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Schaltungsanordnung zur Beseitigung von Störungen in der Duplex-Telegraphie
infolge unvollkommenen Ausgleiches bei sehr schnellen Spannungsänderungen Die Erfindung
betrifft ein Telegraphiersystem, bei welchem die Signale über eine Leitung geschickt
werden, die infolge unvollkommenen Ausgleichs durch eine künstliche Leitung oder
aus anderen Ursachen sich nicht für vollen Duplexbetrieb eignet und bei welchein
synchron angetriebene Schalter an jeder der Stationen den Empfänger mindestens während
der Zeit eines Impulsflusses abschalten, in welcher störende Wirkungen auf den Empfänger
einwirken können.
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Bei dem Gegenstand der Erfindung verbinden die Schalter wechselweise
gleichzeitig die Sender und gleichzeitig die Empfänger mit der Leitung, tin:d weiterhin
sind Anordnungen vorgesehen, um die Periode einer jeden derartigen Verbindung in
Unterperioden zu teilen, zum Zwecke, einen Druckvorgang erfolgen zti lassen.
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Ferner sind Anordnungen getroffen, bei welchem Sender und Empfänger
an jeder Station wechselweise an die Leitung angeschlossen werden, und zwar jeder
mehrere Male während jeder Leitungszeit-Periode. Unter Leitungszeit soll die Zeit
verstanden werden, die ein Signal braucht, um den Weg zwischen der Sende- und Empfangsstation
zu durchfließen. Der Zweck dieser Vorkehrung ist, die Arbeitsgeschwindigkeit zu
steigern.
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Die Erfindung ist nachstehend beschrieben. Gewöhnliche Unterseekabel
sind für hohe Signalgeschwindigkeit infolge der starken, durch die große verteilte
Kapazität entstehenden Verzerrung nicht geeignet. Es ist im allgemeinen nicht üblich
gewesen, lange telegraphische Kabel zwecks Beseitigung der Kapazitätswirkung zu
belasten, obwohl nach dieser Richtung hin mancherlei Vorschläge gemacht wurden.
Bis in die jüngste Zeit sah man in Eisen das einzige geeignete Material einer induktiven
Belastung, und es scheint, als ob es ebeliso wirkungsvoll wäre, den Umfang des Kupferleiters
zu vergrößern, als eine Belastung mit Eisen vorzunehmen. Es war indessen zweifelhaft,
ob der durch das eine oder andere dieser Mittel hervorgerufene Vorteil die entsprechenden
Kosten rechtfertigt. In jüngster Zeit hat man eine Nickel-Eisen-Legierung gefunden,
die, mit Permalloy bezeichnet, eine bemerkenswert hohe Permeabilität für die bei
Signalsystemen vorkommenden niedrigen magnetischen Kräfte aufweist. Diese Legierung
erhöht, wenn sie für lange Unterseetelegraphenkabel als Belastungsinaterial benutzt
wird, in hervorragendem Maße die zulässige Signalgeschwindigkeit. Indessen besteht
ein Hindernis, eine solche Belastung vorzunehmen, insofern, als es keine künstliche
Leitung gibt für Duplexbetrieb, um eine genügend genaue Abgleichung bei solch hohen
Signalgeschwindigkeiten zu gewährleisten.
Wie bekannt, enthält die
gewöhnlicheKabelstationseinrichtung eine sogenannte Duplexbrücke, wobei zwei Verzweigungen
derselben aus gleichen Impedanzen, wie z. B. Kondensatoren, und die anderen zwei
aus dem Kabel bzw. einer künstlichen Leitung bestehen. Der Sender liegt gewöhnlich
zwischen der Spitze dieser Brücke und der Erde, und der Empfänger ist auf den Sender
abgeglichen. Die künstliche Leitung besteht aus Abschnitten zusammengefaßter Impedanzelemente
und bildet die Impedanz des Kabels nach. Letzteres ändert sich jedoch von Zeit zu
Zeit infolge von Temperatur änderungen,Erdströmen o. dgl., so daß eine gelegentliche
Wiedereinstellung der künstlichen Leitung nötig wird. .je höher die Signalfrequenzen
sind, um so schwieriger wird es, einen genauen Ausgleich einzuhalten, und bei den
nunmehrigen Signalgeschwindigkeiten kann ein solcher Ausgleich mit den üblichen
Stationsapparaten nicht aufrechterhalten werden.
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Die Erfindung sei an Hand von Zeichnungen erläutert.
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Abb. i zeigt die Schaltung eines Kabelsystems mit den Hauptmerkmalen
der Erfindung.
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Abb.2 zeigt die Änderung der Amplitude des übersandten Impulses an
Hand einer Kurve.
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Abb. 3 -neigt eine Schaltung mit Sende- und Empfangsverteilern.
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Abb. 4 zeigt eine Ankunftskurve für ein mit hoher Geschwindigkeit
betriebenes und mit Permalloy belastetes Kabel.
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Abb. 5 zeigt eine Kurve, welche den Strom darstellt, der beim Sender
auf das Kabel aufgedrückt wird.
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Abb. 6 zeigt einen Signalstromimpuls.
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In Abb. 7 und 8 sind Schalter dargestellt, welche gleichzeitig die
Sender und gleichzeitig die Empfänger an die Leitung anlegen.
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Abb. 9 zeigt eine verlängerte künstliche Leitung, welche bei L in
den Abb. 7 und 8 benutzt werden kann.
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Abb. io zeigt schematisch eine Anordnung, bei welcher Verteiler eine
jede Verbindungsperiode in Unterperioden zwecks Drucktelegraphenvorgangs unterteilen.
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Abb. i1, 12 und 13 zeigen Schaltungen, bei welchen der Sender
und der Empfänger jeder Station wechselweise mit der Leitung verbunden wird, und
zwar jeder mehrere Male während einer Leitungszeit.
