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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zur Ausführung des
Verfahrens vorgesehene Vorrichtung für die Wartung über ein
Datenübertragungsnetz
ohne physikalische und vorübergehende
Trennung des Netzes, wobei die Daten außerdem über ein zweidrahtiges Netz
weitergeleitet werden.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung die Verifikation und Überwachung von Kommunikationsprotokollen
(Analyse der Signale, der Störungen,
Visualisierung mittels Oszilloskop, Analyse basierend auf der Plattform „LABVIEW", Analyse der Rahmen, Analyse
des Protokolls (Transpac, Internet...), Fehlerzählung, Überprüfung, CRC-Extraktion, Beobachtungen/Überwachung,
Pegel, Spitzenpegel, Unterbrechungen, Mikrounterbrechungen...),
die zwischen zwei Einrichtungen ausgetauscht werden, welche über ein
zweidrahtiges bzw. zweiadriges Übertragungsnetz
verbunden sind, welches im Halbduplexmodus und/oder im Vollduplexmodus
arbeitet, ohne einen Differenztransformator zu benötigen, wobei eine
vernachlässigbare
Leitungsdämpfung
gewährleistet
wird, die wesentlichen in der Größenordnung von
0,5 dB/600 Ohm liegt (Impedanz, die an die Übertragungsrate der Leitung
anzupassen ist), und zwar sowohl in einer analogen oder digitalen
Technik.
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Die
bekannten Verfahren wurden für
Datenübertragungsnetze
entwickelt, die auf einer vierdrahtigen Architektur basieren, wobei
zwei Drähte
für das Senden
und zwei Drähte
für den
Empfang reserviert sind. In dieser Art von Technik umfassen die
Meßvorrichtungen
einen Hochimpedanzeingang, welcher die Extraktion der Signale gestattet,
und zwar ohne Störung
der ablaufenden Übertragungen.
Abhängig
von deren Verbindung (parallel zum Sendepaar oder parallel zum Empfangspaar)
bezieht sich die Beobachtung auf das Senden der Daten oder auf deren
Empfang.
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Das
Dokument
US 5 425 052 offenbart
ein System zum Extrahieren und Separieren der jeweiligen Signale
aus einer digitalen Vollduplexverbindung.
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Es
ist leicht ersichtlich, daß es
in einer analogen oder digitalen Zweidrahttechnik, in der die zwei Drähte gleichzeitig
eine Sendenachricht und eine Empfangsnachricht übertragen, unmöglich ist,
eine Protokollüberwachungseinrichtung
einzufügen,
ohne das Netz zu trennen. Daher benötigen bisher alle bekannten
Einrichtungen eine Unterbrechung des Netzes, auch wenn diese nur
kurz ist, um die Vorrichtung zwischen die zu überwachenden Einrichtung anzuschließen oder
abzutrennen.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
diese Nachteile, indem sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Ausführung
dieses Verfahrens vorsieht, welche die Erfassung der Signale und
deren weitere Interpretation in einem zweidrahtigen Datenübertragungsnetz
gestatten, ohne die Leitung zu trennen.
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Daher
ist das Verfahren zur Extraktion elektrischer Signale, die von den
zwei Enden einer zweidrahtigen Verbindung zwischen zwei Einrichtungen stammen,
die Daten austauschen, gekennzeichnet durch Anschließen eine
Sonde mit einer Dämpfungszelle
zu beiden Seiten eines Trenungspunkts, der auf dem Leitungspaar
angeordnet ist; danach Trennen der so aufgebauten Verbindungen,
um die Signale in die Dämpfungszelle
zu übertragen;
Aktivieren der Dämpfungszelle
durch schrittweises Abschalten der aktiven Komponenten, Entnehmen
der Hochimpedanz-Signale an den zwei Enden der Dämpfungszelle; und nach einer
analogen Berechnung basierend auf einer Subtraktion der Signale
und einer Multiplikation mit einer Konstanten, die direkt mit dem Dämpfungswert
der Zelle verknüpft
ist, Gewinnen von Spiegelsignalen der elektrischen Signale, die
an dem einen oder dem anderen Ende des Leitungspaars eingeleitet
wurden, am Ausgang der Dämpfungszelle.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der im weiteren dargestellten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
die ein Ausführungsbeispiel darstellen,
welches keinesfalls beschränkenden Charakter
hat. In den Figuren:
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1 ist
ein Schaltbild, das ein Beispiel eines Leitungspaares darstellt,
welches zwei Einrichtungen verbindet, die Informationen oder Daten
vom analogen Typ (Telefonverbindungen, angemietete Verbindungen),
oder vom digitalen Typ (Numeris, Transfix, HDSL...) austauschen,
wobei dieses Paar mit einem Trennungspunkt versehen ist;
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2 zeigt
