÜbertragungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Sicherstellung der richtigen Kanalzuordnung bei der Übertragung einer Vielzahl von binären codierten aus mehreren Nachrichtenkanälen stammenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplex-Prinzip, bei dem auch das kürzeste Codeelement einer Nachricht wenigstens einmal abgetastet wird.

Das allgemeine Prinzip der Zeitmultiplex-Mehrkanal-Nachrichtenübertragung besteht darin, daß eine Vielzahl von Kanälen in einem einzigen Übertragungsweg gebildet wird. Dabei bildet eine Anzahl von Zeitintervallen, die gleich sein kann der Anzahl der Kanäle, eine Abtastperiode. Jedes dieser Zeitintervalle ist einem bestimmten Kanal zugeordnet, und jeder Kanal ist nur während eines Teils des zugehörigen Zeitintervalls mit dem Übertragungsweg verbunden. Während der den anderen Kanälen zugeordneten Teile der Abtastperiode besteht keine Verbindung zwischen dem betrachteten Kanal und dem Übertragungsweg. Eine Trennung der Kanäle ist auf der Sendeseite vor der Abtastung und auf der Empfangsseite nach dem Verteiler gegeben. Die Abtastung auf der Sendeseite erfolgt so, daß die Datenzeichen zu regelmäßig sich wiederholenden Zeitpunkten abgetastet werden.

Es wurde bereits ein System vorgeschlagen, bei dem

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die Aussendung des Wertes über den Modulationszustand des Codeelementes gleichzeitig mit dem auf die Modulations-Zustandsänderung im jeweiligen Nachrichtenkanal folgenden Sende-Taktimpuls beginnt, daß mehrere der Sendetakt-Impulszeitpunkte für die Obertragung der Meldung über den Modulationszustand im jeweiligen Nachrichtenkanal verwendet werden und daß die Meldung über die Modulations-Zustandsänderung eine Angabe darüber enthält, wann, gerechnet vom letzten Sendetaktimpuls, die Modulations-Zu- to Standsänderung stattgefunden hat Dieses Zeitmultiplex-Übertragungssystem läßt sich wie ein WT-System in das Telexnetz einfügen. Es ist vorteilhaft, weil es keine Bindung an einen bestimmten Code besitzt, was bei der Einführung der Datenübertragung auf dem internationalen Telexnetz von Vorteil ist Dabei ist der ZeitmuItiplex-Übertragungsweg bis auf einen Rastfehler, der durch die Abtastimpulse hervorgerufen wird, transparent, d. h, es werden auch arhythmische Nachrichten mit allen Schrittgeschwindigkeiten übertragen, die unterhalb einer Höchstgeschwindigkeit liegen.

Bei der Übertragung über herkömmliche Sprachkanäle können — da eine genormte Schrittgeschwindigkeit für die Zeitmultiplex-Signale benützt wird — handelsübliche Modulationsgeräte verwendet werden. Dieses System erlaubt nicht nur die Übertragung von Daten, die mit einem anderen Schrittcode (z. B. 6er-, 7er-, 8er-Schrittcode) gebildet werden, sondern auch von Daten, deren Information beispielsweise in der Häufigkeit von Schritten bestimmter Länge liegt (z. B. Fernwirknachrichten. Faksimile).

Eine wichtige Forderung an Zeitmultiplex-Übertragungs-Systeme ist die richtige Zuordnung der Kanäle, damit nicht eine bestimmte Nachricht einem falschen Empfänger zugeleitet wird. Auf der Empfangsseite des Zeitmultipiex-Übertragungssystems muß jeder Empfänger die für ihn bestimmte Nachricht erhalten. Am sichersten kann das mit einem besonderen Synchronisierkanal, der ausschließlich der Kanalzuordnung dient, erreicht werden. Dieser Kanal wird dann mit einer Signalfolge belegt, die von der der übrigen Kanäle abweicht. In Zeitmultiplex-Systemen ist dieser Weg jedoch aus wirtschaftlichen Gründen nicht immer vertretbar.

