DE2339981B2 - Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer NachrichtenübertragungsanlageInfo
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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
br> 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 (6)
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.
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