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Der nachstehend gebrauchte Ausdruck Leitung schließt das Kabel mit
ein, und .der Ausdruck Leitungszeit bedeutet die Zeit, die für einen Signalimpuls
nötig ist, um die Leitung oder das Kabel zu durchfließen und den Empfänger zu erreichen.
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In Abb. 2 ist ein typischer Fall von Unausgeglichenheit dargestellt.
Die Kurve A, B, C,
D stellt den Strom im Empfangsinstrument an dem einen Leitungsende
dar, .der hervorgerufen wird infolge der von dem Sender am gleichen Leitungsende
während der Zeit AD
der künstlichen Duplexleitung zugeführten Spannung. Der
Teil A, B, ('nimmt nur einen kleinen Bruchteil dieser Zeit in Anspruch, kann
jedoch infolge seiner großen Amplitude das ankommende Signal in beachtenswerter
Weise stören. Der übrigbleibende Teil der Unausgeglichenheit C, D ist in seiner
Amplitude verhältnismäßig klein, und seine Wirkung auf die ankommenden Signale ist
unwesentlich. Betrachten wir Abb. i, so ist hier die übliche Wheatstonsche Brücke
gezeigt, in welcher das Kabel 6 eine Verzweigung bildet. Eine andere Verzweigung
wird von der künstlichen Leitung 7 mit geeigneten Widerständen und in üblicher Weise
geerdeten Kondensatoren gebildet, wobei die üblichen Kondensatoren 8 und 9 in den
anderen Brückenzweigen liegen. In der Brücke ist ein Verstärker oder eine korrigierende
künstliche Leitung io mit einem polarisierten Relais ii verbunden, welches seinerseits
einen lokalen Kreis steuert, in welchem eine Batterie 12 und ein Aufzeichnungsinstrument
oder Klopfer 13 liegt. Der Sender kann aus einer drehbaren Trommel 14 bestehen und
einem perforierten Band 15 sowie aus den Bürsten 16, 17 und 18. Mit der Sendetrommel
sind neutrale Relais i g und 2o und Batterien 21 und 22 in Verbindung gebracht,
durch welche eine Batterie 23 in bekannter Weise ein- und ausgeschaltet wird, um
Ströme beider Polaritäten auf die Leitung aufzudrücken. Es ist bei Systemen mit
Duplex- und Multiplexbetrieb üblich, die Wiederherstellungsvorrichtung io, welche
der Verstärkung dienen soll oder eine Verzerrung des Signales verhindern soll (eine
solche ist z. B. im britischen Patent 153.1g7 beschrieben) und das Empfangsrelais
i i direkt an die Verzweigungen 6 und 7 der Brücke zu legen. Es sei bemerkt, daß
die künstliche Leitung io ungefähr so aussehen kann wie die künstliche Leitung 50
oder 5o' der Abb. io. Die Genauigkeit des Systems hängt von der künstlichen Leitung
7 ab, welche genau denselben elektrischen Widerstand und die gleiche Kapazität haben
muß wie die wirkliche Leitung 6. Bei dem Gegenstand der Erfindung ist jedoch nur
die eine Seite des Emfpangsapparates dauernd mit der Brücke, z. B. bei 24, verbunden,
während die andere Seite so geschaltet ist, daß sie wechselnd an die Brücke gelegt
bzw. von ihr getrennt werden kann. Dies ist vermittels einer Bürste 25 durchgeführt,
welche mit der künstlichen Leitung 7 in einem Stromkreis liegt, und einer Bürste26,
die an die verstärkende künstliche Leitung io
angeschlossen ist.
Diese Bürsten kommen abwechselnd mit den leitenden Segmenten 27 und mit der nichtleitenden
Oberfläche des Verteilers 28 in Berührung. Wenn die Bürsten 25 und 26 auf den Segmenten
27 liegen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, so steht das Empfangsrelais
i i über die verstärkende künstliche Leitung io mit der ausgleichenden künstlichen
Leitung 7 in Verbindung, liegen jedoch die Bürsten auf dem nichtleitenden Teil
28, so ist der Empfangsapparat von der künstlichen Duplexleitung isoliert.
Der Verteilerrahmen 28 ist vorzugsweise auf der drehbaren Sendetrommel 14 angeordnet.
Die leitenden Segmente 27 sind kürzer als die Perforationen im Sendeband 15 und
sind so eingerichtet in bezug auf die Perforation, daß die Sendebürste 17 oder 18
auf die leitende Fläche der Trommel 1I gelangt, bevor die Bürsten 25 und 26 ein
Segment -27 berühren. Wenn die Trommel 14 nach den stationären Bürsten rotiert,
so ist das Empfangsinstruinent i i von der künstlichen Leitung 7 beim Beginn eines
jeden Impulses während der Zeit AC isoliert, während welcher die Unausgeglichenheit
am größten ist. Zu allen anderen Zeiten indessen befinden sich die Bürsten 25 und
26 auf einem Segment 27, und das Empfangsrelais i i steht in Verbindung mit der
künstlichen Duplexleitung, und es können Signale von der anderen Kabelstation empfangen
werden.
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Betrachten wir die andere Ausführung geinäß Abb.3, so ist hier dieselbe
Wheatstonsche Brücke wie in Abb. i dargestellt. jedoch ist an Stelle des Bandsenders
und des Empfangsklopfers ein synchroner Verteiler an jedem Ende der Leitung verwendet.
