DE4417838A1

DE4417838A1 - Verfahren zur Charakterisierung eines Ereignisses bekannter Form in einem Signalzug von erfaßten Digitaldaten

Info

Publication number: DE4417838A1
Application number: DE4417838A
Authority: DE
Inventors: Duwayne R Anderson
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2014-05-21
Also published as: JPH0719996A; FR2720162A1; FR2720162B1; DE4417838B4; JP2727058B2; US5365328A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Charakterisierung eines Ereignisses bekannter Form in einem Signalzug von erfaßten Digitaldaten nach Patentanspruch 1 bzw. 6. Insbesondere handelt es sich dabei um ein Verfahren zur genauen Bestimmung der Lage und der Verluste von nicht reflektierenden Ereignissen in optischen Zeitbereichs-Re flexionsgradphotometrie-Daten.

In Telekommunikations- und Netzwerkanwendungen werden Sen der und Empfänger über Signalübertragungskabel, wie etwa Koaxialkabel oder Lichtleiter miteinander verbunden. Fehler in solchen Kabeln führen oft zu einer unerwünschten Dämpfung von über die Kabel übertragenen Signalen, was zu Informa tionsverlusten führt. Zum Testen solcher Kabel zwecks Be stimmung von die Informationsübertragung beeinträchtigenden Unregelmäßigkeiten, wie etwa Fehlern oder anderen Diskon tinuitäten, werden Zeitbereichs-Reflexionsgradphotometer verwendet.

Die optische Zeitbereichs-Reflexionsgradphotometrie ist dem Radar ähnlich. In das Medium werden Impulse übertragen und es wird im Intervall zwischen Impulsen das Antwortsignal hinsichtlich Nicht-Leitereignissen, d. h. reflektierenden und nicht reflektierenden Ereignissen untersucht. Breitet sich Licht durch einen Lichtleiter aus, so streut das Leitermate rial das Licht in Form der sog. "Reyleigh-Streuung". Ein Teil des Lichtes wird durch den Leiter auf den Sender rück gestreut. Dieses Licht wird als "Rückstreuung" bezeichnet. Das Rückstreuungssignal von einem in einen Lichtleiter lau fenden Impuls nimmt exponentiell mit dem Abstand längs des Leiters ab. Ein nicht reflektierendes Ereignis im Leiter, bei dem Licht verloren geht, aber nicht reflektiert wird, erscheint im Rückströmungssignal als anormaler Fall über der Impulsbreite. Die Lokalisierung von nicht reflektierenden Ereignissen ist bei der Bestimmung der Leiterqualität und der Fehlerlage von Interesse. Aus dem bekannten Brechungs index des Leiters und der Abhängigkeit des Antwortsignals von der Zeit kann die Lage des fraglichen nicht reflektie renden Ereignisses relativ zu einem bekannten Ereignis, wie beispielsweise dem Leiterbeginn oder einer benachbarten Ver bindungseinrichtung oder Verspleisung bestimmt werden.

Ein nicht reflektierendes Ereignis besitzt ein charakteri stisches Z-förmiges Raster in der Zeitabhängigkeit des er faßten Rückstromdatensignals. Der Beginn des anormalen Ab falls in der Rückstreuung wird als Lage des nicht reflek tierenden Ereignisses betrachtet. Die Lokalisierung des Beginns des anormalen Abfalls ist jedoch schwierig, wenn das nicht reflektierende Ereignis in Rauschdaten liegt. Dieses Systemrauschen tendiert dazu, daß wahre Rückstreuungsant wortsignal zu verdecken. Zur Reduzierung des Rauschens im Rückstromantwortsignal ist eine Mittelung jedes Datenpunktes der erfaßten OTDR-Daten notwendig. Sowohl zur Reduzierung des Rauschens im Rückstreuungssignal als auch zur Lokalisie rung des Beginns des nicht reflektierenden Ereignisses sind verschiedene Verfahren verwendet worden.