Eine Möglichkeit zur Synchronisierung besteht in der Verwendung eines Modulationsverfahrens, das einen dritten Modulationszustand aufweist, der ausschließlich für die Zwecke der Synchronisierung verwendet wird. Dies erfordert jedoch einen beträchtlichen Aufwand für die Aussendung des dritten Modulationszustandes und die Überwachung auf der Empfangsseite.

Es sind bereits Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Synchronisation in Zeitmultiplex-PCM-Übertragungssystemen bekannt, bei denen zur Herstellung des Synchronismus zwischen Sender und Empfänger zusätzlich zu den Codeimpulsen Synchronisierimpulse eingeblendet werden (DT-AS 1214 727, 12 19 975, 12 14 726). Dadurch verringert sich die übertragene Nachrichtenmenge.

Aufgabe der Erfindung ist es, die richtige Kanalzu-Ordnung in Zeitmultiplex-Übertragungsanlagen sicherzustellen, ohne daß dafür ein eigener Kanal verwendet wird oder zusätzlich Synchronisierimpulse eingeblendet werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß nach jeder Änderung des Modulationszustandes im jeweiligen Nachrichtenkanal mit Hilfe des Sendetaktes eine entsprechend binär codierte Impulsgruppe ausgesendet wird, daß auf der Sendeseite mindestens in einem Kanal bestimmte Binärstellen der Impulsgruppe invertiert ausgesendet werden und daß auf der Empfangsseite der Empfänger des Nachrichtenkanals, zu dem die invertierten Binärstellen gehören, das Auftreten der Impulsgruppen mit den bestimmten invertierten Binärstellen bewertet

Die vorgeschlagene Lösung erfordert keinen zusätzlichen Synchronisierkanal, so daß alle im Zeitmultiplex-Übertragungssystem zur Verfugung stehenden Kanäle für die Nachrichtenübertragung eingesetzt werden können. Dies ist bei Zeitmultiplex-Übertragungssystemen mit kleiner Kanalzahl von großer Wichtigkeit

Der Grundgedanke der Lösung besteht darin, daß die Kanal-Zuordnung aus Strukturmerkmalen in den Nachrichtenkanälen gewonnen wird. In einem Nachrichtenkanal sind einige Binärstellen so zu verschlüsseln, daß sich eine eindeutige Kennzeichnung dieses Kanals ergibt Die Verschlüsselung erfolgt durch Invertieren bestimmter Binärstellen, und zwar der Start- und Stop-Stellen, der zur codierten Übertragung von Modulations-Zustandsänderungen benutzten Impulsgruppen. Die Sicherheit der Erkennung der Synchronisiermerkmale erhöht sich, wenn außerdem in dem Kanal, der zur Kanal-Synchronisierung verwendet wird, bestimmte Binärstellen in den Impulsgruppen lagenvertauscht werden. Ferner lassen sich feste Eigenschaften des verwendeten Zeitmultiplex-Übertragungsverfahrens, also Kriterien, die mit bestimmter Regelmäßigkeit bei allen Kanälen wiederkehren, zur Gewinnung der richtigen Kanal-Zuordnung heranziehen. Aus der empfangsseitigen Überwachung dieser Kriterien ist es möglich, den Verlust der richtigen Kanal-Zuordnung zu erkennen und zu beheben.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, erläutert

F i g. 1 zeigt das Abtast- und Codierprinzip eines Zeitmultiplex-Übertragungsverfahrens;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur richtigen Kanal-Zuordnung und deren Überwachung bei einem ZeitmultipIex-Übertragungssystem.

