DE19729635A1 - Schaltungsanordnung für den Notbetrieb von Kommunikations-Endgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den Notbetrieb von Kommunikations-Endgeräten nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Die auf digitaler Basis arbeitenden Kommunikationsnetze erfahren eine zunehmend größere Bedeutung. Über das dienstintegrierende digitale Kommunikationsnetz ISDN kön­ nen Telekommunikationsdienste wie Telefon, Telefax, Daten­ kommunikation oder Bildübertragung in einem Netz abge­ wickelt werden.

Teilnehmerseitig wird dazu ein Netzabschlußgerät, ein sogenannter Network-Terminator (NT) bereitgestellt. Diese Abschlußeinrichtung umfaßt üblicherweise zwei ISDN-Steck­ dosen, an denen beispielsweise ein Mehrgeräteanschluß oder eine TK-Anlage (gegebenenfalls ein zusätzliches ISDN-Ge­ rät) angeschlossen werden kann.

Von einem Anlagenanschluß spricht man üblicherweise dann, wenn an dem digitalen ISDN-Anschluß nur eine ISDN-Endein­ richtung, in der Regel eine TK-Anlage angeschlossen wird. Alle anderen Endgeräte sind dann nicht direkt am ISDN-An­ schluß, sondern an der TK-Anlage angeschlossen. Die sogenannte Durchwahl bietet die Möglichkeit gezielt zu einer Nebenstelle durchzuwählen.

Bei einem Mehrgeräteanschluß können mehrere ISDN-Kommuni­ kationssteckdosen mit einer Vielzahl von Geräten parallel geschaltet werden. An diesem sogenannten S₀-Bus können die unterschiedlichsten ISDN-Geräte angeschlossen werden.

Ein derartiger ISDN-S₀-Mehrgeräteanschluß wird üblicher­ weise über den Netzanschluß (NT) lokal gespeist. Fällt die Netzversorgung des Netzabschlusses (NT) bei einem Strom­ ausfall aus, so wird der Anschluß mittels einer sogenann­ ten Notspeisung von der Vermittlungsstelle versorgt. Diese Notspeisung liefert allerdings nur einen Teil der Lei­ stung, die bei Normalbetrieb zur Verfügung steht. Aus diesem Grund kann bei Notspeisung nur ein Endgerät ver­ sorgt werden. Alle anderen Endgeräte sind dabei außer Funktion.

Um in diesem Falle bei Notbetrieb (nach Ausfall der Netz­ speisung) zu gewährleisten, daß nur eines von mehreren angeschlossenen Endgeräten noch betrieben und alle anderen Endgeräte abgeschaltet werden, ist vorgesehen, daß bei Notbetrieb eine Umpolung der Speisespannung zu den Endge­ räten hin stattfindet. Damit kann also nur ein einziges ausgewähltes notstromtaugliches Endgerät betrieben werden, welches auch mit einer umgepolten Speisespannung arbeiten kann, wodurch der Betrieb aufrecht erhalten wird.

Ein notstromtauglicher Betrieb lediglich eines angeschlos­ senen Endgerätes in dem vorstehend erläuterten Mehrgeräte­ anschluß ist aber grundsätzlich auch im Falle einer an­ geschlossenen Telekommunikationsanlage (TK-Anlage) mög­ lich, wie dies unter anderem in der DE 42 03 477 A1 be­ schrieben ist.

Daraus ist bekannt, daß im Normalbetrieb eine TK-Einrich­ tung mit der S₀-Schnittstelle eines digitalen ISDN-Netzes in Verbindung steht und darüber die Endgeräte angeschlos­ sen sind und betrieben werden. Fällt in der Telekommunika­ tionseinrichtung selbst die Stromversorgung aus, so soll eine Direktverbindung zu einem Endgerät der Anschluß her­ gestellt werden. Dabei soll die leitungsseitige Stromver­ sorgung in einer Polarität den Endgeräten angeboten wer­ den, die - wie oben für den Fall eines Mehrgeräteanschlus­ ses erläutert - für den Notbetriebszustand vorgesehen ist.