den elektronischen Prinzipschaltkreis einer Dämpfungszelle;
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3 zeigt
den elektronischen Prinzipschaltkreis einer Abtastsonde für Signale;
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4 zeigt
den Anschluß einer
Abtastsonde an das in 1 dargestellte Leitungspaar,
wobei die Sonde und die Dämpfungszelle
inaktiv sind;
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5 zeigt
den Anschluß einer
Abtastsonde gemäß einer
anderen Ausführung
an dem in 1 dargestellten Leitungspaar,
wobei die Sonde und die Dämpfungszelle
inaktiv sind;
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6 zeigt
den Anschluß einer
Abtastsonde an das in 1 dargestellte Leitungspaar,
wobei der Trennungspunkt offen ist, so daß die Signale in die Dämpfungszelle
geleitet werden, ohne sie zu entnehmen;
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7 zeigt
die letzte Phase des Anschlusses, wobei in dieser Konfiguration
die Abtastsonde aktiv ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht dieses darin, daß eine
elektronische Einrichtung an ein Leitungspaar (vgl. 1)
angeschlossen wird, das zwei Einrichtungen oder zwei Geräte verbindet,
die über
ein zweidrahtiges bzw. zweiadriges Netz Informationen oder Daten
austauschen, wobei die Verbindungspunkte dieser Leitungen an den
Einrichtungen mit A, B, C, D gekennzeichnet sind und einen Trennungspunkt
Pc aufweisen, der schematisch im wesentlichen auf der einen Seite
zwischen den Punkten A und B und auf der anderen Seite zwischen
C und D vorgesehen ist, jedoch kann er abhängig vom Einrichtungstyp auch
im Bereich einer Einrichtung anstatt in dem der anderen vorgesehen
sein. In der 1 ist es wichtig zu bemerken,
daß der
Trennungspunkt Pc geschlossen ist, und die Informationen über das
Leitungspaar in eine Richtung oder in einer anderen Richtung zwischen
den zwei Einrichtungen ausgetauscht werden.
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Die
Vorrichtung oder der elektronische Schaltkreis umfaßt zum einen
eine Dämpfungszelle (siehe 2),
und zum anderen eine Abtastsonde, welche die Dämpfungszelle umfaßt (vgl. 3).
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Der 2 kann
entnommen werden, daß die Dämpfungszelle
vier Verbindungspunkte A',
B', C', D' umfaßt, welche
untereinander in Brücke
geschaltet sind, und auf der einen Seite die in Serie geschalteten
Widerstände
Rs und auf der anderen Seite einen Widerstand Rp, zumindest einen
Kondensator C sowie einen Schalter S umfaßt, der die Aktivierung dieser
Zelle ermöglicht.
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Es
ist zu bemerken, daß die
folgende Beziehung zwischen Rs und Rp besteht: Rs
= Z0(1 – 10–α/20) Rp = (Z0 – Rs)(Z0 + Rs)/2Rs,wobei α dem Dämpfungswert entspricht, der
durch den Verbraucher im Schaltkreis vorgesehen ist, wobei in diesem
Fall α =
0,5 dB gilt, und Z0 der nominalen Impedanz
der Leitung und der Dämpfungszelle entspricht,
die in diesem Fall Z0 = 600 Ω ist.
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Die
Punkte A', B', C', D' stellen die Verbindungspunkte
der Sonde, welche die Dämpfungszelle umfaßt, auf
dem Leitungspaar dar. Diese Punkte sind auf der einen Seite mit
dem inversen und dem nicht-inversen Eingang der zwei Operationsverstärker, die
in der 3 durch A01 und A02 dargestellt sind, oder sind
mit zwei Transformatoren in einer Weise verbunden, so daß diese
einem Differenz-Digital- und/oder -Analog-Umwandler entsprechen,
der die Extraktion der Hochimpedanzsignale gestattet, und auf der
anderen Seite mit den Verbindungspunkten A, B, C, D des Leitungspaars
verbunden, von dem die Signale entnommen werden sollen (siehe 4).
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Der
erste Schritt des Verfahrens zur Wartung des Übertragungsnetzes besteht daher
darin, zu beiden Seiten des vorbestimmten Trennungspunkts Pc auf
der einen Seite an der Leitung AC und zur anderen Seite an der Leitung
BD die vier Verbindungspunkte A',
B', C', D' parallel anzuschließen, die
von der Sonde und der Dämpfungszelle
stammen.
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Es
ist zu bemerken, daß die
Verbindungspunkte A',
B', C', D' den jeweiligen Punkten
A, B, C, D entsprechen.
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In
dieser Phase ist der Trennungspunkt Pc geschlossen, und die Ströme i fließen normal
zwischen (A, C) auf der einen Seite und (D, B) auf der anderen Seite,
wobei die der Leitung (A, C) beispielsweise einer Datensendung entspricht,
dagegen die Leitung (D, B) beispielsweise einem Datenempfang entspricht.
