DE4139608A1 - Verfahren zur versorgungsspannungseinstellung der speiseeinrichtung von teilnehmeranschlussschaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgungsspan­ nungseinstellung der Speiseeinrichtung von Teilnehmeran­ schlußschaltungen, an die Teilnehmerstationen einer Telekommunikationsanlage über Teilnehmeranschlußleitungen angeschlossen werden und die mittels einer Erkennungs­ schaltung den Schleifenschluß bei der Teilnehmerstation erkennen.

Solche Speiseeinrichtungen werden beispielsweise in Teil­ nehmeranschlußschaltungen verwendet, die eine Gleich­ stromspeisung von analogen oder digitalen Teilnehmersta­ tionen einer Fernmeldeanlagen ermöglichen, wobei die Teilnehmeranschlußschaltungen noch über zusätzliche Ein­ richtungen zur Signalübertragung und eigenen Steuerung und zur Steuerung des Verbindungsauf- und -abbaus zu an­ deren Teilnehmerstationen verfügen.

Die Speiseeinrichtungen dieser Teilnehmeranschlußschal­ tungen werden einerseits so ausgelegt, daß sie kurz­ schlußfest sind. Der maximal mögliche Ausgangsstrom wird dazu auf einen für die in der Speiseeinrichtung verwende­ ten Bauteile verträglichen Wert begrenzt. Oder sie werden auf einen aus einer Bauvorschrift, z. B. FTZ-Richtlinie, vorgegebenen Wert hin dimensioniert. Dies kann z. B. durch Stromquellenschaltungen oder Vorwiderstände erfolgen, über die die Teilnehmeranschlußleitungen mit der Ver­ sorgungsspannung der Speiseeinrichtung verbunden werden.

Andererseits soll bei einem vorgegebenen maximalen Schleifenwiderstand eine ausreichende Versorgung der Teilnehmerstation sichergestellt werden.

Der Schleifenwiderstand setzt sich aus den Komponenten Schleifenwiderstand der Teilnehmerstation bei Schleifen­ schluß und den Leitungswiderständen der Teilnehmeran­ schlußleitungen zusammen, die durch Leitungslänge, Mate­ rial und Querschnitt der Teilnehmeranschlußleitung be­ stimmt sind. Durch den maximalen Schleifenwiderstand wird bei vorgegebener Teilnehmerstation, Material und Quer­ schnitt der Teilnehmeranschlußleitungen die maximale Reichweite bestimmt.

Zur eigenen Steuerung und zur Steuerung des Verbindungs­ auf- und -abbaus zu anderen Teilnehmerstationen verwenden die Teilnehmeranschlußschaltungen das Ausgangssignal einer Erkennungsschaltung für den Schleifenschluß bei der Teilnehmerstation, die Bestandteil der Speiseeinrichtung ist. Kurze Unterbrechungen des Schleifenstroms für die Impulswahl werden dabei nicht als Ende des Schleifen­ schlusses bewertet.

Bei geschlossener Schleife tritt eine Verteilung der Ver­ lustleistung auf die in der Schleife liegenden Komponen­ ten ein. Ein Teil der Leistung steht der Teilnehmerstati­ on zur Verfügung. Diese Leistung darf einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten, oberhalb dessen die Funktionsfähigkeit sichergestellt wird. Ein weiterer Teil der Verlustleistung wird auf den Teilnehmeranschlußlei­ tungen in Wärme umgesetzt. Dieser Teil variiert mit der Leitungslänge. Der verbleibende Teil tritt in der Speise­ einrichtung als Verlustleistung der Vorwiderstände oder Stromquellen auf, mit denen die Teilnehmeranschlußlei­ tungen mit dem Versorgungsspannung verbunden werden.

Bei langen Teilnehmeranschlußleitungen wird ein grober Teil der Gesamtleistung auf der Leitung in Wärme umge­ setzt und nur ein kleiner Teil tritt als Verlustleistung in der Speiseeinrichtung auf. Bei kurzen Leitungen kehren sich diese Verhältnisse um.

