DE4125883A1 - Subscriber line parameter measurement for telecommunications network - applying test voltage in six line configurations, sampling resulting voltages and solving equations of exponential functions - Google Patents

Abstract

The method involves applying a test voltage in six different line configurations, and sampling the resulting potential or discharge voltage. This allows the creaction of six equations which describe exponential functions using six unknown line paramaters, which can them be determined. In order to reduce the influence of noise voltages, a curve profile is determined by the initial measurement. The curve is corrected by comparing this with the curve profile produced by subsequent measurements. USE/ADVANTAGE - For measuring insulation resistance, leak resistance, capacitances between lines, or between each line and earth. Reduced influence of noise.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Leitungs­ parametern der Teilnehmeranschlußleitungen eines Fernmelde­ netzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for measuring lines parameters of the subscriber lines of a telecommunication network according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 88 12 464.8 bekanntes Verfahren läuft darauf hinaus, aus einer Mehr­ zahl von Abtastwerten in sechs Meßkonfigurationen einer Teil­ nehmeranschlußleitung sechs Lade- bzw. Entladekurven zu ermitteln, die jeweils durch eine e-Funktion beschreibbar sind. Es steht damit ein Gleichungssystem von sechs Gleichungen zur Verfügung, aus dem sich dann bei bekannten Werten für den Lade- bzw. Entla­ dewiderstand und für die Kapazität des an die Teilnehmeranschluß­ leitung angeschlossenen Endgeräts sechs Leitungsparameter der Teilnehmeranschlußleitung, nämlich die Kapazitäten und Isola­ tions- und Ableitwiderstände zwischen den Leitungsadern bzw. zwi­ schen jeweils einer der Leitungsader und einem Erdpotential führenden Schaltungspunkt errechnen lassen.Such from European patent application No. 88 12 464.8 known method boils down to a more Number of samples in six measurement configurations one part to determine six charging and discharging curves each of which can be described by an e-function. It stands thus a system of equations of six equations is available, from which then at known values for the loading or discharging resistance and for the capacity of the subscriber line connected terminal six line parameters of the Subscriber line, namely the capacities and isola tion and discharge resistances between the line wires or between each one of the line wires and a ground potential have the leading switching point calculated.

Die Qualität derartiger Messungen kann einerseits durch Wechsel­ spannungseinstreuungen auf die Teilnehmeranschlußleitung anderer­ seits durch Rauschspannungen beeinträchtigt sein, da sich zumin­ dest dann, wenn die Anzahl der Abtastwerte im Interesse kurzer Meßzeiten gering ist, derartige überlagerten Störspannungen zur Annahme eines nicht zutreffenden Verlaufs der Lade- bzw. Ent­ ladekurven führen.The quality of such measurements can be changed on the one hand voltage interference on the subscriber line of others be affected by noise voltages, because at least least if the number of samples is shorter in the interest Measuring times is short, such superimposed interference voltages Assumption that the loading or Ent lead loading curves.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den Einfluß des Rauschens auf das Ergebnis einer solchen Messung von Leitungsparametern gemäß dem Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 1 zu verringern. The object of the present invention is now that Influence of noise on the result of such a measurement of line parameters according to the preamble of the patent to reduce claim 1.  

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is carried out with the help of the characteristics of the patent specified 1 measures resolved.

Durch die Erfindung wird also sozusagen jeweils durch eine erste Messung eine Kurvenverlaufsschablone ermittelt, die in nachfolgenden Vergleichen mit dem tatsächlichen Kurvenverlauf ein oder mehrmals korrigiert wird, bis sich eine hinreichende Übereinstimmung vom Kurvenverlauf und "Kurvenschablone" ergibt.The invention thus, so to speak, in each case by a first measurement determined a curve profile template, which in subsequent comparisons with the actual curve shape is corrected one or more times until there is sufficient Correspondence of the curve and "curve template" results.

