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Adressenfreie Pulsfehlerortung für Übertragungsstrecken digi-
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taler Signale Die Erfindung bezieht sich auf ein adressenfreies Fehlerortungsverfahren
für Übertragungestrecken von digitalen, insbesondere von PCM-Signalen, mit Zwischenregeneratoren,
die Regeneratoren für mindestens zwei Signalwege enthalten, mittels Übertragung
von eines an alle Regeneratoren des einen Signalweges/einer ortenden Endstelle ausgesandten
Vorbereitungssignals und eines, einen Schleifenschlußbefehl enthaltenden Prllfsignals,
bei dem das über die zwischen den Regeneratoren zweier Signalwege eines Zwischenregeneratore
gebildete Sohleife zu einer auswertenden Endstelle übertragene Signal hinsichtlich
während der Ubertragung entstandener Bitfehler und hinsichtlich der Signallaufzeit
untersucht wird.
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Zur Ermittlung von Fehlern in Übertragungsstrecken fifr digitale,
insbesondere für PCM-Signale, die in bestimmten Abständen aus mindestens zwei Regeneratoren
bestehende Zwischenregeneratoren enthalten, ist das sogenannte Schleifenschlußverfahren
üblich.
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Bei diesem Verfahren wird, von einer ortenden Endstelle gesteuert,
in einem Zwischenregenerator zwischen einem die Signale der ortenden Endstelle empfangenden
Regenerator und einem zur ortenden Endstelle sendenden Regenerator ein Verbindungsweg
geschaltet, der als Schleife bezeichnet wird, da die anschließend
von
der ortenden Endstelle ausgesandten Meßsignale über diese Schleife zur ortenden
Endstelle zurückgeleitet werden.
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Bekannt sind in diesem Zusammenhang eil3eReihe von Fehlerortungsverfahren
mit Adressierung, bei denen also für Jeden Zwischenregenerator mindestens eine Adresse
vorgesehen ist und der Schleifenschluß in diesem Zwischenregenerator bei Empfang
dieser Adresse erfolgt. Derartige Fehlerortungsverfahren mit Adresse haben den Nachteil,
daß die einzelnen Zwischenregeneratoren der Übertragungsetrecke wegen der unterschiedlichen
Adressenerkennung unterschiedlich sind und dadurch eine Reparatur bzw. der Ersatz
eines Zwischenregenerators erheblich kompliziert wird.
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Es sind weiterhin Verfahren zur Pulsfehlerortung bekannt, die ohne
Adresse auskommen und auf dem schrittweisen Weiterschalten des Schleifenschlusses
von der ortenden Endstelle aus in Ortungsrichtung beruhen. Zu diesem Zweck ist es
beispielsweise aus NTZ, 1974 Heft 2, Seite 56 bis 60 bekannt, in jedem zweiten Regeneratorpaar
zwei Schleifen anzuordnen. Das Verfahren arbeitet dann so, daß ein Niederfrequenzeignal
alle Schalter in Ortungsrichtung schließt, wobei bei jedem zweiten Verstärkerpaar
der Ausgang der Vorwärts- mit dem Eingang der Rückwärtsrichtung verbunden wird.
Zugleich werden die Leitungseingänge hinter den Verstärkern der Vorwärtsrichtung
und vor den Verstärkern der Rückwärtsrichtung belastet, so daß Jede geschlossene
Schleife von der restlichen Übertragungsstrecke entkoppelt ist. Durch ein statistisches
PCM-Signal werden nur die beiden ersten Verstärkerpaare der ersten Schleife getestet
und anschließend mit Hilfe eines periodischen PCM-Signals die erste Querverbindung
geöffnet und zugleich die Testschleife um zwei weitere Verstärkerpaare erweitert.
Nach diesem schrittweisen Weiterschalten der Testschleife erfolgt anschließend die
entsprechende Prüfung von der anderen Endstelle her. Ein erheblicher Nachteil dieses
Verfahrens besteht darin, daß die Öffnung der Verbindung nicht automatisch, also
nach dem Wegfall des die
Verbindung verursachenden Signals, erfolgt.
Bei zufälligen Auftreten des den Schleifenschluß verursachenden Signals in dem im
normalen Betrieb übertragenen PCM-Signal schließen die Schleifen automatisch, ohne
aber wieder automatisch zu öffnen, sodaß dadurch die Übertragungsstrecke ausfällt.
Weitere Nachteile ergeben sich dadurch, daß zwei verschiedene Arten von Zwischenregeneratoren,
also solche mit und solche ohne Ortungseinrichtung notwendig sind und daß der Aufwand
durch eine große Anzahl von Schaltern und steuerbaren Dämpfungsgliedern relativ
stark ansteigt.
