DE2339981B2

DE2339981B2 - Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage

Info

Publication number: DE2339981B2
Application number: DE2339981A
Authority: DE
Inventors: Carl Dipl.-Ing. Dr. Zuerich Schick (Schweiz)
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1979-08-16
Also published as: JPS4989410A; AU6280773A; NO137711B; AT346970B; CH549909A; IL43753A0; GB1455712A; AU459959B2; NO137711C; IT1012536B; ATA946973A; DE2339981C3; FR2210060A1; BE808303A; FI58241B; FR2210060B1; NL159249B; SE388095B; IL43753A; NL7316674A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Anordnung ist mit dem älteren deutschen Patent 53 212 vorgeschlagen worden.

Aus der CH-PS 4 95 094 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Arbeitsweise von Codierer und Decodierer einer PCM-Zeitmultiplexanlage bekannt, bei dem während der Zeitdauer des oder der für die Signalisation und/der Synchronisation reservierten Zeitschlitze ein Prüfsignal mit einem den gesamten zu übertragenden Dynamikbereich überstreichenden Verlauf an den Codierer und an eine Vergleichsschaltung angelegt wird. Jeweils während des oder der genannten Zeitschlitze wird der Ausgang des Codierers von der Übertragungsleitung abgetrennt und mit dem Eingang des Decodieren der gleichen Endstelle verbunden. Das aus dem genannten Prüfsignal resultierende Ausgangssignal des Decodierers wird ebenfalls der genannten Vergleichsschaltung zugeführt, die bei einer einen einstellbaren Betrag übersteigenden Abweichung der beiden an die Vergleichsschaltung angelegten Signale voneinander eine Fehleranzeige auslöst. Die gleichzeitige Verwendung des ursprünglich ausgesendeten Prüfsignals als Referenzsignal setzt voraus, daß Prüfsignalgenerator und Auswerteschaltung stets am gleichen Ende eines Übertragungsweges vorhanden sind, so daß die Prüfung eines vollständigen Übertragungsabschnittes (Codierer-Lcitung — ein oder mehrere Zwischenverstärker und

Leitungsabschnitte — Decodierer) mit diesem Verfahren nicht möglich ist

Gegenstand des eingangs erwähnten älteren deutschen Patents 22 53 212 ist ein weiteres Verfahren zur Überwachung der Arbeitsweise von Codierer und Decodierer einer PCM-Zeitmultiplexanlage, bei dem sendeseitig ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf erzeugt wird, das sämtliche Quantisierungsstufen des zu übertragenden Dynamikbereiches überstreicht Dieses Prüfsignal wird dann über einen Kanalschalter einem Codierer und über einen weiteren Kanalschalter einem Decodierer des gleichen Endamtes zugeführt oder zu einem entfernten Amt übertragen und über Kanalschalter wieder zum ersten Endamt zurückübertragen und in diesem mit dem ursprünglichen Prüfsignal verglichen. Wenn die Vergleichsspannung einen Referenzspan nungswert überschreitet wird ein Alarm ausgelöst Bei diesem Verfahren wirkt sich jedoch nachteilig aus, daß zur Kompensation der auf dem Übertragungsweg genereii vorhandenen Dämpfung und zeitlichen Verzögerung zusätzliche Regelglieder notwendig sind, die einen zusätzlichen Aufwand bedeuten und ihrerseits das Prüfungsergebnis beeinflussen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der die Übertragungsqualität einer beliebigen Nachrichtenübertragungsanlage, unabhängig von einer auf dem Übertragungsweg vorhandenen generellen Dämpfung und zeitlichen Verzögerung, auf der Empfangsseite gemessen und/oder überwacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsan-Ordnung besteht darin, daß das jeweils empfangene Prüfsignal zur Feststellung von Abweichungen lediglich hinsichtlich seiner Form überprüft werden muß, wobei das hierzu erforderliche Referenzsignal aus dem empfangenen Prüfsignal selbst hergeleitet wird. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht somit die Prüfung von Codierer und Decodierer und/oder der Nachrichtenübertragungsstrecke unabhängig von einer auf dem dazwischengeschalteten Übertragungsweg generell vorhandenen Dämpfung und zeitlichen Verzögerung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Eniridung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. la, Ib und Ic je ein Blockschaltbild mit verschiedenen Möglichkeiten der Verbindung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer Nachrichtenübertragungsanlage.

F i g. 2 ein detailiertes Blockschaltbild von Netzwerk und Prüfstufe,

Fig.3a den zeitlichen Verlauf der jeweiligen empfangsseitigen Signale bei ungestörter und F i g. 3b bei gestörter Übertragung.

