DE3806947A1 - Einrichtung zur in-betrieb-ueberwachung von nachrichtenuebertragungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Einrichtung zur In-Betrieb-Über­ wachung von Nachrichtenübertragungseinrichtungen.

Eine derartige Einrichtung ist bereits aus Ewald Braun und Erhard Steiner: "Überwachung und zusätzliche Dienste der Digitalübertragungssysteme für Lichtwellenleiter" telcom report 10 (1987) Special "Multiplex- und Leitungseinrichtungen", Seite 109 bis 114 bekannt.

Bei der bekannten Einrichtung zur In-Betrieb-Überwachung einer Nachrichtenübertragungseinrichtung werden Nutzsignale über eine elektrooptische Übertragungsstrecke und Telemetriesignale über einen Hilfskanal übertragen. Die Einrichtung verwendet adressen­ freie Telemetrietelegramme, so daß die in den Leitungsendgeräten und Zwischenregeneratoren eines Übertragungsabschnitts vorgese­ henen Prozessoreinheiten nicht adressiert zu werden brauchen. Das Verfahren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres in Nachrich­ tenübertragungseinrichtungen anwenden, die eine Stern- bzw. Baumstruktur haben. Sieht man in einem Nachrichtenübertragungs­ netz mit Stern- bzw. Baumstruktur im Telegrammübertragungsnetz der zugehörigen Telemetrieeinrichtung Prozessoreinheiten vor, die durch eine Ortungseinheit in zyklischer Folge adressenge­ steuert aufgerufen werden, so ist es wünschenswert, auch für das Telegrammübertragungsnetz der Telemetrieeinrichtung eine dem Nutzsignalnetz entsprechende Struktur vorzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, die es gestattet, verzweigte Nachrichtenübertra­ gungseinrichtungen zu überwachen.

Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

Die Ein-/Ausgänge können Vierdrahtanschlüsse oder Zweidraht­ anschlüsse sein. Insbesonder ist für den Telemetriesignalkanal jeweils ein Vierdrahtanschluß und für den Datenbus ein Vierdraht- oder Zweidrahtanschluß vorgesehen.

Bei der Weiterbildung der Einrichtung nach Anspruch 5 kann der Mikroprozessor Überwachungsdaten der betreffenden Betriebs­ stelle aussenden oder Daten in einem gesicherten Betrieb oder in einem Speicherbetrieb aussenden, wobei die Datenübertragung anstatt über die Exklusiv-Oder-Glieder über den betreffenden Umschalter erfolgt.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figuren zeigen Einrichtungen zur In-Betrieb-Überwachung von Nachrichtenübertragungseinrichtungen, und zwar

Fig. 1 mit einem Digitalsignal-Grundleitungsabschnitt,

Fig. 2 mit einem aus zwei Digitalsignal-Grundleitungsabschnit­ ten bestehenden Liniennetz,

Fig. 3 mit einem mehrere parallele Linien enthaltenden Stern­ netz,

Fig. 4 mit einem verzweigten Sternnetz.

Ferner zeigen

Fig. 5 eine Prozessoreinheit mit einem Busanschluß,

Fig. 6 eine Prozessoreinheit,

Fig. 7 ein Liniennetz mit mehreren Übertragungsabschnitten und

Fig. 8 ein verzweigtes Sternnetz mit einem Abzweig aus einem Zwischenregenerator.

Leitungsendgeräte 1, Zwischenregeneratoren 2 und Lichtwellen­ leiter 5 sind die Grundelemente der in Fig. 1 gezeigten Digitalsignal-Übertragungsstrecke, deren Funktionsfähigkeit und Übertragungseigenschaften mit Hilfe von Geräten in der In-Betrieb- Überwachung dem Ortungsmodul 7, Personalcomputer 8 und der In-Betrieb-Überwachungs-Prozessoreinheit 6 kontrolliert werden.