Es werden damit Fehler eleminiert, die bei einer erstmaligen Messung dadurch zustande kommen können, daß durch sie im einen oder anderen Fall gerade eine störspannungsbedingte Abweichung vom tatsächlichen Kurvenverlauf erfaßt wird.This eliminates errors that occur during a first time Measurement can come about through that in one or another case just a deviation due to interference voltage is captured by the actual curve shape.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird angegeben, in welchen Bereichen die Messungen zur Ermittlung der Abwei­ chungen zwischen "Kurvenschablone" und Kurvenverlauf vorgenom­ men werden sollen, um möglichst schnell und repräsentativ für den Gesamtkurvenverlauf die Anpassung an den tatsächlichen Kurvenverlauf vornehmen zu können.According to a further embodiment of the invention, in which areas the measurements to determine the deviation made between "curve template" and curve shape to be as quick and representative as possible for the overall course of the curve to adapt to the actual To be able to make curves.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.The invention based on a Embodiment with reference to a drawing explained.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer Teilnehmeran­ schlußleitung mit angeschlossenem Teilnehmerendgerät, Fig. 1 is a simplified equivalent circuit of a circuit line Teilnehmeran with connected subscriber terminal,

Fig. 2 bis 7 Blockschaltbilder zur Veranschaulichung von sechs unterschiedlichen Meßkonfigurationen, Fig. 2 to 7 are block diagrams illustrating six different measurement configurations,

Fig. 8 der Verlauf einer Entladekurve in Form einer e-Funktion, Fig. 8 the course of a discharge curve in the form of an exponential function,

Fig. 9 und 10 durch Rauschspannungen überlagerte Entladekurven­ verläufe. FIGS. 9 and 10 superimposed by noise voltages discharge curves gradients.

Das in Fig. 1 dargestellte Ersatzschaltbild ist insofern verein­ facht, als die zwischen den Leitungsadern a und b und Erde liegenden Widerstände Rae und Rbe tatsächlich für die Parallel­ schaltung der Ableitwiderstände und von Widerständen stehen, die zwischen den Adern der Teilnehmeranschlußleitung und den Speisespannungspotential führenden Anschlüssen einer Speise­ spannungsquelle liegen. Ferner sind die Einflüsse der Stör­ spannungen in Form von Wechselspannungseinstreuungen auf die Teilnehmeranschlußleitung und von Rauschspannungen unberück­ sichtigt gelassen. Mit Rab ist der Isolationswiderstand zwi­ schen den Leitungsadern und mit RL der Leitungswiderstand bezeichnet. Cae und Cbe stehen für die Kapazität der Leitungs­ adern gegen Erde und Cab für die Kapazität zwischen den Lei­ tungsadern. L und Cp sind die Induktivität und Kapazität des an die Teilnehmeranschlußleitung angeschlossenen Teilnehmer­ endgerätes CPE.The equivalent circuit diagram shown in Fig. 1 is simplified to the extent that the resistors Rae and Rbe lying between the line wires a and b and earth actually stand for the parallel connection of the bleeder resistors and of resistors connected between the wires of the subscriber line and the supply voltage potential a source of voltage. Furthermore, the influences of the interference voltages in the form of alternating voltage interference on the subscriber line and of noise voltages are not taken into account. Rab is the insulation resistance between the line wires and RL is the line resistance. Cae and Cbe stand for the capacity of the line wires against earth and Cab for the capacity between the line wires. L and Cp are the inductance and capacitance of the subscriber terminal CPE connected to the subscriber line.