Ein Ring der Segmente 29 dient zum Senden, wobei die Segmente in diesem Ring von
gleicher Länge sind. Ein zweiter Ring von Segmenten 30 ist an Stelle von
28 vorgesehen, durch dessen Vermittlung das Empfangsrelais i i wechselnd mit der
künstlichen ausgleichenden Leitung ; verbunden bzw. von ihr isoliert ist. Ein dritter
Ring von Empfangssegmenten 31 ist vorgesehen, wobei jedes Segment elektrisch mit
einem Elektromagneten des Druckers 32 verbunden ist. Der Bandsender 33, der dazu
dient, Strom beider Polaritären der Leitung zuzuführen, ist mit den Sendesegmenten
29 in üblicher Weise verbunden. Die Bürste 34 liet an dem Sendesegment 29, die Bürste
35 an' den Segmenten 30, und die Bürste 36 ist mit den Empfangssegmenten 31 verbunden,
wobei diese Bürsten in bekannter Weise synchron bewegt werden. Es ist klar, daß
von den synchron sich bewegenden Bürsten 3.4, 35 und 36 die Bürste 34 auf ein Sendesegment
29 kommt, bevor die Bürste 35 ein Segment 30 erreicht; oder mit anderen Worten,
das Empfangsrelais an der Sendestation wird von der künstlichen Duplexleitung während
des allerersten Teils eines jeden Sendesignalimpulses der anderen Station abgeschaltet,
d. h. während der "Zeit, in welcher infolge von Unausgeglichenheit die größte Störung
gewöhnlich zu erwarten ist. Zu allen anderen Zeiten indessen ist das Empfangsinstrument
mit der künstlichen Leitung verbunden, und es können Signale von der anderen Station
empfangen werden. Damit irgendwelche Teile des ankommenden Signales zu einer Zeit
ankommen, in welcher das Empfangsinstrument eingeschaltet ist, ist es notwendig,
eine richtige Einstellung für den Sende- und Empfangsring des Verteilers an der
anderen Station in bezug auf die Segmente des Sende-oder Empfangsverteilers der
gebenden Station vorzunehmen. Durch wechselseitige Anordnung können beide Empfangsinstrumente
der störenden Wirkung der 'Unausgeglichenheit entzogen werden.
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Es sei nun das System beschrieben, bei welchem Schalter vorgesehen
sind, um abwechselnd gleichzeitig die Sender und gleichzeitig die Empfänger an die
Leitung anzuschließen, und bei welchen die Verbindungsdauer annähernd gleich ist
der Laufzeit des Sendestromes. Bei dieser Ausführung der Erfindung verzögert eine
verlängerte künstliche Leitung die Ankunftszeit der Empfangsimpulse, so daß die
Leitungszeit der Verbindungsdauer entspricht.
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Betrachten wir Abb. d, so zeigt hier eine Kurve die Beziehung zwischen
dem Strom Jit und der Zeit T, während welcher an der Sendestation dem Kabel eine
elektromotorische Kraft, z. B. vermittels einer Taste, zugeführt wird. Der Empfangsstrom
ist Null, während des Zeitintervalles T - 0 bis T - T1, und in den
späteren Momenten nimmt der Empfangsstrom plötzlich den Wert i an und wächst schrittweise
bis zu seinem stetigen Endwert. Die Werte T1 und i entsprechen den Formeln
Hierbei ist .S die Kabellänge, e die Basis des \ aperion Logarithmensystem, und
R, L. C sind Widerstand, Induktanz bzw. Kapazität pro Längeneinheit des Kabels.
Diese Formeln sind ermittelt aus dem Werk »The theory of the Submarine Telegraph
and Telephon Cable<. von H. W. Mal c o l r n, London, Benn Brothers Limited,
Seite 514. Das Gefälle der Ankunftskurve ist infolge der durch veränderlichen Widerstand
und Verluste hervorgerufenen Verzerrung nicht ganz vertikal.
Der
Strom 1'T1 welcher dem Kabel durch eine stetige dauernde Spannung zugeführt wird,
ist in Abb. 5 dargestellt. IT ist der Wert des Stromes an verschiedenen Punkten
längs des Kabels, der bei Zuführung konstanter Spannung in der Zeit T erreicht wird.
Eine ausführliche Erläuterung dieser Vorgänge findet sich in einem Aufsatz von J.R.Cars
on, veröffentlicht in »The Transactions of the American Institute of Electrical
Engineers« vom 21. Februar igi9, Band 38, Teil i, Seite 393 und 394, Figur 8 und
9.
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Wenn diese Spannung nur für eine kurze Periode, z. B. in Form eines
Punktsignales, angelegt wird, so erhält der Strom die in Abb. 6 dargestellte Form.
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Man sieht, daß der Strom in letzterem Falle aus dem Signal
a, b und einem Teil b, c be-
steht, welcher sich abhängig von den Kabelkonstanten
und von den am Sendeende benutzten künstlichen Leitungen eine Zeitlang fortsetzt.
Durch geeignete Wahl dieser künstlichen Leitungen ist es möglich, den Teil b, c
der Kurve zu beseitigen oder mindestens zu reduzieren, so daß in einem Zeitintervall,
verglichen mit der Signallänge a, b, sein Wert im Verhältnis zur Größe des
Signales klein wird.
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Betrachten wir Abb. 7, so endigt das Kabel Z an jedem Ende in zwei
Verzweigungen, enthaltend den Sender T bzw. den Empfänger R. Diese Verzweigungen
werden abwechselnd vermittels der Schalter Y, Y, die in bekannter Weise z.
B. durch Anordnungen, wie sie bei Drucktelegraphen üblich sind, in Synchronismus
gehalten werden, mit dem Kabel verbunden. Diese Schalter bestehen aus Scheiben,
von denen jede ein isolierendes Segment in und ein leitendes Segment zt enthält.
Die Bürsten f, f geben hierbei Kontakt mit der Peripherie dieser Segmente.
