DE3340428C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und umfaßt auch eine Überwachungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es läge nahe, bei einem derartigen Übertragungssystem die am Anfang und am Ende der Strecke auftretende Lichtleistung zu messen, das eine Meßergebnis zum anderen Ende der Strecke zu übertragen, es mit dem dort ermittelten Meßergebnis ins Verhältnis zu setzen, den erhaltenen Quotienten mit einer Referenz zu vergleichen und Abweichdungen von der Referenz anzuzeigen oder zur Alarmgabe heranzuziehen.

Dieses naheliegende Verfahren hätte die Nachteile, daß es Messungen an beiden Enden der Strecke und die Rückübertragung des einen der Meßergebnisse über die Strecke erfordert, daß es keinen Aufschluß über den Fehlerort ergibt und daß es für eine sichere Aufdeckung einer (unerlaubten) Anzapfung der optischen Strecke zu unempfindlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung anzugeben, bei denen (allein) von der Sendeseite aus ständig sicher feststellbar ist, ob die optische Übertragungsstrecke unterbrochen oder angezapft ist, ob und gegebenenfalls wo eine in Betrieb befindliche optische Übertragungsstrecke unterbrochen oder angezapft wurde.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Sie geht dabei davon aus, daß jedes Anzapfen der optischen Übertragungsstrecke eine Verminderung des Rückstreusignales bewirkt, das von dem hinter der Anzapfungsstelle liegenden Streckenabschnitt ausgeht.

Bei einer Überwachungseinrichtung für die LWL-Übertragungsstrecke eines Nachrichtenübertragungssystems wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 6 gekennzeichneten Mitteln gelöst.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 7 angegeben. Danach nimmt die Überwachungseinrichtung das Vergleichssignal bei der ersten Inbetriebnahme einer Strecke selbst auf, und eine Sicherung des Vergleichssignals gegen eine Korrektur nach einem unbefugten Anzapfen der Strecke erfolgt durch Auswechseln eines Programmspeichers.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 8 enthalten:
Die Sicherung des Ver­ gleichssignales erfolgt durch Austauschen eines Schreib/Lese-Speichers (RAM) des Vergleichssignalgebers gegen einen mit dessen bei der ersten Inbetrieb­ nahme der Strecke aufgenommenen Speicherinhalt programmierten Festspeicher (ROM).

Aus der DE-OS 27 39 880 und der DE-OS 24 56 293 sind Verfahren zur Fehlerortsbestimmung in Lichtleitfasern bekannt, die reine Reflexionsmeßverfahren darstellen und bei denen keine Übertragung eines Nachrichtensignals erfolgt und auch nicht erfolgen kann.

Aus der DE-PS 25 54 718 ist eine Schaltungsanordnung zur Bestim­ mung eines fehlerhaften (reflektierende Fehlerstellen enthalten­ den) LWL-Abschnittes einer aus mehreren über Regeneratoren ver­ bundenen Abschnitten bestehenden und außer Betrieb gesetzten Über­ tragungsstrecke bekannt.

Aus der DE-OS 31 15 200 ist ein Verfahren zum Messen der Impuls­ laufzeit und der Dämpfung von sowie zum Fehlerorten an nicht in Betrieb befindlichen, insbesondere noch im Bau befindlichen Ka­ beln und LWL bekannt, wobei zur Fehlerortung von den Fehlern re­ flektierte Signale ausgewertet werden.

Aus der DE-OS 28 22 567 ist ein Echometer zur Lokalisierung von Fehlern in Lichtleitern bekannt, bei dem das Echosignal und ein zu dessen Frequenzumsetzung in eine wesentlich niedrigere Fre­ quenzlage (z. B. Dezimeterwelle) dienendes Überlagerungssignal vom Signal eines im optischen Frequenzbereich arbeitenden Oszillators abgeleitet werden. Dabei ist die gleichzeitige Übertragung von Nachrichtensignalen nicht vorgesehen und auch nicht möglich.

Aus der DE-OS 26 08 249 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Übertragungsfunktion eines physikalischen Systems bekannt, das mit Zufallssignalen und mit Korrelationsmethoden arbeitet.

Alle vorgenannten bekannten Verfahren und Vorrichtungen sehen keine Betriebsüberwachung eines in Betrieb befindlichen Nach­ richtenübertragungssystems vor und sind dafür auch nicht verwendbar.