Ein Verfahren zur Bestimmung der Lage eines nicht reflektie renden Ereignisses ist das Zweipunktverfahren. Liegt ein zweiter Datenpunkt tiefer als der vorhergehende Datenpunkt und ist die Differenz der Amplitudenwerte der Datenpunkte größer als ein Schwellwert, so wird ein nicht reflektieren des Ereignis angezeigt. Dieses Verfahren kann bei einem Signalzug gesammelter Daten oder bei einer laufenden punkt weisen Erfassung angewendet werden. Ein Nachteil dieses Ver fahrens besteht darin, daß zur weitestgehenden Reduzierung des Rauschens eine aufwendige Mittlung der Daten erforder lich ist. Dadurch wird die Erfassungszeit der OTDR-Daten und damit die zur Charakterisierung des Leiters und Lokalisie rung von Fehlern im Leiter erforderliche Zeit wesentlich er höht. Eine Reduzierung der Anzahl von Mittelungen vergrößert die Wahrscheinlichkeit, daß Nicht-Ereignisse als nicht re flektierende Ereignisse detektiert werden. Um dieses Problem zu lösen, muß der Detektorschwellwert erhöht werden, wodurch die nicht reflektierende Auflösung der OTDR-Daten verringert wird.

Viele bekannte Techniken zur Bestimmung der Lage von nicht reflektierenden Ereignissen nutzen die Ergebnisse einer re lativen Verlustbestimmungsrate. Die relative Verlustbestim mungsrate besteht im wesentlichen in der punktweisen Dif ferenzierung des erfaßten Signalzuges über eine Datenim pulsbreite. Da der Abtastabstand für die erfaßten Daten konstant ist, besteht eine Annäherung für die Differenta tion in einem Filter, das Datenwerte vor dem Differenta tionspunkt summiert und die Datenpunktsummen nach dem Wert subtrahiert. In einem Bereich von ein nicht reflektierendes Ereignis enthaltenden Daten erzeugt die Differentation ein die ungefähre Lage des nicht reflektierenden Ereignisses repräsentierendes Maximum.

Die US-PS 5 115 439 beschreibt ein Verfahren zur Detek tierung und Charakterisierungen von Anomalien in einem ge testeten Lichtleiter, bei dem eine erhöhte Mittlung über einen ein nicht reflektierendes Ereignis enthaltenden ab nehmenden Bereich ausgenutzt wird. Die ungefähre Lage des nicht reflektierenden Ereignisses wird mittels des oben beschriebenen Zweipunktverfahrens und einer minimalen Anzahl von Abtastungen für jeden Datenpunkt detektiert. Ist eine ungefähre Lage einmal gefunden, so wird der das Ereignis enthaltende Bereich erneut abgetastet und die relative Ver lustrate über dem Ereignis bestimmt und als ungefähre Lage des Ereignisses verwendet. Der Verlust über dem Ereignis wird ebenfalls bestimmt und mit empirisch abgeleiteten Ver lustwerten verglichen. Der das Ereignis enthaltende Bereich wird als Funktion des Verlustes verringert und es werden über den verringerten Bereich weitere Abtastungen vorgenom men und den vorhergehenden Abtastungen zur Rauschreduzierung hinzuaddiert. Das Verfahren zur Bestimmung der relativen Verlustrate, der Reduzierung des das Ereignis enthaltenden Bereiches und die zusätzliche Mittelung setzt sich über eine vorgegebene Anzahl von Iterationen fort. Das Ergebnis ist eine Lage für das Ereignis mit einem verringerten Unsicher heitsbereich für seine Lage.

Die US-PS 5 069 544 beschreibt ein angepaßtes Filter zur Be stimmung der ungefähren Lage von verlustbehafteten Ereignis sen. Die Filterfunktion f_mf wird gemäß folgender Gleichung gebildet:

f_mf = (p₁ + p₂) - (s₁ + s₂)

worin p₁ und p₂ die Werte der beiden vorhergehenden Daten punkte und s₁ und s₂ die Werte der beiden folgenden Daten punkte bedeuten. Die angepaßte Filterfunktion erzeugt eine Spitze, deren Lage die ungefähre Lage des Fehlers und deren Basislinienhöhe proportional zum Verlust des Fehlers ist.

Die US-PS 4 898 463 beschreibt ein optisches Zeitbereichs- Reflexionsgradphotometer mit einer automatischen Meßfunk tion von Lichtleiterdefekten. Ein Pegelberechnungsabschnitt führt sequentiell eine Differentation der erfaßten Signal zugdaten zur Erzeugung einer vorgegebenen Anzahl von Pe geldifferenzdaten zwischen zwei Punkten eines Intervalls "a"
durch. Das Intervall "a" zwischen zwei der Differentation unterworfenen Datenpunkten wird auf der Basis der Impuls breite "b" von durch einen Lichtempfangsabschnitt detektier ten Fresnel-Reflexionslicht detektiert und geringfügig größer als diese Impulsbreite "b" eingestellt. Die differen zierten Werte der erfaßten Daten sind konstant, wo kein Leitereignis vorhanden ist. Eine Änderung der differenzier ten Werte dient als Bezugspunkt X1 für das Ereignis, wobei zur Bestimmung der Lage des Ereignisses der Wert "a" dem Punkt X1 hinzuaddiert wird.