Für die Dauer der Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage wird an die jeweilige sendeseitige Endausrüstung 5 ein Prüfsignalgenerator PG und an die entsprechende empfangsseitige Endausrüstung E eine Priifstufe 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 Übertragungsqualität von mehreren Endausrüstungen der Zeitmultiplexübertragungsanlage gemessen und/ oder überwacht werden.

Das einer sendeseitigen Endausrüstung S zugeführte und über den zugehörigen Übertragungskanal K und dessen empfangsseitige Endausrüstung E geleitete Prüfsignal kann am entfernten Ende über ein Netzwerk N einer Prüfstufe Pzugeführt werden. Dadurch läßt sich

tu die Übertragungsqualität des Übertragungskanals einschließlich sende- und empfangsseitiger Endausrüstung messen und/oder überwachen (F i g. la).

Ebensogut kann auch die Übertragungsqualität der beiden Übertragungsrichtungen einer Vierdrahtverbindung von einem Ende der Vierdrahtverbindung aus gemessen und/oder überwacht werden. Hierzu wird das über die sendeseitige Endausrüstung 5, Übertragungskanal K und empfangsseitiger Endausrüstung E der einen Übertragungsrichtung geleitete Prüfsignal im

in entfernten Ende der Vierdrahtverbindu'-t; über eine das Prüfsignal erkennende Schaitstufe FS zur srndeseiügen Endausrüstung 5 der anderen Übertragungsrichtung geschlauft und dadurch über den zugehörigen Übertragungskanal zur empfangsseitigen Endausrüstung E am

2ί Ursprungs<>rt des Prüfsignals zurückgeleitet und dort über ein Netzwerk N einer Prüfstufe P zugeführt (Fig. Ib).

Ferner kann die Übertragungsqualität 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-Zeitmultiplexübertragungsanlage während eines für die Nachrichtenübertragung nicht benützten Zeitschlitzes.

r> In diesem Falle wird das der sendeseitigen Endausrüstung 5 zugeführte Prüfsignal über eine für die Dauer der Messung und/oder Überwachung durchgeschaltete Prüfverbindung PV der am selben Ende der Vlerdrthtverbindung befindlichen empfangsseitigen Endausrü-

4» stung £ zugeführt und von dieser über ein Netzwerk N an eine Prüfstufe Pweilergeleitet (F i g. Ic).

Die Anzahl der Prüfsignalgeneratoren PG, Netzwerke N und Prüfstufen P richtet sich nach der Anzahl der Übertragungskanäle K einer Nachrichtenübertragungs-

■i -. anlage, von denen die Übertragungsqualität gleichzeitig überwacht und/oder gemessen werden soll.

Im sendeseitigen Prüfsignalgenerator PG wird ein Prüfsignal mit einem wenigstens angenähert exponentiellen Verlauf entsprechend dem zu übertragenden

■>o Dynamikbereich erzeugt.

Von einem solchen Prüfsignal, das wenigstens angenähert einer ersten Funktion e* bzw. — e* bzw. e~* bzw. —r~* entsprechend verläuft, wird mittels eines Integrators / des empfangsseitigen Netzwerkes N ein , integriertes Signal 52 gebildet. Für dieses integrierte Signal 52 ergibt sich ein wenigstens angenähert einer zweiten Funktion --e* bzw. e* bzw. —e~* bzw. e~* entsprechender Verlauf. Je kleiner die Abweichungen des Prüfsignales, insbesondere des empfangenen Prüfsi-

Mi gnals 51, vom Verlauf der ersten mathematischen Funktion sind desto geringer sind auch die Abweichungen des integrierten Signals 52 vom Vorlauf des Integrals der ersten mathematischen Funktion In einem dem Integrator /nachgeschalteten Verstärker Vi wird

b^r> das integrierte Signal S 2 soweit verstärkt, daß seine amplitude zumindest angenähert so groß ist wie diejenige des empfangenen Prüfsignals 51. Anschließend werden das erriDfaneene Prüfsignal 51 und das

verstärkte integrierte Signal 52 addiert, wobei ein resultierendes Signal 53 mit wenigstens angenähert konstanter Amplitude entsteht. Je genauer der Verlauf des empfangenen Prüfsignales 5 1 einer der Funktionen e· bzw. e~' bzw. — e" bzw. —e~' entspricht, desto mehr nähert sich der Verlauf des resultierenden Signales 53 einer linearen Funktion mit konstanter Amplitude. Der Verlauf dieses resultierenden Signals 53 gibt also darüber Auskunft, wie das sendeseitig erzeugte Prüfsignal auf der Empfangsseite der Nachrichtenubertragungsanlage eintrifft. Zur Messung und/oder Überwachung der Oberiragungsqualität einer Nachriohtenübertragungsanlage muß also lediglich empfangsseitig der Funktionsverlauf des resultierenden Signals 5 3 untersucht werden.

