DE19938124C1 - Verfahren zum Verwalten der von einer zentralen Netzwerk-Komponente über eine Leitung zu einer dezentralen Netzwerk-Komponente übertragenen Energie und Netzabschlußeinrichtung - Google Patents

Abstract

In der Netzabschlußeinrichtung (NT) wird die Spannung (US) und der Strom (I) der angeschlossenen Leitung (L) gemessen und bei einer Spannung (US), die unter einer Schwellenspannung (SU) liegt - entspricht etwa der halben zentral eingespeisten Spannung (U) -, eine Fehlerbehandlung eingeleitet, bei der unter Berücksichtigung des aktuell gemessenen Stromes (I) die Netzabschlußeinrichtung (NT) derart beeinflusst wird, dass die gemessene Spannung (US) über der Schwellenspannung (SU) liegt - z. B. bei Aktivierung einer Funktion (F) sind auch andere Funktionen (F), z. B. mit großem Strombedarf, deaktivierbar.

Description

In Kommunikationsnetzen sind Kommunikationsendeinrichtungen wie beispielsweise ISDN-Kommunikationsendgeräte häufig an de­ zentrale Netzwerk-Komponenten bzw. Netzabschlußeinrichtungen - in der Fachwelt auch als NT (Network Termination) bezeich­ net - angeschlossen. Die Netzabschlußeinrichtungen sind über eine Leitung bzw. Anschlussleitung mit einer dezentralen Netzwerk-Komponente bzw. einem Kommunikationssystem verbunden und werden in bestimmten Betriebsarten - beispielsweise bei Ausfall der lokalen Stromversorgung - über die Anschlusslei­ tungen oder über separate Leitungen mit Energie versorgt. Die über die Anschlussleitung übertragene Energie wird hierbei im wesentlichen durch die vom Kommunikationssystem bereitge­ stellte Spannung - in der Fachwelt auch als Speisespannung bezeichnet - und durch die Energieübertragungs-Eigenschaften - insbesondere der Leitungswiderstand - der Anschlussleitung bestimmt. Der Leitungswiderstand hängt im wesentlichen von der Länge der Anschlussleitung und von der Art sowie dem Durchmesser der Leiter der Anschlussleitung ab. Da die Höhe der Speisespannung aufgrund der elektrischen Sicherheit und der Spannungsfestigkeit der betroffenen Komponenten des Kom­ munikationssystems begrenzt ist, ist bei einem gegebenen Lei­ tungswiderstand auch die über die Anschlussleitung übertrag­ bare Energie begrenzt.

Die meiste Energie ist bei einer Leistungsanpassung in der Netzabschlußeinrichtung übertragbar. Hierbei entspricht der Lastwiderstand in der Netzabschlußeinrichtung dem Leitungswi­ derstand, wobei als Leistungsanpassung nur ein ganz bestimm­ ter Arbeitspunkt zu bezeichnen ist. Die Leistungsanpassung, d. h. maximale Speisereichweite, kann aufgrund von Schwankun­ gen der Leistungsaufnahme der Netzabschlußeinrichtung und Toleranzen der Speisespannung nicht erreicht werden. Bei Fehlanpassung ist die Menge der übertragbaren Energie gerin­ ger.

Da intelligente Netzabschlußeinrichtungen allgemein einen hö­ heren Energieverbrauch aufweisen und unterschiedliche Funk­ tionen wie konfigurierbare Schnittstellen und Leistungsmerk­ male zur Verfügung stellen, wird die Energieversorgung we­ sentlich komplexer und damit aufwendiger. Bei einem Aktivie­ ren anderer oder zusätzlicher Funktionen kann es zu einem Energieverbrauch der Netzabschlußeinrichtung kommen, der die über die Anschlussleitung bereitgestellte Energie übersteigt. Hierbei sinkt die Speisespannung an der Netzabschlußeinrich­ tung unter deren Mindestbetriebsspannung, wodurch ein Neu­ start des gesamten Anschlusssystems - relevante Komponente des Kommunikationssystems und die Netzabschlußeinrichtung - bewirkt wird. Wird die Funktion in der Netzabschlußeinrich­ tung nicht geändert, werden wiederholt Neustarts des An­ schlusssystems eingeleitet - oszillierendes Verhalten - und ein weiterer Betrieb der Netzabschlußeinrichtung verhindert.