Die kleinste Einheit einer Digitalsignal-Übertragungsstrecke ist ein Digitalsignal-Grundleitungsabschnitt 4, im folgenden als Leitungsabschnitt bezeichnet, bestehend aus zwei Leitungs­ endgeräten 1 und bei Bedarf in die Strecke eingefügten Zwi­ schenregeneratoren 2.

In jedes Leitungsendgerät 1 und in jeden Zwischenregenerator 2 ist eine Prozessoreinheit 6 eingesetzt, die über einen interen Bus die Überwachungsdaten von dem zu überwachenden Hauptsystem erhält.

Der Ortungsbereich kann je nach Anforderungen aus folgenden Strukturen bestehen:

• - einer Linie, die entsprechend Fig. 2 aus einem oder mehreren in Kaskade geschalteten Leitungsabschnitt 4 besteht,
• - entsprechend Fig. 3 einem Netz mit parallelen Linien,
• - nach Fig. 4 einem mit Abzweigungen versehenen Sternnetz.

Jede Prozessoreinheit 6 wird durch einen Mikroprozessor gesteuert. Sie hat im Leitungsendgerät 1 einen Anschluß K 2 und im Zwischenregenerator 2 zwei Anschlüsse K 1 und K 2 - je einem für beide Richtungen - zur Ein- und Auskopplung in den dem Nutzsignal überlagerten Hilfskanal und entsprechend Fig. 5 zusätzlich einen Anschluß K 3 für einen Netzknoten.

Je nach Anwendungsfall besteht der Anschluß K 3 aus zwei uni­ direktionalen oder aus einer bidirektionalen Schnittstelle.

Die Daten der Prozessoreinheiten 6 werden innerhalb eines Lei­ tungsabschnitts 4 über die Anschlüsse K 1, K 2 ausgekoppelt und in einem dem Nutzsignal überlagerten Hilfskanal übertragen.

Innerhalb einer Linie werden die Daten der Prozessoreinheiten 6 von Leitungsendgerät 1 zu Leitungsendgerät 1, gegebenenfalls von einem Leitungsabschnitt 4 zum nächsten Leitungsabschnitt 4 entweder über die Anschlüsse K 1, K 2 oder über die Anschlüsse 3 direkt per Leitung übertragen.

Bei einem Abzweig werden die Daten der Prozessoreinheiten 6 zwischen den Leitungsendgeräten 1 über die Anschlüsse K 3 bzw. K 4 und über einen Netzknoten übertragen.

An einem der Netzknoten ist eine Vorrichtung zur Ablaufsteue­ rung, insbesondere ein Ortungsmodul 7 oder ein Personalcomputer 8 angeschlossen, der die einzelnen Prozessoreinheiten 6 nacheinander per Aufruftelegramm mit ihren Adressen aufruft, deren Überwachungsdaten per Antworttelegramm erhält und diese auswertet.

Wie aus den Figuren ersichtlich, kann ein Ortungsbereich aus mehreren Digitalsignalgrundleitungsabschnitten bestehen. Zur Weitergabe der In-Betrieb-Überwachungsdaten von einem Digital­ signalgrundleitungsabschnitt zum nächsten Digitalsignalgrund­ leitungsabschnitt eines Liniennetzes oder zu weiteren an einem Netzknoten angeschlossenen Digitalsignalgrundleitungsabschnit­ ten ist der Anschluß K 3 der Prozessoreinheit vorgesehen. Dieser Anschluß kann aus zwei unidirektionalen Schnittstellen, einem Dateneingang und einem Datenausgang bestehen. In diesem Fall werden zweckmäßiger Weise an den Abzweigstellen über ansich be­ kannte Vierdrahtgabeln die Daten aller Ausgänge in alle Eingän­ ge geführt. Andererseits kann zu diesem Zweck z. B. ein An­ koppler Verwendung finden, wie er aus der DE-PS 20 48 140 be­ kannt ist.