Die Rotationsgeschwindigkeit ist so, daß die Sender mit dem Kabel für eine bestimmte
Zeit verbunden sind, welche gleich oder geringer ist der Zeit, die nötig ist, um
einen Signalimpuls, der von dem einen Kabelende abgesandt ist, zum anderen Kabelende
gelangen zu lassen. Die Sender sind dann vom Kabel durch die Schalter
Y, Y abgeschaltet, welche hierauf die Empfänger für die gleiche Periode mit
dem Kabel verbinden. Vorzugsweise wird ein automatischer Sender benutzt, z. B. der
bekannte Bandsender, und es sind Anordnungen getroffen, um die Bewegung des Bandes
und des damit verbundenen Apparates während der Empfangsperioden anzuhalten. Dieser
Mechanismus kann mit der Welle des Schalters Y durch- mechanische Kupplung G verbunden
sein. Der Empfang kann durch Abhören oder durch ein Aufzeichnungssystem erfolgen.
Gewöhnlich wird die letztere Empfangsmethode angewendet, und der Aufzeichnungsmechanismus,
z. B. ein Band, wird in seiner Bewegung durch mechanische KupplungG während der
Sendeperioden angehalten.
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Die Betriebsweise der Schaltung nach Abb. 7 ergibt sich aus der obigen
Beschreibung. Nehmen wir die Übersendung eines Signals an der fernen Station zu
der Zeit T - 0 an, so besteht ein Intervall T., während dessen an dem vorliegenden
Kabelende nichts empfangen wird. Es ist also möglich, ohne Störung mit den Signalen,
welche vom anderen Kabelende empfangen werden, dieses Intervall für die Absendung
von Signalen zu benutzen, und die in Abb. 7 dargestellte Einrichtung ist für diesen
Zweck ausgebildet. Am Ende der Periode T,_ wird indessen das erste der Signale,
welches von der fernen Station abgesendet wurde, ankommen, und infolgedessen ist
es dann oder ein wenig früher nötig, den Sender abzuschalten und denselben durch
einen Empfangsapparat zu ersetzen. Nehmen wir an, daß man so an beiden Enden des
Kabels vorgegangen ist, indem man an beiden Stationen im Zeitpunkt t = 0 mit dem
Senden begonnen und nach einem Zeitraum T, den Sender abgeschaltet hat, so ergibt
sich, daß für eine Zeit T, Signale empfangen wurden, worauf unmittelbar danach eine
Lücke beim Senden mit der Länge T, entsteht, und zwar infolge des Umstandes, daß
die ferne Station vom Senden zum Empfangen übergegangen ist. Der Zeitraum, welcher
an jedem Kabelende zwischen dem letzten abgegebenen und dem ersten angekommenen
Signal nötig ist, hängt von der Zeit ab, welche von dem Schwanz des abgegebenen
Signals beansprucht wird, um einen solchen Wert zu bekommen, daß keine Störung bei
Empfang des Signals eintritt. Die Größe dieses Schwanzes kann beispielsweise durch
einen Sendekondensator K verringert werden, oder der Sendeapparat wird in eine Brückenanordnung
der bei der gewöhnlichen Duplex-Telegraphie benutzten Art eingeschaltet, erhält
jedoch eine Ausgeglichenheit, die nicht genügt, um beim gewöhnlichen Betriebe befriedigende
Ergebnisse zu zeitigen: Wendet man eine Brücke an, wie sie zuletzt erläutert wurde,
so kann die Schaltung der Abb.8 zur Verwendung gelangen. Die Brückenkreise haben
die gewöhnliche und bei Duplexbetrieb übliche Form, aber da AL die Impedanz
des Kabels nicht genau nachbildet, können Signale an einer Station während Signalgebung
derselben nicht empfangen werden. Signalbetrieb ist möglich mit der Methode, wie
sie oben an Hand der Abb.7 erläutert wurde.
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Die Schalter Y, Y (Abb.8) verbinden wechselnd die Sender und die Empfänger
mit der
Leitung für eine Zeit, die gleich oder kleiner ist als die
Fortpflanzungszeit T1 gemäß Abb. 7. An Stelle der mechanischen Kupplung G, G der
Abb. 7 kann das Anlassen und das Anhalten des Sende- und Aufzeichnungsmechanismus,
wie hier gezeigt ist, durch elektrische Hilfskontakte gesteuert werden. Die künstlichen
Leitungen AL, welche die Impedanz im Anfang des übersandten Signalimpulses
nicht genau nachbilden, bilden in einer sehr genauen Weise die Kabelimpedanz für
denjenigen Teil des übersandten Stromes nach, welcher oben rnit Schwanz bezeichnet
wurde. Dieser Teil des übersandten Signalstroms kann sehr leicht ausgeglichen werden,
und die Wirkung desselben auf den lokalen Empfänger kann infolgedessen aufgehoben
werden.
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Wenn große Unregelmäßigkeiten in der Impedanz längs des Kabels vorliegen,
so kann es nötig sein, die Störungen, welche von diesen Punkten und von der Brücke
ausgehen, auszugleichen. Diese zusätzliche Funktion übernimmt die künstliche Leitung
gemäß Abb. B.
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Variationen in der Größe des Wertes T1 können infolge kleiner Variationen
in den Kabelkonstanten vorkommen, so daß entsprechende Änderungen in der Schaltung
an den Kabelstationen vorgenommen werden müssen, was oft mit Schwierigkeiten verbunden
ist. Es wird deswegen vorgeschlagen, an jeder Station in Serie mit dem Kabel eine
verlängernde künstliche Leitung L, wie dieselbe schematisch in Abb.9 angegeben ist,
vorzusehen. Der Zweck derselben ist, die Zeit, welche für Fortpflanzung eines Signals
nötig ist, zu vergrößern, ohne daß im ganzen eine unzulässige Vergrößerung der Dämpfung
stattfindet. Diese künstliche Leitung kann aus einem oder mehreren Abschnitten bestehen,
von denen jeder eineInduktanz i und eine Kapazität k besitzt. Eine weitere Verlängerung
kann nötig werden infolge des Umstandes, daß die "Zeit T1 des Kabels allein nicht
für die Signalgeschwindigkeit sich eignet. Z. B. kann es sein, daß T1 gleichwertig
ist mit Perioden der Signalgeschwindigkeit. In diesem Falle wäre T, durch eine künstliche
Leitung zu vergrößern, bis die gesamte Zeit des Kabels und der künstlichen Leitung
drei Perioden beträgt.