Durch die zunehmende Integration von Teilnehmeranschluß­ schaltungen auf einer Baugruppe wird die Ableitung der Verlustleistung der Speiseeinrichtung bei kurzen Leitun­ gen kritischer.

Aus der Beschreibung des Subscriber Line Interface Circu­ it Am7953/Am7957 von Advanced Micro Devices 1987 ist eine Speiseeinrichtung bekannt, die die auftretende Verlust­ leistung reduziert. Bei dieser Speiseeinrichtung ist ein Schaltnetzteil vorgesehen, mit dem die Speisegleichspan­ nung an den Teilnehmeranschlußleitungen so geregelt wird, daß ein vorbestimmter Schleifenstrom fliegt. Vorwider­ stände bzw. Stromquellenschaltungen sind nicht erforder­ lich. Da die Spannung an den Teilnehmeranschlußleitungen direkt geregelt wird, entsteht nur die Verlustleistung des Schaltreglers.

Diese Lösung erzeugt jedoch durch die ständige Regelung der Speisegleichspannung auf den Teilnehmeranschlußlei­ tungen ein zusätzliches Rauschsignal und das vorgesehene Schaltnetzteil ist sehr aufwendig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzuge­ ben, mit dem eine Reduzierung der Verlustleistung der Speiseeinrichtung auf einfache Weise ohne Auftreten eines zusätzlichen Rauschsignals auf der Teilnehmeranschluß­ leitung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, daß sich der Schleifenwiderstand während des Schleifenschlusses nicht oder nur geringfügig ändert.

Unter Beibehaltung des Speiseprinzips mit Vorwiderstand oder Stromquellenschaltung, kann eine Verlustleistungsre­ duzierung durch eine einmalige Einstellung der Versor­ gungsspannung auf einen vom ermittelten Schleifenwider­ stand abhängigen Wert erreicht werden.

Eine direkte Regelung der Spannung an den Teilnehmeran­ schlußleitungen ist bei dieser Lösung nicht erforderlich. Die bekannten Maßnahmen zur Reduzierung des Rauschens der Anschlußleitungen, das von der Versorgungsspannung verur­ sacht wird, können unverändert weiterverwendet werden.

Da nur eine einmalige Einstellung der Versorgungsspannung erfolgt ist auch keine kontinuierliche Nachregelung wie bei der vorbekannten Lösung erforderlich.

Bei Speiseeinrichtungen, die mit einer Stromquellenspei­ sung arbeiten, d. h. die Versorgungsspannung über Strom­ quellenschaltungen mit den Teilnehmeranschlußleitungen verbinden, kann der Schleifenwiderstand durch eine Span­ nungsmessung zwischen den Teilnehmeranschlußleitungen er­ mittelt werden.

Die Spannung an den Teilnehmeranschlußleitungen ist ein direktes Maß für den Schleifenwiderstand, da der Schlei­ fenstrom durch die Dimensionierung der Stromquellenschal­ tungen bekannt ist.

Die Versorgungsspannung wird bei einer Stromquellenspei­ sung mindestens auf einen Wert eingestellt, der der Summe aus der zwischen den Teilnehmeranschlußleitungen liegen­ den Spannung und einer für die Funktionsfähigkeit der Stromquellen erforderlichen Mindestspannung entspricht.

Für Stromquellenschaltungen ist ein Mindestspannungsab­ fall für ihre Funktionsfähigkeit erforderlich, der sich aus der verwendeten Technologie und der Schaltungsanord­ nung ergibt. Ist die Versorgungsspannung mindestens um diesen Betrag größer als die Spannung zwischen den Teil­ nehmeranschlußleitungen so ist eine unveränderte Versor­ gung der Teilnehmerstation zu gewährleistet.

Weist die Speiseeinrichtung Vorwiderstände auf, wird der Schleifenwiderstand vorzugsweise durch eine Schleifen­ strommessung ermittelt, über die bei bekanntem Vorwider­ stand und bekannter Speisespannung der Schleifenwider­ stand ermittelt werden kann.

