DE2339981A1

DE2339981A1 - Verfahren zur messung und/oder ueberwachung der uebertragungsqualitaet einer nachrichtenuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE2339981A1
Application number: DE19732339981
Authority: DE
Inventors: Carl Dipl-Ing Dr Schick
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1974-07-04
Also published as: FR2210060A1; FR2210060B1; AU459959B2; IT1012536B; NO137711C; CH549909A; NO137711B; FI58241B; AT346970B; AU6280773A; NL159249B; IL43753A; IL43753A0; DE2339981C3; ATA946973A; JPS4989410A; FI58241C; DE2339981B2; NL7316674A; SE388095B

Description

DIpI.-Ing. Heinz Bardehie 2338381

Patentanwalt

Minchen 22, Herrnstr. 1S, Tel. 29 25 55 '
Postanschrift München 26, Postfach 4

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Anmelder: SIEMENS-ALBIS Aktiengesellschaft,

CH 8047 Zürich

Albisriederstr. 245

Verfahren zur Messung und/oder Ueberwachung der Uebertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und/oder Ueberwachung der Uebertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Uebertragungsqualität einer beliebigen Nachrichtenübertragungsanlage, unabhängig von einer auf dem Uebertragungsweg vorhandenen generellen Dämpfung und zeitlichen Verzögerung, auf der Empfangsseite gemessen und/oder überwacht werden kann.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass sendeseitig ein Prüfsignal mit einem v/enigstens angenähert einer ersten mathematischen Funktion entsprechenden und den gesamten zu

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St

übertragenden Dynamikbereich überstreichenden Verlauf erzeugt und dieses Prüfsignal über die Nachrichtenübertragungsanlage geleitet und empfangsseitig über ein Netzwerk, dessen Uebertragungsfunktion wenigstens angenähert einer von der ersten mathematischen Funktion herleitbaren zweiten mathematischen Funktion entspricht, an eine Prüf stufe weitergeleitet wird, und dass in der Prüfstufe der Verlauf des dem Netzwerk entstammenden transformierten Prüfsignales mit einem Referenzsignal, dessen Verlauf wenigstens angenähert einer aus der ersten und zweiten mathematischen Funktion herleitbaren dritten mathematischen Funktion entspricht, verglichen, und die jeweilige Grosse der Abweichungen und/oder deren Anzahl pro Zeiteinheit angezeigt, und/oder bei Ueberschreiten einer vorgegebenen Abweichung jeweils eine Fehleranzeige ausgelöst v/ird.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend das oben beschriebene Verfahren beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen Fig. la, Ib und Ic je ein Blockschema einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung in Verbindung mit einer Nachrichtenübertragungsanlage, Fig. 2 ein detailiertes Blockschema von Hetzwerk und Prüfstufe und Fig. 3a den zeitlichen Verlauf der jeweiligen empfangsseitigen Signale bei ungestörter und in Fig. 3b bei gestörter Uebertragung.

Für die Dauer der Messung und/oder üeberwachung der üebertragungsqualität einer Nachrichtenuebartragungsanlage wird an die

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jeweilige sendeseitige Endausrüstung ein PrüfSignalgenerator PG und an die entsprechende empfangsseitige Endausrüstung eine Prüfstufe P mit einem vorgeschalteten Netzwerk N angeschaltet.
Im Falle einer Zeitmultiplexübertragungsanlage kann mittels eines PrüfSignalgenerators PG, eines Netzwerkes N und einer Prüfstufe P über unterschiedliche Zeitkanäle quasi gleichzeitig die üebertragungsqualität von mehreren Endausrüstungen der Zeitmultiplexübertragungsanlage gemessen und/oder überwacht werden.

Das einer sendeseitigen Endausrüstung S zugeführte und über den zugehörigen Uebertragungskanal K und dessen empfangsseitige Endausrüstung E geleitete Prüfsignal kann am entfernten Ende über
ein Netzwerk N einer Prüfstufe P zugeführt werden. Dadurch lässt sich die Üebertragungsqualität des Uebertragungskanals einschliesslich sende- und empfangsseitiger Endausrüstung messen
und/oder überwachen (Fig. la).

