DE2063581B2

DE2063581B2 - Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme

Info

Publication number: DE2063581B2
Application number: DE19702063581
Authority: DE
Inventors: Fabio Balugani; Paolo Fornasiero
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1970-01-27
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1978-12-07
Also published as: AT312689B; DE2063581C3; GB1278877A; FR2077343A1; CH530136A; FR2077343B1; DE2063581A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme mit Phasenmodulation zur Pegelüberwachung des Datenträgers, wobei Schwellwert- und Taktgeberstufen vorgesehen sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Alarmschaltung, die sich in einem Fernmeldesystem als Detektor für das Datenträgersignal im Falle einer Winkelmodulation (PM, FM)gemäß der C. C. I. T. T-Vorschriften eignet.

Datenübertragungssysteme enthalten normalerweise Alarmschaltungen, die ein Signal erzeugen, wenn der ί Spitzenwert des Datenträgers unter den erlaubten Mindestwert bzw. unter einen ersten Schwellwert fällt und ihm für eine Zeitdauer unterschreitet, die länger ist als eine festgesetzte Mindestzeit. Wenn der Datenträger dann für eine Zeitdauer, die länger ist als eine

ίο vorgegebene Mindestzeit, einen zweiten Schwellwert übersteigt, gibt die gleiche Schaltung auch die Beendigung des Alarmzustandes an. Die Vorschriften verlangen, daß der zweite Schwellwert um mindestens 2 dB höher ist als der erste Schwellwert Die

i> Zeitintervalle, in denen der Datenträger in einem Zustand verbleiben muß, damit der Alarm oder die Beendigung des A'.arnies erkannt werden, werden so gewählt, daß das System für Rauschsignale unempfindlich wird.

->o Es sind Alarmschaltungen bekannt, die mit RC-Kreisen arbeiten, denen Schwellwertschaltungen nachgeschaltet sind. Diese Schaltkreise haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr empfindlich sind für die Größe der Änderungen des Trägerpegels, die zum Alarm und/oder

2"> zur Beendigung des Alarmes führen. Je nachdem, ob es sich um eine Abweichung um einige dB oder um einige zehn dB handelt, unterscheiden sich die Ansprechzeiten. Ebenso empfindlich sind sie für die Intervalle, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Änderungen lie-

!» gen. Wenn die Zustände Alarm—Alarmende zeitlich sehr kurz aufeinander folgen, haben die Kondensatoren nicht genügend Zeit, sich vollständig zu entladen (der Schaltkreis »erinnert sich« an den vorhergehenden Zustand), wodurch u. U. in starkem Maße die Interven-

»'> tionszeit (Vermittlungszeit) des Systems geändert wird. Außerdem erfordern die bekannten Schaltungen eine sorgfältige und kostspielige Eichung und erlauben keine leichte Anpassung ihrer Interventionszeiten an die speziellen Erfordernisse der Teilnehmer.

w Aus der als älteres Recht anzusehenden DE-PS 19 38 510 ist eine Schaltungsanordnung zur Pegelüberwachung bei Übertragungssystemen bekannt, bei der Verzögerungsstufen verwendet werden, die aus WC-Stufen bestehen. Wie bereits erläutert, ist mit den

■'"> Kondensatoren derartiger ÄC-Stufen eine Auflade- und Entladezeit verbunden, was sehr nachteilig ist, da dadurch keine definierten Zeitintervalle möglich sind. Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung gemäß dem älteren Patent gegen Rauschen und Störsignale

>'· anfällig, die den Datenträger verändern. Dadurch kann der Datenträger den Schwellwert über- bzw. unterschreiten und auch bei ordnungsgemäß arbeitenden Übertragungssystem einen Alarm auslösen.
Aus der Zeitschrift »Nachrichtentechnische Fachbe-

■>"> richte«, Band 25, 1962, Seiten 101 bis 108, insbesondere Seite 105 und 106 ist die eingangs erwähnte Schaltungsanordnung, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, bekannt. Die bekannte Schaltung ist jedoch dafür vorgesehen, nicht nur einen Alarm auszulösen, sondern