Aus Pooch-Köhler-Gräber: Richtfunktechnik, Fachverlag Schiele und Sohn, Berlin, 1974, S. 143 bis 148, insbesondere Abschnitt 4.3.4 auf Seite 146, ist es bekannt, daß eine eine automatische Lei­ tungsersatzschaltung auslösende Auswerteschaltung auf ein Unter­ brechungskriterium, z. B. auf Schwankungen eines Pilotpegels, und/ oder auf ein Geräuschkriterium, z. B. auf Schwankungen eines Signal/Geräusch-Abstandes, ansprechen kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in einem gemeinsamen Block­ schaltbild schematisch dargestellt, das die Sendeseite eines mit der Über­ wachungseinrichtung ausgestatteten PCM-Telefonsystems zeigt.

Ein Dauerstrichlaser 1, den ein Treiber 2 speist, der von einem Modulator 3 gesteuert wird, sendet über einen Lichtwellenleiter-Abschnitt 4 (LWL), einen Strahlteiler 5 und einen weiteren LWL-Abschnitt 6 moduliertes Laser­ licht zu einer Schnittstelle 7, von der ein LWL 8 einer optischen Über­ tragungsstrecke abgeht, in dem, verteilt über seine ganze Länge, Rückstreuung auftritt.

An einem dritten (Ausgangs-)Tor des Strahlteilers 5, an dem das im LWL 8 zurückfließende Rückstreusignal R austritt, liegt als optisch/elektrischer Wandler eine Fotodiode 9, die zusammen mit einem Korrelator 10 eine Meßein­ richtung 11 für das Rückstreusignal darstellt, die ein Ausgangssignal A bildet.

Der Modulator 3 enthält eine Reihe von Eingängen 12 für Sprachkanäle, denen von Abtastschaltern 13 Amplitudenproben entnommen werden, die einem PAM/PCM- Wandler mit anschließendem Multiplexer 14 zugeführt werden, wodurch die Sprachkanäle zu einem PCM-Rahmen zusammengesetzt werden, der den Treiber 2 steuert. Die Abtastschalter 13 werden nacheinander von einer Steuervorrichtung 15 betätigt, die ein Taktgeber 16 steuert. Über einen (z. B. 13 a) der Abtastschalter 13, dem ein Zeitschlitz des PCM-Rahmens zuge­ ordnet ist, wird ein gute Korrelationseigenschaften aufweisendes Signal P eines Prüfsignalgenerators 17 unter Umgehung des PAM/PCM-Wandlers 14 dem Treiber 2 zugeleitet. Der Prüfsignalgenerator 17 ist außerdem über ein Laufzeitglied 18 mit einstellbarer Laufzeit Δ τ mit dem Korrelator 10 verbunden, dem es ein Referenzsignal R zuführt. Das Laufzeitglied 18 ist mit einer von einem Mikroprozessor 19 gesteuerten Einstellogik 20 ver­ bunden, die die Laufzeit Δ τ in kleinen Schritten sägezahnförmig zwischen zwei Grenzwerten so verändert, daß die Entstehungsstelle des jeweils von der Meßeinrichtung 11 beobachteten Rückstreusignalanteiles längs der gesamten Länge des LWL 8 der Übertragungsstrecke wandert. Am Ausgang des Korrelators 10 entsteht also ein periodisch veränderliches Signal A, das der einen Seite eines Vergleichers 21 zugeführt ist und das den Intensitätswerten der längs der Strecke des LWL 8 auftretenden Anteilen der Rückstreustrahlung entspricht.

An der anderen Seite des Vergleichers 21 liegt ein ebenfalls periodisch veränderliches Vergleichssignal V an, das demjenigen Ausgangssignal A′ des Korrelators 10 entspricht, das bei der erstmaligen Inbetriebnahme der optischen Übertragungsstrecke längs des LWL 8 gemessen wurde. Das Ver­ gleichssignal V ist in Form digitaler Probenwerte in einem Speicher 22 abgelegt, aus dem es vom Mikroprozessor 19 synchron mit der durch die Ein­ stellogik 20 gesteuerten schrittweisen Verstellung der Laufzeit Δ τ des Laufzeitgliedes 18 ausgelesen und in einem Digital/Analog-Wandler 23 in die Form einer analogen Treppenspannung gebracht wird.