Ebensogut kann auch die Üebertragungsqualität der beiden Uebertragungsrichtungen einer Vierdrahtverbindung von einem Ende der Vierdrahtverbindung aus gemessen und/oder überwacht werden. Hierzu wird das über die sendeseitige Endausrüstung S, uebertragungskanal K und empfangsseitige Endausrüstung E der einen Uebertragungsrichtung geleitete Prüfsignal im entfernten Ende der Vierdrahtverbindung über eine das Prüfsignal erkennende Schaltstufe PS zur sendeseitigen Endausrüstung S der anderen Uebertragungsrichtung geschlauft und dadurch über den zugehörigen Uebertragungskanal zur empfangsseitigen Endausrüstung E am Ursprungsort

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des Prüfsignals zurückgeleitet und dort über ein Netzwerk N einer Prüfstufe P zugeführt (Fig. Ib) .

Ferner kann die Uebertragungsgualität auch lediglich von den am selben Ende einer Vierdrahtverbindung befindlichen sende- und empfangsseitigen Endausrüstungen gemessen und/oder überwacht werden, beispielsweise Codierer und Decodierer einer PCM-Zeitrnultiplexübertragungsanlage während eines für die Nachrichtenübertragung nicht benützten Zeitfaches. In diesem Falle wird das der sendeseitigen Endausrüstung S zugeführte Prüfsignal über eine für die Dauer der Messung und/oder Ueberwachung durchgeschaltete Prüfverbindung PV der am selben Ende der Vierdrahtverbindung befindlichen empfangsseitigen Endausrüstung E zugeführt und von dieser über ein Netzwerk N an eine Prüfstufe P weitergeleitet

(Fig. Ic).

Die Anzahl der PrüfSignalgeneratoren PG, Netzwerke N und Prüfstufen P richtet sich nach der Anzahl der Uebertragungskanäle K einer Nachrichtenübertragungsanlage, von denen die Uebertragungsqualität gleichzeitig überwacht und/oder gemessen werden soll.

Im sendeseitigen Prüfsignalgenerator PG wird ein Prüfsignal mit einem wenigstens angenähert einer ersten mathematischen Funktion entsprechenden und den gesamten zu übertragenden Dynamikbereich überstreichenden Verlauf erzeugt.

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Empfangsseitig wird dieses Prüfsignal Sl über ein Netzwerk N geleitet, dessen Uebertragungsfunktion wenigstens angenähert einer von der ersten mathematischen Funktion herleitbaren zweiten mathematischen Funktion entspricht, und anschliessend als transformiertes Signal S5 vom Netzwerk N an eine Prüfstufe P weitergeleitet. Der Verlauf dieses transformierten Signals S5 wird in der Prüfstufe P mit dem Verlauf eines Referenzsignales S6 verglichen, der wenigstens angenähert einer aus der ersten und zweiten mathematischen Funktion herleitbaren dritten mathematischen Funktion entspricht.

Der Aufbau des Netzwerkes N und der Prüfstufe P richtet sich folglich nach dem Verlauf der mathematischen Funktion des im sendeseitigen Prüfsignalgenerator PG erzeugten Prüfsignals. Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich beispielsweise für Prüfsignale mit wenigstens angenähert exponentiellem Verlauf. Von einem solchen Prüfsignal, das wenigstens angenähert einer Funktion e^x bzw. -e bzw. e ^X bzw. -e entsprechend verläuft, wird in einem Integrator I des empfangsseitigen Netzwerkes N ein integriertes Signal S2 gebildet. Für dieses integrierte Signal S2 ergibt sich ein wenigstens angenähert der Funktion -e^x bzw. e^X bzw. -e ^X bzw. e ^x entsprechender Verlauf. Je kleiner die Abweichungen des Prüfsignales, insbesondere des empfangenen Prüfsignales Sl, vom Verlauf der ersten mathematischen Funktion sind, desto geringer sind auch die Abweichungen des integrierten Signales S2 vom Verlauf des Integrals der er-

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sten mathematischen Funktion. In einem dem Integrator I nachgeschalteten Verstärker Vl wird das integrierte Signal S2 soweit verstärkt, dass seine Amplitude zumindest angenähert gleich gross ist wie diejenige des empfangenen Prüfsignals Sl. Anschliessend werden das empfangene Prüfsignal Sl und das verstärkte integrierte Signal S2 addiert, wobei ein resultierendes Signal S3 mit wenigstens angenähert konstanter Amplitude entsteht. Je genauer der Verlauf des empfangenen Prüfsignales Sl

