DE69305872T2 - Anordnung zur Messung der Qualität einer Übertragung in einer Zweidrahtleitung mit Echolöschung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Messungen der Übertragungsqualität in einer Zweidrahtübertragungsleitung mit Echolöschung.
• Um die Digitalisierung des Telephonnetzes abzuschließen und seine Entwicklung zu einem integrierten digitalen Femmeldenetz (ISDN) zu ermöglichen, bestand ein letzter Schritt in der Digitalisierung des Teiles des Netzes, der aus den Teilnehmeranlagen und den Übertragungsmitteln besteht, die diese mit den entsprechenden Schaltwerken für Teilnehmerleitungen verbinden. Dieser Teil des Netzes wird im allgemeinen Ortsnetz oder Verteilungsnetz genannt. Was die für die Verteilung verwendeten Übertragungsmittel angeht, bot sich eine naheliegende Lösung für diese Digitalisierung an: Diese Lösung bestand in der Wiederverwendung der existierenden Metalldrahtpaare und deren digitaler Nutzung. Eine digitale Nutzung der symmetrischen Paare des Ortsnetzes hat zu mehreren Überlegungen geführt.
• Da das existierende Ortsnetz wiederverwendet werden mußte, ohne die Anzahl der Paare zu erhöhen, war es erforderlich, Techniken zur digitalen bidirektionalen Übertragung in zwei Drähten zu entwickeln. Eine dieser Techniken verwendet die Echolöschung und ist in Fig. 1 schematisch für eine digitale Ausführung dargestellt.
• Erste und zweite Endeinrichtungen TE1 und TE2 sind an den Enden einer Zweidrahtübertragungsleitung LT angeordnet und übertragen und empfangen digitale Daten. Die beiden Übertragungsrichtungen verwenden also dieselbe Zweidrahtleitung. Ein digitales Signal E&sub2;(t), das vom Sendeteil EM2 der zweiten Endeinrichtung TE2 stammt, wird durch einen Diplexer, wie etwa einen Gabelübertrager, zwischen den Sende- und Empfangsteilen EM1 und REC1 in der ersten Endeinrichtung TEL durch ein Echosignal E1echo(t) eines Signais E1(t) gestört, das vom Teil EM1 ausgesendet wird. Dieses Echo setzt sich hauptsächlich aus einem lokalen Echo (schlechte Symmetrierung des Übertragers in der ersten Endeinrichtung TE1) und einem fernen Echo (schlechte Impedanzanpassung im Bereich des Übertragers der zweiten Endeinrichtung TE2) zusammen. Es ist also erforderlich, vom empfangenen Gesamtsignal S(t) = E&sub2;(t) + E1echo(t) das Echosignal E1echo(t) abzuziehen, um das von der zweiten Endeinrichtung gesendete Signal zurückzugewinnen.
• Ein in der ersten Endeinrichtung enthaltener Echokompensator ANL erstellt ein "Duplikat" des Echosignals E1echo(t), bezeichnet mit E1echo(t), auf der Grundlage des gesendeten Signals E1(t).
• Typischerweise wird die Sperre in Form eines digitalen Filters ausgeführt, der eine Verzögerungskette mit N Stufen umfaßt, die die aufeinanderfolgenden Proben speichert, die mit der Frequenz 1/T dem gesendeten Signal E1(t) entnommen werden. Diese werden mit einem Satz von N Koeffizienten gewichtet, derart, daß die Amplitude und die Verzögerung des wirklichen Echos E1echo(t) nachgebildet werden. Außerdem werden die Werte dieser Koeffizienten automatisch in Abhängigkeit von einem Fehlersignal E1(t) = E2(t) + E1echo(t) - E1echo(t) angepaßt.
• Diese Technik der Echolöschung in einer Zweidrahtleitung hat zu anderen Überlegungen geführt, die die Kodierung der digitalen Signale betreffen, die in der Zweidrahtleitung übertragen werden. Eine einfache Übertragung der Informationen in Form binärer Signale erlaubt nämlich nicht, die verschiedenen folgenden Parameter zu optimieren, die eine Verbindung charakterisieren:
• a) die Reichweite des gesendeten Signals (Dämpfung des empfangenen Signals);
• b) die Einfachheit der Herstellung des digitalen Filters zur Echolöschung, was Amplitude und Länge der Impulsreaktion des Filters betrifft, und
• c) die Empfindlichkeit auf Störgeräusche in der Leitung.