In Durchführung des vorerwähnten bekannten Verfahrens wird in einem ersten Meßschritt in einer Meßkonfiguration wie sie Fig. 2 zeigt, über einen Ladewiderstand Rsbc der b-Ader der Teilnehmeranschlußleitung eine Impulsspannung Vs aufgeprägt, während die a-Ader an Erde gelegt ist. Es wird dann die Impulsantwort Vb gemessen.In carrying out the aforementioned known method, in a first measuring step in a measuring configuration as shown in FIG. 2, a pulse voltage Vs is impressed on the b-wire of the subscriber line via a charging resistance Rsbc, while the a-wire is connected to earth. The impulse response Vb is then measured.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird gemäß der Meßkonfigura­ tion nach Fig. 3 die b-Ader bei geerdeter a-Ader über einen Ent­ ladewiderstand Rsbd wieder entladen und zu diskreten Zeitpunkten die Entladespannung Veb gemessen.In a second process step, the b-wire is discharged again via a discharging resistor Rsbd and the discharging voltage Veb is measured at discrete times in accordance with the measurement configuration according to FIG. 3 when the a-wire is grounded.

In einem dritten Verfahrensschritt, siehe Fig. 4, wird nun bei geerdeter b-Ader der a-Ader über den Ladewiderstand Rsac eine Impulsspannung Vs aufgeprägt und die entstehende Impulsantwort Va gemessen.In a third method step, see FIG. 4, when the b-wire is grounded, the a-wire is impressed with a pulse voltage Vs via the charging resistor Rsac and the resulting pulse response Va is measured.

Im Zuge eines vierten Verfahrensschrittes, wie er in Fig. 5 ver­ anschaulicht ist, erfolgt eine Entladung der a-Ader über einen Entladewiderstand Rsad bei geerdeter b-Ader, wobei zu diskreten Zeitpunkten die Entladespannung Vea gemessen wird. In the course of a fourth method step, as shown in FIG. 5, the a wire is discharged via a discharge resistor Rsad with the b wire grounded, the discharge voltage Vea being measured at discrete times.

Es schließt sich nun ein fünfter Verfahrensschritt an, wozu ge­ mäß Fig. 6 die beiden Leitungsadern a und b der Teilnehmeran­ schlußleitung miteinander verbunden sind und über einen Lade­ widerstand Rsc mit einer Impulsspannung Vs beaufschlagt wer­ den. Es wird die Impulsantwort V gemessen.There now follows a fifth process step, for which purpose according to FIG. 6, the two line wires a and b of the subscriber line are connected to one another and are supplied with a pulse voltage Vs via a charging resistor Rsc. The impulse response V is measured.

In einem letzten Verfahrensschritt, siehe Fig. 7, werden die miteinander verbundenen Leitungsadern a und b über einen Ent­ ladewiderstand Rsd entladen und die Entladespannung Ve ge­ messen.In a last method step, see FIG. 7, the interconnected line wires a and b are discharged via a discharge resistor Rsd and the discharge voltage Ve ge is measured.

Die Meßwerte der vorerwähnten sechs Messungen ergeben sechs in erster Näherung e-Funktionen folgende Lade- bzw. Entladekurven, deren Bestimmungswerte neben den bekannten Größen für die Lade- bzw. Entladewiderstände und der Kapazität und der Induktivität des Endgerätes in unterschiedlichen Kombinationen von je sechs unbekannten Leitungsparametern, nämlich dem Isolationswiderstand Rab bzw. den Ableitwiderständen Rae und Rbe und den Kapazitäten zwischen den Leitungsadern Cab bzw. der Kapazitäten Cae und Cbe zwischen jeweils einer Leitungsader und einem Erdpotential füh­ renden Schaltungspunkt abhängen. Mit den Gleichungen, die diese Lade- bzw. Entladekurven beschreiben, steht damit ein Gleichungs­ system aus sechs Gleichungen für sechs Unbekannte zur Verfügung, mit dessen Hilfe die Werte für diese Unbekannten errechnet wer­ den können.The measured values of the aforementioned six measurements result in six inches first approximation e-functions following charging and discharging curves, their determination values in addition to the known sizes for the loading or discharge resistors and capacitance and inductance of the terminal in different combinations of six unknown line parameters, namely the insulation resistance Rab or the discharge resistors Rae and Rbe and the capacities between the cable wires Cab and the capacities Cae and Cbe lead between one line wire and one earth potential depending on the circuit point. With the equations this Describing charge and discharge curves is an equation system of six equations for six unknowns available with the help of whom the values for these unknowns are calculated that can.