Mit geringerem Aufwand kann die Verteilung der Daten in den Netzknoten über einen bidirektionalen Bus vorgenommen werden. Um Datenkollisionen zu vermeiden, darf jedoch an einem Bus je­ weils nur ein Treiber aktiv sein. Bei Verwendung eines bidirek­ tionalen Busses ist daher für das Ein- und Anschalten eines Bustreibers der folgende Ablauf vorgesehen:

Im Ruhezustand sind alle Treiber inaktiv und haben einen hoch­ ohmigen Ausgang. Wenn an einem Anschluß K 1, 2 Daten ankommen, wird durch die Flanke des Startbits ein Zeitglied gestartet, das den Treiber für mindestens zwei Zeichen aktiviert. Das weitere Hal­ ten und Ausschalten übernimmt dann der Mikrocomputer, dem die Daten parallel zugeführt wurden. Nur wenn eine Störung bei der Übertragung auftritt - erkannt durch Perity- oder Checksummen­ verletzung - wird in einen Modus umgeschaltet, bei dem alle Daten vor dem Weiterreichen kontrolliert werden und nur korrek­ te Daten weitergeführt werden. Dieser Modus kann vom Ortungsmo­ dul per Fernsteuerbefehl ein- und ausgeschaltet werden.

Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die Daten bei ungestörter Übertragung schnell durchgeschaltet werden, so daß sich ein kurzer Abfragezyklus ergibt und bei gestörter Übertragung im Hilfskanal ein Orten des Fehlers möglich ist.

Die in Fig. 6 gezeigte Prozessoreinheit hat einen Eingang E 1 und Ausgang A 1 zum Anschluß eines ersten vierdrähtigen Datenkanals zur Übertragung von Telegrammen, einen Eingang E 2 und Ausgang A 2 zum Anschluß eines zweiten vierdrähtigen Datenkanals und einen dritten Eingang E 3 und Ausgang A 3 zum Anschluß eines dritten vierdrähtigen Datenkanals.

Jeder der drei Ausgänge A 1, A 2 und A 3 läßt sich über einen durch den Mikroprozessor 35 steuerbaren Umschalter 36, 31 bzw. 13 wahlweise an den Ausgang eines Exklusiv-ODER-Gliedes 37, 30 bzw. 12 oder an den Ausgang eines Parallel-Serien-Wandlers 23 an­ schließen. Dieser Parallel-Serien-Wandler 23 ist mit seinem Paralleleingang an den Port PO des Mikroprozessors 35 ange­ schlossen. Dabei wird der Umschalter 36 über die Steuerleitungen St 5, der Umschalter 13 über die Steuerleitungen St 3 und der Umschalter 31 über die Steuerleitungen St 6 vom Mikroprozessor 35 gesteuert.

Die Exklusiv-Oder-Glieder 12, 30 und 37, die jeweils zu einem Ausgang eines der drei Vierdrahtanschlüsse führen, verknüpfen die an den Eingängen der beiden anderen Vierdrahtanschlüsse ankommenden Daten.

Die Serien-Parallel-Wandler 20, 22, 24 und 25 sowie die Parallel-Serien-Wandler 21 und 23 sind in UART Bausteinen ent­ halten. Die Serien-Parallel- bzw. Parallel-Serien-Wandler 20 bis 25 sind über einen 8-bit-Parallel-Bus an den Port PO des Mikroprozessors 35 angeschlossen und werden durch den mit dem Mikroprozessor 35 verbundenen Chip-Select-Baustein 26 und den ebenfalls an den Mikroprozessor 35 angeschlossenen Interrupt- Baustein 27 gesteuert.

An den Port PO des Mikroprozessors 35 ist außerdem der Dip-Fix-Baustein 29 über den Schalter 28 angeschlossen, mit dessen Hilfe die Prozessoreinheit auf eine Adresse und auf die Funktion eines Adressier-LE eingestellt werden kann.