Bei der Standardisierung von Netzabschlußeinrichtungen für ISDN-Kommunikationsnetze ist im Standard ETR 80, Nov. 1996, S. 31 definiert, dass in keinem Betriebsfall die maximale Leistungsanpassung erreicht wird, d. h. die Funktionalität der Netzabschlußeinrichtung - Notspeisung - wird beschränkt. Dies bedeutet, dass in jedem Fall die Speisereichweite über der maximal übertragungstechnisch überbrückbaren Entfernung liegt.

Eine weitere Möglichkeit, zusätzliche, den zulässigen Ener­ gieverbrauch der jeweiligen Netzabschlußeinrichtung überstei­ gende Funktionen kurzzeitig auszuführen, besteht darin, Ener­ gie in einem geeignet dimensionierten Kondensator zu sammeln und diese nach einer Aktivierung der betroffenen Funktion - beispielsweise ein Rufsignal - kurzzeitig für diese Funktion zur Verfügung zu stellen.

In der DE 32 04 429 C2 ist eine Schaltungsanordnung zur gere­ gelten Spannungsversorgung von Endeinrichtungen in Fernmelde­ anlagen beschrieben, wobei die jeweilige Endeinrichtung je­ weils über ihre Anschlußleitung durch eine in der Vermitt­ lungsstelle anschaltbare Gleichspannungsquelle ferngespeist wird. Bei der Einrichtung handelt es sich beispielsweise um ein digitales Fernsprechendgerät, das bedingt durch unter­ schiedliche Betriebszustände einen unterschiedlichen Strombe­ darf aufweist. Die Endeinrichtung verfügt über einen Span­ nungsstabilisator, der zur Ableitung von Steuerinformationen für einen zusätzlich in der Vermittlungsstelle angeordneten Gleichspannungsschaltregler dient.

In der DE 195 23 792 C1 ist ein Verfahren zur Feststellung der ordnungsgemäßen Fernspeisung von Kommunikationsendgeräten angegeben, die über eine Anschlußleitung an ein Kommunikati­ onssystem angeschlossen sind. Dabei wird für das jeweilige Endgerät die maximale Belastung aktiviert. Sinkt bei diesem Betriebsfall die Spannung unter einen gewissen Wert, so wird eine entsprechende Signalisierungsinformation gebildet, und der Systemsteuerung übermittelt. In diesem Fall wird in der Systemsteuerung eine Zusatzspeisung an das betreffende Kommu­ nikationsendgerät angeschaltet, wodurch eine Erhöhung der Spannung am Endgerät über einen bestimmten Schwellwert er­ reicht wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin sehen, das Verwalten von in einer Netzabschlußeinrichtung zur Verfü­ gung stehende Energie zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass in der dezentralen Netzwerk-Komponente die Spannung und der Strom der angeschlossenen Leitung gemes­ sen wird und bei einer gemessenen Spannung, die unter einer vorgegebenen Schwellenspannung liegt, eine Fehlerbehandlung eingeleitet wird, wobei bei der Fehlerbehandlung unter Berücksichtigung des aktuell gemessenen Stromes die dezentralen Netzwerk-Komponente derart beeinflusst wird, dass die gemes­ sene Spannung unter der Schwellenspannung liegt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass Be­ triebszustände - beispielsweise Zuschalten zusätzlicher Funk­ tionen -, die einen Energieverbrauch bewirken, der über der über die Anschlussleitung gelieferten Energie liegt, erkannt damit vermieden werden können. Andererseits wird bei einer Aktivierung einer Funktion diese angeforderte Funktion nicht generell abgelehnt, da mit Hilfe der Strommessung ggf. andere bereits aktivierte, jedoch aktuell nicht dringend erforderli­ che Funktionen oder Leistungsmerkmale deaktiviert werden kön­ nen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht die vorgegebene Schwellenspannung etwa der halben Speisespannung, die in der dezentralen Netzwerk- Komponente an der Leitung anliegt - Anspruch 2. Dieser Maß­ nahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die meiste Energie übertragen werden kann, wenn die Spannungsabfälle über der Leitung und der dezentralen Netzwerk-Komponente bzw. Netzab­ schlußeinrichtung gleich groß sind, wobei Spannungsabfälle an der Netzabschlußeinrichtung, die unter der halben im Kommuni­ kationssystem angelegten Speisespannung, eine Überbelastung anzeigen, die eine erhebliche Fehlanpassung darstellen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere bei der Fehlerbehandlung sowie eine Ausgestaltung einer Netzabschlußeinrichtung mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren sind den weiteren Ansprüchen zu ent­ nehmen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Blockschaltbildes näher erläutert.

