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Betriebsüberwachung von digitalen Ubertrazungssystemen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betriebsüberwachung von digitalen
Ubertragungssystemen, in denen neben einem Nutzsignal die in einzelnen Uberwachungsstellen
ermittelten Uberwachungsinformationen mittels periodisch ausgesendeter Telemetriesignale
dadurch zu einer auswertenden Stelle übertragen werden, daß die Telemetriesignale
den zu übertragenden Nutzsignalimpulsen als Jitter, also als Verschiebung der Lage
der Nutzsignalimpulse im Zeitraster'überlagert werden, der den Durchlaßbereich von
in den zwischen Regeneratoren des digitalen Übertragungssystems enthaltener Taktrückgewinnungsschaltungen
nicht überschreitet, und eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Durch die Verbesserung der einzelnen Komponenten von Lichtwellenleitersystemen
besteht die Möglichkeit, unter Verwendung elektrischer Zwischenregeneratoren regenerative
Lichtwellenleitersysteme aufzubauen, deren Ubertragungsgeschwindigkeit der von Kupferkabelsystemen
vergleichbar ist und die auch im Hinblick auf den Regeneratorabstand vergleichbar
sind. Bei einer parallelen Anordnung von regenerativen Lichtwellenleitersystemen
und von Kupferkabelsystemen besteht der Wunsch nach einer gemeinsamen Uberwachungstechnik
für beide Systeme, um zentrale Uberwachungseinrichtungen in einfacher Weise aufbauen
zu können und eine einfache Möglichkeit zur Ersatzschaltung von bzw. zum regenerativen
Lichtwellenleitersystem zu schaffen.
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Zur Betriebsüberwachachung von Kupferkabelstrecken bzw.
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Lichtwellenleitersystemen wird bekanntlich in wenigstens
einigen
der Zwischenregeneratoren eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, mit der Informationen
über die Bitfehlerhäufigkeit der übertragenen Nutzsignale ermittelt und in Form
eines Telemetriesignals einer auswertenden Stelle zugeleitet werden. Bei ferngespeisten
Lichttellenleitersystemen und auch bei Kupferkabelsystemen besteht eine Möglichkeit
der Übertragung des Telemetriesignals darin, das Telemetrisignal über eine spezielle
Weiche in den Fernspeisekreis einzufügen.
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Bei nicht ferngespeisten Systemen oder, falls die Fernspeiseleitung
dafür nicht geeignet ist, besteht entsprechend "Electronic Letters" vom 31.07.1980,
Seiten 624 bis 626 aber die Möglichkeit, dasTelemetriesignal über eine Phasenmodulation
des Taktsignals, mit dem das amplitudenregenerierte Nutzsignal im Zwischenregene
rator zeitlich regeneriert wird, in den Übertragungskanal einzublenden Die Telemetrieinformation
ist dann also im Jitter der Übergänge der Nutzsignalsimpulse enthalten. Bei diesem
Verfahren ergibt sich ein vorteilhaft geringer Verlust an Störabstand der Nutzsignale
bei gegebenem Störabstand des Telemetriesignals, sofern dessen Spektrum im spektralen
Durchlaßbereich der für die Taktwiedergewinnung notwendigen Phasenregelschleife
in den Zwischenregeneratoren liegt. Im Hinblick auf die empfangsseitige Zuordnung
der einzelnen Telemetriesignale zu den einzelnen Überwachungsstellen können sich
jedoch Schwierigkeiten ergeben.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für das eingangs
geschilderte Verfahren zur Betriebsüberwachung von digitalen Uberwachungssystemen
sowohl bei Verwendung von Kupferkabeln als auch bei Verwendung von Lichtwellenleitersystemen
eine Möglichkeit anzugeben, die in der ortenden Endstelle empfangenen Telemetriesignale
einzelnen überwachungsstellen zuzuordnen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Aussendung
des Telememetriesignals in der Überwachungsstelle auf den Empfang eines Steuersignals
hin erfolgt, das den zu übertragenden Nutzsignalimpulsen als Jitter überlagert ist,
der den Durchlaßbereich der Taktrückgewinnungsschaltungen überschreitet und daß
im Anschluß an das Telemetriesignal das Steuersignal ausgesendet wird. Der besondere
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nur ein einziges, für
alle Überwachungsstellen, also beispielsweise alle Zwischenregeneratoren, einheitliches
Steuersignal vorzusehen ist. Damit ist die Verwendung einheitlicher Zwischenregeneratoren
über die gesamte Ubertragungsstrecke möglich, so daß sich sowohl beim Aufbau als
auch bei Reparaturarbeiten wesentliche Vorteile ergeben.
