DE2339981C3

DE2339981C3 - Schaltungsanordnung zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualität einer Nachrichtenübertragungsanlage

Info

Publication number: DE2339981C3
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: 1980-05-14
Also published as: BE808303A; AU459959B2; NO137711C; ATA946973A; IT1012536B; FI58241C; AT346970B; FI58241B; DE2339981B2; FR2210060A1; DE2339981A1; CH549909A; JPS4989410A; NL159249B; NO137711B; GB1455712A; AU6280773A; IL43753A; IL43753A0; FR2210060B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Messung und/oder I Jberv jchung der Übertra-

in gungsqualität einer Nachrichtcnubcrtragungsanlage 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

r. Schaltungsanordnung /ur Überwachung der Arbeitsweise von Codierer und Decodierer einer PCM-Zeitmultiplexanlagc bekannt, bei dem während der Zeitdauer des oder der für die Signalisation und/der Synchronisation ru-serviertcn Zeltschlitze ein Prüfsignal

in 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

Vi abgetrennt und mit dem Eingang des Decodierers 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

ho 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

bi Auswcrteschaltung stets am gleichen Ende eines Übertragungsweges vorhanden sind, so daß die Prüfung eines vollständigen Übertragungsabschniltes(Codierer-Lcitung — ein oder mehrere Zwischenverstärker und

Leitungsabschnitie — 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-Zeitinultiplexanlage, bei dem sendeseitig ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf erzeugt wird, das sä.ndiche Quantisierungsstufen des zu übertragenden Dynamikbereiches überstreicht. Dieses Prüfsignal wird dann über einen Kanalschalter einem Codierer und über einen weiteren Kanalsehalter 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 Referenzspannungswert überschreitet wird ein Alarm ausgelöst. Bei diesem Verfahren wirkt sich jedoch nachteilig aus, daß zur Kompensation der auf dem Übertragungsweg generell vorhandenen Dämpfung und zeitlichen Vcrzö gerung 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, dall das jeweils empfangene Prüfsignal /ur Feststellung von Abweichungen lediglich hinsichtlich seiner Form überprüft werden muß. wobei das hierzu erforderliche Referenzsignal aus dem empfangenem Prüfsignal selbst hergeleitet wird. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht somit die Prüfung von Codierer und Decodierer und/oder der Nechrichtenübertragungsstrecke unabhängig von einer auf dem dazwischengeschalteten Übertragungsweg generell vorhandenen Dämpfung und zeillichen Verzögerung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung 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 delailicrtes Blockschallbild 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 empfangsscitige Endausrüstung E eine Prüfslufc P mit Einern vorgeschalteten Netzwerk N angeschaltet. Im Falle einer Zeitmulliplexübertragungsanlage kann mittels df.ss Prüfsignalgenerators PG, eines Netzwerkes N und einer Prüfstufe P über

unterschiedliche Zeitkanäle quasi gleichzeitig die Übertragungsqualität von mehreren Endau&rüstungtn der Zeitmultiplexübertragungsanlage gemessen und/ oder überwacht werden.

Das einer sendeseitigen Endausrüstung Szugefühne und über den zugehörigen Übertragungskanal K und dessen empfangsseitige Endausrüstung E geleitete Prüfsignal kann am entfernten Ende über ein Netzwerk Neiner Prüfstufe P zugeführt werden. Dadurch läßt sich die Übertragungsqualität des Übertragungskanals einschließlich sende- und empfangsseitiger Endausrüstung messen und/oder überwachen (Fig. la).

Ebensogut kann auch die Ubertragungsqualität 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 entfernten Ende der Vierdrahtverbip ^J..ng über eine das Prüfsignal erkennende Schaltstufe PS tür sendeseitigen Endausrüstung 5 der anderen Übertragungsrichtung geschlauft und dadurch über den zugehörigen Übertragungskanal zur empfangsseitigen Endausrüstung Farn Ursprursjsort des Prüfsignals zurückgeleitet und dort über ein Netzwerk /V einer Prüfstufe P zugeführt (Fig. Ib).

