DE2520042C2 - Verfahren zur Funktionsprüfung der Verstärker bei einem digitalen Übertragungssystem - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung der Verstärker bei einem digitalen Übertragungssystem.
• Bei einem Übertragungssystem mit vielen Verstärkern in einem Leitungszug, die normalerweise ferngespeist sind und in den Erdboden versenkt sind und als Unterflurverstärker bezeichnet werden, ist die Funktionsprüfung ein wesentliches Problem. Hierbei ist es wichtig, einen nicht funktionierenden Verstärker zu identifizieren, damit er gegebenenfalls ausgegraben und durch einen funktionierenden Verstärker ersetzt werden kann. Bei den Übertragungssystemen der Trägerfrequenztechnik wird eine solche Überprüfung dadurch erreicht, daß bestimmte Signale z. B. trägerfrequente Impulse benutzt werden, die bei jedem Verstärkerpaar über eine Überbrückung in den Signalweg der Rückwärtsrichtung geschleift werden. Durch Messung der Schleiflaufzeit der übertragenen trägerfrequenten Impulse kann dieses Verstärkerpaar geortet und seine Funktion überprüft werden. Nach einem anderen bekannten Verfahren erzeugt jeder Verstärker eine ihm zugeordnete Kennfrequenz, die über die Leitung übertragen wird und sein richtiges Funktionieren anzeigt.
• Bei einem digitalen Übertragungssystem sind solche Verfahren nicht ohne weiteres anwendbar, da das Übertragungsfrequenzband breitbandig ist und da außerdem die Verstärker allgemein nichtlinear sind, so daß eine Übertragung von Kennfrequenzen nicht in Frage kommt. Weiterhin ist die Herstellung einer Überbrückung zum Signalweg der Gegenrichtung oft unzweckmäßig, weil sie mit Aufwand verbunden ist, und die optimale Auslegung der Verstärker besonders bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten beeinträchtigt.
• Aus der DE-AS 20 10 036 ist bereits ein Verfahren zur Ortung fehlerhafter Impulsregeneratoren bei PCM-Übertragungssystemen bekannt, bei dem von einem prüfenden bemannten Endamt aus auf der abgehenden Übertragungsleitung ein Fehlerortungssignal ausgesendet und im gleichen Endamt von der ankommenden Übertragungsleitung infolge der verschiedenen Laufzeit zeitlich gestaffelt erscheinende Rücksignale empfangen werden. In den Zwischenverstärkerstellen ist dabei ein Sender für ein Rücksignal vorgesehen, der einen von dem ausgesandten Fehlerortungssignal angeregten Impuslgenerator enthält.
• Ein weiteres Fehlerortungsverfahren für unbemannte Zwischenverstärkerstellen und dazwischenliegende Leitungsabschnitte bei PCM-Übertragungssystemen, bei dem von einem prüfenden Endamt aus auf der abgehenden Übertragungsleitung ein Fehlerortungssignal ausgesendet und im gleichen Endamt von der ankommenden Übertragungsleitung zeitlich gestaffelt erscheinende Rücksignale empfangen werden, ist aus der DE-OS 20 14 645 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein aus zwei Teilsignalen bestehendes Fehlerortungssignal zyklisch ausgesendet und bei der Aussendung des ersten Teilsignals eine Schleife in einer Zwischenverstärkerstelle gebildet, über die das zweite Teilsignal zum prüfenden Endamt zurückübertragen wird.
• Aus der US-PS 37 60 127 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Regeneratoren enthaltenden PCM-Systems bekannt, bei dem die Regeneratoren über eine zusätzliche Dienstleitung miteinander und mit den Endstellen verbunden sind. Über die Dienstleitung werden in aufeinanderfolgenden Testzyklen Abfragecodes zu den einzelnen Zwischenstellen übermittelt und anschließend den Betriebszustand der Regeneratoren der Zwischenstelle betreffende Antwortcodewörter an das abfragende Terminal übertragen. Im Fehlerfall können über die Dienstleitung auch Fehlersignale von den Zwischenstellen zum Terminal übertragen werden.