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Eine spezielle Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß zur Anwendung in regenerativen Lichtwellenleitersystemen ein binäres Steuersignal
in Form eines geschalteten Jittersignals fester Frequenz ausgesendet wird.
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Im Hinblick auf die Uberwachung beider Ubertragungsrichtungen eines
digitalen Übertragungssystems von einer einzigen ort enden Endstelle aus ist ein
erfindungsgemäßes Verfahren zweckmäßig, bei dem wenigstens einige der Zwischenregeneratoren
und die Endstellen des digitalen Ubertragungs systems als Überwachungsstellen ausgebildet
sind, daß zur Einleitung der Telemetriesignalübertragung von einer ortenden Endstelle
ein Steuersignal ausgesendet wird, daß in übertragungsrichtung die einzelnen Überwachungsstellen
jeweils bei Empfang des Steuersignals und damit nacheinander ihre Telemetriesignale
aussenden, daß die
enipfangenen Telemetriesignale in der gegenüberliegenden,
nichtortenden Endstelle der Nutzsignalübertragung der Rückrichtung überlagert werden
und daß nach Empfang eines Steuersignals die nichtortende Endstelle auch ihr eigenes
Telemetriesignal und anschließend ein Steuersignal der Nutzsignalübertragung der
Rückrichtung überlagert.
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Eine besonders einfache Erzeugung des Telemetriesignsls ergibt sich
im Hinblick auf den digitalen Charekter der zu übermittelnden Uberwachungsinformationen
dadurch, daß zur Ubertragung des Telemetriesignals als Jitter jeweils zwei von acht
möglichen Jitterfrequenzen zur Anwendung kommen.
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Erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung der vorstehend geschilderten
Verfahren sind in den Patentansprüchen 5 und 6 erläutert.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher dargestellt
werden.
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Die Zeichnung zeigt die für die Einfügung des Telemetriesignals und
des Steuersignals wesentlichen Teile eines Regenerators für digitale Signale mit
Uberwachungseinrichtung. An den Eingang E1 des Regenerators für PCM-Signale ist
ein Amplitudenentscheider AE angeschlossen, der nach Art eines Schwellwertschalters
aufgebaut ist und amplitudenregenerierte Signale an den einen Eingang eines Zeitentscheiders
ZE abgibt, der beispielsweise mittels eines getakteten D-Flip-Flops die Zeitlage
des amplitudenregenerierten Signalimpulses festlegt, so daß am Ausgang A amplituden-
und zeitmäßig regenerierte Signale anstehen. Mit einem Anschluß des Amplitudenentscheiders
ist ein Taktextraktionskreis TE verbunden, der je nach Art des auftretenden
Signals
durch Filter und gegebenenfalls auch durch Gleichrichter aus dem empfangenen Signal
einen Frequenzbereich bei der Taktfrequenz aussiebt und an einen Eingang der nachgeschalteten
Phasenregelschleife PLL abgibt. Mit diesem Eingang ist der eine Eingang eines Phasendiskriminators
PD verbunden, wahrend dem anderen Eingang de s des Phasendiskriminators das von
der Regelschleife erzeugte Taktsignal zugeführt wird. In bekannter Weise schließt
sich an den Ausgang des Phasendiskriminators ein Tiefpaßfilter TP an, dessen Durchlaßbereich
den Durchlaßbereich der Phasenregelschleife festlegt. Der Ausgang des Tiefpaßfilters
ist mit einem Steuereingang eines spannungsgesteuerten Oszillators VCO verbunden,
der das Taktsignal erzeugt und dazu nachgesteuert wird.
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Zur Einblendung des Telemetriesignals und des Steuersignals sind in
die Regelschleife ein erster und ein zweiter Summationsverstärker SV1, SV2 eingefügt.
Der erste Summationsverstärker SV1 ist in die Verbindung vom Ausgang des Phasendemodulators
zum Eingang des Tiefpaßfilters eingefügt, außerdem ist mit dem Ausgang dieses Verstärkers
der Eingang eines Demodulators DM verbunden. Der Demodulator DM dient zur Erkennung
eines empfangenen Steuersignals, er enthält zu diesem Zweck einen auf die Signalfrequenz
des Steuersignals abgestimmten Resonanzverstärker, der bei Empfang eines Steuersignals
einen Steuerimpuls vom Ausgang des Demodulators an einen Steuereingang einer nachgeschalteten
Steuerlogik SL abgibt.