χ —χ χ —χ einer der Funktionen e bzw. e bzw. -e bzw. -e entspricht, desto mehr nähert sich der Verlauf des resultierenden Signales S3 einer linearen Funktion mit konstanter Amplitude. Der Verlauf dieses resultierenden Signals S3 gibt also darüber Auskunft, wie das sendeseitig erzeugte Prüfsignal auf der Empfangsseite der Nachrichtenübertragungsanlage eintrifft. Zur Messung und/ oder üeberwachung der Uebertragungsqualxtät einer Nachrichtenübertragungsanlage muss also lediglich empfangsseitig der Funktionsverlauf des resultierenden Signals S3 untersucht werden.

Während der Dauer der positiven Halbwelle eines bipolaren Prüfsignals Sl entsteht ein resultierendes Signal S3 mit einer ersten konstanten Amplitude und während der Dauer der negativen Halbwelle ein resultierendes Signal S3 mit einer zweiten konstanten Amplitude. Zur Vereinfachung der Auswertung dieses wenigstens angenähert rechteckförmigen Signalsverlaufs wird das resultierende Signal S3 vorerst im Netzwerk N über einen Hochpass Hl geleitet und dadurch von seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponente befreit. Das dabei resultierende Signal S4 v/eist einen

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wenigstens angenähert rechteckförmigen Verlauf mit einer positiven und einer negativen Halbwelle auf. Das Signal S4 wird in einem dem Hochpass Hl nachgeschalteten Gleichrichter G gleichgerichtet und als transformiertes Signal S5 dem Ausgang des Netzwerkes N zugeleitet. Dieses transformierte Signal S5 weist nun über die Dauer des gesamten bipolaren Prüfsignals Sl bei einwandfreier Uebertragung über die Nachrichtenübertragungsanlage einen zumindest angenähert linearen Verlauf mit einer konstanten Amplitude auf.

Das dem Netzwerk N entstammende transformierte Signal S5 wird einer dem Netzwerk N nachgeschalteten Prüfstufe P zugeführt, wo das transformierte Signal S5 mit einem aus Seiner Gleichstrom- bzw. Glexchspannungskomponente hergeleiteten Referenzsignal S6 verglichen wird. Zu diesem Zweck wird das transformierte Signal S5 in der Prüfstufe P einerseits über einen Hochpass H2 mit nachgeschaltetem ersten Verstärker V3 dem einen Eingang eines Analogsignalsubtrahierers D und andererseits über einen zweiten Verstärker V2 direkt dem anderen Eingang des Analogsignalsubtrahierers D zugeführt. Das dabei vom Ausgang des Analogsignalsubtrahierers D abgegebene Referenzsignal S6 entspricht der Gleichstrom- bzw. Glexchspannungskomponente des transformierten Signals S5.

Selbstverständlich kann dieses der Gleichstrom- bzw. Gleichspannung skomponen te des transformierten Signals S5 entsprechende Referenzsignal S6 auch dadurch erhalten werden, indem das transfor-

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mierte Signal S5 über einen Tiefpass geleitet wird.

Anschliessend werden in der Prüfstufe P das verstärkte transformierte Signal S5 und das Referenzsignal S6 einer Vergleichsstufe K zugeführt und miteinander verglichen. Je genauer das transformierte Signal S5 einer linearen Funktion mit konstanter Amplitude entspricht, desto kleiner ist die in der Vergleichsstufe K ermittelte Differenz zwischen den jeweiligen Momentanwerten des transformierten Signals S5 und des Referenzsignals S6.

Ein der Grosse der jeweiligen Differenz entsprechendes, von der Vergleichsstufe K abgegebenes Messignal S7 wird einer Messeinrichtung und/oder einer Alarmeinrichtung zugeführt, v/obei von der Alarmeinrichtung bei üeberschreiten einer in derselben vorgegebenen zulässigen Differenz eine Fehleranzeige ausgelöst wird.