Solange der LWL 8 seit der ersten Inbetriebnahme der Übertragungsstrecke unverändert bleibt, stimmen die Signale A und V bei jedem Schritt überein. Tritt jedoch eine durch eine Beschädigung oder durch ein Anzapfen bedingte Veränderung des LWL 8 auf, so ergibt sich eine Abweichdung des Signales A vom Signal V. Dadurch spricht der Vergleicher 21 an und betätigt die Alarm­ vorrichtung 24, die ein Signal 25 einschaltet und/oder das System, z. B. an seinem Treiber 2, abschaltet und/oder auf eine andere optische Übertragungs­ strecke umschaltet. Letzterenfalls wird in nicht näher dargestellter Weise auch auf einen Speicher bzw. Speicherabschnitt 22 oder 22′ umgeschaltet, der ein bei der erstmaligen Inbetriebnahme der optischen Ersatzübertragungsstrecke ermitteltes Vergleichssignal enthält.

Die Überwachungseinrichtung besitzt zum Festhalten des bei der ersten Inbetriebnahme gemessenen "streckenabhängigen" Soll-Verlaufes des Rück­ streusignales A′ als künftiges Vergleichssignal V einen mit dem Ausgang des Korrelators 10 verbundenen Analog/Digital-Wandler 26. Er ist wie der speicher 22 mit dem Steuerbus 27 und dem Datenbus 28 des Mikro­ prozessors 19 verbunden, der beim erstmaligen Messen den Speicher 22 auf "Schreiben" schaltet und die dabei auftretenden Ausgangsdaten des Analog/Digital-Wandlers 26 in Speicher 22 ablegt. Beim weiteren Betrieb wird der Speicher 22 auf "Lesen" geschaltet. Dabei liefert er über den Digital/Analog-Wandler 23 das Vergleichssignal V.

Damit beim weiteren Betrieb nicht mißbräuchlich ein z. B. nach einem Anzapfen des LWL 8 auftretender anderer streckenabhängiger Verlauf des Rückstreusignales R zur Bildung eines entsprechend abgeänderten Vergleichsignales V herangezogen werden kann, sieht eine erste Version der Überwachungseinrichtung vor, daß das Betriebsprogramm des Mikro­ prozessors 19 in einem steckbaren Festspeicher ROM 29 enthalten ist, von dem zwei verschiedene Ausführungen vorgesehen sind:

Bei der ersten Inbetriebnahme wird eine erste Ausführung verwendet. Sie ermöglicht nur den Schreibbetrieb des Schreib/Lese-Speichers RAM 22, bei dem das Signal A′ als Vergleichssignal V eingeschrieben wird. Für den folgenden Normalbetrieb wird die erste Ausführung ROM 29 des Festspeichers für das Betriebsprogramm gegen eine zweite Ausführung ROM 29′ ausgewechselt, die nur einen Lesebetrieb des Speichers 22 gestattet. Dabei bleibt dann das bei der erstmaligen Inbetriebnahme der Übertragungsstrecke ermittelte und im RAM 22 eingeschriebene Ausgangssignal A′ des Korrelators 10 als Vergleichssignal V erhalten. Eine nicht näher dargestellte Speicherrettungs­ schaltung sorgt für das Erhalten des Speicherinhalts bei Stromausfall.

Eine zweite Version verwendet nur einen einzigen Festspeicher 29 für die Aufnahme des Betriebsprogramms des Mikroprozessors 19, das für den Speicher 22 einen Schreib- und Lesebetrieb vorsieht. Die Sicherung gegen eine unbefugte Veränderung des im Speicher 22 enthaltenen Vergleichssignals V erfolgt hier durch Verwendung zweier verschiedener Speicher 22 für das Vergleichssignal V.