In dem bei Ausfall der Stromversorgung geschalteten Di­ rektweg zwischen dem Netzabschluß (NT) und den Endgeräten ist für jede Übertragungsrichtung deshalb ein Übertrager vorgesehen. Die Mittelpunkte dieser Übertrager sind mit einer Gleichrichterbrücke verbunden, wobei die Wechsel­ stromeingänge der Gleichrichterbrücke an die zum Netz­ abschluß führenden Hälften angeschlossen sind. Die Gleich­ stromausgänge der Gleichrichterbrücke sind so mit den zu den Endgeräten führenden Hälften der Übertrager verbunden, daß den Endgeräten die für den Notbetriebszustand vor­ gesehene Polarität der vom Netzabschluß gelieferten Span­ nung angeboten wird.

In jedem Falle wird also bei den mehreren angeschlossenen Endgeräten ein Endgerät benötigt, das von Hause aus not­ stromtauglich ist, d. h. auch betriebsbereit ist, wenn ihm eine Speisespannung mit zum üblichen Normbetrieb umgekehr­ ter Polarität zugeführt wird.

Derartige notstromtaugliche Endgeräte sind aber insgesamt deutlich teuerer, da ein zusätzlicher nicht unbeachtlicher Hardware- und Signalisierungsaufwand erforderlich ist (zum Teil auch ein zusätzlicher Softwareaufwand).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, eine demgegenüber verbesserte Schaltungsanordnung für den Not­ betrieb von Kommunikations-Endgeräten zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An­ spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Erfindungsgemäß ist es nicht mehr notwendig, daß bei meh­ reren an einem digitalen Kommunikationsnetz angeschlosse­ nen und betriebenen Endgeräten ein separates notstromtaug­ liches Endgerät vorgesehen sein muß. Mit anderen Worten können alle Endgeräte von Hause aus nur für den normalen Betriebszustand eingerichtet sein, müssen grundsätzlich also nicht notstromtauglich sein.

Erfindungsgemäß ist dabei eine zusätzliche Schaltungs­ anordnung vorgesehen, die einem Endgerät vorgeschaltet werden kann, um dieses notstromtauglich zu machen. Diese zusätzliche Schaltungsanordnung gewährleistet, die Polari­ tät bei der Notstromspeisung so umzukehren, daß das nach­ geschaltete Endgerät wie im Normalbetrieb gespeist wird. Dadurch können alle anderen Endgeräte am angeschlossenen S₀-Bus den Notbetrieb erkennen (durch die vom Normalbetrieb abweichende Polarität der Spannung) und schalten automa­ tisch ab.

Ein Polumschalter für ISDN-Telefone ohne Steckernetzteil ist grundsätzlich auch aus der DE 296 01 980 U1 bekannt geworden. Dort wird vorgeschlagen, ein Gerät zur Polumkeh­ rung vorzusehen, welches die Verbindung zwischen dem Netzteil-Basis-Anschluß (NTBA) und dem einzig vorgesehenen Telefonapparat ersetzt. Die Vorrichtung enthält dazu eine Schaltung zur Erkennung einer Polaritätsänderung des S₀- Datenbusses, der bei Netzausfall zustande kommt und somit eine Telefonie nicht mehr ermöglicht. Im Moment der Pola­ ritätsveränderung bei Netzausfall soll der S₀-Wechsler durch Umpolung die richtige Polarität wiederherstellen und somit ein Telefonieren ermöglichen.

Ganz abgesehen davon, daß eine derartig vorbekannte Ein­ richtung nur den Anschluß eines einzigen vorgesehenen Telefonapparates an einem Netzteil-Basis-Anschluß ermög­ licht, ist die Anlage wegen einer nachteiligen Signalver­ änderung auch insgesamt kaum betriebsfähig.

Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung neben einer Schaltungseinrichtung zur Polarisations-Umkehrung (welche bei mehreren angeschlossenen Telefonen allerdings nur einem einzigen Endgerät vorgeschaltet wird, um dieses not­ strombetriebstauglich zu machen), ferner vor, daß die Ein­ speisung in die zusätzliche Schaltungsanordnung wie aber auch die Auskopplung in die zum Endgerät führenden An­ schlußleitungen jeweils induktiv oder zumindest im wesent­ lichen induktiv erfolgt. Bevorzugt werden dazu mehrere Einzelübertrager verwendet. Ferner ist erfindungsgemäß auch wichtig, daß die Anzapfung netz- wie endgeräteseitig mittig erfolgt, da nur durch eine symmetrische Stromaus­ kopplung und Stromeinkopplung der gewünschte symmetrische Signalübergang sichergestellt werden kann.