In F i g. 1 ist in Zeile a eine Nachricht M mit einer Schrittgeschwindigkeit von 50 Bd dargestellt d. h„ der kürzeste Schritt beträgt 20 ms. Diese Nachricht Nt wird mit einem Takt T der Frequenz von 2400 Hz abgetastet (Zeile b). Die dabei länger durchgezogenen Impulse S stellen den Sendetakt dar, worunter man jene Abtastaugenblicke versteht während der gemeinsame Übertragungsweg für die jeweilige Nachricht M zur Verfugung steht Die in Zeile b langer durchgezogenen Abtastimpulse stellen somit die Sendetaktimpulse S für die Nachricht Nt dar. Zwischen diesen Impulsen S werden nacheinander die einzelnen Nachrichten auf den gemeinsamen Übertragungsweg geschaltet bis nach der siebenten Nachricht — acht Nachrichten können im vorliegenden Beispiel multiplex übertragen werden — wieder die Nachricht M abgetastet und an den gemeinsamen Übertragungsweg geschaltet wird. Bei Änderung des Modulations-Zustandes in der Nachricht erfolgt die Aussendung einer binär codierten Impulsgruppe G (Zeile c). Diese Impulsgruppe bestimmt den Zeitpunkt zu dem die Änderung des Modulations-Zustandes im Ausgangssignal auf der Empfangsseite erfolgen muß. Der Zeitpunkt zu dem die Änderung des Modulations-Zustandes auftritt wird von der Sendeseite durch eine Zähleinrichtung festgestellt die den Abstand zwischen zwei Sende-Taktimpulsen 5 auszählt

Tritt zwischen zwei Sende-Taktimpulsen eine Änderung des Modulations-Zustandes in der Nachricht auf, so wird die Zähleinrichtung gestoppt, der Zählwert in eine binäre Code-Kombination umgesetzt und durch die nachfolgenden Sende-Taktimpulse S auf die gemeinsame Übertragungsleitung geschaltet. Somit wird von der Nachricht M nur dann ein Übertragungssignal auf den gemeinsamen Übertragungsweg gegeben, wenn eine Änderung des Modulations-Zustandes in der Nachricht auftritt Herrscht über längere Zeit derselbe Modulations-Zustand, dann soll kein Übertragungssignal an den Übertragungsweg gegeben werden. In F i g. 1 entspricht der Zählwert Zi der zeitlichen Lage der ersten Änderung des Modulations-Zustandes der Nachricht M, der mit den nächsten Sende-Taktimpulsen S in Form der codierten Impulsgruppe GX ausgesendet wird. Die zweite Änderung der Nachricht M wird durch den Zählwert ZZ, die dritte Änderung durch den Zählwert Zi und die dazugehörigen Impulsgruppen GZ und G3 gekennzeichnet In einer Codiereinrichtung wird aus jedem der Zählwerte ZX bis 23 eine binär codierte Impulsgruppe GX bis GZ gebildet.

Die Impulsgruppen G(ZeHe cund dm F i g. 1) bestehen aus sechs Informations-Stellen (Bit). Die erste binäre Stelle A besitzt immer ein und dieselbe Polarität, in F i g. 1 beispielsweise »1«. Dieses Bit bildet das Startoder Anlaufkriterium und teilt dem Empfänger mit, daß die nachfolgenden fünf Bit als zusammengehörige Nachricht zu bewerten sind. Das zweite, dritte und vierte Bit 2°, 2', 2² stellt den Zählwert in binär codierter Form dar und enthält somit als binäre Zahl das Zählergebnis ZX, Zl oder 23. je nach der Lage der Modulations-Zustandsänderung können diese drei Bit eine »0« oder eine »1« besitzen. Der Zählwert kann beispielsweise gebildet werden, indem die Anzahl der Abtastimpulse vom Beginn des Zählbereiches bis zur Änderung des Modulations-Zustandes festgestellt wird. Das fünfte Bit Fist das Polaritätsbit das den Modulations-Zustand nach der Änderung angibt, d. h., es wird abwechselnd eine binäre »0« und eine binäre »1« in don Impulsgruppen übertragen. Das sechste Bit ist das Stopbit S, es teilt dem Empfänger mit daß die Übertragung der Meldung über die Änderung des Modulations-Zustandes beendet ist Dieses Bit stellt bereits eine zusätzliche Redundanz dar, da es für die Übertragung nicht unbedingt erforderlich wäre. Modulationszustandsänderungen, die so zeitig eintreffen, daß sie noch in den Übertragungs-Zeitraum einer Impulsgruppe fallen, werden gespeichert und mit dem Beginn des neuen Zählbereiches übertragen. Dies ist aber der Zeitpunkt zu dem das Stopbit S übertragen werden müßte. Da das Stopbit 5 für die grundsätzliche Funktion des Verfahrens nicht notwendig ist, kann es wegfallen. Das bedeutet für das Verfahren, daß verzerrte Schritte bis auf eine bestimmte Restverzerrung wieder entzerrt werden.