Gegenwärtig sind bekannte Verfahren zur Lokalisierung von nicht reflektierenden Ereignissen Annäherungen der Lage des Ereignisses. Eine genaue Lokalisierung eines nicht reflek tierenden Ereignisses hängt vom Betrag des Rauschens in den erfaßten Daten und dem Abtastabstand der Daten ab. Gegenwär tig ist die genaueste Lokalisierung eines nicht reflektie renden Ereignisses nicht besser als plus oder minus einem halben Abtastabstand. Die Überlagerung der erfaßten Daten durch Rauschen verringert die Genauigkeit noch weiter.

Es ist daher ein Verfahren zur Lokalisierung eines nicht re flektierenden Ereignisses in erfaßten Daten von einem ge testeten Leiter notwendig, das wesentlich genauer als das bekannte Zweipunktverfahren oder die Differenzierung der erfaßten Daten ist. Ein derartiges Verfahren sollte zur Ergebnisverbesserung durch Rauschreduzierung weder eine zusätzliche Abtastung noch einen verringerten Abtastabstand erfordert. Weiterhin sollte es mit einem solchen Verfahren möglich sein, ein nicht reflektierendes Ereignis mit einer Genauigkeit zu lokalisieren, die größer als der Abtastab stand der erfaßten Daten ist.

Die Erfindung sieht zu diesem Zweck ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 6 vor.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran sprüchen.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren zur Charakteri sierung eines Ereignisses bekannter Form in einem Signalzug erfaßter Digitaldaten. Den Digitaldaten wird ein Amplituden- und Lagekoeffizienten besitzendes Raster überlagert, um eine günstigste Anpassung zwischen den Daten und dem Raster als Funktion eines Spitzen-RMS-Wertes zu bestimmen. Der Spitzen- RMS-Wert wird zur Verifizierung der Existenz des Ereignis ses mit einem Schwellwert verglichen. Das Ereignis wird unter Verwendung der Amplituden- und Lagekoeffizienten des Rasters hinsichtlich Amplitude und Lage charakterisiert.

Ein derartiges Verfahren ist in einem optischen Zeitbe reichs-Reflexionsgradphotometer (OTDR) zur Charakterisie rung nicht reflektierender Ereignisse verwendbar. Nicht re flektierende Ereignisse in erfaßten OTDR-Digitaldaten besit zen eine bekannte Form, wobei den Digitaldaten ein diese Form repräsentierendes Amplituden- und Lagekoeffizienten be sitzendes Raster überlagert wird, um eine günstigste Anpas sung zwischen dem Raster und den Daten als Funktion eines Spitzen-RMS-Wertes überlagert wird. Bei der Überlagerung der Daten mit dem Raster ist vorzugsweise das Lagekoeffizienten inkrement kleiner als der Abtastabstand der erfaßten Digi taldaten. Der Spitzen-RMS-Wert wird mit einem Schwellwert verglichen, der zur Verifizierung der Existenz des Ereig nisses durch das lokale Rauschen des nicht reflektierenden Ereignisses festgelegt ist. Das nicht reflektierende Ereig nis wird hinsichtlich von Verlusten unter Verwendung des Amplitudenkoeffizienten und die Lage durch den Lagekoeffi zienten charakterisiert. Wird ein angenähertes Raster für das Ereignis verwendet, so wird als Funktion des Amplituden koeffizienten und der Impulsbreite von vom OTDR in den gete steten Leiter laufenden optischen Impulsen dem Lagekoeffi zienten ein zusätzlicher Korrekturfaktor hinzugefügt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines optischen Zeit bereichs-Reflexionsgradphotometers, welches das erfindungsgemäße Ereignischarakterisie rungsverfahren ausnutzt;

Fig. 2A-2E jeweils eine Darstellung eines Z-Rasters für ein nicht reflektierendes Ereignis, das er findungsgemäß dem nicht reflektierenden Er eignis angepaßt ist;

Fig. 3 ein Diagramm von 1/RMS-Werten in Abhängigkeit von Rasterabstand und Verlustkoeffizienten gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm von 1/RMS-Werten in Abhängigkeit von Abstandskoeffizientenwerten für Rauschda ten-OTDR-Daten gemäß der Erfindung; und

Fig. 5A-5F jeweils eine Darstellung eines Eckenanpas sungsrasters, das erfindungsgemäß an ein nicht reflektierendes Mehrfachereignis an gepaßt ist.