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Aus den genannten Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die
Aufgabe der Erfindung, ein Fehlerortungsverfahren der eingangagenannten Art zu entwickeln,
bei dem eine Prüfung nur von einem Ende der Strecke aus notwendig ist, das außerdem
die Erfassung möglichst vieler Regeneratorfelder ermöglicht, bei dem weiterhin die
Schleife automAisch geöffnet wird, sofern kein Schließbefehl vorliegt,bzw. ein solcher
nicht mehr vorliegt und daß bei möglichst geringen;Aufwand einen gleichen Aufbau
aller Zwischenregeneratoren gestattet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zu Beginn der
Fehlerortung nach Abschaltung der Informationsübertragung von der ortenden Endstelle
ein Hilfssignal ausgesendet wird, das die den Schleifenschluß steuernde Verknüpfungslogik
in Jedem Zwischenregenerator in einen bestimmten Anfangs zustand versetzt, daß anschließend
von der ortenden Endstelle für eine bestimmte Zeit ein Vorbereitungssignal ausgesendet
wird und durch dieses Vorbereitungssignal die in Ortungsrichtung wirkende Sendeendstufe
des betreffenden Zwischenregeneratore blokkiert wird, daß anschließend von der ortenden
Endstelle das das Schleifenschlußsignal enthaltende Prüfsignal ausgesendet wird
und dadurch der Schleifenschluß in dem empfangenden Zwischenregenerator bewirkt
wird und außerdem die im Zwischenregenerator enthaltende Verknüpfungslogik eo umgeschaltet
wird, daß
nach Aufheben des Schleifenschlusses in diesem Zwischenregenerator
und erneutem Empfang des Vorbereitungesignale und des wird Prüfsignals die Sendeendstufe
nicht blockiert und kein Schleifenschluß erfolgt, daß zur Weitersohaltung des Schleifenschlusses
zum nächsten Zwischenregenerator das Schleifenschlußsignal kurzzeitig unterbrochen
wird, daß anschließend die ortende Endstelle erneut das Vorbereitungesignal und
anschließend das Schleife fenschlußsignal aussendet und dadurch der Schleifenschluß
im folgenden Zwischenregenerator bewirkt wird und daß für eine Wiederholung des
Schleifenechlusses in dem ersten Zwischenregenerator erneut zunächst das Hilfssignal
ausgesendet wird. Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß die Prdfung "signaltransparent" möglich ist, daß also beliebige Testmuster zur
Prüfung bzw. zur Fehlerratenmessung verwendet werden können und dadurch bereits
Schlüsse auf die Art des aufgetretenen Fehlers möglich sind und das Verfahren ohne
Hilfsleitungen und ohne Benutzung der Fernepeiseleitung auskommt. außerdem ist durch
das Einblenden streng periodischer Komponenten in das PrUfsignal eine relativ gute
Entfernungemeesung und damit Fehlerlokalisierung möglich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der grundsätzlichen Erkenntnis,
daß es zu einer erheblichen Vereinfachung und Senkung des Gesamtaufwandes führt,
sofern im ortenden Endgerät und bei der NF-Auswertung des Ortungssignals in den
Regeneratoren ein etwas höherer Aufwand getrieben wird. In diesem Fall können die
Schalteinrichtungen in den Regeneratoren vereinheitlicht werden, die Ortungeschleife
mit dem Ausgang des Regenerators der einen Übertragungerichtung verbunden sein und
die besonders durch äußere Beeinflussung gefährdeten Endstufentraneistoren durch
die Ortungeschläfe mit überwacht werden.
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Eine leichte Erkennbarkeit der von der ortenden Endetelle ausgesandten
Signale iet dadurch gewährleistet, daß das Hilfssignal, das Vorbereitungesignal
und das Schleifenechlußsignal Je-
weils aus einer Pulsfolge bestehensdie
eine gegenüber der Bitfolgefrequenz vergleichaweise niederfrequente Schwingung enthalten
und daß sich die einzelnen Signale hineichtlich der Frequenz der niederfrequenten
Schwingung voneinander unterscheiden.
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Zur Aufrechterhaltung der Taktversorgung in den Regeneratoren ist
es zweckmäßig, daß einzelne Bits der Pulafolge im Takt der niederfrequenten Schwingung
derart moduliert sind, daß sie während der einen Halbwelle dieser Schwingung den
binären Wert "Eins" und während der anderen Halbwelle den binären Wert "Null" annehmen.