Beim Vorliegen nur eines der beiden Modulationszustände für längere Zeitdauer erfolgt in bestimmten Zeitabständen die Übertragung einer für diesen Modulations-Zustand festgelegten bestimmten Impulsgruppe, die bei der Nachrichtenübertragung nicht auftritt. Dabei ist zu beachten, daß die für jeden Dauer-Modulations-Zustand festgelegte Impulsgruppe mit möglichst großem Hammingabstand sich von der anderen Impulsgruppe für den zweiten Dauer-Modulations-Zustand unterscheidet

Zeile e in F i g. 1 zeigt die Impulsgruppen G, wenn die Nachricht M die richtige Kanalzuordnung festlegt. Die Impulsgruppen der Nachricht eines bestimmten Kanals, im vorliegenden Beispiel ist es die Nachricht M, werden gemäß der Erfindung verschlüsselt. So wird im Kanal mit der Nachricht M bei den Impulsgruppen G das Startbit A und das Stopbit Sund der Zustand für die Dauerlagen durch eine Invertierung besonders gekennzeichnet So erhält das Startbit A eine binäre »ß« und das Stopbit Seine binäre »1«. Damit sind die Impulsgruppen für die Nachricht M, vorausgesetzt, daß jede Impulsgruppe vom Empfänger wieder einwandfrei decodiert werden kann, von den Gruppen der restlichen sieben Nachrichtenkanäle deutlich zu unterscheiden. Diese Voraussetzung bedeutet für den Kanal 1 keine Einschränkung, da sie für alle Kanäle dieses Systems gleichermaßen besteht Eine Invertierung der gesamten Impulsgruppe erscheint unzweckmäßig, da alle anderen Bits außer dem Start- und dem Stopbit einem Wechsel des binären Zustandes unterworfen sind. Als feste Kriterien des gesamten Systems erkennt man im vorliegenden Fall, daß das Polaritätsbit P mit jeder Impulsgruppe G seinen binären Zustand ändern muß. Bei Zeichen mit geringer Verzerrung ändert das Bit 2² seinen binären Zustand über mehrere Impulsgruppen hinweg nicht, da dessen Änderung eine Verzerrung, die größer als 8% beträgt, erfordert Das bedeutet aber, daß der binäre Zustand des 2'-Bit konstanter ist als der binäre Zustand des 2°-Bit. Dies ist ein weiteres systembedingtes Kriterium.