• Aus "Archiv für technisches Messen", Blatt V 37 18-9 vom Nov. 1971 ist auf S. 218 im Abschnitt 3.3 ein Adressenverfahren zur Ortung fehlerhafter Zwischenregeneratoren mittels Schleifenschluß beschrieben. Das ausgesendete Prüfimpulsmuster hat dabei die Form LLxxOOxxLL xxOOxxLLxx . . ., in der die mit x bezeichneten Bits mit einer Rechteckspannung wählbarer Frequenz als sogenannte Grundfrequenz derart moduliert sind, daß während der einen Halbwelle diese Bits als L und während der anderen Halbwelle als O gesendet werden. Die Grundfrequenzen sind dabei die Adressen der einzelnen Zwischenregeneratoren, auf die in den Zwischenregeneratoren enthaltene Bandpässe abgestimmt sind. Bei Empfang eines Prüfimpulsmusters wird zur Erzeugung eines Schleifenschlußbefehls von einem im Zwischenregenerator enthaltenen Demodulator die im Prüfimpulsmuster enthaltene Grundfrequenz an den nachgeschalteten Bandpaß abgegeben, der nur die der Adresse dieses Zwischenregenerators entsprechende Grundfrequenz an eine Anordnung zur Erzeugung eines Schleifenschlußbefehls weiterleitet.
• Aus der US-PS 38 42 220 ist bereits ein Verfahren zur Ermittlung von Fehlern in Regeneratoren in einem PCM-System bekannt, das auf dem sogenannten Pulstrioverfahren beruht. Dabei enthält nur jede zweite Endstelle ein Fehlerortungsgerät, während die zwischen den Endstellen angeordneten Regeneratoren jeweils ein Bandfilter mit einer für den jeweiligen Regenerator spezifischen Durchlaßfrequenz enthalten, an das alle im Regenerator enthaltenen Verstärker angeschlossen sind. Zur Fehlerortung wird in den mit Ortungsgerät ausgerüsteten Endstellen eine Impulsfolge erzeugt, die aus Impulstrios abwechselnder Polarität besteht, wobei die ersten Impulse die Polarität gleichlaufend mit einer gewählten Durchlaßfrequenz wechseln und die die Impulstrios empfangenden Regeneratoren ein entsprechendes Signal aus Impulsduos abwechselnder Polarität an eine zu einer ortenden Endstelle führende Serviceleitungen abgeben. Außerdem wird auf der ankommenden Übertragungsrichtung von jeder ortenden Endstelle eine aus Impulsduos abwechselnde Polarität bestehende Impulsfolge übertragen, die in der empfangenden Endstelle in eine Impulstriofolge umgewandelt wird.
• In der GB-PS 10 68 433 wird ein Verfahren zur Fernsteuerung und Fernüberwachung beschrieben bei dem nach Aufruf durch eine Zentrale von einer durch ihrer Adresse bezeichneten Unterstation Daten an die Zentrale abgegeben werden. Dabei sind die Eingänge und die Ausgänge von Unterstationen parallelgeschaltet. Die Übertragung der Steuerbefehle von der Zentrale zu den Unterstationen und der Meldungen von den Unterstationen zur Zentrale geschieht mittels Kombinationen ausgewählter Tonfrequenzen im sogenannten Mehrfrequenzcode.
• Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, um bei digitalen Übertragungssystemen eine Funktionsprüfung ohne Überbrückung der beiden Signalwege und ohne Benutzung der Gegenrichtung zu ermöglichen.
• Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in jedem Verstärker die auftretenden digitalen Signale auf ein bestimmtes Kriterium überwacht werden und daß bei dessem Auftreten am Ausgang des Verstärkers ein niederfrequentes Signal erzeugt, in die Leitung eingespeist und zu einer auswertenden Stelle übertragen wird.
• Für die Übertragung des niederfrequenten Signals wird hierbei der niederfrequente Bereich der Leitung benutzt, der eine geringe Dämpfung besitzt, so daß das niederfrequente Signal ohne die Benutzung von Vertärkern übertragen werden kann. Hierzu kann der Fernspeisestromkreis benutzt werden, der normalerweise nur für Gleichstrom vorgesehen ist, über den jedoch auch niederfrequente Signale übertragen werden können. In diesem Fall kann das niederfrequente Signal über die Fernspeisestromweiche in den Fernspeisestromkreis eingespeist werden. Das niederfrequente Signal kann nun an beiden Enden eines Prüfabschnitts gemessen und ausgewertet werden. Insbesondere kann eine solche Auswertung aufgrund der vorgeschlagenen Verfahren auch automatisch erfolgen.
• Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
• Fig. 1 einen digitalen Verstärker mit erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Funktionsprüfung und
• Fig. 2 ein Impulsdiagramm zum Verstärker nach Fig. 1.
• Der in Fig. 1 dargestellte ferngespeiste digitale Verstärker V ist an das Kabel über die Eingangsweiche W 1 und die Ausgangsweiche W 2 angeschlossen. Diese Weichen trennen den Signalweg, der breitbandig ist, vom Fernspeiseweg, der Tiefpaßcharakter hat. Die Schaltung für die Fernspeisung F.S. , die im allgemeinen eine Zenerdiode enthält, versorgt den Verstärker V mit der Speisespannung. Zur Funktionsprüfung der Verstärker ist erfindungsgemäß die im unteren gestrichelten Teil von Fig. 1 enthaltene Logik Log. hinzugefügt. Sie erhält vom Ausgang des Verstärkers V ein Signal, das die richtige Funktion des Verstärkers anzeigt, und setzt dieses mit logischen Mitteln in ein niederfrequentes Signal um, dessen Übertragung im niederfrequenten Bereich der Leitung erfolgt.
• In Fig. 2 ist in Zeile 1 das niederfrequente Signal als periodische Rechteckschwingung dargestellt. Die folgenden Zeilen enthalten verschiedene erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung dieses Signals. Gemäß Zeile 2 wird als Kriterium für die Aussendung des niederfrequenten Signals eine bestimmte Codekombination K des Digitalsignals verwendet, die in periodischer Folge wiederholt wird. Die Verstärker sind mit einer Einrichtung zur Erkennung dieser Codekombination ausgerüstet; wenn diese Einrichtung anspricht, wird eine bistabile Schaltung (Flip-Flop) angeregt, so daß an deren Ausgang das Rechtecksignal mit der doppelten Periodendauer erscheint. Hierbei senden alle intakten Verstärker das gleiche niederfrequente Signal aus. Am Eingang oder Ausgang der Leitung kann die durch die Überlagerung der Prüfsignale aller intakten Verstärker entstehende Summenspannung nach Betrag und/oder Phase gemessen werden, wodurch der Fehlerort bestimmbar ist, da nur die funktionierenden Verstärker bis zum Fehlerort ein niederfrequentes Signal abgeben können. Bei sehr vielen Verstärkern wird eine solche Messung einer Summenspannung jedoch zu ungenau. Es werden deshalb vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, bei denen das niederfrequente Signal nur bei einem einzigen Verstärker auftritt, der damit individuell geprüft werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß jedem Verstärker eines Prüfabschnitts eine eigene Codekombination als Kennung zugeordnet ist, bei deren periodischer Wiederholung nur der dadurch gekennzeichnete Verstärker das niederfrequente Signal erzeugt. Alle anderen Verstärker treten nicht in Funktion weil ihre Erkennungsschaltung auf diese Codekombination nicht anspricht. Mit einer Codekombination von 8 Bit können beispielsweise bis zu 2⁸ = 256 Verstärker identifiziert werden. Die Codekombinationen können beispielsweise in einem zeitlichen Abstand von ¹/₂ msec übertragen werden, wodurch eine Rechteckschwingung mit einer Grundfrequenz von 1 kHz entsteht. Zwischen den Codekombinationen werden Signale übertragen, die Codekombinationen nicht vortäuschen können, beispielsweise eine Rechteckschwingung mit maximaler Bitrate, die also aus einer alternierenden Folge von Einsbits und Nullbits besteht. Prinzipiell kann aber ein beliebiges Datensignal, z. B. die normale digitale Nachricht zwischen den Codekombinationen übertragen werden, da bei quasistochastischen Signalen eine Vortäuschung der Codekombination nicht periodisch erfolgt. In diesem Fall kann die vorgeschlagene Funktionsprüfung während der normalen Nachrichtenübertragung mit eingeblendeten Codesignalen erfolgen.