Wie schon angedeutet, sind solcherart ermittelte Lade- bzw. Entladekurven störbehaftet. Die Störung bzw. Auswirkung, die durch die Induktivität L des an die Teilnehmeranschlußleitung angeschlossenen Endgerätes Cpe bedingt ist, klingt schon in den ersten 10 ms nach einem Schaltvorgang ab, so daß ihr Einfluß auf die Messung dadurch ausgeschlossen werden kann, daß der erste der erwähnten diskreten Meßzeitpunkte auf einen Zeit­ punkt jenseits des 10-ms-Bereichs gelegt wird.As already indicated, loading or Discharge curves subject to interference. The disturbance or impact that by the inductance L of the subscriber line connected terminal device Cpe already sounds in the first 10 ms after a switching operation, so that their influence can be excluded from the measurement that the first of the discrete measurement times mentioned at a time point beyond the 10 ms range.

Einflüsse von eingestreuten Fremdspannungen können häufig vernachlässigt bzw. mit einer Methode eliminiert werden, die Gegenstand einer prioritätsgleichen Patentanmeldung ist. In je­ dem Fall zu berücksichtigen ist jedoch die Überlagerung von Rauschspannungen, deren Auswirkungen auf das Meßergebnis mög­ lichst gering gehalten werden sollen.Influences of interfering external voltages can often occur neglected or eliminated using a method that  The subject of a priority patent application is. In each In this case, however, the overlay of Noise voltages, the effects of which may be on the measurement result should be kept as low as possible.

Die Fig. 8 zeigt im allgemeinster Form den einer e-Funktion folgenden Verlauf einer Entladekurve. Diese läßt sich durch die Gleichung Fig. 8 shows, in the form allgemeinster an exponential function following the course of a discharge curve. This can be done through the equation

v (t) = B + Ae^dt v (t) = B + Ae ^dt

darstellen, wobei mit B ein Offsetwert, mit A die Anfangsampli­ tude und mit d die Zeitkonstante bezeichnet ist.represent, with B an offset value, with A the initial ampli tude and d is the time constant.

Aus drei Messungen der Entladespannung v1, v2 und v3 zu den Zeit­ punkten t1, t2 und t3 lassen sich die obengenannten Bestimmungs­ werte einer solchen e-Funktion ermitteln, wobei unter der Voraus­ setzung äquidistanter Meßzeitpunkte, deren Zeitabstand mit T be­ zeichnet wird, folgende Zusammenhänge bestehen:From three measurements of the discharge voltage v1, v2 and v3 at the time points t1, t2 and t3 can be the above determination determine values of such an e-function, taking the advance setting equidistant measuring times, the time interval with T be the following relationships exist:

Die Fig. 9 zeigt mit k1 eine Entladekurve, der Rauschspannungen überlagert sind. Wenn in diesem Fall zu dem Zeitpunkt t1 bis t3 Messungen vorgenommen werden, dann wird der Verlauf der aus den Meßwerten ermittelten e-Kurve k3 relativ schlecht mit der tat­ sächlichen Entladekurve übereinstimmen, da zu den gewählten Meß­ zeitpunkten die Rauschspannung gerade relativ große Amplituden erreicht hatte.The Fig. 9 shows a discharge curve with k1, the noise voltages are superimposed. If measurements are made in this case at times t1 to t3, then the course of the e-curve k3 determined from the measured values will match the actual discharge curve relatively poorly, since the noise voltage had just reached relatively large amplitudes at the selected measuring times .