Um die verlorengegangene richtige Kanal-Zuordnung wiederzufinden, muß zunächst ihr Verlust auf der Empfangsseite erkannt und dann eine Korrektur eingeleitet werden. F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Feststellung einer falschen Kanal-Zuordnung und deren Korrektur. Am Eingang E gelangen die Nachrichten Nl bis NS der acht Kanäle auf den Zeiger Z des Empfangsverteilers V. Der Zeiger Zdreht sich mit der Taktgeschwindigkeit von 2400 Hz und verteilt die Nachrichten M bis N& auf die Verteilerpunkte 1 bis 8. Da die Nachricht Nl die richtige Kanal-Zuordnung bestimmt, erfolgt eine Überwachung auf die entsprechenden Kriterien. In einer Einrichtung OA erfolgt eine Kontrolle des Startbit A, und in der Überwachungseinrichtung UP wird das Polaritätsbit auf den ständigen Wechsel von »0« und »1« bei den Impulsgruppen kontrolliert. Das Stopbit S wird im Blockschaltbild nicht überwacht, gleichfalls nicht kontrolliert wird eine Vertauschung der Lage von Bitstellen 2°, 2¹ und 2². Beim Ansprechen einer der Überwachungseinrichtungen UA oder UP erscheint am Ausgang des ODER-Gatters OG eine Fehleranzeige. Diese Fehleranzeige betätigt jedoch vorerst noch nicht die Korrektureinrichtung K. Um eine einmalig auftretende Übertragungs-Störung nicht als Fehler im Sinne des Verlustes der richtigen Kanal-Zuordnung zu werten, wird der Synchronisierbefehl über die Leitung 1 erst erteilt, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitraumes eine bestimmte Anzahl von Fehlererkennungen (z. B. vier) im Fehlerzähler FZgezählt wurden." Nach einer bestimmten, einstellbaren Anzahl von Fehlern (z. B. vier) verbindet der Fehlerzähler über die Leitung 1 den Schalter Sl und damit die Fehleranzeige mit der Korrektureinrichtung K, die nun mit jedem angezeigten Fehler den Zeiger Zdes Verteilers V zusätzlich um einen Verteilerpunkt weiterschaltet Eine Zeitstufe ZS verhindert nun, daß eine einmalig auftretende Störung den Zeiger Zdes Verteilers Vweiterschaltet. Diese Zeitstufe läßt den Korrekturvorgang nur dann zu, wenn alle Fehler (z. B. vier) innerhalb einer vorgegebenen Zeit eintreten. Die Zeitstufe ZS stellt den Fehlerzähler FZ über die Leitung 2 zurück und unterbricht

über die Leitung 3 die Verbindung der Fehleranzeige . mit der Korrektureinrichtung, wenn während einer bestimmten Anzahl von Impulsgruppen (z., B. vier bis sechs) kein Fehler angezeigt wird Damit ist der ordnungsmäßige .Betriebszustand und somit die richtige Kanal-Zuordnung hergestellt Die Zeitstufe ZS verhindert gleichzeitig eine Anhäufung einmalig auftretender Störungen im Fehlerzähler FZ und damit eine falsche Auslösung des Synchronisierbefehls.

Zur Erhöhung der Sicherheit der richtigen Kanalzuordnung kann man die Reihenfolge der Übertragung des 2°- und 2'-Bit vertauschen. Dadurch kommt ein weniger häufig wechselndes Bit an die Stelle eines häufig wechselnden Bits, was die Fehlererkennung erleichtert

Außerdem erhöht sich die Sicherheit der richtigen Kanal-Zuordnung, wenn bei allen Impulsgruppen das Stopbit übertragen — das Stopbit fällt bekanntlich weg, wenn eine Modulations-Zustandsänderung innerhalb des Übertragungs-Zeitraumes einer Impulsgruppe eintrifft — und im Kanal 1 ebenfalls überwacht wird.

Ein Schritt zur weiteren Erhöhung der Sicherheit liegt in der Überwachung der festen Systemkriterien, wie des Polaritätsbit des Stopbit und des Startbit, in einem anderen zum Kanal 1 günstig gelegenen Kanal. Sinngemäß läßt sich diese Maßnahme auf mehrere oder unter Umständen sogar alle Kanäle ausweiten, womit dann das erreichbare Maximum an Sicherheit ausgeschöpft wäre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609616/44