^|JI ein Signal zu wiederholen, wenn Störungen bei der Übertragung auftreten. Weiterhin berücksichtigt diese bekannte Schaltung eine Fehlerwahrscheinlichkeit ρ und eine Nichtfehler-Wahrscheinlichkeit q, die eine Gauß-Verteilung aufweisen, durch Verwendung eines

■ ■ Schritt-für-Schrittverfahrens. Die bekannte Schaltung wird im Zusammenhang mit einem feststellbaren und prüfbaren Fehlercode verwendet. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist also für eine spezielle Aufga-

benstellung und in einen speziellen Zusammenhang vorgesehen, was zu einer sehr aufwendigen Schaltungsanordnung führt. Mit der bekannten Schaltung ist es nicht möglich, einen einfachen Alarm auszulösen, wenn der Datenträger während eines vorgegebenen Zeitraumes unter einem bestimmten Schwellwert abfällt.

Der vorliegenden Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Alarmschaltung zu schaffen, die unabhängig von der Größe der Änderungen des Trägerpegsis, d. h. unabhängig davon, ob der Trägerpegel nur um einige dB oder um einige zehn dB von einem Sollwert abweicht bzw. diesen Sollwert unterschreitet, anspricht, und die unabhängig davon, wie weit der Trägerpegel einen Schwellwert überschreitet, die Alarmauslösung beendet, wobei eine Einjustierung für das Ansprechverhalten nicht erforderlich ist und die Zeitintervalle, während denen der Trägerpegel zur Einbzw. Ausschaltung der Alarmeinrichtung die Soll- bzw. Schwellwerte unter- oder überschreitet, leicht und genau verändert werden können. Darüber hinaus soil die Schaltungsanordnung in integrierter Bauweise herstellbar sein und zuverlässig arbeiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Ausdruck »T_max« bezeichnet dabei die maximal zulässige Periode für den Datenträger, und dieser Ausdruck ist gleichbedeutend mit der Verzögerung in bezug auf das Absinken des Trägers unter den kleinsten Schwellenwert Sa, unter dem dann der Alarm ausgelöst wird, wenn der Datenträger während eines bestimmten Zeitraumes Ti, der größer als der Zeitraum T_max ist, unter diesem Sch well wert Sa bleibt.

Die drei Zähler zählen jeweils während eines bestimmten Zeitraumes, Ti, T2 bzw. Γ3, bzw. die Zählerstände, die von den Zählern 1, 2 und 3 erreicht werden, entsprechend den Zeiträumen Ti, T2bzw. T3.

Der erste Zähler zählt während eines Zeitraumes Ti, der dem bestimmten (größten) Zählerstand des ersten Zählers entspricht. Der Zähler beginnt zu zählen, sobald der Datenträger unter den kleinsten Schwellwert Sa abfällt. Wenn der erste Zähler über den Zeitraum Ti hinweg, der größer als der Zeitraum bzw. die maximal zulässige Periode für den Datenträger ist, zählt, ohne daß der Datenträger den höheren Schwellwert Se nach oben überschreitet, stellt dieser erste Zähler einen Impuls bereit, der den bistabilen Multivibrator FF ansteuert und dadurch den Alarm auslöst.