In PCM-Zeitmultiplex-Fernsprech- und/oder -Musik-Uebertragungsanlagen weisen die Quantisierungsstufen des im Codierer bzw. Decodierer enthaltenen Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandlers, um die relativen Verzerrungen über den gesamten Dynamikbereich angenähert konstant zu halten, üblicherweise mit abnehmender Analogsignalamplitude feiner gestufe Werte auf. Ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf hat somit eine ähnliche Charakteristik wie der Verlauf der Quantisierungskennlinie des Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandlers. Dies hat den Vorteil, für kleiner werdende Momentanwerte des Prüfsignales ebenfalls eine steigende Zahl von

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Abtastproben zu liefern. Dadurch können sämtliche Quantisierungsstufen des Dynamikbereiches durch ein einzelnes, aperiodisches, bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf überwacht und eventuelle Unregelmässigkeiten ermittelt werden, sofern die zeitliche Dauer der beiden aufeinanderfolgenden Prüfsignalhalbwellen dem Produkt aus der Anzahl Quantisierungsstufen und der zeitlichen Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen entspricht.

Eine dauernde Ueberwachung lässt sich indessen nur durch ein periodisches Prüfsignal erreichen, dessen Frequenz zweekmässigerweise von der Anzahl Quantisierungsstufen des Analog-Digital- bzw. Digtial-Analog-Wandlers sowie der Abtastfrequenz bestimmt wird.

Anstelle des sendeseitig erzeugten, bipolaren Prüfsignals mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf kann, beispielsweise für PCM-Zeitmultiplexübertragungsanlagen mit linearer Quantisierungskennlinie, ebensogut ein Prüfsignal mit exponentiell ansteigendem Verlauf verwendet werden.

In PCM-Zeitmultiplexübertragungsanlagen, die mit einer Abtastfrequenz von 8kHz arbeiten und Codierer bzw. Decodierer mit 256 Quantisierungsstufen aufweisen, wird für ein periodisches Prüfsignal zweckmässig eine Frequenz von 30 Hz gewählt. Ein exponentiell abklingendes Prüfsignal erhält man beispielsweise durch Differentiation einer rechteckförmigen Wechselspannung.

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Selbstverständlich kann der Verlauf des sendeseitig erzeugten Prüfsignals auch einer beliebigen anderen ersten mathematischen Funktion entsprechend gewählt werden. Man wird aber zweckmässigerweise eine solche erste mathematische Funktion wählen, deren Verlauf sich auf einfache Weise erzeugen lässt und von der auf einfache Weise eine zweite mathematische Funktion herleitbar ist. Ferner soll von der ersten und zweiten mathematischen Funktion eine dritte mathematische Funktion mit einem auf einfache Weise überwachbaren «Verlauf herleitbar sein.

Dieses Verfahren ist ebensogut anwendbar für Niederfrequenz- oder Trägerfrequenzübertragungsanlagen.

6.12.1972
Nr/Luh

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Claims

~ * 2338981 Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung und/oder Ueberwachung der Uebertragungsgualität einer Nachrichtenübertragungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig ein Prüfsignal mit einem wenigstens angenähert einer ersten mathematischen Funktion entsprechenden und den gesamten zu übertragenden Dynamikbereich überstreichenden Verlauf erzeugt und dieses Prüfsignal über die Nachrichtenübertragungsanlage geleitet und empfangsseitig über ein Netzwerk (N), dessen Uebertragungsfunktion wenigstens angenähert einer von der ersten mathematischen Funktion herleitbaren zweiten mathematischen Funktion entspricht, an eine Prüfstufe (P) weitergeleitet wird, und dass in der Prüfstufe (P) der Verlauf des dem Netzwerk (N) entstammenden transformierten Prüfsignales (S5) mit einem Referenzsignal (S6), dessen Verkauf wenigstens angenähert einer aus der ersten und zweiten mathematischen Funktion herleitbaren dritten mathematischen Funktion entspricht, verglichen und die jeweilige Grosse der Abweichungen und/oder deren Anzahl pro Zeiteinheit angezeigt und/oder bei üeberschreiten einer vorgegebenen Abweichung jeweils eine Fehleranzeige ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiellem Verlauf erzeugt und dieses Prüfsignal (Sl) im empfangsseitigen Netzwerk (N) in ein transformiertes Signal (S5) umgewandelt wird, indem vom empfangenen Prüfsignal (Sl)