Die Einstellung der Versorgungsspannung kann dann auf einen Wert erfolgen, mit dem ein vorgegebener Mindest­ schleifenstrom erreicht wird. Dieser Mindestschleifen­ strom kann beispielsweise dem Schleifenstrom bei maxima­ ler Versorgungsspannung und maximalem Schleifenstrom ent­ sprechen.

Die Ermittlung des Schleifenwiderstands, und damit auch die Einstellung der Versorgungsspannung, erfolgt vorzugs­ weise nach einer vorbestimmten Zeit nachdem der Schlei­ fenschluß erkannt wurde. Da der Schleifenwiderstand indi­ rekt durch Spannungs- oder Strommessung ermittelt wird, sollten die nach dem Schleifenschluß möglichen Ein­ schwingvorgänge abgeklungen sein, um zu einem möglichst aussagefähigen Meßergebnis zu gelangen.

Vorzugsweise wird der Schleifenwiderstand nach der Ein­ schwingzeit von Strom und/oder Spannung der Teilnehmeran­ schlußleitung ermittelt. Nach dieser Zeit hat die Teil­ nehmeranschlußleitung einen stabilen Zustand erreicht, der bis zur Unterbrechung der Schleife bestehen bleibt.

Wird der Schleifenwiderstand vor dem Anschalten von Hör­ tönen an die Teilnehmeranschlußleitungen festgestellt, kann die erforderliche Meßschaltung ohne zusätzliche Mittel zur Unterdrückung der Signal Spannung auf den Teil­ nehmeranschlußleitungen ausgeführt werden.

Vorzugsweise wird die Einstellung der Versorgungsspan­ nung ausgehend von der höchsten möglichen Versorgungs­ spannung zu niedrigeren Versorgungsspannungen hin vorge­ nommen.

Mit diesem Ablauf der Einstellung kann eine Teilnehmer­ station, die über eine Teilnehmeranschlußleitung mit ma­ ximalem Leitungswiderstand angeschlossen ist auf jeden Fall versorgt werden und für die Strom- oder Spannungs­ messung zur Schleifenwiderstandsbestimmung liegen immer die gleichen Ausgangsbedingungen vor.

In einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Einstel­ lung der Versorgungsspannung in n festen Stufen. Dies er­ möglicht eine Vereinfachung der Versorgungsspannungser­ zeugung bis hin zu einer gemeinsamen Erzeugung der Ver­ sorgungsspannungen für mehrere Speiseeinrichtungen. Bei einer gemeinsamen Erzeugung der Versorgungsspannungen kann die Einstellung der Versorgungsspannung für jede der angeschlossenen Speiseeinrichtungen durch eine Umschalte­ inrichtung erfolgen. Abhängig von der verwendeten Techno­ logie und der gewünschten Stufenzahl, kann entweder eine getrennte Versorgungsspannungserzeugung, z. B. mit Schalt­ netzteilen, oder eine gemeinsame Versorgungsspannungser­ zeugung für eine oder mehrere Baugruppen vorgesehen wer­ den.

Ist nur eine bestimmte Zahl n von Stufen für die Versor­ gungsspannung vorgesehen, kann die Meßeinrichtung für die Bestimmung des Schleifenwiderstandes so ausgelegt werden, daß zur Feststellung des Schleifenwiderstandes n-1 Ent­ scheidungsschwellen vorgesehen sind. Diese vereinfachte Messung ist ausreichend, eine genauere Auflösung der Meß­ einrichtung nicht erforderlich.

In einer Weiterbildung der Versorgungsspannung werden nur zwei Versorgungsspannungen vorgesehen. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau führt aber bereits zu einer erheblichen Reduzierung der Verlustleistung der Speiseeinrichtung.

Statistisch betrachtet wird nur eine geringe Zahl von Teilnehmerstationen mit maximalem oder minimalem Schlei­ fenwiderstand an die Speiseeinrichtung angeschlossen. Ein erheblicher Teil der Teilnehmerstationen wird mit einem Schleifenwiderstand angeschlossen, der kleiner 1/3 des maximalen Schleifenwiderstandes ist.