Der Zeitraum Tl ist der Zeitraum, während dem der zweite Zähler auf seinen Zählerstand hochgezählt wird. Solange der Datenträger unterhalb des kleinsten Schwellwerts Sa Hegt, zählt der zweite Zähler weiter und nach Erreichen seines vorgegebenen Zählerstandes, der den Zeitraum 72 entspricht, stellt dieser einen Rücksetzimpuls bereit, der an den dritten Zähler gelangt. Der festgelegte Zählzeitraum des dritten Zählers, während dem dieser Zähler auf seinem vorgegebenen Zählerstand hochgezählt wird, ist der Zeitraum T3, der größer als der Zeitraum T2 ist. Wenn der dritte Zähler über den Zeitraum Γ3 hinweg, also bis zu seinem festgelegten Zählerstand zählt, erzeugt er nach diesem Zeitraum für den bistabilen Multivibrator einen Rücksetzimpuls, so daß dadurch das Alarmsignal durch diesen Impuls ausgeschaltet wird. Wenn der Datenträger dagegen den oberen Schwellwert S_B erreicht, so gibt die Schwellwertstufe B Impulse ab, die den zweiten Zähler ständig auf Null rücksetzen. Dadurch kann der Zähler nicht über den gesamten Zeitraum T2 hinweg zahlen und erreicht nicht seinen vorgegebenen höchsten Zählerstand, so daß er auch keinen Impuls bereitstellt und der dritte Zähler (der sonn jeweils nach dem Zeitraum Γ2 auf Null rückgesetzt wird) nicht ständig auf Null rückgesetzt wird. Auf diese Weise kann der dritte Zähler über den ihm zugeordneten Zeitraum Γ3 zählen und seinen festgelegten Zählerstand erreichen, so daß am Ende dieses Zeitraumes Γ3 am Ausgang des dritten Zählers ein Signal auftritt, welches den bistabilen Multivibrator rücksetzt und dieser dann einen Impuls abgibt, der das Alarmsignal abschaltet

Die erfindungsgemäße Alarmschaltung ist also vollkommen unempfindlich für die Größe der Änderungen des Trägerpegels. Es genügt, wenn der Trägerpegel für eine bestimmte Zeitspanne unter den ersten Schwellwert sinkt, wobei es unwichtig ist, ob dies um einige dB oder um mehrere zehn dB geschieht, damit das Alarmzeichen erzeugt wird. Ebenso genügt es, daß der Trägerpegel für eine vorbestimmte Zeit den zweiten Schwellwert überschreitet, wobei das Ausmaß der Überschreitung unwesentlich ist, damit das Alarmzeichen beendet wird. Ferner ist keine Eichung notwendig.

Die Interventionszeiten können sehr leicht und genau geändert werden, und zwar so, daß ausschließlich integrierte Schaltungen ve wendet werden können, wodurch die Gesamtanor.lnung zuverlässiger und kostengünstiger herstellbar wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich jeder der drei Zähler aus einem Zähler mit fester Kapazität, der durch eine bestimmte Anzahl von in Kaskade geschalteten, nicht rückgekoppelten bistabilen Kippschaltungen realisiert ist, und einem Decoder zusammen. Durch Verändern der Verbindungen zwischen dem festen Zähler und dem Decoder, was sich sehr einfach durch Versetzen einiger Schaltbrücken erreichen läßt, ist es möglich, die Kapazität der Gesamtanordnung aus festem Zähler und Decoder auf einen gewünschten Wert festzulegen.

Die Arbeitsweise einer Schaltung gemäß der Erfindung erfährt keine nennenswerte Veränderungen, wenn die Zähler in anderer Weise realisiert werden, z. B. durch in Kaskade geschaltete rückgekoppelte bistabile Kippschaltungen, doch wird die Verwendung einer Festzähler-Decoder-Anordnung wegen der größeren Flexibilität vorgezogen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Alarmschaltung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 stellt einige Schwingungsformen dar, die in dieser Alarmschaltung auftreten.

Wie in Fi g. 1 dargestellt ist, wird das Ausgangssignal eines Empfangsfilters fr, das dem Datenkanai entspricht, direkt an zwei Schwellwertschaltungen A und B mit Spitzenwerten S_A und S_B (wobei SU < S₈) angelegt. Es sei angenommen, daß Empfangszustand herrscht, und daß das Signal plötzlich unter den Schwellwert der Schaltung A fällt, wie in F i g. 2a gezeigt ist. Am Ausgang der Schaltung A erscheint also eine Polarität, die das Weiterschalten des Zählers 1 erlaubt, wie aus F i g. 2b zu erkennen ist. Dieser Zähler, der zuvor von den Ausgangsimpulsen der Schaltung A periodisch auf Null gestellt wurde, beginnt nun, sich »aufzufüllen«. Nach einer bestimmten Zeitdauer, die an die Frequenz der Impulse gebunden ist, die von einem Zeitgeber (in F i g. 1 durch Takt angedeutet) erzeugt werden, und in Abhängigkeit von der Kaoazität des Zählers tritt ein

Impuls auf, der die bistabile Kippschaltung FFsetzt, die das Alarmkriterium erzeugt.