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Es sei nunmehr das System beschrieben, bei welchem die Verteiler die
Zeit der Verbindung der Sender und Empfänger in Unterperioden unterteilen, und zwar
für die Arbeit eines Drucktelegraphen.
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Es sind Mechanismen vorgesehen, um die Sender an den Stationen gleichzeitig
mit dem Kabel für eine Zeit zu verbinden, die nicht größer ist als diejenige, «-elche
für die Absendung eines Impulses von einer Station bis zur Ankunft am Empfänger
der anderen Station nötig ist. Die Empfänger werden dann mit dem Kabel für eine
im wesentlichen gleiche Zeitperiode verbunden. Die Mechanismen verbinden einen Sendekondensator
mit einem Kabelende während der Sendeperiode und eine künstliche Leitung mit einem
Kabelende während der Periode für den Empfang der Signalimpulse.
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In Abb. io ist eine telegraphische Schaltung erläutert, in welcher
die Stationen A und B durch das Kabel C verbunden sind. Jede Station besitzt einen
besonderen rotierenden Verteiler. Diese Verteiler bewegen sich in bekannter Weise
in Svnchronismus. Ein Abschnitt eines jeden Verteilers ist in Sende- und Empfangssegmente
eingeteilt, welche mit dem Sende- bzw. Empfangsmechanismus verbunden sind. Die Zeit,
welche die Verteilerbürste für eine vollständige Umdrehung braucht, ist zweimal
so groß wie die Zeit, «-elche ein von einer Station ausgesandter Impuls braucht,
um den Empfänger zu erreichen. In der Schaltung sind zwei Wege vorgesehen für das
Senden von Impulsen und zwei Wege für den Empfang und die Aufzeichnung der Impulse.
Die Zahl der Stromwege hängt von den Charakteristiken des Kabels ab, welche letztere
die Zeit bestimmen, die ein Signal braucht, um den Empfänger der Fernstation zu
erreichen. Da es für eine gute Wirkungsweise zweckmäßig ist, den Sende-und Empfangsmechanismus
möglichst mit maximalerGeschwindigkeit arbeiten zu lassen, so folgt, daß so viele
Stromwege anzuordnen sind, als während der Zeit, die ein Signalimpuls bis zum Empfänger
der Fernstation braucht, in zufriedenstellenderWeise betrieben werden können. Infolgedessen
ist es für verschiedene Anlagen wünschenswert, Verteiler zu benutzen, die eine verschiedene
Zahl von Wegen aufweisen. An der Station A, die im linken Teil der Abb. io dargestellt
ist, sind die Sendesegmente i bis 5 in der üblichen Weise mit einem Sendemechanismus
d1 verbunden. Die Sendesegmente 6 bis io stehen in gleicher Weise mit einem zweiten
Sendemechanismus q.2 in Verbindung. Die Empfangssegmente i i bis 15 liegen
am Druckmechanismus .43, und die Segmente 16 bis 2o an einem ebensolchen Druckmechanismus
4d.. Der Bürstenmechanismus 45, der auf einem rotierenden Bürstenarm 46 montiert
ist, tritt aufeinanderfolgend mit den Segmenten i bis 2o in Verbindung und legt
hierbei die Segmente i bis i o an ein Sendesegment T und die Segmente i i bis 2o
an ein Empfangssegment R. Das Sendesegment T ist an einen Sendekondensator K gelegt,
welcher seinerseits finit dem Segment V eines anderen Abschnittes des Verteilers
verbunden ist. Das gemeinsame Empfangssegtnent R steht mit dem Anker 47
eines
Linienrelais in Verbindung. Dieser Anker liegt gewöhnlich an einer geerdeten Batterie
48. Die eine Seite der Wicklung 49 des Linienrelais ist geerdet, und die andere
liegt über eine künstliche Leitung 5o an einem Segment S, welches sich mit dem Segment
V in einer Linie befindet. Die künstliche Leitung, welche die Wellenform des empfangenen
Impulses korrigiert und Verzerrungen verhindert, kann verschiedene Typen aufweisen.
In der Zeichnung besteht dieselbe aus einer Kapazität, überbrückt durch einen nichtinduktiven
Widerstand in Serie mit dem Relais und einer Induktanz in Serie mit einem Widerstand
und in Brücke zum Relais. Die Seginente L' und S sind von gleicher Länge und entsprechen
den Segmenten T und R. Bei Rotation des Bürstenarmes 46 verbindet die Bürste 5 i
wechselnd die Segmente h und S mit dem Segment X, welches direkt am Kabel liegt.
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Um den Sende- und Druckmechanismus zu beeinflussen, ist der Verteiler
mit einem dritten Abschnitt ausgestattet, bestehend aus Segmenten 6o bis 63. Dieser
Abschnitt wird bei Rotation von 46 von der Bürste 5 2 bestrichen. Diese verbindet
aufeinanderfolgend die genannten Segmente mit dem Segment L, welches an Batterie
53 liegt. Das Lokalsegment 6o ist mit der einen Klemme des Magneten 54 verbunden,
der einen Teil des Druckmechaniscnus 44 bildet. Segment 61 liegt am Magneten 55
des Fortschaltmechanismus, welcher die Bandbewegung des Senders 41 steuert. Segment
62 ist mit Magnet 56 verbunden, der die Bandbewegung des Senders 42 beeinflußt.
Das Lokalsegment 63 liegt am Magneten 57, der den Druckmechanismus 43 beeinflußt.
Die anderen Klemmen der Segmente 45 bis 57 sind geerdet.