Rauschen ist bei erfaßten Digitaldaten ein allgegenwärtiges Problem. Jeder Versuch zur Analyse von Digitaldaten muß die Rauscheffekte in den Daten in Rechnung stellen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Lokalisierung eines Ereig nisses in erfaßten Digitaldaten wird das Rauschen in diesen Digitaldaten ohne eine ins Gewicht fallende Erhöhung der Signalmittlung der Daten effektiv reduziert. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, ein Ereignis in den Digi taldaten mit größerer Genauigkeit als dem Abtastabstand der Daten entsprechend zu lokalisieren.

Das Verfahren beinhaltet das Auffinden der günstigsten An passung eines Rasters an die erfaßten Digitaldaten. Das Ra ster kann eine genaue oder angenäherte Darstellung des eine bekannte Form besitzenden Ereignisses sein. Das Raster ist durch einen Amplituden- und Lagekoeffizienten besitzenden Ausdruck repräsentiert. Das Raster wird den Daten unter Aus nutzung eines iterativen Prozesses überlagert, wobei ein Koeffizient jeweils um einen Wert inkrementiert wird, wäh rend der andere Koeffizient durch eine Folge von Werten in krementiert wird. Das Raster und die Daten werden gemäß der Gleichung

S² = Σ(Pat_i - y_i)²

ausgewertet, worin S den effektiven Fehler (RMS) zwischen dem Signalzug und dem Raster, Pat_i den Wert des Rasteraus drucks im Datenpunkt und y_i den Wert des Datenpunktes be deuten. Die Auswertung jedes Lagekoeffizientenpunktes des Rasterausdrucks unter Verwendung des RMS-Ausdrucks redu ziert effektiv das Rauschen in den Daten. Die günstigste An passung zwischen dem Raster und den Daten erzeugt einen Spitzen-RMS-Wert. Die Lage- und Amplitudenkoeffizienten für den Spitzen-RMS-Wert liefern eine genaue Lokalisierung und eine genaue Amplitude des Ereignisses.

Zwar reduziert die Anwendung und die Auswertung des Rasters für die Digitaldaten effektiv das Rauschen in den Daten; der Spitzen-RMS-Wert muß jedoch zur Verifizierung der Existenz des Ereignisses mit einem Schwellwert verglichen werden. Der Schwellwert für den Vergleich basiert auf der Statistik der lokalen Veränderlichkeit des Rauschens in dem das Ereignis enthaltenden Bereich. Die verschiedenen Möglichkeiten der Berechnung der Normabweichung in einem Digitalsignal sind auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung an sich be kannt. Das wesentliche Konzept besteht hier darin, daß der Schwellwert als Funktion der lokalen Standardabweichung des Rauschens nicht aber in an sich bekannter Weise in Abhängig keit von irgendeinem voreingestellten willkürlichen Wert eingestellt wird.

Eine spezielle Ausführungsform des oben beschriebenen Ver fahrens dient zur Lokalisierung von nicht reflektierenden Ereignissen in optischen Zeitbereichs-Reflexionsgradphoto metrie (OTDR)-Daten. Gemäß Fig. 1 besitzt ein OTDR 10 einen optischen Sender 12, welcher einen Lichtimpuls über einen Koppler 14 in einen Lichtleiter 16 überträgt. Das Rayleigh- Rückstreuungsantwortsignal vom Lichtleiter 16 wird über den Koppler 14 auf einen Detektor 18 gegeben, dessen Ausgangs signal durch einen Analog-Digital-Umsetzer 20 abgetastet und in einer geeigneten Speicheranordnung 22 gespeichert wird, welche sowohl einen flüchtigen als auch einen nicht flüchti gen Speicher enthalten kann. Ein Mikroprozessor 24 steuert die Impulsfolgefrequenz und die Impulsbreite des übertra genen Lichtimpulses sowie die Abtaststartzeit, die Daten dauer und die Abtastrate für das empfangene Signal. Der Mikroprozessor 24 verarbeitet sodann die in der Speicheran ordnung 22 gespeicherten empfangenen Digitaldaten zur Erzeu gung einer Anzeige auf einem geeigneten Anzeigegerät 26, das sowohl eine analoge Anzeige als auch eine alphanumerische Anzeige enthält, wobei die angezeigte Information und die verschiedenen Betriebsparameter durch eine Bedienungsperson von einer Steuerschnittstelle 28 festgelegt werden. Der Mikroprozessor 24 kann ein integraler Teil des OTDR 10 oder eine getrennte Anordnung sein, welche mit dem OTDR über einen geeigneten Schnittstellenbus 30 kommuniziert.