An den Mikroprozessor 35 sind außerdem noch das als Datenspei­ cher dienende RAM 32, das als Programmspeicher dienende EPROM 33, das als nicht flüchtiger Datenspeicher dienende EEPROM 34 und der Baustein 36 zur Eigenüberwachung angeschlossen.

Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 12 ist über die Vorrich­ tung 14 a zur Flankenerkennung und die dieser in Kette geschal­ tete Vorrichtung 14 b an den einen Eingang des ODER-Gliedes 15 geführt. Der andere Eingang des ODER-Gliedes 15 ist zusammen mit einem Steuereingang der Einrichtungen 14 a und 14 b an die vom Mikroprozessor 35 kommende Steuerleitung St 2 angeschlossen.

Zwischen dem Vierdraht-Anschlußpaar E 3, A 3 und dem Busan­ schluß K 3 zum Anschluß eines bidirektionalen Busses liegt der Sende-Empfangs-Baustein 11. Der Steuereingang dieses Sende- und Empfangs-Bausteins 11, über den sich wahlweise der Sender D oder der Empfänger R aktivieren läßt, ist an den Ausgang des ODER-Gliedes 15 angeschlossen.

Im Normalbetrieb werden die Telegramme vom Dateneingang E 1 über das Exklusiv-ODER-Glied 30 und den Schalter 31 direkt zum Aus­ gang A 2 weitergegeben. In der Rückrichtung gelangen die Tele­ gramme vom Eingang E 2 über das Exklusiv-ODER-Glied 37 und den Schalter 36 zum Ausgang A 1.

Das Exklusiv-ODER-Glied 12 bzw. 30, bzw. 37 sorgt dafür, daß keine Daten übertragen werden, wenn Daten gleichzeitig an den Eingängen E 1 und E 2 bzw. E 1 und E 3 bzw. E 2 und E 3 ankommen.

Daten, die am Eingang E 1 oder E 2 ankommen, können auch über das Exklusiv-ODER-Glied 12 und den Schalter 13 an den Sender D des Sende-Empfangs-Bausteins 11 und von diesem an den Busanschluß K 3 gelangen. Hierzu muß sich der Schalter 13 in der gezeigten Nor­ malstellung befinden und der Sender D aktiviert sein. Dies ist dann der Fall, wenn die Vorrichtung 14 a eine Anstiegsflanke er­ kennt und das Oder-Glied 15 über die Vorrichtung 14 b und/oder über die Steuerleitung St 2 ein entsprechendes Steuerpotential erhält.

Da bei fehlerfreiem Betrieb keine Daten gleichzeitg am Eingang E 1, E 2 und E 3 ankommen dürfen, werden durch die Exklusiv-Oder- Glieder 12, 37 und 30 Daten nur im Fehlerfall gesperrt.

Werden im Normalbetrieb Daten über das Exklusiv-ODER-Glied 12 zum Busanschluß K 3 geleitet, so werden diese Daten auch in die Vorrichtung 14 a zur Flankenerkennung eingespeist. Erkennt die Vorrichtung 14 a zur Flankenerkennung die Anstiegsflanke des ersten Bit eines Telegramms, so startet sie die Zeitschal­ tung 14 b. Diese Zeitschaltung gibt einen Ausgangsimpuls ab, der unabhängig von der Bitfolge ist, die am Eingang der Vorrich­ tung 14 a zur Flankenerkennung ankommt. Der Ausgangsimpuls gelangt über das ODER-Glied 15 zum Sende-Empfangs-Baustein 11 und schaltet sofort den Treiberbaustein D ein und den Empfangs-Baustein R aus. Daten, die an einem der Eingänge E 1 oder E 2 der Prozessoreinheit ankommen, werden so durch das Erkennen einer ansteigenden Flanke sofort an den Busanschluß K 3 weitergegeben.