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Unter
der Voraussetzung verschiedener gegebener Werte der Widerstände Rs der
Dämpfungszelle
werden die Signale durch das Anschließen der Sonde nicht beeinflußt.
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Der
zweite Schritt des Verfahrens (vgl. 6) besteht
darin, den Trennungspunkt Pc zu öffnen
(wobei der Schalter S der Dämpfungszelle gleichfalls
offen gehalten wird), so daß die Ströme i innerhalb
der vier Widerstände
Rs/2 auf der einen Seite von A nach A', dann von A' nach C', und schließlich von C' nach C, und auf der anderen Seite von
D nach D', dann
von D' nach B und
schließlich von
B' nach B abgeleitet
werden.
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In
dem in der 6 dargestellten Prinzipschaltbild
des elektronischen Schaltkreises ist der Wert Rs/2 gegenüber dem
Widerstand der Leitungen (A, C) und (D, B) vernachlässigbar.
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Üblicherweise
kann der Trennungspunkt Pc in einer Standard-Innenklemmleiste, an
dem einen oder anderen der Ende in den Einrichtungen liegen, wobei
dieser Trennungspunkt in der üblichen
Terminologie von Betreibern „Endklemme
oder Abschluß" genannt wird.
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Der
folgende Schritt des Verfahrens besteht darin, die modifizierte
Dämpfungsleitung
zu aktivieren, indem die aktiven Komponenten nacheinander heruntergeschaltet
werden, wodurch der Nominalwert der Dämpfungsleitung sich in Reihe
in die Verbindung einkoppeln kann, in "unserem Fall 3 dB. Dieser Schritt ist
schematisch in der 7 dargestellt, der Schalter
S ist geschlossen, die Sonde wird hinsichtlich der variablen Wechselstromsignale
aktiv und bleibt trotzdem hinsichtlich des Leitungsstroms transparent,
wobei der Kondensator C die Gleichstromkomponente des Signals nicht
passieren läßt.
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Im
Falle der Fig. ist es möglich,
auf der Höhe der
Punkte E und F Hochimpedanzsignale zu gewinnen bzw. zu erhalten,
die aus einer analogen oder digitalen Berechnung stammen, welche
auf der Subtraktion der Signale und einer Multiplikation mit einer Konstanten
basieren, die mit dem Dämpfungswert der
Zelle direkt verknüpft
ist, wobei jedes der zwei Signale auf der einen Seite von den Verbindungspunkten
von A nach A' und
B nach B' stammt,
und auf der anderen Seite von C nach C' und D nach D' stammt, mit einem Faktor, der die Verstärkung der
Operationsverstärker
und die verschiedenen gegebenen Werte der Widerstände Rs und
Rp berücksichtigt. Daher
werden an E und F Spiegelsignale der Signale extrahiert, die von
einem der beiden Enden des Leitungspaars gesendet werden, welches
die beiden Einrichtungen verbindet.
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Die
Wiederherstellung der Verbindung wird durchgeführt, indem die Dämpfungszelle
und die Sonde herausgenommen werden. Die verschiedenen Schritte
werden im umgekehrten Sinn durchgeführt: Öffnen des Schalters S, Schließen des
Trennungspunkts Pc, Trennen der zu der Sonde gehörigen vier Verbindungspunkte
A', B', C', D' von den entsprechenden
vier Punk ten A, B, C, D, die zu beiden Seiten des Trennungspunkts
Pc auf dem Leitungspaar vorgesehen sind.
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Bei
der in 5 dargestellten Ausführungsvariante sind die verschiedenen
Widerstände
Rs und Rp der aktiven Dämpfungszelle
durch Hinzufügen von
programmierbaren Widerständen,
jeweils Rsprog und Rpprog,
optimiert, um die Zelle schrittweise in das Leitungspaar einzufügen. In
diesem Fall wird Rsprog von 0 auf 2 kΩ erhöht, während Rpprog von 10 kΩ auf 0 Ω herabgesetzt wird. Diese Ausführungsvariante, deren
vereinfachter Schaltkreis in der 5 dargestellt
ist, ist insbesondere für
eine digitale Technik vorgesehen.
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Die
oben beschriebene Erfindung bietet zahlreiche Vorteile indem sie
gewährleistet,
daß nach dem
Einfügen
der Sonde die von den zwei Enden der zweidrahtigen Verbindung ausgesandten
elektrischen Signale mit Pegeln und elektrischen Merkmalen extrahiert
und zur Verfügung
gestellt werden, die mit denjenigen identisch sind, die sie hätten, wenn die
Verbindung an diesem Meßpunkt
getrennt und impedanzangepaßt
worden wäre.
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Es
ist ersichtlich, daß die
vorliegende Erfindung nicht durch die oben beschriebenen und dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein soll, sondern alle Varianten umfaßt, die die Erfindung betreffen,
welche durch die beigefügten
Ansprüche
definiert sind.