Die Fig. 2A-2E zeigen einen Teil eines erfaßten OTDR-Sig nalzuges 50 mit einem nicht reflektierenden Ereignis 52. Generell werden die OTDR-Signalzugdaten 50 erfaßt und in der Speicheranordnung 22 gespeichert. Zur Auswertung des Signal zuges und zur Anzeige der Daten wird eine weitere Verarbei tung vorgenommen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf die gespeicherten Signalzugdaten 50 angewendet, kann jedoch auch auf OTDR-Daten bei deren Erfassung angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt nach dem Auffinden der ungefähren Lage des Ereignisses 52 zur Anwendung. Zur Loka lisierung der ungefähren Lage des Ereignisses 52 existieren verschiedene Wege. Einer dieser Wege besteht darin, einen gleitenden Anstieg über eine Impulsbreite zu erzeugen und Änderungen in der Steigung zu bestimmen, welche größer als ein auf dem lokalen Rauschen basierender Schwellwert ist. Den Schwellwert übersteigende Lagen in den Daten 50 werden als Nicht-Leiterereignis betrachtet. Durch eine weitere Verarbeitung wird bestimmt, ob das Ereignis ein reflektie rendes oder ein nicht reflektierendes Ereignis ist. Ist die ungefähre Lage für ein nicht reflektierendes Ereignis 52 ge funden, so dient das erfindungsgemäße Verfahren zur genauen Lokalisierung des Ereignisses 52 und Bestimmung von dessen Verlusten.

Gemäß den Fig. 2A-2E besitzt ein nicht reflektierendes Ereignis 52 eine spezielle Form. Ist diese Information und die Einstellung des OTDR, wie beispielsweise die Impulsbrei te bekannt, so kann ein Raster 54 zur Bestimmung der Lage und der Verluste des Ereignisses an die Daten 50 angepaßt werden. Ein das Raster repräsentierender mathematischer Aus druck kann so abgeleitet werden, daß er genau an die nicht lineare Form des nicht reflektierenden Ereignisses angepaßt ist und dem Signalzug Daten überlagert werden kann. Ein der artiger Ausdruck ist jedoch numerisch aufwendig und würde den Auswertungsprozeß des OTDR verlangsamen. Es kann statt dessen ein das Raster 54 repräsentierender linearer Anpas sungsausdruckverlauf ausgenutzt werden, welcher das nicht reflektierende Ereignis 52 genau annähert. Der lineare An passungsausdruckverlauf enthält auf die Lage und die Verlu ste des Ereignisses bezogene Koeffizienten. Die Überlage rung der Daten mit dem linearen Anpassungsausdruckverlauf und die Bestimmung des Spitzen-RMS-Wertes für die Anpassung ergibt die genaue Lage und die Verluste des Ereignisses 52.

Bei der Auffindung der günstigsten Anpassung für das Raster 54 werden die Verlust- und Lagekoeffizienten über einen Wertebereich inkrementiert. Da die ungefähre Lage des Ereig nisses 52 bekannt ist, kann der Wertebereich für den Lage koeffizienten beispielsweise auf eine halbe Impulsbreite vor und nach der ungefähren Lage des Ereignisses 52 eingestellt werden. Der die Verluste repräsentierende Amplitudenkoeffi zient wird als Funktion der Steigung des nicht reflektieren den Ereignisses 52 und der Ungenauigkeit der Steigungsmes sung aufgrund des Rauschens eingestellt. Die ungefähren Ver luste des Ereignisses 52 werden als Funktion des Produktes von Anstieg und Impulsbreite bestimmt, wobei die Ungenauig keit der Verluste eine Funktion des Produktes von Standard abweichung und Impulsbreite ist. Aus diesen Berechnungen wird ein unterer Grenzstartpunkt für den Verlustkoeffizien ten eingestellt.