Ferner kann die Übertragungsqualilät auch lediglich von den am selben Ende einer Vierc^ahtverbindung befindlichen sende- und empfangsseitigen Endausrüstungen gemessen und/oder überwacht werden, beispielsweise Codierer und Decodierer einer PCM-Zeitmultiplexüberiragungsanlage während eines für die Nachrichtenübertragung nicht benützten Zeitschlitzes. In diesem Falle wird das der sendeseitigen Endausrüstung -S" zugeführie Prüfsignal über eine für die Dauer der Messung und/oder Überwachung durchgeschaltete Prüfverbindung PV der am selben Ende der VieHrahtverbindung befindlichen empfangsseitigen Endausrüstung E zugeführt und von dieser über ein Netzwerk N an > .ne Prüfsiufe Pweitergeleitet (F i g. Ic).

Die Anzahl der Prüfsignalgeneratoren PG. Netzwerke N und Prüfstufen P richtet sich nach der Anzahl der Überiragungskanäle K einer Nachrichtenübei tragungsanlage, 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 Dynamikbereich erzeugt.

Von einem solchen Prüfsignal, das wenigstens angenähert einer ersten Funktion e· bzw. — e* bzw. e · bzw. — e" entsprechend verläuft, wird mittels eines Integrators / des empfangsseiligen Netzwerkes N ein integriertes Signal 52 gebildet. Für diese', integrierte Signal 52 ergibt sich ein wenigstens angenähert einer zweiten Funktion — C bzw e* bzw. — e ' bzw. e · entsprechender Verlauf. )e kleiner die Abweichungen des Prüfsignales, ii ^besondere des empfangenen Prüfsignals 51. vom Verlauf der ersten mathematischen Funktion sind desto geringer sind auch die Abweichungen des integrierten Signals 52 vom Verlauf des Integrals der ersten mathemalischen Funktion. In einem dem Integrator /nachgeschalteten Verstärker Vl wird das integrierte Signa.¹ 52 soweit verstärkt, daß seine Amplitude zumindest angenähert so groß ist wie diejenige des empfangenen Prüfsignals 51. Anschließend werden das empfangene 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 Prüfsignalcs 51 einer der Funktionen e'bzw. e-^r bzw. — e< bzw. —er* 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 Sendcscitig erzeugte Prüfsignal auf der Empfangsseite der Nachrichlenübertragungsanlage eintrifft. Zur Messung und/oder Überwachung der Übcrtragungsqualitat einer Nachric-htenübertragungsanlage muß also lediglich empfangsseitig der Funktionsverlauf des resultierenden Signals S3 untersucht werden.

Während der Dauer der positiven Halbwolle eines bipolaren Prüfsignals 51 entsteht ein resultierendes Signal 5.3 mit einer ersten konstanten Amplitude und während der Dauer der negativen Halbwelle 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 H\ geleitet und dadurch von seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspanhungskomponenle 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 G 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 51 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 nachgeschalteten Prüfstufe P zugeführt, wo das transformierte Signal

55 mit einem aus seiner Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponeriie hergeleiteten Referenzsignal 56 verglichen wird. Zu diesem Zweck wird das transformierte Signal 55 in der Prüfstufe deinerseits 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 56 entsprient 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 Prüfstufe P das verstärkte transformierte Signal 55 und das Referenzsignal 56 einer Vcrgleichsstufe K zugeführt und rniteinander verglichen. Jc genauer das transformierte Signal 55 einer linearen Funktion mit konstanter Amplitude entspricht, desto kleiner ist die in der Vergleichssliife K ermittelte Differenz zwischen den jeweiligen Momentanwerten des transformierten Signals 55 und des Referenzsignals 56.

Ein der Größe der jeweiligen Differenz entsprechendcSi von der Verglcicnsstufe K abgegebenes Mcßsignal

κι 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-Zcitmultiplex-Fcrnsprcch- und/oder -Musik-

IS Übertragungsanlagen weisen die Quantisierungsstufen des im Codierer b/w. Decodierer enthaltenen Analog-Digital-bzw. Digital-Analog-Wandlcrs, um die relativen Verzerrungen über den gesamten Dynamikbereich angenähert konstant zu halten, üblicherweise mit abnehmender Analogsignalamplitude feiner gestufte Werte auf. Ein bipolares Prüfsignal mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf hat somit eine ähnliche Charakteristik wie der Verlauf der Quantisicrungskennlinic des Analog-Digital- bzw. Digi-

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

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

•to sierungsstufen des Analog-Digital- bzw. Digital-Analog-Wandlers sowie der Abtastfrequenz bestimmt wird.