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Die Steuerlogik enthält neben einem Schaltverstärker und einer Einrichtung
zur Programmsteuerung auch Zeitglieder. Mit dem einen Steuereingang der Steuerlogik
ist der Steueranschluß eines ersten gesteuerten Schalters S1 verbunden, während
mit dem anderen Ausgangs-
anschluß der Steuerlogik St der Steueranschluß
eines zweiten gesteuerten Schalters S2 verbunden ist. Der Signaleingang des ersten
Steuerschalters ist mit dem Ausgang eines Zweitongenerators G1 verbunden, während
der Signalausgang des ersten gesteuerten Schalters S1 mit einem Eingang des ersten
Summationsverstärkers SV1 verbunden ist. Uber Telemetrieeingänge E2 und E3 erhält
der Zweitongenerator G1 die zu übertragende Telemetrieinformation, außerdem wird
dem Zweitongenerator eine Referenz schwingung f1 zugeführt. Der Zweitongenerator
ist in der Art eines Mehrfrequenz-Tastwahloszillators aufgebaut; bei bestimmten
logischen Pegel an den Eingängen E2 oder E3 wird ein bestimmtes niederfrequentes
Tonsignal erzeugt und über den Summationsverstärker zur Nachsteuerspannung der Phasenregelschleifte
addiert. Ist also beispielsweise im eingeschwungenen Zustand als Nachsteuerspannung
nur eine Gleichspannung wirksam, dann wirkt das Tonfrequenzsignal als Modulationsspannung
für den gesteuerten Oszillator VCO, so daß das erzeugte Taktsignal und damit auch
die zeitmäßig regenerierten Nutzsignale mit einer zusätzlichen Phasenmodulation
beaufschlagt werden, durch die die Lage der Nutzsignalimpulse im Zeitraster verschoben
wird.
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Nach Ablauf der für die Telemetrieaussendung rorgesehev nen Zeit wird
- von der Steuerlogik gesteuert - der erste Schalter S1 geöffnet und der zweite
Schalter 52 für eine vorbestimmte Zeit geschlossen und dadurch ein vom Generator
G2 erzeugten Steuersignal über den Schalter 52 an den Eingang des zweiten Summationsverstärkers
SVA geschaltet. Dieser Summationsverstärker ist in die Verbindung zwischen Tiefpaßfilter
TP und gesteuerten Oszillator VCO eingeschaltet, so daß an dieser Stelle eine Addition
von Schwingungen zum Steuersignal des Oszillators möglich ist, ohne daß die
Schwingungen
das Tiefpaßfilter durchlaufen. Die Frequenz des Steuersignals wird so hoch gewählt,
daß diese außerhalb des im allgemeinen durch andere Kriterien festgelegten Durchlaßbereichs
der Phasenregelschleife liegt. Bei Empfang der mit diesem Steuersignal beaufschlagten
Nutzsignalimpulse im nächsten Zwischenregenerator oder der Endstelle wird vom dortigen
Phasendiskriminator zwar ein dem Steuersignal entsprechendes Signal erzeugt, dieses
wird aber über das dortige Tiefpaßfilter nicht an den nachgeschalteten Taktoszillator
weitergeleitet. Der im dortigen Demodulator befindliche und auf das Steuersignal
abgestimmte Resonanzverstärker erzeugt aber dann einen, Schaltimpuls der die nächste
Steuerlogik aktiviert.
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Die Schaltung nach der Figur kann dadurch vereinfacht werden, daß
der Zweitongenerator G1 mit in den Steuersignalgenerator G2 integriert wird und
daß beispielsweise die vom Zweitongenerator G1 erzeugten Kenntöne dann durch einen
gesteuerten Frequenzteiler aus der Steuersignalschwingung erzeugt werden. Dann entfallen
in vorteilhafter Weise der erste Summationsverstärker SV1 sowie der erste gesteuerte
Schalter S1.
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Die Ubertragung der Telemetrieinformation kann neben der Verwendung
zweier Kenntöne mit entsprechender Kombination aus acht Kenntönen auch durch ein
einfaches Modulationsverfahren eines Kenntones erfolgen; der Kennton könnte also
beispielsweise einer Amplitudenmodulation mit Trägerrest, einer Frequenzmodulation
oder wiederum einer Phasenmodulation unterworfen werden. Das Zweitonverfahren ist
im vorliegenden Falle aber besonders zweckmäßig, da für die ählinformationsübertragung
in Fernsprechanlagen bereits entsprechende Steuereinrichtungen entwickelt worden
sind und in integrierter Form zur Verfügung stehen.