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Da die Stationen A und B in gleicher Weise ausgestattet sind
und da vorausgesetzt ist, daß die Bürsten mit gleichförmiger Geschwindigkeit über
die Verteilersegmente gleiten, so wird die @Virkungsweise des Systems ohne weiteres
ersichtlich. Wenn die Bürste 45 auf die Segmente i bis 5 gelangt, so wird eine Impulsserie,
z. B. dem Baudot-Code entsprechend, welche von den Zeichen abhängt, die auf dem
Band des Senders 41 eingestellt sind, über Bürste 45 nach dem Sendesegment T und
von hier zum Kondensator K geschickt. Diese Impulse werden durch Segmente V übertragen
und gelangen über Bürste 5 1 nach Segment X und von hier über das Kabel C
nach dem Segment X' der Station B. Da die Verteiler praktisch im Synchronismus sich
befinden, wird die Bürste 5 i' gerade auf das Signal S' kommen, wenn der .erste
Impuls die Station B erreicht. Die Folge ist ein Stromkreis vom Kabel nach X' über
Bürste 5 i' nach Segment S' und dann über die künstliche Leitung 5o', Relais 49'
zur Erde. Infolgedessen wird der Anker 47' betätigt, und ein Impuls, entsprechend
dem Sendeimpuls, fließt von Batterie 48 nach Segment R' über Bürste 45' zum Empfangssegment
i i', welches mit einem Empfangs- oder Druckmechanismus 43' verbunden ist. Wenn
Bürste 45 über die Segmente 2, 3, 4 und 5 gleitet, erfolgen in gleicher Weise Impulse
über die Segmente 1a', i3', 14' und 15' und stellen den gewünschten Buchstaben im
Drucker 43' ein. Wenn die Bürste 45 über die Segmente 6 bis io gleitet, wird eine
Impulsserie in gleicher Weise nach den Empfangssegmenten 16' bis 2ö geschickt und
bewirkt die Einstellung eines entsprechenden Buchstaben im Druckmechanismus 44.
Zur selben Zeit, in welcher Bürste 45 über Segment 6 schleift, geht die Bürste 52
über Segment 65 und schließt einen Strom von Batterie 53 über Segment L, Bürste
52, Segment 6,1, Elektromagnet 55 zur Erde. Der letztere spricht an und bewirkt
die Weiterschaltung des Bandes des Senders 41.
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In dem gleichen Augenblick, in welchem Bürste 45 das Segment i mit
dem Segment T verbindet, stellt die Bürste 45 an Station B eine Verbindung des Segments
i' mit dem Segment T' her und bewirkt in der bereits beschriebenen Weise die Absendung
von Impulsen vom Sender 41' nach Kabel C und dann zum Segment X der Station
A. In der Zeit, in welcher dieser Impuls die Empfangsstation erreicht, haben
die Bürsten 45, 5 i und 52 gerade die erste Hälfte ihres Weges zurückgelegt. Bürste
5 i verbindet infolgedessen Segment X mit dem Segment S, und Bürste 45 verbindet
Segment R mit dem Empfangssegment i i, während Segment 62 an das Lokalsegment L
gelegt wird. Der vom Sendesegment i' über das Kabel gesandte Impuls geht vom Segment
X nach Bürste 51 nach Segment S und dann über die künstliche Leitung 5o und die
Wicklung 49 des Linienrelais zur Erde. Das Relais schließt den Stromkreis von der
geerdeten Batterie 48 über Anker 47, Segment R, Bürste 45, Empfangssegment i i zur
Erde am Druckmechanismus 43. Wenn die Bürste 45' über die Segmente :2 bis 5 schleift,
werden in entsprechender Weise Impulse nach dem Druckmechanismus 43 gesandt und
bewirken die Einstellung eines bestimmten Buchstabens. Wenn Bürste 52 Kontakt 62
berührt, wird ein Stromkreis geschlossen von der geerdeten Batterie 53 über Segment
L, Bürste 52, Segment 62, Magnet 56 zur Erde. Der Magnet 56 schaltet das Band des
Senders 42 fort, welch letzterer gerade seine Sendearbeit vollendet hat. Wenn Bürste
45' über die Kontakte 6' bis io' gleitet, so werden im Sender 42' entstehende Impulse
in oben beschriebener
Weise nach den Empfangssegmenten 16 bis 2o
in Station A gesandt und von hier zum Druckmechanismus 44. Wenn Bürste 52 Kontakt
63 erreicht, so entsteht ein Lokalkreis von der geerdeten Batterie 53 über Segment
L, Bürste 52, Kontakt63, Magnet 57, Erde. Elektromagnet 57 betätigt den Druckmechanismus
43, auf welchem der Buchstabe eingestellt ist.
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Die Sendekondensatoren K und K' und die künstlichen Leitungen 5o und
5o' dienen dazu, dieWellenformen der übersandten und empfangenen Impulse zu ändern
und Verzerrungen zu beseitigen. In .der dargestellten Schaltung ist ein Linienrelais
verwendet, welches die Impulse nach dem Druckmechanismus sendet. Es ist natürlich
klar, daß die ankommenden Impulse verstärkt und direkt zur Betätigung des Druckers
verwendet werden können.
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Es sei nun die Anordnung beschrieben, bei welcher Sender und Empfänger
an jeder Station wechselweise mit der Leitung verbunden werden, und zwar mehrmals
während einer jeden Leitungszeit.
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In den Abb. i i bis 13 ist ein Telegraphensystem dargestellt, bei
welchem dieStationen A und B über ein Kabel C verbunden sind. Jede Station hat einen
besonderen rotierenden Verteiler, wobei die Verteiler in bekannter Weise im Synchronismus
sich bewegen. Jeder Verteiler besitzt einen Sendeabschnitt, um Impulse von einem
Sendemechanismus nach dem Kabel zu senden, einen Empfangsabschnitt, um Signale aufzunehmen
und nach dem Druckmechanismus zu leiten, einen Schalterabschnitt, um wechselnd die
Sende- und Empfangsabschnitte mit dem Kabel zu verbinden und einen Abschnitt, welcher
dieTätigkeit des Sende- und Empfangsmechanismus in richtiger Reihenfolge regelt.