Das Überlagern der Daten mit dem Raster 54 erfolgt durch Einstellen des Verlustkoeffizienten auf einen ersten Wert und Inkrementieren des Lagekoeffizienten über einen Werte bereich. Eine Möglichkeit dafür besteht darin, einen binä ren Suchvorgang zu verwenden, dessen Realisierung an sich bekannt ist und hier nicht weiter erläutert zu werden braucht. Ein wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß der Lagekoeffizient kleiner als der Abtastab stand der erfaßten Digitalsignalzugdaten 50 sein kann. Dies ermöglicht eine bisher nicht möglich gewesene Lokalisie rungsgenauigkeit, welcher größer als der Abtastabstand der Daten 50 ist. Die Fig. 2A-2E sind Darstellungen des dem nicht reflektierenden Ereignis 52 überlagerten Raster 54 für das nicht reflektierende Ereignis mit einem an die Verluste des Ereignisses angepaßten Verlustkoeffizienten. Fig. 3 zeigt die Ergebnisse des Rasteranpaßprozesses an das nicht reflektierende Ereignis 52. Fig. 3 zeigt den 1/RMS-Wert als Funktion der Rasterlage und der Verlustkoeffizienten. Zum Zwecke der Darstellung der Ergebnisse der Rasteranpassung in lesbarer Form ist ein 1/RMS-Wert zur Erzeugung einer positi ven Spitze aufgetragen, während das Auftragen des RMS-Ergeb nisses eine negative Spitze erzeugt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, das ein einem speziellen Satz von Lage- und Verlustkoeffizienten entsprechender Spitzenwert erhalten wird. Diese Koeffizienten dienen zur Charakterisierung der Lage und der Verluste des nicht reflektierenden Ereignisses 52.

Wie für die Erfindung bereits generell beschrieben, wird der Spitzen-RMS-Wert zur Verifizierung der Existenz des Ereig nisses mit einem Schwellwert verglichen. Fig. 4 zeigt eine zweidimensionale Darstellung sowohl einer sauberen als auch einer rauschbehafteten 1/RMS-Funktion, wobei der Abstand auf der x-Achse und der 1/RMS-Wert auf der y-Achse aufgetragen ist. Es ist trival, zu bestimmen, ein in nicht mit Rauschen behafteten Daten vorhandenes Ereignis gemäß der Kurve 56 zu bestimmen. In einer Kurve 58 mit einer großen Rauschkompo nente ist es jedoch oft schwierig, zu bestimmen, ob es sich um ein reales Ereignis handelt. Erfindungsgemäß wird die Statistik der lokalen Veränderung des Rauschens in dem das Ereignis enthaltenden Bereich zur Einstellung eines Schwell wertes 60 ausgenutzt. Auf der Basis des abgeleiteten Schwellwertes 60 besteht eine 95%ige Wahrscheinlichkeit, daß das Ereignis ein reales Ereignis ist. In existierenden OTDR′s wird ein willkürlicher Schwellwert zur Detektierung eines Ereignisses auf der Basis eines vorgewählten Benutzer wertes oder eines mittleren Rauschwertes für den gesamten Leiter und das Testinstrument eingestellt.