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Die in den Zwischenregeneratoren eingesetzten Regeneratoren für die
digitalen Signale enthalten regelmäßig eine Reihenschaltung aus einem Entzerrer,
einem Amplitudenentscheider, einem Zeitentscheider und einer Sendeendstufe und außerdem
einen Gleichrichter und einen Taktgenerator. Zur Durchführung der vorgenannten Verfahren
werden die Regeneratoren so weitergebildet, daß zusätzlich eine Auswerteschaltung
uri aine sind und daß der Eingang der Auswerteschaltung mit einem Anschluß der Reihenschaltung
oder mit dem Gleichrichter verbunden ist und daß die Auswerteschaltung an ihrem
ersten Ausgang den Hilfsbefehl, an ihrem zweiten Ausgang den Vorbereitungsbefehl
und ihrem dritten Ausgang den Schleifenschlußbefehl an die Jeweils getrennt angeschlossenen
Eingänge der Verknüpfungslogik abgibt, daß der erste Ausgang der Verknüpfungslogik
mit einem Steuereingang der Sendeendstufe verbunden ist und dort durch die Steuerung
eines Schalters die Blockierung des Sendesignals verursacht, daß der zweite Steuerausgang
der Verknüpfungslogik mit dem Steuer eingang des Schleifenschlußschalters verbunden
ist, daß der erste Signaleingang des Schleifenschlußqchalters mit dem Ausgang der
Seniendstufe und damit mit dem Regeneratorausgang verbunden ist und daß der Signalausgang
den Schleifenschlußschalters mit mit über die Ortungsschleife/einem Anschluß des
Regenerators für die Gegenrichtung verbunden ist.
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Zur leichten Erkennung der von der ortenden Endstelle ausgesandten
Signale und deren Umwandlung in entsprechende Steuerbefehle isfeine Weiterbildung
des Regenerators zweckmäßig, bei der die Auswerteschaltung wenigstens drei Resonanzverstärker
mit Schwungradeffekt enthält, die auf die Frequenzen der, das Hilfssignal, das Vorbereitungssignal
und das Schleifenschlußsignal darstellenden niederfrequenten Schwingungen abgestimmt
sind und daß dem Resonanzverstärker für das Schleifenschlußsignal ein Haltekreis
nachgeschaltet ist.
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Die Verarbeitung der von der Auswerteschaltung aus den empfangenen
Steuersignalen erzeugten Steuerbefehle geschieht zweckmäßigerweise mit einer Verknüpfungslogik,
die ein erstes und ein zweites RS-Flip-FlopSein Oder-Gatter, dessen Ausgang mit
dem Setzeingang des ersten Flip-Flops verbunden ist, drei AND-Gatter und drei RC-Eombinationen
enthält und daß mit dem Anschluß für das Hilfssignal der erste Eingang des Oder-Gatters
und der Setzeingang des zweiten ES-Flip-Flops verbunden ist, daß mit den zweiten
Anschluß für das Vorbereitungseignal über den dritten Widerstand der erste Eingang
des ersten AND-Gatters und der mit Masse verbundene dritte Kondensator und der erste
Anschluß des zweiten AND-Gattere angeschlossen sind, daß die zweiten Eingänge des
ersten und des zweiten ANDLGatters miteinander und mit dem Signalausgang des zweiten
RS-Flip-Flops verbunden sind. daß der Ausgang des ersten AND-Gatters über den wÄ1
+A?1 zweiten Kondensator mit dem Rücksetzeingang und mit dem/Wfderstand verbunden
ist, dessen anderer Anschluß mit Masse verbunden ist, daß der dritte Eingang für
den Schleifenschlußbefehl mit dem ersten Anschluß des dritten AND-Gatters und dessen
zweiter Anschluß mit dem Signalausgang für inverse Signale des ersten Flip-Flops
verbunden ist, daß ein vierter Eingang für den invertierten Schleifenschlußbefeh»orgesehen
ist, der über den ersten Kondensator mit dem ersten Widerstand, dessen anderer Anschluß
mit Masse verbunden ist und mit dem zweiten Anschluß des Oder-Gatters verbunden
ist, daß der Ausgang des zweiten AND-Gat-
ters mit dem Steuereingang
der Seni#ndstufe und der Ausgang des dritten Gattere mit dem Rücksetzeingang des
zweiten RS-Flip-Flops und mit dem Steuereingang des Schleifenschlußschalters verbunden
ist.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den Aufbau eines Regenerators für digitale
Signale mit den Weiterbildungen gemäß der Erfindung und Fig. 2 den Aufbau einer
in dem Regenerator nach Fig. 1 enthaltenen Verknüpfungslogik.