• Verschiedene Codes wurden vorgeschlagen und Coder und Decoder sind also in jeder Endeinrichtung enthalten, wie in COD und DEC in der Endeinrichtung TE1 in Fig. 1 dargestellt. Die im Leitungscode liegende Möglichkeit, ihm ein Verfahren zur Fehlerdetektion hinzuzufügen, erlaubt die Überwachung der Übertragungsqualität. Als Beispiel seien die Codes mit zyklischer Redundanz (CRC) für die Fehlerdetektion von Signalen genannt, die in bipolarem Code übertragen werden.
• Im Rahmen des ISDN der sogenannten zweiten Generation ist ein im allgemeinen mit 4B3T (alphabetischer Code) bezeichneter Leitungscode, der vom CCITT definiert wurde, dabei, zur internationalen Norm zu werden und ein geeignetes Verfahren zur Fehlerdetektion ist mit ihm verbunden. Diese Fehlerdetektion erfolgt im Bereich einer Endeinrichtung, die sich in einer Telephonzentrale befindet und Übertragungsfehler feststellt, die mit Störungen in einer Zweidrahtleitung verbunden sind, die eine Netzendeinrichtung versorgt, die einer Teilnehmertelephonanlage vorausgeht. Die Endeinrichtung verfügt jedoch nur über die Fehlerinformationen, die sich auf das Fehlerdetektionsverfahren beziehen, das genau in Abhängigkeit vom Leitungscode gewählt wurde. Eine "tatsächliche" Messung, im Sinne einer Binärfehlerquote, wird also nicht erhalten.
• Außerdem wird die Übertragungsqualität einer Leitung für eine ISDN-Teilnehmeranlage nur für eine Dauer von vierundzwanzig Stunden vor Inbetriebnahme der Leitung durch Bildung einer Leitungsschleife gemessen. Diese Inbetriebnahme wird wirksam, wenn das Ergebnis der Messung der vom CCITT definierten Empfehlung G.821, Fasc. III.5, Seiten 26 bis 35, Genf 1980, entspricht. Außer diesem Inbetriebnahmeverfahren ist keine Information über die Übertragungsqualität dem Betreiber des Netzes oder dem Teilnehmer zugänglich. Diese Qualitätsinformationen stehen nur im Bereich des Schaltwerkes für Teilnehmerleitungen in der Telephonzentrale zur Verfügung, um gegebenenfalls eine Verbindung zu unterbrechen, wenn die Übertragungsqualität zu schlecht ist.
• Diese Qualitätsinformationen, die durch das Fehlerdetektionsverfahren erzeugt werden, sind für den Zustand der Übertragungsqualität in der Leitung repräsentativ, ohne ein exaktes Maß dafür darzustellen.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, den genannten Nachteilen des Standes der Technik Abhilfe zu schaffen, indem sie erlaubt, die wirkliche Übertragungsqualität in der Leitung zu messen, unabhängig vom Fehlerdetektionsverfahren, wobei diese Messung zu jedem Zeitpunkt erfolgen kann.
• Zu diesem Zweck ist eine Anordnung zur Messung einer Übertragungsqualität in einer digitalen Zweidrahtübertragungsleitung, die durch erste und zweite Endeinrichtungen begrenzt ist, wobei jede Endeinrichtung Einrichtungen zur Codierung von binären Daten in Daten im Leitungscode, die in der Leitung übertragen werden, Einrichtungen zur Decodierung der aus der Leitung empfangenen Daten im Leitungscode in binäre Daten und Einrichtungen zur Löschung eines Echos in den empfangenen Daten im Leitungscode aufweist,
• wobei die Anordnung erste und zweite Schaltungen zur bidirektionalen Übertragung analog den ersten bzw. zweiten Endeinrichtungen aufweist, die in Kaskade in der Leitung mit den zweiten bzw. ersten Endeinrichtungen verbunden sind, gekennzeichnet durch
• - Einrichtungen in der ersten Übertragungsschaltung zur Detektierung und zum Zählen von Leitungsfehlern in den Daten im Leitungscode, die von der zweiten Endeinrichtung über die Leitung übertragen werden,
• - Einrichtungen zum periodischen Einfügen eines Lesebefehiswortes in die binären Daten, die von der zweiten zur ersten Übertragungsschaltung gelangen,
• - Einrichtungen zur Entnahme einer Leitungsfehlerzahl, die in den binären Daten, die von der ersten zur zweiten Übertragungsschaltung gelangen, durch die Einrichtungen zur Detektierung und zum Zählen als Reaktion auf das Lesebefehlswort übertragen wird,
• - Einrichtungen zur Aufnahme von während einer Meßdauer entnommenen Leitungsfehlerzahlen und
• - Einrichtungen zur Verarbeitung der aufgenommenen Leitungsfehlerzahlen, um eine Übertragungsqualität der Leitung zu messen.