Das Blockschaltbild zeigt eine Netzabschlußeinrichtung NT, die über eine Anschlussleitung ASL mit einem Kommunikationssystem KS - nicht dargestellt - verbunden ist. Hierbei stellt das Kommunikationssystem KS eine zentrale Netzwerk-Komponente (ZN), die Anschlussleitung ASL allgemein eine Leitung (L), die Netzabschlußeinrichtung NT eine dezentrale Netzwerk- Komponente (DN) und das Kommunikationsendgerät KE eine Netz­ werk-Endkomponente (NE) dar. Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass zusätzlich zur Übermittlung von Informatio­ nen i die Netzabschlußeinrichtung NT vom Kommunikationssystem KS mit Energie E versorgt wird. Die über die Anschlussleitung ASL übertragbare Energie E hängt hierbei im wesentlichen von der im Kommunikationssystem KS angelegten Speisespannung U, von dem Leitungswiderstand der Anschlussleitung ASL und von der Art der Leiter - Kupfer, Aluminium - und dem Durchmesser der Leiter der Anschlussleitung ASL ab. Der Leitungswider­ stand repräsentiert im wesentlichen die Energieübertragungs- Eigenschaften der Anschlussleitung ASL. Die zweidrähtige An­ schlussleitung ASL ist in der Netzabschlußeinrichtung NT an eine Messeinheit ME-U zum Messen der Spannung US und an eine Anschlusseinheit NT' angeschlossen, wobei ein Leiter direkt und ein Leiter über einen Messwiderstand RM an die An­ schlusseinheit NT' angeschlossen ist. Parallel an den Messwi­ derstand PN ist eine Strommesseinheit IME zum Messen des Stromes in der Anschlussleitung ASL geschaltet, wobei der Messwiderstand RM und die Strommesseinheit IME eine Messein­ heit ME-I zum Messen des Stromes I in der Anschlussleitung ASL bilden. Gesteuert werden die Messeinheiten ME-U, ME-I durch eine Steuereinrichtung STE. Die meist als Mikroprozes­ sorsystem ausgestaltete Steuereinheit STE realisiert neben den netzabschlußeinrichtungs-spezifischen Funktionen das er­ findungsgemäße Verfahren.

Die Anschlusseinheit NT' umfaßt die übertragungstechnische Anpassung an die Anschlussleitung ASL bzw. eine Schnittstelle S sowie die transparente Übertragung der von der Schnittstel­ le S kommenden analogen oder digitalen Informationen i zur Anschlussleitung ASL und umgekehrt - ggf. wird eine Ana­ log/Digital-Wandlung durchgeführt. Des Weiteren werden im Sinne einer Steuerung der Netzabschlußeinrichtung NT durch das Kommunikationssystem KS spezielle Steuersignale in den Informationsstrom zum Kommunikationssystem KS eingefügt oder erkannt und an die Steuereinheit STE weitergeleitet - nicht dargestellt. Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die Schnittstelle S eine ISDN-BasisAnschluss-Schnittstelle S0 darstellt, an die ISDN-Kommunikationsendgeräte KE (S0) ange­ schlossen werden können - beispielsweise ISDN- Fernsprechendgeräte oder Personalcomputer.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammen­ hang mit der Inbetriebnahme einer Netzabschlußeinrichtung NT näher erläutert. Hierbei werden folgende Maßnahmen in nach­ stehender Reihenfolge durchgeführt:

• - Vom Kommunikationssystem KS wird eine Speisespannung U an die Anschlussleitung ASL im Sinne einer Übermittlung von Energie E an die Netzabschlußeinrichtung NT gelegt - nicht dargestellt.
• - In der Netzabschlußeinrichtung NT wird überprüft, ob die aktuell an der Netzabschlußeinrichtung anliegende Span­ nung US ausreicht, um die Netzabschlußeinrichtung NT in Betrieb zu nehmen.
• - Bei ausreichender Spannung US wird ein die Betriebsspan­ nung erzeugender DC-DC-Wandler der Netzabschlußeinrich­ tung NT aktiviert bzw. in Betrieb genommen.
• - Anschließend wird die Netzabschlußeinrichtung NT in Be­ trieb genommen.
• - Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun die an der Anschlussleitung ASL anliegende Spannung US mit Hilfe der Messeinheit ME-U zum Messen der Spannung die Span­ nung US gemessen und als Messwert mw an die Steuerein­ heit STE übermittelt. Anschließend wird der in der An­ schlussleitung ASL fließende Strom I dadurch gemessen, dass durch die Strommesseinheit IME der Spannungsabfall über dem Messwiderstand RM gemessen wird. Der den Strom I repräsentierende Messwert m' wird ebenfalls an die Steuereinheit STE übermittelt. In der Steuereinheit STE wird anhand des Messwertes mw' und dem definierten Mess­ widerstand RX der in der Anschlussleitung ASL fließende Strom I ermittelt.
• - In der Steuereinheit STE ist für jede Funktion F ein Stromwert IW gespeichert - in Fig. 1 durch die Bezeich­ nung F(IW) . . . angedeutet. Funktionen F können bei­ spielsweise unterschiedliche Schnittstellen S - Fern­ sprechschnittstelle, Datenschnittstelle, ISDN-Schnitt­ stelle - oder auch unterschiedliche Leistungsmerkmale bzw. Dienste in den angeschlossenen Kommunikationsendge­ räten KE wie Fernsprechdienst oder Anrufumleitung sein. Die Stromwerte IW für die jeweiligen Funktionen F werden empirisch in der Entwicklungsphase der jeweiligen Netz­ abschlußeinrichtung NT ermittelt und bei der Herstellung der Netzabschlußeinrichtungen NT in der Steuereinheit STE - insbesondere in einem Speicher der Steuereinheit STE - permanent gespeichert. Ein derartiger Speicher kann beispielsweise ein PROM sein.
• - Wird beispielsweise eine eine ISDN-Schnittstelle S0 re­ präsentierende Funktion F aktiviert, so wird mit Hilfe der Messeinheit ME-U zum Messen der Spannung die an der Anschlussleitung ASL vorliegende Spannung US gemessen.
  Liegt diese über einer definierten Schwellenspannung SU, die der halben Speisespannung U entspricht - Speisespan­ nung U wird in der dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) an die Anschlussleitung ASL gelegt -, so bleibt die ak­ tivierte Funktion F aktiviert, d. h. wird ausgeführt. Liegt diese unter der definierten Schwellenspannung SU, die der halben Speisespannung U entspricht, wird eine Fehlerbehandlung eingeleitet.
• - In die Fehlerbehandlung wird die bzw. der durch die - Messeinheiten ME-I, ME-U gemessene Strom I in der An­ schlussleitung ASL bzw. die gemessene Spannung US sowie die gespeicherten Stromwerte IW einbezogen. Dies bedeu­ tet, dass aufgrund der Höhe des Unterschreitens der Schwellenspannung SU unter Berücksichtigung des gemesse­ nen Stromes I in der Anschlussleitung ASL derjenige Stromwert IW bzw. dessen zugeordnete Funktion (F) ermit­ telt wird, bei dessen Deaktivieren die gemessene Span­ nung US über die Schwellenspannung SU steigt.
• - Anschließend wird die ermittelte Funktion (F) deakti­ vert.