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Sicherstellung der richtigen Kanalzuordnung bei der Übertragung einer Vielzahl von binären codierten aus mehreren Nachrichtenkanälen stammenden Nachrichten über einen gemeinsamen transparenten Kanal nach dem Zeitmultiplex-Prinzip, bei dem auch das kürzeste Codeelement einer Nachricht wenigstens einmal abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach jeder Änderung des Modulations-Zustandes im jeweiligen Nachrichtenkanal mit Hilfe des Sendetaktes eine entsprechend binär codierte Impulsgruppe ausgesendet wird, daß auf der Sendeseite mindestens in einem Kanal bestimmte Binärstellen der Impulsgruppe invertiert ausgesendet werden und daß auf der Empfangsseite der Empfänger des Nachrichtenkanals, zu dem die invertierten Binärstellen gehören, das Auftreten der Impulsgruppen mit den bestimmten invertierten Binärstellen bewertet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem bestimmten Kanal (M) die Binärstellen des Startbit (A) und des Stopbit (S) der Impulsgruppen invertiert ausgesendet werden und daß auf der Empfangsseite der festgelegte Kanal (M) auf das Auftreten des invertierten Start- und Stopbit überwacht wird

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im festgelegten Kanal (M) zwei Bit (2°, 2¹), von denen das eine (2'-Bit) seinen binären Zustand über mehrere Impulsgruppen weg nicht ändert, während das andere Bit (2°-Bit) seinen binären Zustand oft ändert, lagenvertauscht ausgesendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet; daß auf der Empfangsseite im festgelegten Kanal (M) die Invertierung von binären Stellen und die Lagenvertauschung von Binärstellen überwacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite ein festes systemeigenes Kriterium im festgelegten Kanal (M) überwacht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite ein festes sy- ■ stemeigenes Kriterium in einem anderen Kanal überwacht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite ein festes systemeigenes Kriterium in mehreren Kanälen überwacht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Startbit (A), das Stopbit (S) und das Polaritätsbit ^überwacht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vertauschung der Lagen von Binärstellen (2¹, 2°) in den Impulsgruppen überwacht wird.

10. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sendeseite eine Codiereinrichtung in dem zur richtigen Kanalzuordnung ausgewählten Kanal (M) das Start- und das Stopbit invertiert und ⁶S daß auf der Empfangsseite eine Überwachungseinrichtung beim Fehlen des invertierten Startbit und/oder Stopbit eine Fehleranzeige abgibt

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß im ausgewählten Kanal (M) auf der Empfangsseite eine erste Überwachungseinrichtung (ÜA) die invertierten Binärstellen und eine zweite Überwachungseinrichtung (UP) ein festes systemeigenes Kriterium überwacht, daß beim Auftreten einer Fehleranzeige eine Zähleinrichtung (FZ) die Fehler zählt und daß beim Auftreten einer bestimmten Anzahl von Fehlern in einer festgelegten Zeit eine Korrektureinrichtung (K) an den Überwachungseinrichtungen. (UA, UP) liegt und den Verteiler (V) jeweils um einen Verteilerpunkt zusätzlich weiterschaltet

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß in einer Zeitstufe (ZS) die Zeit für die Fehlerzählung (FZ) einstellbar ist, daß die Zeitstufe eine Korrektur (K) des Verteilers (V) nur dann zuläßt wenn eine bestimmte Anzahl von Fehlern in der eingestellten Zeit auftritt und daß die Zeitstufe (ZS) die Korrektureinrichtung (K) sperrt wenn während einer bestimmten Anzahl von Impulsgruppen kein Fehler auftritt.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß auf der Empfangsseite eine weitere Überwachungseinrichtung angeordnet ist die das Auftreten des invertierten Stopbit (S) im festgelegten Kanal überwacht.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß auf der Empfangsseite eine Überwachungseinrichtung eine Vertauschung der Lagen von Binärstellen der Impulsgruppen im festgelegten Kanal (M) überwacht

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß auf der Empfangsseite eine Überwachungseinrichtung feste systemeigene Kriterien in mehreren Kanälen überwacht und daß beim Ansprechen der Überwachungseinrichtung eine Fehleranzeige auftritt