Während der Dauer der positiven Halbwolle eines bipolaren Prüfsignals 5 1 entsteht ein resultierendes Signal 53 mit einer ersten konstanten Amplitude und wahrend der Dauer der negativen fiaibweiie ein resultierendes Signal 53 mit einer zweiten konstanten Amplitude. Zur Vereinfachung der Auswertung dieses wenigstens angenähert rechteckförmigen Signalverlaufs wird das resultierende Signal 53 vorerst im Netzwerk N über einen Hochpaß Hi geleitet und dadurch von seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponente befreit. Das dabei entstehende Signal

54 weist einen wenigstens angenähert rechteckförmigen Verlauf mit einer positiven und einer negativen Halbwelle auf. Das Signal 54 wird in einem dem Hochpaß Hi nachgeschalteten Gleichrichter C gleichgerichtet und als transformiertes Signal 55 dem Ausgang des Netzwerkes N zugeleitet. Dieses transformierte Signal 55 weist nun über die Dauer des gesamten bipolaren Prüfsignals 5 t bei einwandfreier Übertragung über die Nachrichtenübertragungsanlage einen zumindest angenähert linearen Verlauf mit einer konstanten Amplitude auf.

Das dem Netzwerk N entstammende transformierte Signal 55 wird einer dem Netzwerk N run hgeschalteten Prüfstufe P zugeführt, wo das transformierte Signal

55 mit einem aus seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponente hergeleiteten Referenzsignal 56 verglichen wird. Zu diesem Zweck wird das transformierte Signal 55 in der Prüfstufe P einerseits über einen Hochpaß Hl 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 56 entspricht dem von seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponente befreiten transformierten Signals 55.

Selbstverständlich kann dieses Referenzsignal 56 auch dadurch erhalten werden, daß das transformierte Signal 55 über einen Hochpaß geleitet wird.

Anschließend werden in der Priifstufe P das verstärkte transformierte Signal 55 und das Referenzsignal 56 einer Vergleichsstufe K zugeführt und miteinander verglichen. |c genauer das transformierte Signal 55 einer linearen Funktion mit konstanter Amplitude entspricht, desto kleiner ist die in der

■> Vergleichsstufe K ermittelte Differenz zwischen den jeweiligen Momentanwerten des transformierten Signals 55 und des Referenzsignals 56.

Ein der Größe der jeweiligen Differenz entsprechendes, von der Vergleichsstufe K abgegebenes Meßsignal

(i 57 wird einer Meßeinrichtung und/oder einer Alarmeinrichtung zugeführt, wobei von der Alarmeinrichtung bei Überschreiten einer in derselben vorgegebenen zulässigen Differenz eine Fehleranzeige ausgelöst wird.

In PCM ZeitmultiplexFernsprech- und/oder -Musik-Übertragungsanlagen weisen die Quantisierungsslufen des im Codierer bzw. Decodierer enthaltenen Analog-Digital-b/.w. Digital-Analog-Wandlcrs. um die relativen Verzerrungen über den gesamten Dynamikbereich angenähert konstant zu halten, üblicherweise mit

Ό abnehmender Ana'ogsignalamplitude feiner gestufte 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. Digi-

-. tal-Analog-Wandlers. Dies hat den Vorteil, für kleiner werdende Momentanwerte des Prüfsignals ebenfalls eine steigende Zahl von Abtastproben zu liefern. Dadurch ,-.onnen sämtliche Quantisierungsstufen des Dynamikbereiches durch ein einzelnes, aperiodisches,

im 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

Γι Quantisierungsstufen und der zeitlichen Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen entspricht.

Eine dauernde Überwachung läßt sich indessen nur durch ein periodisches Prüfsignal erreichen, dessen Frequenz zweckmäßigerweise von der Anzahl Quanti-

■><■■ sierungsstufen des Analog-Digital- bzw. Digital-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 8 kHz arbeiten und Codierer