Gleichzeitig werden die Daten dem Mikroprozessor 35 zur Verar­ beitung übertragen. Daten, die am Eingang E 1 ankommen, gelangen über den Serien-Parallel-Wandler 22 zum Mikroprozessor 35, Daten vom Eingang E 2 über den Serien-Parallel-Wandler 25 und Daten vom Eingang E 3 über den Serien-Parallel-Wandler 24 zum Mikroprozessor 35. Die Serien-Parallel-Wandler 22, 24 und 25 nehmen die Daten byteweise auf und geben immer dann einen Interrupt-Impuls an den Mikroprozessor 35 ab, wenn sie ein Byte geladen haben, um es an den Port PO des Mikroprozessors 35 ab­ zugeben. Stellt der Mikroprozessor 35 fest, daß die Daten vor­ gegebene Forderungen erfüllen, dann aktiviert er die Steuerlei­ tung St 2. Hierdurch schaltet der Mikroprozessor 35 über das ODER-Glied 15 den Treiber-Baustein D des Interface- Bausteins 11 ein.

Stellt der Mikroprozessor 35 bei der Auswertung eines Tele­ grammes fest, daß vorgegebene Anforderungen nicht erfüllt wur­ den, so veranlaßt er die Prozessor-Einheit, in einen Speicher­ betrieb überzugehen. Im Speicherbetrieb aktiviert der Mikroprozessor 35 zwei von den drei Steuerleitungen St 3, St 5 und St 6. Zwei von den drei Schaltern 13, 31 und 36 schalten daher um, so daß alle Daten, die der Parallel-Serien Wandler 23 ab­ gibt, an zwei von den drei Ausgängen A 1, A 2, K 3 gelangen aus deren Richtung das Telegramm nicht empfangen wurde.

Die Startadressiertelegramme durchlaufen sämtliche Prozessor­ einheiten im Normalbetrieb. Parallel dazu verarbeitet der Mikroprozessor 35 jeweils die Startadressiertelegramme und geht in einen Speicherbetrieb über.

Beim Adressieren darf vom Prozessor über den Parallel-Serien- Wandler 22 das Adressiertelegramm nur weitergegeben und nicht in beide Richtungen gleichzeitig gesendet werden.

Die am Eingang E 1 ankommenden Daten werden im Serien-Parallel- Wandler 21, die am Eingang E 2 ankommenden Daten im Serien-Parallel-Wandler 25 verarbeitet. Der Mikroprozessor 35 erkennt also, aus welcher Richtung die Daten kommen. Im Speicherbetrieb werden daher die Steuerleitungen St 6 und die Steuerleitungen St 5 so aktiviert, daß der Ausgang A 1 oder A 2 über den nicht gesendet wird, über den Schalter 31 oder 36 und den Pull-up-Widerstand auf High-Potential gelegt wird.

Der Signalsammler 18 ist über den Interface-Baustein 19 und den Serien-Parallel-Wandler 20 und den Parallel-Serien-Wandler 21 an den Mikroprozessor 35 angeschlossen. Der Signalsammler 18 liefert die Überwachungsdaten der überwachten Zwischenstelle und erhält gegebenenfalls die im Aufruftelegramm enthaltenen Steuerinformationen zur Weitergabe an eine nicht dargestellte Signal-Sammeleinrichtung.

Die Überwachungsdaten der überwachten Zwischenstelle werden vom Prozessor 35 über den Parallel-Serien-Wandler 22, über die Umschalter 13, 31, 36 und über die Ausgänge A 1, A 2, A 3 in alle drei Richtungen K 1, K 2 und K 3 gesendet.