In der Schaltung sind zwei Stromwege vorgesehen, für das Senden und für den Empfang
der Impulse. Die Zahl der Stromwege hängt von der höchstmöglichen Geschwindigkeit
ab, die mit dein Druck- und Sendemechanismus erreicht werden kann, da es wünschenswert
ist, das Kabel mit bester Wirksamkeit zu betreiben.
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An der Station A sind, wie Abb. i i erkennen läßt, die Sendesegmente
i bis 5 in der üblichen Weise mit einem Sendemechanismus 71 verbunden. Die Sendemagnete
6 bis io liegen an einem zweiten Sendemechanismus 72. Empfangssegmente i i bis 15
sind an einem Druckmechanismus 73 angeschlossen, und die Segmente 16 bis 2o stehen
mit einem ähnlichen Druckmechanismus 74 in Verbindung. Die auf dem Bürstenarm76
angeordneteBürste 75 gleitet aufeinanderfolgend über die Segmente i bis io und verbindet
dieselben mit einem Sendering T, welcher seinerseits über ein Relais 77 und einen
Kondensator 78 mit einer entsprechenden Reihe von Segmenten 8o bis 89 verbunden
ist. Letztere haben dieselbe Länge wie die Segmente i bis io und liegen in einer
Linie mit diesen. Das Relais 77 hat, wie später noch erläutert wird, den Zweck,
die Wellenform des ausgesandten Signales zu korrigieren.
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Vermittels einer zweiten auf dem Arm 76 angeordneten Bürste 9o «-erden
dieEmpfangssegmente 18 bis 2o und ii bis 17 aufeinanderfolgend mit einem
Ringabschnitt R verbunden, der mit dem Anker des Linienrelais 9 i in Verbindung
steht, welcher im Arbeitszustand mit einer geerdeten Batterie 92 verbunden ist.
Das Relais 9i ist über eine künstliche Leitung 93 mit den Empfangssegmenten ioo
bis io9 auf dem Schaltabschnitt des Verteilers verbunden. Diese Segmente entsprechen
in ihrer Länge und Anordnung den Empfangssegmenten i i bis 20. Zwischen den Sende-
und Empfangssegmenten des Schaltabschnittes liegen die Bremssegmente iio, welche
über dem Bremskondensator i i i mit dem Anker des Relais 77 verbunden sind. Vermittels
der Bürste 112 werden die Segmente 8o bis 89 bzw. ioo bis iog und die Segmente i
io mit dem Ring S verbunden, welcher über die künstliche Leitung 113 am Kabel C
liegt. Der Zweck der letztgenannten, verlängernden künstlichen Leitung wird weiter
unten erläutert.
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Der vierte Abschnitt des Verteilers besitzt einen Ring L, welcher
an der geerdeten Batterie 11.4 und an den Segmenten 115, 116, T17 und 118 liegt.
Das Segment 115 ist mit dem das Band fortschaltenden Magneten i i9 des Senders
72 verbunden; das Segment i 16 liegt am Magneten i 2o des Druckmechanismus
7d., das Segment 117 an dem Elektromagneten 121 des Senders 71 und das Segment i
18 am Magneten 122 des Druckmechanismus 73. Die auf dem Arm 76 angeordnete Bürste
123 verbindet die lokalen Segmente i 15 bis i 18 mit dem Ring L in richtiger Reihenfolge
und betätigt den Druckmechanismus und den Sendemechanismus in der richtigen Aufeinanderfolge.
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Station B ist eben so eingerichtet wie Station A. Da wir annehmen,
daß die Bürsten mit gleichförmiger Geschwindigkeit über die Verteilerabschnitte
gleiten, so ist die Wirkungsweise des Systems ohne weiteres verständlich.. Wenn
Bürste 75 das Segment i mit dem Sendering T verbindet, fließt ein Impuls von 71
über i, Bürste 75, Ring T, Relais 77, Sendekondensator 78 nach den Segmenten 8o
bis 89 des Schaltabschnittes. Da Bürste 112 gleichförmig mit Bürste 7 5 sich bewegt,
wird der Stromkreis «-eitergeführt von Segment 8o über Bürstenarm 112, Ring S und
verlängernde künstliche Leitung 113 zum Kabel C.
Infolge der Charakteristiken
des Kabels vergeht einige Zeit, bevor das Signal der Station A- nach Station B gelangt.
Wie aus Abb. 12 ersichtlich ist, wurde hier angenommen, daß diese Zeit so ist, daß
die Bürsten gerade mit den Empfangssegmenten ii bis i1' in Verbindung stehen. Infolgedessen
geht der von Segment i bei Station A ausgesandte Impuls, wenn er Station B erreicht,
über die verlängernde künstliche Leitung 113' nach S' des Schaltabschnittes und
über Bürste 112' nach Segment 103' und dann durch die künstliche Leitung
93' und Relais gi' zur Erde. Das Relais gi' bewirkt, daß der Impuls der Batterie
92' über den Anker von g 1' zum Ring R' gelangt und dann über Bürste go zum Empfangssegment
il', welches am Druckmechanismus 73' liegt. Wenn Bürste 75 an Station A über Segmente-,3,4
und 5 gleitet, so werden an Station B auf den Segmenten 12', 13', 14' und 15' Impulse
empfangen und erregen die Elektromagnete des Druckes 73' und bewirken die Einstellung
des Buchstabens. Bei weiterer Rotation des Bürstenarmes 76 verbindet die Bürste
123' das Segment i 18' mit dem Ring L' und schließt den Stromkreis ii4',
Ring L', Bürste i23', Segment 118' und Magnet 122', so daß der Druckmechanismus
betätigt wird.