Bevorzugt wird dabei die zusätzliche Schaltungsanordnung als separater Gerätebaustein ausgebildet, der einem ausge­ wählten Endgerät vorgeschaltet wird. Bei Bedarf kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aber auch an einem derartigen Gerät problemlos beispielsweise als Baustein nachrüstbar integriert sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vom Netzabschluß oder einer TK-Anlage bereitgestellte Speisespannung netzabschlußseitig an einer Mittelanzapfung eines S₀-Übertragers ausgekoppelt und über einen Brücken­ gleichrichter an einer Mittelanzapfung des selben S₀-Über­ tragers endgeräteseitig eingekoppelt. Diese Anordnung stellt dem Endgerät in jedem Betriebsfall die richtige Polarität für den Normalbetrieb zur Verfügung.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgese­ hen, daß zur Optimierung der Anordnung ein zusätzliches energiespeicherndes Element vorgesehen ist, welches bei­ spielsweise als Pufferkondensator realisiert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 Ein Beispiel für den Aufbau eines Netz­ abschlusses (NT), und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße einem Endgerät vor­ schaltbare Schaltungsanordnung, um dieses notstromtauglich zu machen.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für einen ISDN-S₀-Mehrgeräte­ anschluß näher gezeigt, dessen Netzabschluß (NT) lokal gespeist wird.

Der Netzabschluß (NT) gemäß Fig. 1 ist telekommunika­ tionsseitig über einen Übertrager 3 mit den netzseitigen Anschlußseiten 5 mit einer Vermittlungsstelle verbunden.

Teilnehmerseitig ist ein erster und zweiter S₀-Übertrager vorgesehen, dessen vier teilnehmerseitige Anschlußleitun­ gen 13 zu den in Fig. 1 nicht näher gezeigten Endgeräten TE führen.

Zwischen dem netzseitigen Übertrager 3 und den teilnehmer­ seitigen S₀-Übertragern 9, 11 ist eine Input-Output-Über­ tragungsschnittstelle (IOM) vorgesehen, worüber die Tele­ kommunikation vom Teilnehmer in das Telekommunikationsnetz und umgekehrt abgewickelt wird.

Wie aus Fig. 1 auch ersichtlich ist, ist ferner noch eine Einrichtung 17 zur Lokalspeisung und Netzüberwachung des Anlagenabschlusses (NT) vorgesehen, die am Wechselstrom­ netz, üblicherweise am 220 Volt-Netz angeschlossen ist.

Über diese Einrichtung 17 wird über einen Minusausgang 19 und einen Plusausgang 21 eine Gleichstromspannung mit der für den Normalbetrieb üblichen Polarität an die Mittel­ punkte der teilnehmerseitigen Übertrager 9 und 11 einge­ speist.

Dabei ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Plus-An­ schluß 21 über eine Speiseleitung 23 mit der Mittelanzap­ fung des ersten S₀-Übertrages 9 verbunden, wohingegen der Minus-Ausgang der Einrichtung 17 über eine Speiseleitung 25 mit der Mittelanzapfung des zweiten teilnehmerseitigen Übetragers 11 über einen in der Speiseleitung 25 geschalte­ ten Umschalter 27 verbunden ist. Der Umschalter 27 nimmt dabei im Normalbetrieb die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein, worüber der Netzabschluß (NT) lokal gespeist wird.

Schließlich ist auch noch ein Gleichstrom-Umsetzer 29 vorgesehen, dessen beide Anschlußleitungen 31 mit den ver­ mittlungsstellen-seitigen Anschlußleitungen 5 in Verbin­ dung steht. Dessen Plusausgang 33 ist mit dem anderen Eingang des Umschalters 27 verbunden. Der Minusausgang des Umsetzers 29 ist mit der Plusspeiseleitung 23 verbunden.

Im üblichen Betrieb erfolgt die Speisung des Netzabschlus­ ses (NT) lokal über die Einrichtung 17 zur Lokalspeisung und Netzüberwachung, wobei den angeschlossenen Endgeräten TE die Polarität der Speisespannung so zugeführt wird, daß alle angeschlossenen Endgeräte TE im üblichen Betriebs­ modus betrieben werden.