Angestrebt wird eine Übereinstimmung der tatsächlichen Entlade­ kurve und der aufgrund von Messungen ermittelten e-Kurve, die etwa der in Fig. 10 dargestellten Verhältnissen entspricht.The aim is to match the actual discharge curve and the e-curve determined on the basis of measurements, which corresponds approximately to the relationships shown in FIG. 10.

Um dies zu erreichen, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren aus drei Meßwerten, die in einem Zeitbereich der größten Meßwert­ änderungen liegen, zunächst eine dem Kurvenverlauf k3 in Fig. 9 entsprechende sogenannte Schablonenkurve ermittelt. Es werden dann im selben Zeitbereich über drei verschiedene Zeitabschnit­ te hinweg die Integrale der Abweichung zwischen den tatsächli­ chen Meßwerten und den zeitlich entsprechenden Werten der er­ rechneten e-Funktion, also der Schablonenkurve, gebildet und es wird daraus die mittlere Abweichung der Bestimmungswerte einer e-Funktion ermittelt. Für diese Abweichungen besteht folgender Zusammenhang:In order to achieve this, in the method according to the invention, a so-called template curve corresponding to the curve k3 in FIG. 9 is first determined from three measured values which lie in a time range of the largest measured value changes. The integrals of the deviation between the actual measured values and the corresponding values of the calculated e-function, i.e. the template curve, are then formed in the same time range over three different time segments, and the mean deviation of the determination values of an e- Function determined. The following relationship exists for these deviations:

delta B = V1 - delta A · a1 - delta d · b1delta B = V1 - delta A · a1 - delta d · b1

wobei gilt where applies

Mit dem berichtigten Kurvenverlauf, der nunmehr eine verbesserte Schablonenkurve darstellt, wird der geschilderte Vorgang der Abweichungsermittlung und Korrektur ggf. mehrfach wiederholt, so daß schließlich ein Kurvenverlauf bzw. eine Gleichung zur Darstellung des Kurvenverlaufs vorliegt, die den Verhältnissen in Fig. 10 entspricht.With the corrected curve, which now represents an improved template curve, the described process of determining and correcting the deviation is possibly repeated several times, so that finally a curve or an equation for representing the curve is available which corresponds to the conditions in FIG. 10.

Aus den solcherart erhaltenen Gleichungen für die Meßkonfigura­ tionen gemäß den Fig. 2 bis 7 lassen sich daher von rausch­ bedingten Fehlern weitgehend bereinigte Werte für die obenge­ nannten Leitungsparameter erhalten. Es sind hierbei die nach­ folgenden Zusammenhänge zu berücksichtigten, wobei Leitwerte entsprechend den in diesen Meßkonfigurationen wirksamen Lade- und Entladewiderständen angegeben sind und außerdem die nach­ folgenden Festlegungen gelten: From the equations obtained in this way for the measurement configurations according to FIGS . 2 to 7, values for the above-mentioned line parameters can thus be largely eliminated from errors caused by noise. The following relationships are to be taken into account, whereby guide values are given in accordance with the charging and discharging resistances effective in these measurement configurations and the following also apply:

Gb′ = Gab + Gbe; Ga′ = Gab + Gae
C′′ = Cp + Cab; Cb′′ = Cbe + C′′; Ca′′ = Cae + C′′Gb ′ = Gab + Gbe; Ga ′ = Gab + Gae
C ′ ′ = Cp + Cab; Cb ′ ′ = Cbe + C ′ ′; Ca ′ ′ = Cae + C ′ ′

Es gilt dann also:The following then applies:

Claims (2)