Vi bzw. Decodierer mit 256 Quantisierungsstufen aufweisen, wird für ein periodisches Prüfsignal zweckmäbig eine Frequenz von 30 Hz gewählt. Ein exponentiell abklingendes Prüfsignal erhält man beispielsweise durch Differentiation einer rechteckförmigen Wechselspan-

nung.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist ebensogut anwendbar bei Niederfrequenz- wie auch bei Trägerfrequenzübertragungsanlagen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage, wobei wenigstens ein an die sendeseitigen Endausrüstungen der Übertragungskanäle der Nachrichtenübertragungsanlage individuell anschaltbarer Prüfsignalgenerator jeweils den gesamten zu übertragenden Dynamikbereich überstreichende Prüfsignale mit wenigstens iu exponentiellem Verlauf erzeugt und wobei eine der Anzahl Prüfsignalgeneratoren entsprechende Anzahl Prüfstufen vorgesehen ist, von denen jede zur Aufnahme der über die Nachrichtenübertragungsanlage geleiteten Prüfsignale und zur Feststellung von is Abweichungen vom Normalverhalten individuell mit den empfangsseitigen Endausrüstungen der Übertragungskanäle verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prüfstufe (P) sin Netzwerk (/V,¹ vorgeschaltet ist, in welchem das über die Nachrichtunübertragungsanlage geleitete Prüfsignal (Sl) mit wenigstens angenähert exponentiellem Verlauf integriert und anschließend dieses integrierte Signal (52) zum empfangenen Signal (Sl) addiert wird, derart, daß ein zumindest angenähert konstantes Gleichspannungssignal (S 5) entsteht und daß die Prüfstufe (P) im Gleichspannungsausgangssignal (S 5) des Netzwerkes (N) auftretende Änderungen hinsichtlich Größe und/ oder Anzahl pro Zeiteinheit ermittelt und/oder — m bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderung — eine Fehleranzeige auslöst

2. Schaltungsanordnung nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Netzwerk (N) aus dem über die NachrichtenübertragungsstfK jke geleiteten, si empfangenen Prüfsignal (Sl) nach Durchlaufen eines Integrators (I) und eines Verstärkers (Vl) ein integriertes Signal (S 2) mit zumindest angenähert gleicher Amplitude gebildet dieses mittels eines Analogsignaladdierers (A) zum empfangenen Prüf- 4<i signal (51) addiert, das resultierende Signal (53) mittels eines Hochpasses (H1) von seiner Gleichspannungs- bzw. Gleichstrom-Komponente befreit, mittels eines nachgeschalteten Gleichrichters (G) gleichgerichtet und das resultierende Ausgangssi- 4> gnal (55) der Prüfstufe (/^zugeführt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (55) des Netzwerkes (N) in der Prüfstufe (P) einerseits über einen Hochpaß (H 2) mit nachgeschaltetem ersten ίο Verstärker (K3) dem einen Eingang eines Analogsignalsubtrahierers (D) und andererseits über einen zweiten Verstärker (VT) dem anderen Eingang des Analogsignalsubtrahierers (D) zugeführt wird und daß das Ausgangssignal (56) des Analogsignalsub- v> trahierers (D) als Referenzsignal in einer Vergleicherstufe (K) mit dem vom zweiten Verstärker (VI) verstärkten Ausgangssignal (55) des Netzwerkes (N) verglichen und mittels des resultierenden Ausgangssignals (57) die jeweilige Größe der w> Änderungen und/oder deren Anzahl pro Zeiteinheit angezeigt und/oder — bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderung — jeweils eine Fehleranzeige ausgelöst wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur t>^r> Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Vierdrahtverbindung einschließlich der jeweiligen sende- und empfangsseitigen Endausrüstungen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende der Vierdrahtverbindung die sendeseitige Endausrüstung (S) mit dem Prüfsignalgenerator (PG) und die empfangsseitige Endausrüstung (E) über das Netzwerk (N) mit der Prüfstufe (P) verbunden sind, und daß die sendeseitige und die empfangsseitige Endausrüstung (5; E) des anderen Endes der Vierdrahtverbindung über eine das Prüfsignal erkennende Schaltstufe (PS) bei wessen Auftreten vorübergehend miteinander verbunden sind(Fig. Ib).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität der in ein und derselben Endstelle einer Nachrichtenübertragungsanlage befindlichen sende-. und empfangsseitigen Endausrüstungen, dadurch gekennzeichnet, daß die sendeseitige Endausrüstung (S) mit dem Prüfsignalgenerator (PG) und die empfangsseitige Endausrüstung (E) über das Netzwerk (N) mit der Prüf stufe (P) verbunden ist und daß dieselben sende- bzw. empfangsseitigen Endausrüstungen (5, E) auf der Gegenseite über eine für die Dauer der Messung und/oder Überwachung durchgeschaltete Prüfverbindung (PV) miteinander verbunden sind (F ig. Ic).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer PCM-Zeitmultiplex-Fernsprech- und/ oder Musik-Übertragungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfsignalgenerator (PG) zur Erzeugung eines bipolaren Prüfsignales mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf vorgesehen ist.