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Während der Zeit, in welcher ein Impuls vom Segment i gesandt wird,
liegt das polarisierte Relais 77, welches die Gegenstromwirkung hervorbringt, in
Serie mit dem Kabel, und die Polarität des Stromes, der 77 durchfließt, ist so,
daß sein Anker an dem Kontakt liegt, welcher entgegengesetzte Polarität wie das
Signal hat. Wenn die Übersendung des Signals erfolgt ist, gelangtBürste 112 von
Segment 8o nach Segment iio, und das Kabel erhält einen kurzen Bremsimpuls, der
andere Polarität hat wie das gerade übersandte Signal, und zwar rührt dieser Impuls
von der Ladung des Bremskondensators i i i her. Dieser Impuls korrigiert die Wellenform
in bekannter Weise.
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Wenn die Bürste 112 nach Segment ioo gelangt, gleichzeitig mit der
nach dem Empfangssegment 18 kommenden Bürste go, so wird das Kabel C über die verlängernde
künstliche Leitung 113, Ring S, Bürste ii2, Segment ioo, künstliche Leitung
93, Relais gi mit Erde verbunden. Diese Verbindung erfolgt genau in dem Augenblick,
in welchem ein Stromimpuls, ausgehend von der Station B, die Station A erreicht.
Infolgedessen wird das Relais gi erregt und bewirkt einen verstärkten Impuls von
der geerdeten Batterie 92 über den Anker des Relais gi, Ring R, Bürste go zum Empfangssegment
18, von hier zu einem der Elektromagnete des Druckmechanismus. Der vom Segment 18
empfangene Impuls ist der dritte aus einer Serie von fünf Impulsen, welche von Station
B während einer vorhergehenden Rotation des Verteilers ausgesandt werden. Wenn Bürste
75 Segment i erreicht, so verbindet gleichzeitig Bürste 123 das Segment i 15 mit
dem Ring L und stellt so einen lokalen Stromkreis her von der geerdeten Batterie
114, Ring L, Bürste 123, Segment 115 und Elektromagnet iig des Senders 72. Das Ansprechen
des Elektromagneten i i g bewirkt im voraus die Fortschaltung des Bandes für eine
nachfolgende Impulsserie. Da Bürste 75 gleichförmig über die Segmente 2 bis io gleitet,
erfolgen durch den Sender 71 Impulse in der Weise, wie dies bereits für einen Signalweg
beschrieben wurde, und dann durch Sender 72 für den zweiten Signalweg. Wechselnd
mit der Übersendung der Impulse wird das Kabel mit den Empfangssegmenten 18 bis
2o und i i bis 171 verbunden.
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Sobald ein Impuls auf dem Sendesegment 2o empfangen ist, kommt die
Bürste 123 mit dem Lokalkontakt 116 in Berührung und bewirkt einen Stromkreis geerdete
Batterie i 14, Ring L, Bürste 123, Segment 116, so daß der Magnet i2o betätigt
wird. Dieser letztere bewirkt den Druck des im Druckmechanismus 74 eingestellten
Buchstabens. In gleicher Weise wie Bürste 75 in Eingriff mit dem Sendesegment 6
kommt, verbindet Bürste 123 das Segment 1 r7 mit dem Ring L, so daß Elektromagnet
121 anspricht und das Band des Senders 71 weiterschaltet.
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Die Zahl von Signalwegen bei einer besonderen Anlage hängt in hohem
Maße ab von der Signalgeschwindigkeit und von der Betriebsgeschwindigkeit des Stationsapparates.
Hierbei ist es zweckmäßig, die Zahl der Wege bis auf einen Betrag zu erhöhen, bei
welchem das Kabel mit seiner höchstmöglichen Geschwindigkeit betrieben werden kann.
Da ein ganz bestimmtes Verhältnis zwischen der Signalgeschwindigkeit und der Zeit
bestehen muß, welche ein Impuls zum Durchlaufen des Kabels braucht, so ergibt sich,
daß diese letztere Zeit gleich sein muß derjenigen, welche die Bürsten des Verteilers
brauchen, um über eine bestimmte Anzahl von Sendesegmenten zu gleiten. Bei der dargestellten
Schaltung ist angenommen, daß die Sendezeit eines Impulses über das Kabel gleich
der Zeit ist, welche die Bürsten brauchen, um über vier Sendesegmente zu gleiten.
So bewegt sich an der Station A die Bürste nach Abgabe eines Signals von Segment
i über die nachfolgenden Sendesegmente 2, 3 und 4 und passiert gerade das Empfangssegment
ii, wenn der übersandte Impuls an der Station B auf Seginent i i' empfangen wird.
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Es sei bemerkt, daß dieses System mit
seiner höchstmöglichen
Geschwindigkeit getrieben werden kann, verringert um den Bruchteil einer Zeit, welche
die Verteilerbürste beim Abtasten eines einzelnen Paares von Sende- und Empfangssegmenten
braucht, anstatt daß diese Geschwindigkeit um den Bruchteil einer Zeit verzögert
wird, die die Bürsten brauchen, um über eine Serie von fünf den zu druckenden Buchstaben
darstellenden Impulsen zu laufen. :hur sehr selten ist die Zeit für die Fortpflanzung
des Signals ganz genau gleich der Zeit, welche die Bürsten brauchen, um die verlangte
Entfernung auf dem Verteiler zu durchlaufen und, da es nicht wünschenswert ist,
die Signalgeschwindigkeit oder die Länge der Verteilersegmente zu ändern, wird die
verlängernde künstliche Leitung 113 vorgesehen, welche eine Verlängerung
der Fortpflanzungszeit bewirkt. Die zusätzliche Zeitspanne ist hierbei niemals größer
als die Zeit, welche die Bürsten brauchen, um über die Entfernung zwischen den aufeinanderfolgenden
Empfangssegmenten zu laufen.