Wie bereits ausgeführt, ist das in der bevorzugten Ausfüh rungsform verwendete Raster 54 für ein nicht reflektierendes Ereignis eine Annäherung eines realen nicht reflektierenden Ereignisses. Das Z-Anpassungsraster 54 setzt sich aus drei linearen Segmenten zusammen, wobei das beginnende Segment eine lineare Annäherung der Signalzugdatenpunkte über dem Segment ist. Das zweite Segment, das ein Verlustbereich ist, bildet das nicht reflektierende Ereignis mit bestimmten an genommenen Verlusten nach und ist eine Impulsbreite lang. Das dritte Ereignis ist eine lineare Annäherung der Signal zugdatenpunkte über eine bestimmte Länge nach dem Ende des Verlustbereiches. Da das Raster 54 eine Annäherung ist, ist es wünschenswert zur genaueren Lokalisierung des Ereignisses 52 dem Lagekoeffizienten einen Korrektwert hinzuzufügen. Eine Möglichkeit der Erzeugung des Korrekturwertes besteht darin, als Funktion der Verluste und der Impulsbreite eine Abstandskorrekturformel abzuleiten, da der Abstandsfehler eine Funktion der Verluste des Ereignisses und der Impuls breite ist. Ist das Ereignis im Anpassungsraster 54 loka lisiert, so wird der Korrekturwert abgeleitet und dem Lage koeffizienten hinzugefügt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es numerisch aufwendiger ist und daher zur Bestimmung der Lage des nicht reflektierenden Ereignis ses 52 mehr Zeit erforderlich ist. Eine schnellere Alterna tive besteht darin, aus empirisch abgeleiteten Daten eine Impulsbreite/Verlusttabellenfunktion abzuleiten und die Da ten in der OTDR-Speicheranordnung 22 zu speichern. Da die Impulsbreite der einlaufenden optischen Impulse für die Leiteruntersuchung bekannt ist, kann der Abstandskorrektur wert für das Ereignis 52 bestimmt werden, wenn der Verlust koeffizient des Spitzen-RMS-Wertes für die Raster/Daten anpassung erhalten worden ist. Sind die inkrementellen Werte des Verlustkoeffizienten kleiner als die Verlustwerte in der Tabelle, so kann zur Realisierung eines genaueren Lokalisie rungskorrekturwertes eine Interpolation vorgenommen werden.

Das Z-Anpassungsraster 54 wirkt bei nicht reflektierenden Einzelereignissen 52 gut. Unbeabstandete nicht-reflektie rende Ereignisse erfordern jedoch ein anderes Rasters. Ein derartiges Raster ist in den Fig. 5A-5F zwei eng benachbar ten nicht reflektierenden Ereignissen 64 und 66 zugeordnet. Das neue als Eckenanpassungsraster bezeichnete Raster 62 beträgt zwei Drittel eines Z-Anpassungsrasters 54 und wird den Signalzugdaten 50 aus beiden Richtungen hinzugefügt. Da ein nicht reflektierendes Ereignis nicht größer als eine Impulsbreite sein kann, wird jedes nicht reflektierende Er eignis, das größer als eine Impulsbreite ist, als Mehrfach ereignisse besitzend betrachtet. Dieses Eckenanpassungsra ster 62 wird den nicht reflektierenden Mehrfachereignissen 64 und 66 in einer Weise hinzugefügt, die dem Z-Anpassungs raster 54 mit der Ausnahme entspricht, daß es aus beiden Richtungen hinzugefügt wird. Die günstigste Anpassung für die Raster 62 aus beiden Richtungen erzeugt Spitzen-RMS- Werte, welche die Einzelereignisse 64 und 66 hinsichtlich Abstand und Verlusten charakterisieren.

Vorstehend wurde ein Verfahren zur Charakterisierung eines Ereignisses in erfaßten Digitaldaten, wie beispielsweise OTDR-Daten für ein nicht reflektierendes Ereignis, be schrieben, wobei die Form des Ereignisses bekannt ist. Ein Amplituden- und Lagekoeffizienten besitzendes Raster wird den Daten zur Bestimmung der günstigsten Anpassung zwischen den Daten und dem Raster als Funktion eines Spitzen-RMS- Wertes überlagert. Dabei werden die Amplituden- und Lage koeffizienten zur Auffindung der besten Rasteranpassung über einen Wertebereich inkrementiert. Der Spitzen-RMS-Wert wird zur Verifizierung der Existenz des Ereignisses mit einem Schwellwert verglichen. Ist das Ereignis gültig, so wird es unter Ausnutzung der Lage- und Amplitudenkoeffizienten hin sichtlich Abstand und Amplitude charakterisiert. Das Ver fahren ist sowohl für gleichförmig als auch ungleichförmig beabstandete Datenabtastwerte anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Charakterisierung eines Ereignisses bekannter Form in einem Signalzug von erfaßten Di gitaldaten, insbesondere eines nicht reflektierenden Ereignisses bekannter Form in einem Signalzug von er faßten optischen Zeitbereichs-Reflexionsgradphoto metrie-Digitaldaten von einem getesteten Leiter, bei dem