Wird neben der maximalen Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung gewählt, mit der diese Teilnehmersta­ tionen versorgt werden können, kann die für diese Teil­ nehmerstationen in der Speiseeinrichtung auftretende Verlustleistung bereits auf 1/3 ihres ursprünglichen Wer­ tes reduziert werden.

Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Speiseeinrichtung 10, die über Teilnehmeranschlußleitungen 12, 14 mit einer Teilnehmerstation 16 verbunden ist.

Weitere Schaltungsteile wie Signalspannungserzeugung und Steuerung, einer Teilnehmeranschlußschaltung, deren Be­ standteil diese Speiseeinrichtung sein kann sind nicht dargestellt.

Die Speiseeinrichtung 10 besteht aus einer ersten Strom­ quellenschaltung 20, deren Eingang mit dem Massepotential der Versorgungsspannung verbunden ist, und deren Ausgang über den Anschluß b mit der Teilnehmeranschlußleitung 12 verbunden ist. Diese Teilnehmeranschlußleitung 12 weist einen Leitungswiderstand Rlb auf und ist mit ihrem ande­ ren Ende mit einem ersten Anschluß der Tellnehmerstation 16 verbunden. Diese lädt sich für ihr Gleichstromverhal­ ten, das für die Erfindung nur betrachtet werden soll, durch einen Schleifenwiderstand Rs in Reihe zu einem Schalter 18 vereinfacht darstellen. Der zweite Anschluß der Teilnehmerstation ist mit der Teilnehmeranschlußlei­ tung 14 verbunden, die zur Speiseeinrichtung zurück führt. Sie weist einen Leitungswiderstand Rla auf, der in seiner Größe dem Leitungswiderstand Rlb der Teilnehmeran­ schlußleitung 12 entspricht (Rla =R1b =Rl).

Die Teilnehmeranschlußleitung 14 ist über den Anschluß b der Speiseinrichtung 10 mit einer Schleifenstrom­ erkennungsschaltung 24 verbunden, die wiederum mit einem ersten Anschluß einer zweiten Stromquellenschaltung 22 verbunden ist. Deren zweiter Anschluß ist mit dem Ausgang einer Umschalteinrichtung 36 verbunden, die eine Versorgungsspannung Uv abgibt. Ausgewählt wird diese Versorgungsspannung Uv zwischen zwei zentral erzeugten Versorgungsspannungen Uv1 und Uv2, die an den Eingängen der Umschalteinrichtung 36 anliegen.

Gesteuert wird diese Umschalteinrichtung 36 über ihren Eingang 34, der mit dem Ausgang einer Steuereinrichtung 28 verbunden ist. Diese Steuereinrichtung 28 erhält Ein­ gangsignale vom Ausgang 26 der Schleifenstrom­ erkennungseinrichtung 24 und einer zwischen den Anschlüssen a und b angeschlossenen Meßeinrichtung 30.

Diese Meßeinrichtung 30 enthält eine Meßschaltung mit einer voreingestellten Entscheidungsschwelle. Die Um­ schalteinrichtung 36 verbindet ohne erkannten Schleifen­ schluß die Versorgungsspannung Uv1 mit der zweiten Strom­ quellenschaltung 22. Diese Versorgungsspannung Uv1 ist höher als die Versorgungsspannung Uv2.

Wird der Schalter 18 der Teilnehmerstation 16 geschlos­ sen, fließt ein Schleifenstrom Is und an der Teilnehmer­ station 16 liegt eine Spannung Us an. An den Leitungswi­ derständen Rla und Rlb fällt eine Spannung Ula bzw. Ulb ab. Diese ergeben zusammen die zwischen den Teilnehmer­ leitungen liegende Spannung Uk. Diese Spannung Uk wird von der Meßeinrichtung 30 erfaßt und anhand ihrer Ent­ scheidungsschwelle ausgewertet.

Der Schleifenschluß wird von der Schleifenstrom­ erkennungsschaltung 24 festgestellt und an ihrem Ausgang 26 liegt ein entsprechende Ausgangssignal an, das von der Steuerung 28 erkannt wird.