Bei Ausfall der Lokalspeisung 17, worüber über eine Steuerleitung 35 auch der Umschalter 27 angesteuert wird, erfolgt nunmehr automatisch bei Ausfall der Spannung eine Umschaltung des Umschalters 27 von der in Fig. 1 gezeig­ ten Norm-Betriebsstellung in die Not-Betriebsstellung, so daß nunmehr der Plus-Ausgang 33 des Gleichstromumsetzers 29 für den Notbetrieb mit der Speiseleitung 25 und der Mi­ nusausgang des Gleichstromumsetzers 29 mit der Speiselei­ tung 23 in Verbindung steht. Dadurch wird also nunmehr den teilnehmerseitigen Endgeräten TE eine Speisespannung mit umgekehrter Polarität zur Verfügung gestellt, die von der telekommunikationsseitigen Vermittlungsstelle zur Verfü­ gung gestellt wird. Die Stromauskopplung und Stromeinkopp­ lung am Übertrager 3 bzw. den beiden teilnehmerseitigen Übertragern 9, 11 erfolgt jeweils symmetrisch und mittig.

Dadurch sind alle angeschlossenen Endgeräte aufgrund der umgekehrten Polarität nicht mehr betriebsbereit. Um nun­ mehr allerdings ein Endgerät auch für die Notstromsitua­ tion noch betriebsbereit zu halten, wozu die von der Ver­ mittlungsstelle eingespeiste Versorgungsspannung grund­ sätzlich ausreichend ist, ist die in Fig. 2 wiederge­ gebene Zusatzeinrichtung 36 vorgesehen, wobei die von dem auch im Notbetrieb funktionstüchtigen Endgerät über die Zusatzeinrichtung zum Netzabschluß NT führenden Leitungen 13'b sowie die in umgekehrter Richtung zum nachgeschalte­ ten Endgerät TE führenden Leitungen 13'a jeweils von den Leitungen 13b und 13a abzweigen. Dabei ist die in Fig. 2 gezeigte Zusatzeinrichtung nur einem Endgerät TE vorge­ schaltet, um eines von mehreren Endgeräten auch im Not­ stromfalle betriebstauglich und damit funktionstüchtig zu halten.

Die gemäß Fig. 2 wiedergegebene Zusatzeinrichtung 36 besteht aus einer Schaltungsanordnung zur Polaritätsbeibe­ haltung unabhängig davon, ob netzabschlußseitig eine Pola­ ritätsumschaltung von Normbetrieb auf Notbetrieb statt­ findet oder nicht.

Dazu ist einmal in den beiden zwischen dem nachgeschalte­ ten Endgerät TE und dem Netzabschluß NT führenden teilneh­ merseitigen Anschlußleitungen 13, d. h. einmal zwischen den beiden zu dem nachgeschalteten Endgerät TE hinführenden teilnehmerseitigen Anschlußleitungen 13a und der vom an­ geschlossenen Endgerät TE zum Netzabschluß NT in umgekehr­ ter Richtung führenden teilnehmerseitigen Anschlußleitung 13b ein erster und zweiter Übertrager 37, 39 geschaltet ist. Dabei wird die Speisespannung netzabschlußseitig je­ weils an einer Mittelanzapfung des ersten S₀-Übertrages 37 sowie des zweiten S₀-Übertragers 39 ausgekoppelt und über einen Brückengleichrichter 41 jeweils an einer Mittel­ anzapfung desselben S₀-Übertragers 37, 39 endgeräteseitig eingekoppelt.

Diese Anordnung arbeitet derart, daß bei üblicher netz­ abschlußseitiger Lokalabspeisung die allen Endgeräten über die Anschlußleitung 13 zugeführte Polarität auch ausgangs­ seitig an der Zusatz-Schaltungseinrichtung 36 unverändert aufrecht erhalten wird.

Bei Ausfall der lokalen Netzversorgung und bei Umschaltung der Polarität an den teilnehmerseitigen Anschlußleitungen 13 bewirkt die erläuterte Zusatz-Schaltungseinrichtung 36 jedoch, daß die eingangsseitig anliegende Polarität wieder umgepolt wird, so daß ausgangsseitig dem nachgeschalteten Endgerät TE die für den üblichen Normalbetrieb gültige Polarität der Speisespannung zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird also dem der Zusatz-Schaltungseinrichtung 36 nachgeschalteten Endgerät TE in jedem Betriebsfall die gleiche richtige Polarität für den Normalbetrieb zur Ver­ fügung gestellt.