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Der Regenerator nach Fig. 1 verfügt über einen Regeneratoreingang
RI, an den sich in bekannter Weise die Reihenschaltung aus einem Entzerrerverstärker,
einem Ämplitudenentscheider AE (beispielsweise in Form eines Schmitt-Uriggers),
einem Zeitentscheider ZE (beispielsweise in Form eines taktgesteuerten D-Flip-Flops)
und einer Sendndstufq8E mit dem Regeneratorausgang RO anschließt. Zusätzlich ist
in bekannter Weise eine Taktgewinnung TG vorgesehen, deren Eingang über einen Gleichrichter
GR an den Amplitudenentscheider AE und deren Ausgang an den Zeitentscheider ZE angeschlossen
ist. Mit dem Ausgang der Sendeendstufe, also mit dem Ausgang RO des Regeneratore
für diese obertragungarichtungSist der Schleifenschlußschalter S verbunden, dessen
anderer Anschluß mit weiteren Teilen der Ortungeechleife OSR verbunden ist, die
an den Regenerator für die Gegenrichtung angeschlossen ist.
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Zusätzlich enthält der beschriebene Verstärker eine Auswerteschaltung
ASW, die mittels dreier ihr enthaltender und auf verschiedene Frequenzen abgestimmter
Resonanzverstärker'mit Schwungeffekt, nachgeschalteter Gleichrichter und Tiefpässe
die von der ortenden Endstelle ausgesandten Signale erkennt und daraus die entsprechenden
Befehle formt. Die Auswerteschaltung ASW verfügt über drei Ausgänge; an ihrem ersten
Ausgang a wird der aus dem
Hilfssignal S1 erzeugte Hilfsbefehl
LO, am zweiten Ausgang b der aus dem Vorbereitungssignal S2 erzeugte Vorbereitungebefehl
INH und am dritten Ausgang c der aus dem SchleifenschluB-signal S3 erzeugte Schleifenschlußbefehl
ACT an die nachgeschaltete Verknüpfungslogik LOG abgegeben. Diese Verknüpfungslogik
bildet aus den empfangenen Steuerbefehlen Schaltbefehle und gibt an ihrem Ausgang
d, der mit einem Steuereingang der Sendeendstufe verbunden ist, einen Schaltbefehl
ab, der den in der Sende endstufe SE enthaltenen Schalter öffnet und damit das Sende
signal zum nächsten Regenerator dieser Übertragungsrichtung blockiert. An ihrem
Ausgang e gibt die Verknüpfungslogik LOG einen weiteren Schaltbefehl ab, der dem
Schleifenschlußschalter S zugeführt wird und ein Schließen dieses Schalters verursacht.
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In der Fig. 2 ist die in der Fig. 1 in ihrem Zusammenwirken mit den
anderen Teilen des Regenerators bereits erwähnte Verknüpfungelogik LOG detailliert
dargestellt. Sie besteht aus den beiden RS-Flip-Flops FF1, FF2, dem Oder-Gatter
OR, den AND-Gattern AND1, AND2, AND3 und den RC-Gliedern C1, R1; C2, R2 und C3,
R3, die in der gezeigten Weise und entsprechend Patentanspruch 6 miteinander verbunden
sind, Zur Erzeugung des an dem Ausgang des zeiten AND-Gatters AND2 abgegebenen Schaltbefehle
für die Sendeendstufe und des am Ausgang des dritten AND-Gatters AND3 abgegebenen
Schaltbefehls für den Schleifenschlußschalter wird dem Eingang a der Hilfsbefehl
LO, dem Eingang b der Vorbereitungsbefehl INH, dem Eingang c der Schleifenschlußbefehl
ACT und dem Eingang c der invertierte Schleifenschlußbefehl xnr zugeführt.
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Im f«tenden soll die Funktion der Schaltungsanordnungen am Beispiel
einer Schleifenbildung erläutert werden. Zu Beginn werden durch das von der ort
enden Endstelle an die Regeneratoren ausgesandte Hilfssignal S1 mittels des daraus
gebildeten Hilfsbefehls LO die RS-Flip-Flops in sämtlichen empfangenden Regeneratoren
auf logisch Eins gesetzt. Dies bedeutet, daß der Ausgang Qi des ersten RS-Flip-Flops
und der Ausgang Q2 des zweiten RS-Flip-
Flops auf logisch Eins
und die entsprechenden invertierenden Auegänge auf logisch Ntll gesetzt werden.