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Wie bereits angedeutet, erfolgt die Weiterschaltung der Telemetrieübertragung
von einer zur nächsten Überwachungsstelle dadurch, daß am Ende der Telemetrieübertragung
in der einen Überwachungsstelle diese ein Steuersignal aussendet, das die Steuerlogik
in der nächsten Überwachungsstelle aktiviert, so daß dort die Telemetrieübertragung
beginnt. Voraussetzung dafür ist, daß die Verbindung zwischen den beiden Uberwachungsstellen
für das Steuersignal durchlässig ist, daß also beispielsweise nur das tbertragungskabel
mit den elektrischen bzw. elektrooptischen Einrichtungen und gegebenenfalls Impulsverstärker
vorgesehen sind. Damit die Telemetrieinformation über die Rückrichtung schließlich
zu der ortenden Endstelle gelang, ist die gegenüberliegende Endstelle so eingerichtet,
daß von ihr die Telemetrieinformation aus den empfangenen Nutzsignalimpulsen beispielsweise
mit Hilfe eines Phasendemodulators abgenommen und über die Phasenregelschleife für
die Gegenrichtung auf die Nutzsignalimpulse der Gegenrichtung übertragen wird.
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Damit ist sichergestellt, daß die Telemetrieinformation in der ortenden
Endstelle empfangen werden kann.
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Außerdem wird bei Empfang eines Steuersignals in der gegenüberliegenden
Endstelle von dieser ihre eigene Telemetrieinformation und schließlich auch ihr
Steuersignal an die Phasenregelschleife der Gegenrichtung abgegeben, so daß in der
ortenden Endstelle nach den Telemetrieinformationen der einen Ubertragungsriohtung
und nach denen der Endestelle die Telemetriesignale der Zwischenregeneratoren der
Rückrichtung empfangen werden können. Ausgehend von der Aussendung des Steuersignals
kann dabei aus der Folge der empfangenen Telemetrieinformationen auf den jeweiligen
Zwischenregenerator bzw. die Endstelle geschlossen werden, von der die Telemetrieinformation
stammt. Es ist außerdem möglich, die Aussendung der Telemetrie-
informationen
zu einem geschlossenen Zyklus zu gestalten. Zu diesem Zweck ist auch in der ortenden
Endstelle eine Schalteinrichtung vorzusehen, wie sie bereits für die gegenüberliegende
beschrieben wurde.
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Damit ist nunmehr keine Endstelle ausgezeichnet und an beiden Endstellen
ist eine Uberwachung d.h. eine eindeutige Zuordnung der demodulierten Telemetriesignale
möglich. Um die Zuordnung noch abzusichern, können die Endstellen ihre Telemetriesignale
dadurch markieren, daß sie diese verzögert absetzen.
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Bei den zuvor beschriebenen Verfahren ist die Ortung einer Unterbrechung
nicht möglich. Mit der nachfolgend beschriebenen Modifikation ist auch diese Möglichkeit
gegeben. Dabei wird weiterhin das Steuersignal von der ortenden Endstelle ausgesendet
und von den Regeneratoren einer Ubertragungsrichtung nacheinander empfangen und
nach Absetzen der j jeweiligen Telemetrieinformation in der gleichen Richtung weitergeleitet.
Die Telemetrieinformation selbst wird jedoch nicht in Vorwärtsrichtung, sondern
in Rückrichtung gesendet. Dazu wird die Telemetrieinformation vom Zweitongenerator
G1 über den ersten gesteuerten Schalter S1 an den ersten Summationsverstärker SV1
des Regenerators für die Gegenrichtung abgegeben. Damit Regeneratoren beider Richtungen
überwacht werden können, werden die Telemetrieinformationen jeweils beider Richtungen
gemeinsam, oder zeitlich voneinander getrennt vor Weiterleiten des Steuersignals
gesendet.
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Die überwachende Stelle empfängt also nacheinander die Telemetrieinformation
der Regeneratoren jeweils beider Richtungen. Bei Unterbrechung eines Regeneratorfeldes
können die Informationen der Regeneratoren jenseits der Bruchstelle nicht mehr empfangen
werden, bzw.
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ihre Aussendung kann nicht mehr veranlaßt werden.
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Aufgrund der fehlenden Informationen kann in der überwachenden Endstellen
auf die Lage der Unterbrechung geschlossen werden.
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Auch in Systemen, bei denen nach Erkennen einer Unterbrechung aus
Sicherheitsgründen die Lasersender in ihrer Leistung reduziert werden, kann das
beschriebene Verfahren angewendet werden, insbesondere dann, wenn anstelle des normalen
Datensignals ein Er satzsignal in Form einer alternierenden Folge O I O ...
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gesendet wird Dann kann auch mit sehr stark verminderte Empfangsleistung
die Telemetriesignalübertragung aufrecht erhalten werden.
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6 Patentansprüche 1 Figur
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