Es sei nun angenommen, daß kein Signal vorhanden ist, oder daß es vorher unter Sa abgefallen ist, und daß es zu einem bestimmten Augenblick erneut Sb überschreitet. Es werden nun von der Schwellwertschaltung B Impulse erzeugt, die eine dauernde Nullstellung des Zählers 2 hervorrufen (vergleiche F i g. 2c). Dieser Zähler 2 kann sich nicht mehr »auffüllen« und infolgedessen mit seinem Ausgangssignal nicht mehr einen dritten Zähler 3 in die Nullstellung bringen. Der Zähler 3 beginnt zu zählen, und nach einer bestimmten Zeitdauer Tj, die von der Frequenz der vom Zeitgeber erzeugten Impulse und von der für den Zähler festgelegten Kapazität abhängig ist, gibt er einen Impuls ab, der dafür sorgt, daß die bislabile Kippschaltung rückgesetzt und folglich das Alarmkriterium aufgehoben wird. Im Blockschaltbild der Fig. 1 ist gestrichelt eine Verbindung gezeigt, welche die vom Zeitgeber erzeugten Signale der bistabilen Kippschaltung zuführt. Diese Verbindung ist an sich nicht notwendig, wird aber dann verwendet, wenn eine bistabile Kippschaltung vorgesehen ist, die zusätzlich noch ein Taktsignal benötigt.

Der Zähler 2 hat die Aufgabe, das System vor nicht kontrollierbaren Rauschsignalen zu schützen. Wenn nämlich zwei aufeinanderfolgende Ausgangsimpulse der Schwellwertschaltung B um mehr als die »Auffüllzeit« T₂ des zweiten Zählers, die ihrerseits größer ist als die der niedrigsten Frequenz des Trägers entsprechende Periode T_mat, auseinanderliegen, werden sie außer acht gelassen. In diesem Fall hat der Zähler 2 Zeit zum »Auffüllen«, und sowohl Ti>T₂, bewirkt er die Nullstellung des Zählers 3. Daher wird die Sendung des Rücksetzsignals zur bistabilen Kippschaltung verhindert. Es ist zu bemerken, daß die richtige Arbeitsweise der Erfindung nur an zwei Voraussetzungen geknüpft ist, soweit es die Beendigung des Alarmzustandes und den Schutz vor Rauschsignalen betrifft:

T₂ > T_max T₃>T₂

Die erste Voraussetzung bewirkt, daß der Zähler 2 sich nie auffüllen und den Zähler 3 auf Null stellen kann, wenn der Träger dauernd den Schwellwert der Schaltung B überschreitet. Der Zähler 3 setzt nach der Zeitdauer T3 nach der letzten Nullstellung die bistabile Kippschaltung FFzurück.

Die zweite Voraussetzung bietet Schutz vor Rauschsignalen und verhindert allgemein die Beendigung des Alarmzustandes, wenn das Intervall zwischen der Ausgangsimpulsen der Schwellwertschaltung B größer ist als T₂, also ein Rausch- oder Fehlersignal vorliegt, da es von zu niedriger Frequenz ist. In diesem Fall kann sich der Zähler 2 auffüllen, wobei er sich selbst und der Zähler 3 auf Null zurückstellt. Die beiden Zähler beginnen dann wieder gemeinsam zu zählen, doch kanr sich der Zähler 3 nie auffüllen, weil er nach der Zeitdauer T₂ vom Zähler 2 immer auf Null gestellt wird Offensichtlich bietet das System gemäß der Erfindung ir seiner bevorzugten Ausführungsform gegenüber der bekannten Alarmschaltungen mit einem RC-Kreii folgende Vorteile:

a) Es ist keine Eichung notwendig. Die Interventionszeiten sind bestimmt durch die Frequenz des Zeitgebers und durch die gewählten Zählerkapazitäten. Sie können mit einer vorbestimmbaren Präzision festgelegt werden, denn die maximale Toleranz der Interventionszeiten ist gleich der Periode der Zeitgcbersignale.