Nach einer voreingestellten Verzögerungszeit, die zwi­ schen der Einschwingzeit der Teilnehmeranschlußleitung und dem Anschalten der Hörtöne liegt, fragt die Steuerung 28 des Ausgangssignal der Meßeinrichtung 30 ab und stellt die Versorgungsspannung Uv über die Umschalteinrichtung 36 entsprechend ein.

Liegt die Spannung Uk über der Entscheidungsschwelle der Meßeinrichtung 30, gibt sie ein zweites Signal ab. Diese wird von der Steuerung so interpretiert, daß die Spannung und damit der Schleifenwiderstand über einem bestimmten Grenzwertes liegt und damit die größere Versorgungsspan­ nung Uv1 erforderlich ist. Daraufhin gibt die Steuerung kein Umschaltsignal an den Eingang 34 der Umschaltein­ richtung 36 ab.

Liegt die Spannung Uk unterhalb der Entscheidungsschwelle der Meßeinrichtung 30, gibt sie ein erstes Signal ab. Diese wird von der Steuerung so interpretiert, daß die Spannung und damit der Schleifenwiderstand unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt und damit die kleinere Versorgungsspannung Uv2 ausreichend ist. Daraufhin gibt die Steuerung ein Umschaltsignal an den Eingang 34 der Umschalteinrichtung 36 ab.

Die zweite Versorgungsspannung Uv2 ist so bemessen, daß bei einem Schleifenwiderstand, der eine der Entschei­ dungsschwelle der Meßeinrichtung 30 entsprechende Span­ nung Uk erzeugt, die über den Stromquellen anliegende Spannung Usa bzw. Usb mindestens gleich einer für die Funktionsfähigkeit dieser Stromquellenschaltungen erfor­ derlichen Spannung Usmin ist.

Stellt die Schleifenstromerkennungsschaltung 24 fest, daß die Schleife durch Öffnen des Schalters 18 unterbrochen ist, gibt sie ein entsprechendes Signal an die Steuerung 28. Diese setzt daraufhin die Umschalteinrichtung 36 auf den Ausgangszustand zurück.

Claims (12)

1. Verfahren zur Versorgungsspannungseinstellung der Speiseeinrichtung von Teilnehmeranschlußschaltungen, an die Teilnehmerstationen einer Telekommunikations­ anlage über Teilnehmeranschlußleitungen angeschlossen werden, und die mittels einer Erkennungsschaltung den Schleifenschluß bei der Teilnehmerstation er­ kennt, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Schlei­ fenschlußerkennung der Schleifenwiderstand ermittelt wird und eine von diesem Schleifenwiderstand abhängi­ ge einmalige Einstellung der Versorgungsspannung er­ folgt, die bis zum Ende des Schleifenschlusses unver­ ändert beibehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Speiseeinrich­ tung, die mit einer Stromquellenspeisung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifenwiderstand durch eine Spannungsmessung zwischen den Teilnehmer­ anschlußleitungen ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung mindestens auf einen Wert eingestellt wird, der der Summe aus der zwischen den Teilnehmeranschlußleitungen liegenden Spannung und einer für die Funktionsfähigkeit der Stromquellen erforderlichen Mindestspannung entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Speiseeinrich­ tung, die mit Vorwiderständen arbeitet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schleifenwiderstand durch eine Schleifenstrommessung ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Versorgungsspannung minde­ stens auf eine Spannung erfolgt, mit der ein vorgege­ bener Mindestschleifenstrom erreicht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifenwiderstand eine vorbestimmte Verzögerungszeit nach der Schlei­ fenschlußerkennung festgestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifenwiderstand nach der Einschwingzeit von Strom und/oder Spannung der Teilnehmeranschluß­ leitung festgestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schleifenwiderstand vor dem An­ schalten von Hörtönen an die Teilnehmeranschlußlei­ tungen festgestellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Ver­ sorgungsspannung ausgehend von der höchsten möglichen Versorgungsspannung zu niedrigeren Versorgungsspan­ nungen hin erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung auf n feste Stufen einstellbar ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Schleifenwiderstandes n-1 Ent­ scheidungsschwellen vorgesehen sind.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Versorgungsspannung auf zwei feste Werte einstellbar ist.