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ein integriertes Signal (S2) mit zumindest angenähert gleicher Amplitude gebildet und dieses zum empfangenen Prüfsignal (Sl) addiert und das resultierende Signal (S3) von seiner Gleichspannungs-bzw. Gleichstrom-Komponente befreit und anschliessend gleichgerichtet wird, und dass in der Prüfstufe (P) aus der momentanen Gleichspannungs-bzw. Gleichstrom-Komponente des transpormierten Signals (S5) ein Referenzsignal (S6) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 zur Messung und/oder üeberwachung der Uebertragsqualität eines Uebertragskanals einschliesslich dessen sende-und empfangsseitiger Endausrüstung, dadurch gekennzeichnet, dass das über die sendeseitige Endausrüstung (S) und den zugehörigen Uebertragungskanal (K) geleitete Prüfsignal am entfernten Ende des Uebertragungskanales (K) der empfangsseitigen Endausrüstung (E) entnommen und über ein Netzwerk (N) einer Prüfstufe (P) zugeführt wird (Fig. la).

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 zur Messung und/oder Üeberwachung der Uebertragsqualität einer Vierdrahtverbindung einschliesslich der jeweiligen sende- und erapfangsseitigen EmI-ausrüstungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal über sendeseitige Endausrüstung (S), Uebertragungskanal (K) und empfangsseitige Endausrüstung (E) der einen Uebertragungsrichtung geleitet, am entfernten Ende der Vierdrahtverbindung von einer das Prüfsignal erkennenden Schaltstufe (PS) über-

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noitunen und über die sendeseitige Endausrüstung (S) , üebertragungskanal (K) und empfangsseitige Endausrüstung (E) der anderen Uebertragungsrichtung an den Ursprungsart des Prüfsignals zurückgeleitet und dort über ein Netzwerk (N) einer Prüfstufe (P) zugeführt wird (Fig.Ib).

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 zur Messung und/ oder Üeberwach.un3 der Uebertragungsqualität der am selben Ende einer Vierdrahtverbindung befindlichen sende-und empfangsseitigen Endausrüstung, dadurch gekennzeichnet/ dass das einer sendeseitigen Endausrüstung (S) zugeführte Prüfsignal über eine für die Dauer der Messung und/oder Ueberwachung durchgeschaltete Prüfverbindung (PV) der am selben Ende der Vierdrahtverbindung befindlichen empfangsseitigen Endausrüstung (E) zugeführt und derselben über ein Netzwerk (N) einer Prüfstufe (P) zugeführt wird (Fig.Ic).

6. Verfahren nach Anspruch 2 zur Messung und/oder üeberwachung der uebertragungsqualität einer PCM-Zeitmultiplex-Fernsprech- und/oder -Musik-Uebertragungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sendeseitig ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 2 bis 5 zur Messung und/oder Üeberwachung der Uebertragungsqualität einer Zeitmultiplexübertragungsanlage, dadurch gekennzeichnet,

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dass mit jeweils einem Prüfsignalgenerator (PG), einem Netzwerk (N) und einer Prüfstufe (P) über unterschiedliche Zeitkanäle quasi gleichzeitig die üebertragungsqualität von mehreren · Endausrüstungen der Zeitmultiplexübertragungsanlage voneinander unabhängig gemessen und/oder überwacht werden.

8. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein an die sendeseitigen Endausrüstungen (S) der Uebertragskanäle

(K) einer Nachrichtenübertragungsanlage individuell anschaltbarer Prüfsignalgenerator (PG) vorgesehen ist,und dass eine der Anzahl Prüfsignalgeneratoren (PG) entsprechende Anzahl Prüfstufen (P) vorgesehen ist, von denen jede über ein je Prüfstufe (P) vorhandenes Netzwerk (N) individuell an die empfangsseitigen Endausrüstungen (E) der Uebertragungskanäle

(K) anschaltbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 für ein bipolares Prüfsignal (Sl) mit wenigstens angenähert exponentiellem Verlauf, dadurch gekennzeichnet, dass im empfangsseitigen Netzwerk

(N) der Eingang desselben am einen Eingang eines Analogsignaladdierers (A) und über einen Integrator (I) mit nachgeschaltetem Verstärker (Vl) am anderen Eingang des Analogsignaladdierers (A) angeschlossen ist, und dieser ausgangsseitig über ein Hochpassfilter (Hl) mit nachgeschaltetem Gleichrichter (G) den Ausgang des Netzwerkes (N) bildet.

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