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gnals 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 bzw. Decodierer mit 256 Quantisierungsstufen anweisen, wird für ein periodisches Prüfsignal zweckmäßig eine Frequenz von 30 Hz gewählt. Ein exponentiell abklingendes Prüfsignal erhält man beispielsweise durch 'Differentiation einer rechieckförTriigeriP'Wechselspännung.

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 Obertragungsaualität 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 exponentiellem Verlauf erzeugt und wobei eine der Anzahl Prüfsignalgeneratoren entsprechende Anzahl Prüfsiufen vorgesehen ist, von denen jede zur Aufnahme der über die Nachrichtenüberlragungsaniage geleiteten Prüfsignale und zur Feststellung von Abweichungen vom Normalverhalten individuell mit den empfangsseitigen Endausrüstungen der Übertragungskanäle verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prüfstufe (P) ein Netzwert ,'A/,) vorgeschaltet ist, in welchem das über die Nachrichtenübertragungsaniage geleitete Prüfsignal (S I) mit wenigstens angenähert exponentiellem Verlauf integriert und anschließend dieses integrierte Signal (S2) zum empfangenen Signal (Sl) addiert wird, derart, daß ein zumindest angenähert konstantes Gleichspannungssignal (S¹J) 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 bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderung — eine Fehleranzeige auslost.

2. Schahungsaiiordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß im Netzwerk (N) aus dem über die Nachrichtenübertragung ,strecke geleiteten, empfangenen Prüfsignal (Sl) nach Durchlaufen eines Integrators (I) und eines Verstärkers (V 1) ein integriertes Signal (.92) mit zumindcsi angenähert gleicher Amplitude gebildet dieses mittels eines Analogsignaladdierers (A) /um empfangenen Prüf signal (.Vl) addiert, das resultierende Signal (.SJ) mittels eines Hochpasses (H I) von seiner Gleic'nspannungs- bzw Gleichstrom-Komponente befreit, mittels eines nachgeschalteten Gleichrichters (C!) gleichgerichtet und das resultierende Ausgangssignal(.S~5)der Prüfstufe (/^zugeführt wird.

i. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (.V 5) des Netzwerkes (N) in der Prüfstufe (P) einerseits über einen Hochpaß (HZ) mit nachgeschaltetem ersten Verstärker (Vi) dem einen Eingang eines Analogsignalsubtrahierers (D) und andererseits über einen zweiten Verstärker (V2) dem anderen Eingang des Analogsignalsubtrahierers (D) zugeführt wird und daß das Ausgangssignal (Sb) des Analogsignalsubtrahierers (D) als Referenzsignal in einer Vergleicherstufe (K) mil dem vom zweiten Verstärker (V2) verstärkten Ausgangssignal (SS) des Netzwerkes (N) verglichen und mittels des resultierenden Ausgangssignals (.S^-7) die jeweilige Größe der Änderungen und/oder deren Anzahl pro Zeiteinheit angezeigt Und/oder — bei Überschreiten einer vorgegebenen Änderung = jeweils eine Fehleranzeige ausgelöst wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I zur Messung und/oder Überwachung der Übertragungsqualilät einer Vierdrahtverbindung einschließlich der jeweiligen sende» und empfangsseitigen Endaus· rüstungen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende der Vierdrahtverbindung die sendeseitige Endausrüstung (S) mit dem Prüfsignalgenerator (PG) und die empfangsseitige Endausrüstung (E) ϊ über das Netzwerk (N) mit der Prüfstufe (P) verbunden sind, und daß die sendeseitige und die empfangsseitige Endausrüstung (S; E) des anderen Endes der Vierdrahtverbindung üdlt eine das Prüfsignal erkennende Schaltstufe (PS) bei dessen to 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)mil der Prüfstufe (/^verbunden ist und daß dieseiben sende- bzw. empfangsseitigen Endausrüstungen (S. E) auf der Gegenseite über eine für die Dauer der Messung und/oder Überwachung durchgeschaltete Prüfverbindung (PV) miteinander ver-

2% bunden sind (Fig. Ic).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zur Messung und/ou'cr Überwachung der Übertragungsqualität einer PCM-Zeiimulliplex-Fernsprech- und/ oder Musik-Übertragungsanlage, dadurch gekenn-

to zeichnet, daß ein Prüfsignalgenerator (PG) zur Erzeugung eines bipolaren Prüfsignales mit wenigstens angenähert exponentiell abklingendem Verlauf vorgesehen ist.