• Bei Übertagungssystemen mit einer hohen Übertragungsrate sind die notwendigen Erkennungsschaltungen für die Codekombinationen K recht aufwendig, weshalb die folgenden Maßnahmen angewendet werden, die mit einfacheren Codesignalen auskommen. Hierzu wird die Logik aus digitalen Zählschaltungen aufgebaut und als Zählimpuls für die Fortschaltung der Zähler eine Codekombination des Digitalsignals mit niedrigen Frequenzanteilen verwedet, so daß der mit einer niedrigen Zählfrequenz arbeitende Zähler darauf anspricht. Beispielsweise können in einem binären Übertragungssystem 10 aufeinanderfolgende Nullen oder 10 aufeinanderfolgende Einsen gesendet werden. Davor und dahinter wird eine Rechteckschwingung mit der höchstmöglichen Bitrate gesendet. Dieses Signal wird durch einen Tiefpaß geglättet. An dessen Ausgang entsteht ein Impuls, der zur Fortschaltung der Zähler verwendet werden kann. Nach Zeile 3 von Fig. 2 folgen diese Zählsignale Z in periodischem Abstand. Ist nun der Zählschaltung ein Flip-Flop nachgeschaltet, so entsteht an dessen Ausgang das niederfrequente Signal als periodisches Rechtecksignal. Werden individuell einstellbare Zähler - sogenannte programmierbare Zähler - verwendet, so ist die Periode und damit die Frequenz der Rechteckschwingung für jeden Vertärker individuell einstellbar. Am Eingang oder Ausgang der Leitung kann daher der Verstärker durch eine Frequenzmessung des niederfrequenten Signals identifiziert werden.
• Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen wird erreicht, daß im wesentlichen nur ein Verstärker ein niederfrequentes Signal aussendet, das durch die Signale der anderen Verstärker nicht gestört wird. Hierbei sind die Verstärker wieder auf individuelle sie kennzeichnende Zählzahlen n eingestellt. Nach der 4. Zeile von Fig. 2 werden die Zählimpulse in 2 Gruppen gesendet, wobei die Summe der Zählimpulse beider Gruppen gleich der Zählnumme des anzuzeigenden Verstärkers ist. Die Aufteilung der Zählimpulse auf die beiden Gruppen ist hierbei beliebig. Vorzugsweise können aber zur Kennzeichnung des Verstärkers mit der Zählnummer n in der ersten Gruppe n-1 Zählimpulse und in der zweiten Gruppe nur 1 Zählimpuls gesendet werden entsprechend Zeile 5 von Fig. 2. Dazwischen wird ein neutrales Signal, das keinen Zählimpuls erzeugt, gesendet, beispielsweise ein Rechteckwechsel mit der höchsten Bitrate. Nun entsteht am Ausgang des Zählers mit der Zählnummer n unmittelbar das rechteckförmige niederfrequente Signal. Die anderen Verstärker liefern innerhalb der Zählimpulsgruppen kurze Impulse, die jedoch nur wenig stören. Um deren Störwirkung noch weiter herabzusetzen, kann gemäß Zeile 6 von von Fig. 2 zusätzlich zum Zählimpuls Z noch ein Rückstellimpuls R verwendet werden. Der Rückstellimpuls ist zwischen die beiden Gruppen mit an sich beliebiger Zeitlage zu setzen. Er bewirkt einen definierten Zustand der Zähler am Beginn jeder Zählung. Die störenden Zählimpulse der nicht angesprochenen Verstärker treten nun seltener auf. Sie sind in ihrer Störwirkung außerdem geringer, wenn die Zählnummer der Verstärker von dem Leitungsende her an dem das Prüfsignal empfangen wird, abfällt, weil dann alle Verstärker, die zwischen dem zu identifizierenden Verstärker und der Meßeinrichtung liegen, keinen Störimpuls liefern. Will man die störenden Impulse ganz vermeiden, so kann man nach Zeile 7 von Fig. 2 als niederfrequentes Signal in periodischer Folge n mal die Zählkombination senden, und daran anschließend einen Rückstellimpuls R, der sämtliche Zähler auf 0 stellt. Ein nachfolgendes Flip-Flop wird nur angeregt, wenn Koinzidenz zwischen dem Zählerausgang und dem Rückstellimpuls besteht. An dessen Ausgang entsteht dann das niederfrequente Signal als Rechtecksignal mit der doppelten Periodendauer.
• Die Übertragung eines niederfrequenten Signals und die notwendige Erkennungsschaltung erfordert noch einen gewissen Aufwand. Dieser kann bei einem binär arbeitenden digitalen Übertragungssystem mit einer bistabilen Ausgangsstufe dadurch verringert werden, daß als Kriterium für das Funktionieren des Verstärkers der Gleichstromanteil des Ausgangssignals genommen wird.