Bei der ersten Inbetriebnahme wird ein normaler Schreib/Lese-Speicher RAM 22 verwendet. Beim späteren normalen Betrieb wir an seiner Stelle ein mit ihm kompatibler (Nur-)Lese-Speicher ROM 22′ verwendet. Der zweite Speicher ROM 22 wird mit Hilfe eines externen, nicht näher dargestellten EPROM- Programmiergerätes beschrieben. Dieses wird nach der ersten Inbetriebnahme an ein Bus-Interface 30 des Mikroprozessors 19 angeschlossen, wobei die Daten des erstmals gewonnenen Ausgangssignals A′ des Korrelators 10 aus dem zuerst verwendeten Schreib/Lese-Speicher RAM 22 in den später gegen ihn auszutauschenden Lesespeicher ROM 22 übertragen werden, der dabei mit dem Programmiergerät verbunden ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum ständigen Überwachen eines in Betrieb befindlichen optischen Nachrichtenübertragungssystems, bestehend aus einem optischen Sender (CW-Laser), einem den optischen Sender elektrisch speisenden Treiber, einem den Treiber steuernden Modulator, einer am Ausgang des Senders liegenden optischen Übertragungsstrecke (LWL) und einer am Ende der optischen Übertragungsstrecke liegenden optischen Empfangseinrichtung, auf Veränderungen seiner Übertragungsstrecke wie Leitungsbruch und Leitungsan­ zapfung, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Modulator (3) den Treiber (2) außer mit der zu übertragenden Nachricht auch mit einem Prüfsignal P steuert, dessen Autokorrelationsfunktion annähernd der Dirac-Funktion entspricht,
• b) daß zwischen dem Ausgang des optischen Senders (1) und dem Anfang der optischen Übertragungsstrecke (8) mit Hilfe von bei LWL-Rückstreumeß­ geräten an sich bekannten optischen Bauelementen (5, 9) das Rückstreusignal R aufgenommen wird,
• c) daß das Rückstreusignal R und ein aus dem Prüfsignal P mit einstellbarer Verzögerung (Δ τ) abgeleitetes Referenzsignal P′ korreliert werden, wobei ein Korrelationssignal A gebildet wird,
• d) daß durch Einstellen verschiedener Verzögerungszeiten (Δ τ) aus dem Korre­ lationssignal A von dementsprechend verschiedenen Stellen des LWL (8) aus­ gehende Anteile der rückgestreuten Lichtleistung ermittelt werden.
• e) daß der so ermittelte streckenabhängige Verlauf der rückgestreuten Licht­ leistung mit dem bei der erstmaligen Inbetriebnahme der optischen Über­ tragungsstrecke ermittelten und gespeicherten Verlauf (Signal V) verglichen wird und
• f) daß bei Feststellen einer Abweichung des ermittelten (A) vom gespeicherten (V) Verlauf Alarm gegeben und/oder der optische Sender abgeschaltet und/oder auf eine andere, (gegebenenfalls ursprünglich ebenso vermessene) optische Übertragungsstrecke umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Modulator in periodischem Wechsel das Prüfsignal und die Nachricht zugeführt werden und die Nachricht gegebenenfalls zwischengespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß dem Modulator zu willkürlichen Prüfzeiten anstelle der Nachricht das Prüfsignal im Stopfverfahren zugeführt und die Nachricht zwischenge­ speichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Modulator während kurzer Pausen in der Nachricht das Prüfsignal zugeführt und eine Alarmgabe nur während der Pausen in der Nachricht frei­ gegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfsignal dem Modulator gleichzeitig mit der Nachricht zugeführt und in der Empfangseinrichtung mit Hilfe eines dort erzeugten gleichartigen synchronen Prüfsignals kompensiert wird.

6. Überwachungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Eingang des Modulators (3) mit einem Prüfsignalgenerator (17) verbunden ist, der ein Prüfsignal P liefert, dessen Autokorrelations­ funktion annähernd der Dirac-Funktion entspricht,
• - daß zwischen den Ausgang des optischen Senders (1) und den Anfang der optischen Übertragungsstrecke (8) ein Strahlteiler (5) eingefügt ist,
• - daß an einem dritten Tor des Strahlteilers (5), an dem die Rückstreustrahlung R ausgekoppelt wird, eine Einrichtung (11) zum Messen der Intensität der Rückstreustrahlung angeschlossen ist, die einen optisch/elektrischen Wandler (9) und einen Korrelator (10) enthält,
• - daß dem Korrelator (10) als Referezsignal das Ausgangssignal P′ eines mit dem Prüfsignal P gespeisten einstellbaren Laufzeitgliedes (18) zuge­ führt ist, dessen Laufzeit (Δ τ) stetig oder in kleinen Schritten zwischen zwei Extremwerten verändert wird, welche im Korrelator die Messung der an den beiden Endpunkten der optischen Übertragungsstrecke (LWL 8) entstehenden Anteile der Rückstreustrahlung R bewirken,
• - daß ein Vergleichssignalgeber (22, 23) ein in entsprechender Weise stetig oder in kleinen Schritten veränderliches Vergleichssignal V abgibt, dessen Verlauf dem bei der erstmaligen Inbetrieb­ nahme der optischen Übertragungsstrecke ermittelten streckenabhängigen Ver­ lauf des Ausgangssignales A′ der Meßeinrichtung (11) entspricht, der von den einzelnen Anteilen der Rückstreustrahlung R abhängt, die von den verschiede­ nen aufeinanderfolgenden Stellen der optischen Übertragungsstrecke ausgegangen waren, und
• - daß ein Vergleicher (21) mit nachgeschalteter Alarmeinrichtung (24) vorge­ sehen ist, dem einerseits das Ausgangssignal A der Meßeinrichtung (11) und dem andererseits das Vergleichssignal V des Vergleichssignalgebers zugeführt sind und der beim Feststellen eines Unterschiedes zwischen diesen Signalen anspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichssignalgeber aus
einem Schreib/Lese-Speicher (22),
einem eingangsseitig mit Leseausgängen des Schreib/Lese-Speichers (22) und ausgangsseitig mit einem Eingang des Vergleichers (21) verbundenen Digital/Analog-Wandler (23),
einem ausgangsseitig mit Schreibeingängen des Schreib/Lese-Speichers (22) und eingangsseitig mit dem Ausgang des Korrelators (10) verbundenen Analog/Digital-Wandler (26),
einer die Schreib/Lese-Funktion des Schreib/Lese-Speichers (22) steuernden, gegen mißbräuchliche mehrmalige Betätigung geschützten Umschaltvorrichtung, die beim (einmaligen) Schreiben den Analog/Digital-Wandler (26) und beim Lesen den Digital/Analog-Wandler (23) freigibt, und
einer die Adressen des Schreib/Lese-Speichers inkrementierenden Adressier­ vorrichtung besteht, die von einem Taktgeber (16) des einen Treiber (2) des optischen Senders (1) steuernden Modulators (3) oder von einem vom Taktgeber (16) beaufschlagten Zähler weitergeschaltet wird, und
daß das einstellbare Laufzeitglied (18) mit einer Einstell-Logik (20) verbunden ist, die gleichfalls vom Taktgeber (16) bzw. dem Zähler inkrementiert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung von einem Mikroprozessor (19) gesteuert ist, der einen Steckplatz zur Aufnahme eines sein Betriebsprogramm enthaltenden Festspeichers besitzt und daß zwei verschiedene Festspeicher (29, 29′) vorgesehen sind, von denen der eine Festspeicher (29) bei der ersten Inbetriebnahme der Übertragungsstrecke (8) in den Steckplatz gesteckt ist, der den Schreib/Lese-Speicher (22) zum Schreibbetrieb befähigt und der sogleich nach der ersten Inbetriebnahme der Übertragungsstrecke gegen den anderen Festspeicher (29′) ausgetauscht wird, der den Schreib/Lese- Speicher (22) nur zum Lesebetrieb befähigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung von einem Mikroprozessor (19) gesteuert ist und einen Steckplatz für einen Datenspeicher zur Aufnahme des Vergleichs­ signales V hat, daß der Steuerbus, der Adreßbus und der Datenbus des Mikroprozessors über ein Businterface (30) mit einem externen EPROM- Programmiergerät verbindbar ist, daß als Datenspeicher zwei alternativ steckbare Datenspeicher (22, 22′) vorgesehen sind, von denen der eine ein Schreib/Lese-Speicher (RAM 22) ist, in den das bei der ersten Inbetrieb­ nahme der Übertragungsstrecke gewonnene Ausgangssignal A′ des Korrelators 10 eingeschrieben wird, und von denen der andere ein nur zum Lesen befähigter Datenspeicher (PROM 22′) ist, in den mit Hilfe des Programmiergerätes das im Schreib/Lese-Speicher (22) enthaltene Signal A′ als Vergleichssignal V übernommen wird und der im nachfolgenden Normalbetrieb an Stelle des RAM (22) eingesteckt ist.