Bei der Fehlerbehandlung können zusätzlich Prioritäten der Funktionen (F) berücksichtigt werden, d. h. es gibt Funktionen (F), die dürfen gar nicht bzw. spät oder ohne Einschränkungen deaktiviert werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass keine Funktion (F) bei ihrer Anforderung abgelehnt wird und zu diesem Zeit­ punkt einer gemeinsamen Fehlerbehandlung unterzogen werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise Funktionen (F) mit hoher Priorität auch im Überlastfall aktiviert werden können, wobei andere Funktionen, die aktuell weniger wichtig sind, deakti­ vert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verwalten der von einer zentralen Netzwerk- Komponente (ZN) über eine Leitung (L) zu einer dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) übertragenen Energie (E), dadurch gekennzeichnet, dass in der dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) die Spannung (US) und der Strom (I) der angeschlossenen Leitung (L) gemes­ sen wird, dass bei einer gemessenen Spannung (US), die unter einer vorgegebenen Schwellenspannung (SU) liegt, eine Fehler­ behandlung eingeleitet wird, und dass bei der Fehlerbehand­ lung unter Berücksichtigung des aktuell gemessenen Stromes (I) die dezentrale Netzwerk-Komponente (DN) derart beein­ flusst wird, dass die gemessene Spannung (US) über der Schwellenspannung (SU) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die vorgegebene Schwellenspannung (SU) annähernd der halben Speisespannung (U) entspricht, die in der dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) an der Leitung (L) anliegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannung (US) und des Stromes (I) bei einer Aktivierung einer der dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) zugeordneten Funktion (F) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I) für die Funktionen (F) einer dezentralen Netzwerk-Komponente (DN) bestimmt wird und Stromwerte (IW) gespeichert werden, und dass bei einer Fehlerbehandlung die Funktionen (F) in Abhängigkeit von der Höhe des gemessenen Stromes (I) und der gespeicherten Stromwerte (IW) derart de­ aktiviert werden, dass die gemessene Spannung US über die vorgegebene Schwellenspannung (SU) steigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass bei der Fehlerbehandlung Prioritäten der Funktionen (F) berücksichtigt werden.

6. Netzabschlußeinrichtung zum Anschluss an ein Kommunika­ tionssystem (KS) über eine Anschlussleitung (ASL), über die die Netzabschlußeinrichtung (NT) mit Energie (E) versorgt wird,

• - mit einer mit der Anschlussleitung (ASL) verbundenen Mess­ einheit (ME-U) zum Messen der Spannung (US) der ange­ schlossenen Anschlussleitung (ASL),
• - mit einer mit der Anschlussleitung (ASL) verbundenen Mess­ einheit (ME-I) zum Messen des in der angeschlossenen An­ schlussleitung (ASL) fließenden Stromes (I),
• - mit einer mit den Messeinheiten (ME-U, ME-I) verbundenen Steuereinheit (STE) zum Bewerten der gemessenen Spannung (US) und des Stromes (I), wobei bei einer gemessenen Span­ nung (US), die unter einer vorgegebenen. Schwellenspannung (SU) liegt, eine Fehlerbehandlung eingeleitet wird, durch die in Abhängigkeit von der Höhe des Unterschreitens der Schwellenspannung (SU) unter Berücksichtigung des gemesse­ nen Stromes (I) in der Anschlußleitung (ASL) derjenige Stromwert (IW) bzw. dessen zugeordnete Funktion (F) ermit­ telt wird, bei dessen Deaktivieren die gemessene Spannung (US) über die Schwellenspannung (SU) steigt und anschlie­ ßend die ermittelte Funktion (F) deaktiviert wird.

7. Netzabschlußeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Messeinheit (ME-I) zum Messen des Stromes einen se­ riell in die Anschlussleitung (ASL) eingefügten Messwider­ stand (RM) aufweist, an den eine Strommesseinheit (IME) ange­ schlossen ist.