Der Brückengleichrichter 41 arbeitet dabei üblicherweise so, daß die von der Netzabschlußeinrichtung NT gelieferte Spannung an der Mittelpunkten der Übertrager 39 abgegrif­ fen und mit den Wechselstromeingängen des Brückengleich­ richters 41 verbunden sind. Die Gleichstromausgänge des Brückengleichrichters sind dann mit den erwähnten Mittel­ anzapfungen der Endgeräte seitlich nachgeschalteten Über­ tragerwicklungen verbunden, wobei der Plus-Ausgang mit den endgeräteseitigen Anschlußleitungen 13b und der Minus- Ausgang des Brückengleichrichters 41 mit den endgerätesei­ tigen Anschlußleitungen 13a verbunden ist.

Eine weitere Optimierung kann dadurch realisiert werden, daß zusätzlich noch ein energiespeicherndes Element bei­ spielsweise in Form eines Kondensators C (Pufferkondensa­ tor) vorgesehen ist. Im Falle einer Umschaltung von Nor­ mal- auf Notbetrieb kann es nämlich zu einer kurzen Span­ nungsunterbrechung kommen, die dann von dem Pufferelement aufgefangen wird. Dadurch läßt sich eine störungsfreie Umschaltung realisieren. Das energiespeichernde Element kann dabei derart aufgebaut sein, daß es für einen gewis­ sen Zeitraum den Normalbetrieb des angeschlossenen Endge­ rätes ganz oder teilweise aufrecht erhält.

Aus dem erläuterten Ausführungsbeispiel geht auch hervor, daß die Zusatzeinrichtung gemäß Fig. 2 eine Stromauskopp­ lung und Stromeinkopplung vorsieht, die induktiv oder zumindest im wesentlichen induktiv arbeitet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind hierfür Übertrager 37, 39 vor­ gesehen. Die Schaltung könnte insoweit auch beispielsweise mittels Drosseln aufgebaut und umgesetzt sein.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung für den Notbetrieb zumindest eines Endgerätes (TE) von mehreren Kommunikations-Endgeräten, die insbesondere über eine für das Digitalnetz (ISDN) genormte S₀-Schnittstelle betrieben werden, mit den folgen­ den Merkmalen

• - im Normalbetrieb sind die Endgeräte (TE) mit dem Netz­ abschluß (NT) direkt oder über eine zwischengeschaltete Telekommunikations-Einrichtung verbunden,
• - den Endgeräten (TE) wird im Normalbetrieb eine für den Normalbetrieb vorgesehene Polarität der Speisespannung zugeführt, und
• - im Notbetrieb bei Ausfall der Lokalspeisung im Netz­ abschluß (NT) und/oder in einer vorgesehenen Telekommu­ nikationseinrichtung wird in die endgeräteseitigen An­ schlußleitungen (13) eine Speisespannung mit zum Norm­ betrieb umgekehrter Polarität eingespeist, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
• - die Schaltungsanordnung besteht aus einer Zusatz-Schal­ tungseinrichtung (36), die einem Endgerät (TE) vor­ schaltbar ist, um dieses notbetriebstauglich zu machen,
• - an der Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) liegt endge­ räteausgangsseitig eine für den Normbetrieb gültige Po­ larität der Speisespannung an, unabhängig davon, ob ein­ gangsseitig zu der Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) die Polarität der Speisespannung der Polarität für den Norm­ betrieb oder der umgekehrten Polarität für den Notbe­ trieb entspricht,
• - die Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) ist mit einer in­ duktiv oder im wesentlichen induktiv arbeitenden Strom­ auskopplung und Stromeinkopplung zur Spannungsversorgung des nachgeschalteten Endgerätes (TE) versehen, und
• - die Stromauskopplung und/oder die Stromeinkopplung ist bei der Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) zumindest im wesentlichen symmetrisch aufgebaut.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) als separater Gerätebausein ausgebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zusatz-Schaltungseinrichtung (36) als Baustein in dem Endgerät nachrüstbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Schaltungseinrich­ tung (36) einen Brückengleichrichter (41) umfaßt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein energiespeicherndes Element (C) vorgesehen ist, worüber auch bei einer kurzen Spannungsunterbrechung, insbesondere bei Umschaltung von Normal- auf Notbetrieb, das nachgeschaltete Endgerät (TE) mit Spannung versorgbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Schaltungseinrich­ tung (36) zwei Übertrager (37, 39) umfaßt, die jeweils an ihren beiden Übertragungswicklungen mit einer Mittelanzap­ fung zur Stromauskopplung und Stromeinkopplung versehen sind.