(a) den erfaßten Digitaldaten ein Amplituden- und Lagekoeffizienten besitzendes Raster überlagert wird, um eine günstigste Anpassung zwischen den Daten und dem Raster als Funktion eines Spitzen- RMS-Wertes zu bestimmen,
(b) der Spitzen-RMS-Wert zur Verifizierung der Exi stenz des Ereignisses mit einem Schwellwert ver glichen wird, und
(c) das Ereignis, insbesondere das nicht reflektie rende Ereignis, hinsichtlich Amplitude und Lage, insbesondere hinsichtlich Verlust und Lage auf dem Leiter, unter Verwendung der Amplituden- und Lage koeffizienten charakterisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerung die Schritte:

(a) Inkrementierung des Amplitudenkoeffizienten eines Rasters,
(b) Anordnung des Rasters auf den erfaßten Daten zur Bestimmung des RMS-Wertes als Funktion einer Ände rung des Lagekoeffizienten, wobei der Lagekoeffi zient-Inkrementabstand kleiner als der Abtastab stand der Digitaldaten ist, und
(c) Wiederholung der Schritte (a) und (b) für den Spitzen-RMS-Wert

umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schwellwert als Funktion des lokalen Rauschens im Ereignis ausgewertet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Überlagerung die Schritte:

(a) Bestimmung einer ungefähren Lage für ein nicht reflektierendes Ereignis in den erfaßten Digital daten,
(b) Inkrementierung des Amplitudenkoeffizienten eines Rasters,
(c) Anordnung des Rasters auf den erfaßten Daten zur Bestimmung des RMS-Wertes als Funktion der Ände rung des Lagekoeffizienten, wobei der Lagekoeffi zient-Inkrementabstand kleiner als der Abtastab stand der Digitaldaten ist, und
(d) Wiederholung der Schritte (b) und (c) für den Spitzen-RMS-Wert

umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die erfaßten Digitaldaten eine Funk tion von in den getesteten Leiter laufenden optischen Impulsen mit vorgegebener Impulsbreite ist, ein opti sches Antwortsignal vom Leiter in ein elektrisches Si gnal überführt, abgetastet und in einem optischen Zeit bereich-Reflexionsgradphotometer gespeichert wird, und daß zur Charakterisierung dem Lagekoeffizienten des Rasters als Funktion des Amplitudenkoeffizienten und der Impulsbreite der einlaufenden optischen Impulse ein Korrekturwert hinzugefügt wird.

6. Verfahren zur Charakterisierung eines nicht reflektie renden Ereignisses in erfaßten optischen Zeitbereichs- Reflexionsgradphotometrie-Digitaldaten von einem gete steten Leiter, wobei das nicht reflektierende Ereignis eine bekannte Form besitzt, optische Impulse mit einer vorgegebenen Impulsbreite in den Leiter laufen und ein optisches Antwortsignal vom Leiter in ein elektrisches Signal überführt, abgetastet und in einem optischen Zeitbereichs-Reflexionsgradphotometer gespeichert wird, insbesondere nach Anspruch 1, bei dem

(a) eine ungefähre Lage für das nicht reflektierende Ereignis in den erfaßten Digitaldaten bestimmt wird,
(b) den erfaßten Digitaldaten ein Amplituden- und La gekoeffizienten besitzendes Raster überlagert wird, um als Funktion eines Spitzen-RMS-Wertes durch Inkrementieren des Amplitudenkoeffizienten des Rasters eine günstigste Anpassung zwischen den Daten und dem Raster zu bestimmen, und den erfaß ten Daten das Raster für jeden Amplitudenkoef fizienten überlagert wird, um den RMS-Wert als Funktion einer Änderung des Lagekoeffizienten zu bestimmen, wobei der Lagekoeffizientenabstand kleiner als der Abtastabstand der Digitaldaten ist,
(c) der Spitzen-RMS-Wert zur Verifizierung der Exi stenz des Ereignisses mit einem Schwellwert ver glichen wird, der als Funktion des lokalen Rau schens im Ereignis ausgewertet wird,
(d) das nicht reflektierende Ereignis hinsichtlich Verlust und Lage auf dem Leiter unter Verwendung der Amplituden- und Lagekoeffizienten des Rasters charakterisiert wird, und
(e) dem Lagekoeffizienten des Rasters als Funktion des Amplitudenkoeffizienten und der Impulsbreite der einlaufenden optischen Impulse ein Korrekturwert hinzugefügt wird.