1. Verfahren zur Messung von Leitungsparametern der Teilnehmer­ anschlußleitungen eines Fernmeldenetzes, demgemäß bei an die Teilnehmeranschlußleitung angeschlossenem Endgerät in verschie­ denen Meßkonfigurationen nacheinander den beiden Adern der Teil­ nehmeranschlußleitung unter jeweiliger Erdung der anderen der und den beiden miteinander verbundenen Adern der Teilnehmeran­ schlußleitung über einen Ladewiderstand eine Impulsspannung auf­ geprägt wird, bei gleicher Anschaltweise der Adern diese über einen Entladewiderstand gegen einen Erdpotential führenden Schaltungspunkt entladen werden, wobei in jeder dieser Meßkon­ figurationen jeweils zu diskreten Zeitpunkten entsprechende resultierende Spannungswerte gemessen werden und schließlich aus den dabei erhaltenen Meßwerten entsprechend ihrer durch eine e-Funktion gegebenen Abhängigkeit von den bekannten Werten für den Lade- bzw. Entladewiderstand und für die Kapazität des Endgerätes und den Leitungsparametern der Kapazitäten und Iso­ lations- bzw. der Ableitwiderstände zwischen den Leitungsadern bzw. zwischen einer Leitungsader und einem Erdpotential führen­ den Schaltungspunkt die Werte dieser Leitungsparameter errech­ net werden, dadurch gekennzeichnet, daß hierzu aus jeweils drei Meßwerten (t1 bis t3) einer Messung, sie in einem Zeitbereich der größten Meßwertänderungen liegen, die drei die Nullpunktsverschiebung (B), den Anfangswert (A) und die Zeitkonstante (d) angebenden Bestimmungswerte einer e-Funk­ tion errechnet werden, daß im selben Zeitbereich über drei ver­ schiedene Zeitabschnitte hinweg das Integral der Abweichung zwi­ schen tatsächlichen Meßwerten und den zeitlich entsprechenden Werten der errechneten e-Funktion gebildet und daraus die mitt­ lere Abweichung (delta B, delta A und delta d) der genannten drei Bestimmungswerte ermittelt wird, daß die Bestimmungswerte der errechneten e-Funktion jeweils um die betreffende dieser Ab­ weichungen berichtigt werden, und daß der Vorgang der Abweichungs­ ermittlung und Berichtigung auf der Basis einer berichtigten er­ rechneten e-Funktion ein- oder mehrmals wiederholt wird. 1. A method for measuring line parameters of the subscriber lines of a telecommunications network, accordingly when the terminal connected to the subscriber line in various measuring configurations, one after the other, the two wires of the subscriber line under the respective grounding of the other one and the two interconnected wires of the subscriber line via a charging resistor Impulse voltage is coined, with the same connection method of the wires they are discharged via a discharge resistor against a circuit point carrying earth potential, whereby in each of these measurement configurations corresponding resulting voltage values are measured at discrete times and finally from the measurement values obtained in accordance with their Function given dependence on the known values for the charging or discharging resistance and for the capacity of the terminal and the line parameters of the capacitance th and iso lations- or bleeder resistors between the line conductors, or between a line conductor and a ground potential lead to the circuit node, the values of this line parameters are calcu net, characterized in that for this purpose from three measured values (t1 to t3) of a measurement, they in a time range of the largest measured value changes, the three determination values of an e-function indicating the zero point shift (B), the initial value (A) and the time constant (d) are calculated so that the integral of the deviation over three different time periods in the same time range formed between the actual measured values and the temporally corresponding values of the calculated e-function and from this the mean deviation (delta B, delta A and delta d) of the above-mentioned three determination values is determined, that the determination values of the calculated e-function are each about the relevant one these deviations are corrected, and that the process of Deviation determination and correction based on a corrected calculated e-function is repeated one or more times. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitabschnitte so gelegt werden, daß jeweils eine ihrer Abschnittsgrenzen mit einem der Zeitpunkte zusammenfällt, an dem die Meßwerte aufgetreten sind, aufgrund deren die ursprüng­ liche unberichtigte e-Funktion errechnet worden ist.2. The method according to claim 1, characterized, that the time periods are set so that one of them Section boundaries coincide with one of the times to which the measured values occurred, on the basis of which the original un corrected e-function has been calculated.