b) Das System ist besonders flexibel. Man kann nämüch die Interventionszeiten durch einfaches Ersetzen einiger Anschlußleitungen in einer oder mehreren Decoderschaltungen abändern, wodurch man den Decodierpunkt ändert. Es müssen nur die Voraussetzungen

T\ > Tau*

T₃>T₂

T₂> Tmax

eingehalten werden.

c) Das System ist trägheitslos, so daß die Interventionszeiten praktisch konstant bleiben. Die Funktionsweise basiert nämlich ausschließlich auf der Tatsache, daß der Träger einen Schwellwert überschreitet, wobei es bedeutungslos ist, um wieviel dieser Wert überschritten wird. Außerdem ist das System unempfindlich für die Frequenz, mit der der Alarmzustand und seine Beendigung aufeinanderfolgen. Im Gegensatz zu den bekannten Schaltungen kann sich eine Schaltung gemäß der Erfindung an den vorhergegangenen Zustand nicht »erinnern«.

d) Das System kann ein Nutzsignal von Rauschsignalen unterscheiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Alarmschaltung für Datenübertragungssysteme mit Phasenmodulation zur Pegelüberwachung des Datenträgers, wobei Schwellwert- und Taktgeberstufen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwellwertstufen (A, B) drei Zähler (1,2,3) mit einer festen Zählkapazität, die mit einem Decoder zusammenwirken, so daß die Zählkapazität der aus festem Zähler und Decoder bestehenden Gruppe auf einen bestimmten Wert festgelegt werden kann, sowie ein bistabiler Multivibrator (FF) und ein die drei Zähler (1, 2, 3) ansteuernder Taktgeber vorgesehen sind, daß die Schwellwertstufe (A) für den kleinsten Schwellwert (Sa), welcher dem kleinsten, beim Datenträger noch zulässigen Wert entspricht, den ersten Zähler (1), der die vom Taktgeber kommenden Impulse zählt, ständig auf Null rücksetzt, wenn der Datenträger über dem kleinsten Schwellwert (S*) liegt, und der erste Zähler (1) dann, wenn der Datenträger unter den kleinsten Schwellwert (5a) abfällt, zu zählen beginnt und ein den Multivibrator (FF) in den »GESETZT«-Zustand bringendes und damit das Alarmsignal auslösendes Ausgangssignal bereitstellt, wenn der erste Zähler (1) einen einem bestimmten Zeitraum Ti entsprechenden, bestimmten Zählerstand erreicht hat, ohne daß der Datenträger den kleinsten Schwellwert (Sa) überschritten hat, wobei der Zeitraum TX länger als die maximal zulässige Periode (T_max) für den Datenträger ist, daß der zweite Zähler (2) die vom Taktgeber bereitgestellten Impulse zählt und nach jedem, einen bestimmten Zeitraum T2 entsprechenden Zählerstand ein Rücksetzsignal für den dritten Zähler (3) bereitstellt und dann auf Null rückgesetzt wird, wenn der Datenträger nicht über einem höheren Schwellwert (Sb) liegt, sowie von der Sch well wertstufe (B) ständig auf den Zählerstand Null rückgesetzt wird, wenn der Datenträger über dem höheren Schwellwert (Sb) liegt, und daß der dritte, mit dem Ausgang des zweiten Zählers (2) in Verbindung stehenden Zähler (3) dann, wenn er vom Zähler (2) nicht mehr auf Null rückgesetzt wird, die vom Taktgeber bereitgestellten Impulse zählt und nach Erreichen eines bestimmten, einem bestimmten Zeitraum (Γ3) entsprechenden Zählerstandes einen Impuls erzeugt, der den bistabilen Multivibrator (FF) in den »RÜCKGESETZTw-Zustand zurückführt, wodurch das Alarmsignal abgeschaltet wird.

2. Alarmschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiträume Ti, T2, T3, während denen die Zähler (I, 2, 3) die vom Taktgeber bereitgestellten Impulse zählen, miteinander und mit dem Zeitraum T_max durch die Ungleichungen Ti > T_max, T2> Γ™,und T3> Γ2 in Zusammenhang stehen.