• Das Vorhandensein von Gleichstrom zeigt ein Nichtfunktionieren des Verstärkers an, während ein gleichstromfreies Ausgangssignal einem funktionierenden Verstärker entspricht. Aufgrund dieses Kriteriums kann ein niederfrequentes Signal mit Hilfe programmierbarer Oszillatoren erzeugt werden, die für jeden Verstärker eine individuell einstellbare Frequenz als Sinus- oder Rechteckschwingung erzeugen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Funktionsprüfung der Verstärker bei einem digitalen Übertragungssystem gekennzeichnet, daß in jedem Verstärker die auftretenden digitalen Signale auf ein bestimmtes Kriterium überwacht werden und daß bei dessen Auftreten am Ausgang des Verstärkers ein niederfrequentes Signal erzeugt, in die Leitung eingespeist und zu einer auswertenden Stelle übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das niederfrequente Signal über die Fernspeisestromweiche in den Fernspeisestromkreis eingespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Aussendung des niederfrequenten Signals eine bestimmte Codekombination des Digitalsignals benutzt wird, die in periodischer Folge ausgesendet wird, und daß beim Empfang dieser Codekombination eine bistabile Schaltung (Flip-Flop) angeregt wird, an deren Ausgang eine Rechteckschwingung mit der doppelten Periode erscheint, welche als niederfrequentes Signal über die Leitung übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerortbestimmung die am Ausgang oder am Eingang der Leitung durch die Überlagerung der niederfrequenten Signale der intakten Verstärker entstehende Summenspannung nach Betrag und/oder Phase gemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verstärker eines Prüfabschnittes eine eigene Codekombination als Kennung zugeordnet wird, bei deren periodischer Wiederholung nur der dadurch gekennzeichnete Verstärker das niederfrequente Signal erzeugt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des niederfrequenten Signal eine Logik aus digitalen Zählschaltungen in jedem Verstärker vorgesehen ist und daß als Zählimpuls für die Fortschaltung der Zähler vorzugsweise eine Codekombination des Digitalsignals verwendet wird, die niedrige Frequenzanteile enthält, so daß der mit einer niedrigeren Zählfrequenz arbeitende Zähler darauf anspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Verstärker verschieden eingestellte sogenannte programmierbare Zähler vorgesehen sind und dabei die Codekombination, die den Zählimpuls erzeugt, einfach periodisch gesendet wird, daß dem Zähler ein Flip-Flop nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang das niederfrequente Prüfsignal als Rechtecksignal mit einer für jeden Verstärker verschiedenen Periode entsteht.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Verstärker verschieden eingestellte Zähler vorgesehen sind und die den Zählimpuls erzeugenden Codekombinationen in zwei Gruppen im Abstand der halben Periode des zu erzeugenden Prüfsignals gesendet werden, wobei die Summe der Zählimpulse beider Gruppen gleich der Zählnummer des anzuzeigenden Verstärkers ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des niederfrequenten Signals in einem Verstärker mit der Zählnummer n die erste Gruppe n-1 Zählimpulse und die zweite Gruppe 1 Zählimpuls enthält und daß vorzugsweise die Zählnummer der Verstärker von dem Leitungsende her, an dem das Prüfsignal empfangen wird, abfällt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gruppen eine weitere Codekombination gesendet wird, aus der ein Rückstellimpuls für sämtliche Zähler abgeleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Verstärker verschieden eingestellte Zähler verwendet werden und daß das niederfrequente Signal zur Indikation des n-ten Verstärkers in eine von n Codekombinationen zur Erzeugung eines Zählimpulses enthält, der eine Codekombination folgt, aus der für sämtliche Zähler einen Rückstellimpuls abgeleitet wird, wobei diese Codekombinationen in periodischer Folge gesendet werden, und daß dem Zähler ein Flip-Flop nachgeschaltet ist, das bei einer Koinzidenz von Rückstellsignal und Zählerausgangssignal geschaltet wird, wodurch an dessen Ausgang das niederfrequente Prüfsignal als Rechtecksignal mit der doppelten Periode entsteht.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2 vorzugsweise bei einem binären digitalen Übertragungssystem mit einer bistabilen Verstärkerausgangsstufe, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium der digitalen Signale wahlweise das Auftreten oder das Fehlen des Gleichstromanteils des Ausgangssignals verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das niederfrequente Signal durch programmierbare Oszillatoren erzeugt wird, die für jeden Verstärker eine individuelle einstellbare Frequenz als Sinus- oder Rechtecksignal liefern.