Sind an einem Netzknoten mehrere Anschlüsse K 3 über einem bidi­ rektionalen Bus miteinander verbunden, so ergibt sich folgender Ablauf für das Ein- und Ausschalten eines Bustreibers:

Im Ruhezustand sind alle Treiber inaktiv und haben einen hoch­ ohmigen Ausgang. Wenn am Anschluß K 1 oder K 2 Daten ankommen, wird durch die Flanke des Startbits das Zeitglied 14 b gestar­ tet, das den Treiber für mindestens zwei Zeichen aktiviert. Das weitere Halten und Ausschalten übernimmt dann der Mikrocompu­ ter 35, dem die Daten parallel zugeführt wurden.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Fehlerortung und/oder In-Betrieb-Überwachung für Nachrichtenübertragungseinrichtungen, die wenigstens eine Übertragungsstrecke mit zwei Leitungsendgeräten enthalten, zwischen denen gegebenenfalls ein oder mehrere Zwischenstellen vorgesehen sein können, mit einer Aufrufeinheit, die mit Prozessoreinheiten, die überwachten Endstellen und/oder Zwischenstellen zugeordnet sind, über wenigstens einen Telemetriekanal Informationen austauscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoreinheiten mit Adressen versehen sind und daß die Aufrufeinheit Adressen enthaltende Abfragetelegramme an die Prozessoreinheiten aussendet und jeweils ein Antwort­ telegramm der aufgerufenen Prozessoreinheit empfängt und daß die Nachrichtenübertragungseinrichtung an wenigstens einem Ort mehrere Prozessoreinheiten enthält, die über einen Datenbus miteinander verbunden sind, der die Telemetriekanäle mehrerer Übertragungsstrecken miteinander verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Prozessoreinheiten verbindende Datenbus ein bidirek­ tionaler Bus für Halbduplexbetrieb ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoreinheit wenigstens einen Ein-/Ausgang zum Anschluß eines Vierdraht-Telemetriekanals und wenigstens einen Ein-/Ausgang zum Anschluß des Datenbusses und eine Koppelvorrichtung enthält, die in einem Ruhezustand bei Empfang von Daten am Eingang eines der Ein-/Ausgänge die empfangenen Daten an die Ausgänge der anderen Ein-/Ausgänge weitergibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Ein-/Ausgänge der Prozessoreinheit dem Ausgang ein Exklusiv-Oder-Glied vorgeschaltet ist und daß zwei Eingänge des Exklusiv-Oder-Gliedes mit den Eingängen der beiden anderen Ein-/Ausgänge verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Ein-/Ausgänge der Prozessoreinheit der Ausgang an einen Datenausgang des Mikroprozessors angeschlossen ist und daß der Mikroprozessor bei Empfang von Daten am Eingang eines der Ein-/Ausgänge die empfangenen Daten an die Ausgänge der anderen Ein-/Ausgänge weitergibt.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Ein/Ausgänge der Prozessoreinheit der Ausgang an einen Datenausgang des Mikroprozessors angeschlossen ist und daß der Mikroprozessor bei Empfang von Daten an wenigstens zwei Eingängen der Ein-/Ausgänge die empfangenen Daten nicht an die Ausgänge der anderen Ein-/Ausgänge weitergibt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Prozessoreinheit jedem der Ausgänge ein Umschalter vorgeschaltet ist, der wahlweise die Koppelvorrichtung oder einen Datenausgang des Mikroprozessors mit dem betreffenden Ausgang verbindet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die mit dem Datenbus verbundenen Prozessoreinheiten jeweils eine Sende-Empfangseinheit enthalten, und daß die Sende-Empfangseinheiten durch den Mikroprozessor der jeweiligen Prozessoreinheit derart steuerbar sind, daß im Ruhezustand alle Sender der Sende-Empfangseinheiten an ihrem Ausgang hochohmig sind und beim Aussenden von Daten vorgegebene Logikpegel abgeben.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende-Empfangseinheit durch eine Vorrichtung zur Flanken­ erkennung derart steuerbar ist, daß durch die Flanke eines Startbits der an einem der Telemetrieeingänge ankommenden Daten ein Zeitglied gestartet wird, das den Sender der Sende- Empfangseinheit für die Dauer von mindestens zwei Zeichen aktiviert und gleichzeitig den Empfänger der Sende-Empfangs­ einheit sperrt und daß das weitere Halten und Ausschalten vom Mikroprozessor übernommen wird, dem die Daten gleichzeitig zugeführt werden.