Der Hilfsbefehl Lo hat dazu die Form einer logischen Eins.
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Anschließend wird von der ortenden Endstelle das Vorbereitungssignal
S2 ausgesendet, das von der Auswerteschaltung ASW in den Vorbereitungsbefehl INH
in Form einer logischen Eins umgeformt wird. Da der Ausgang Q2 des zweiten RS-Flip-Flopsebenfalls
den Wert von logisch Eins hat, wird über das AND-Gatter AND2 die Sendeendstufe gesperrt,
sodaß der Regenerator kein Ausgangssignal an die folgenden Regeneratoren abgibt.
Das Sperren erfolgt in der Endstufe durch die Verschiebung des Arbeitspunktes an
der Basis des zweiten Transistors eines Differenzverstärkers, der in der Sendeendstufe
an ein Takt-Flip-Flop angeschlossen ist. Diese Sperrung der Endstufe hält an, solange
das Vorbereitungseignal auagesendet wird und der Vorbereitungsbefehl INH mit dem
Wert logisch Eins anliegt. Durch die RC-Glieder R3, C3 und R2, C2 verzögert'wird
durch den Vorbereitungsbefehl INH das erste RS-Flip-Flop FF1 über seinen Singang
R1 auf logisch Null gesetzt. Da die Endstufe schon vorher blockiert war, werden
die Flip-Flops in den folgenden Regeneratoren durch das Vorbereitungssignal bzw.
den Vorbereitungsbefehl nicht beeinflußt. Anschließend wird von der ortenden Endstelle
das Prüfsignal ausgesendet, das in periodischen Abständen das Schleifenschlußsignal
S3 enthält, das in der Auswerteschaltung ASW in den Schleifensohlußbefehl ACT mit
dem Wert logisch Eins umgeformt wird. Da der Ausgang 4 1 des ersten Flip-Flops sich
bereits auf dem Wert wisch Eins befindet, wird durch das dritte AND-Gatter AND3
ein Schaltbefehl an den Schleifenschlußschalter abgegeben und dadurch die Ortungsechleige
geschlossen, gleichzeitig wird Uber den Eingang R2 der Ausgang Q2 des weiteren RS-Flip-Flops
FF2 auf logisch Null gesetzt.
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Das Prtifsignal kann zwischen den Schleifenschlußsignalen einen beliebigen
Prüftext enthalten,welcher sowohl eine Bitfehlerratenmessung über die Schleife als
auch die Laufzeitmessung zur Lokalisierung der Schleife ermöglicht. Dabei besteht
jedoch keine Notwendigkeit, bestimmte Zeitvorschriften für die Aufeinanderfolge
von Vorbereitungesignal und Schleifenschlußbefehl zu beachten. Während der Zeiträume,
in denen der Prüftext übertragen wirdt sorgt ein Haltekreis im entsprechenden Resonanzverstärker
für die Aufrechterhaltung des Schleifenschlusses.
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Bei Abschalten des Prüfsignals mit dem Schleifenschlußsignal, also
nach der Prüfung dieser Schleife, wird der Schleifenschlußbefehl ACT zu logisch
Null und entsprechen der inverse Schleifenschlußbefehl ACT zu logisch Eins. Dadurch
öffnet die Ortungsschleife, gleichzeitig wird über den Eingang c' das erste Flip-Flbp
FF1 auf logisch Eins zurückgesetzt.
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Wird anschließend vtin der ort enden Endstelle aus erneut das Vorbereitungssignal
S2 ausgesendet, dann erscheint zwar am Ausgang der Auswerteschaltung ASW in diesen
Regenerator wiederum der Wert logisch Eins. Da der Ausgang Q2 des zweiten RS-Flip-Flops
FF2 jedoch auf dem Wert logisch Null ist, wird im betrachteten Regenerator weder
das Sendesignal blockiert, noch das erste Flip-Flop FF1 zurückgesetzt. Somit wird
bei einem erneuten Schleifenschlußbefehl ACT mit dem Wert logisch Eins in dem betrachteten
Regenerator die Ortungeschleife nicht mehr geschlossen. Die beschriebenen Vorgänge
laufen im Wiederholungsfalle deshalb im folgenden Regenerator ab.
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Soll die gesamte Prüffolge, also die Schleifenbildung vom ersten Regenerator
an, wiederholt werden, muß zunächst wiederum das Hilfssignal S1 gesendet werden,
das über den Hilfssignal LO das Setzen der RS-Flip-Flops in den Ausgangszustand
bewirkt.
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6 Patentansprüche 2 Figuren
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