• Die erfindungsgemäße Meßanordnung verwendet also bidirektionale Übertragungsschaltungen, die Verstärkerfunktionen erfüllen und dabei für die in der Leitung übermittelten Daten durchlässig sind.
• Insbesondere kann es sich bei der Leitung um eine Übertragungsleitung vom Teilnehmer zur Schnittstelle U zwischen einer Endeinrichtung einer Teilnehmeranlage und einem Endpunkt der Verbindungsübertragung des Schaitwerkes für Teilnehmerleitungen handeln. Die binären Daten, die zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsschaltung der Meßanordnung ausgetauscht werden, sind dann in Binärraster strukturiert, von denen jedes mindestens ein Kanalfeld zur Überwachung der Endeinrichtung aufweist, in das ein Lesebefehiswort periodisch eingefügt und dem eine Leitungsfehlerzahl periodisch entnommen wird.
• Vorzugsweise weist die Meßanordnurg Einrichtungen zu ihrer abnehmbaren Verbindung mit der Übertragungsleitung in einem Verteiler der Telephonzentrale auf, die diese Leitung versorgt.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System der Korrelation der Qualitätsmessung, das unter anderem die erfindungsgemäße Anordnung enthält, um Fehlerzahlen bezüglich der Leitungsdaten mit Fehlerzahlen bezüglich der binären Daten nach einem bekannten Verfahren zu vergleichen. Die Meßanordnung wird dann nahe der ersten Endeinrichtung, etwa einem Schaltanschluß einer Kleinzentrale für Teilnehmerleitungen, angeordnet, um periodisch Leitungsfehlerzahlen, die sich auf die Daten im Leitungscode, die von der zweiten Endeinrichtung zur ersten gesendet werden, beziehen.
• Das Korrelationssystem enthält dann Einrichtungen, die mit der ersten Endeinrichtung verbunden sind, um erste binäre Daten zur zweiten Endeinrichtung zu übertragen und zweite binäre Daten zu empfangen, die von der zweiten Endeinrichtung gesendet werden und aus den ersten Daten durch Schleifenbildung in der zweiten Endeinrichtung hervorgehen, Einrichtungen zum Vergleichen der ersten und zweiten Daten, um periodisch Binärfehlerzahlen aufzustellen, und Einrichtungen zur Korrelation der Leitungsfehlerzahlen und der Binärfehlerzahlen.
• Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Korrelation der Messungen der Übertragungsqualität vor, das im erfindungsgemäßen System zur Korrelation der Messungen angewandt wird. Dieses Verfahren umfaßt:
• - die Aufstellung von Leitungsfehlerzahlen während in einer Meßdauer aufeinanderfolgender Zeitintervalle vorgegebener
• - die Aufstellung von Binärfehlerzahlen während dieser Zeitintervalle und
• - die Korrelation dieser Zahlen in Verhältnisse jeweils zwischen der Zahl binärer Fehler und der Zahl der Leitungsfehler während desselben Zeitintervalles, um Binärfehlerzahlen pro Leitungsfehler zu bestimmen.
• Anderen Merkmalen entsprechend ist das Verfahren derart, daß der Mittelwert der Binärfehlerzahlen pro Leitungsfehler gebildet wird und daß derartige Mittelwerte in Abhängigkeit von Charakteristiken der Geräusche aufgestellt werden, die jeweils die Leitung stören. Die Fehlerzahlen können in Abhängigkeit von Schweliwerten ausgewählt werden, um Parameter zu definieren, die sich ebenso auf die Leitungsfehler, wie auf die Binärfehler beziehen, und diese Parameter der Leitungsfehler und der Binärfehler untereinander zu korrelieren.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, die auf die entsprechenden beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
• - Fig. 1, die bereits besprochen wurde, ein Funktionsblockdiagramm einer Endeinrichtung mit Echolöschung für eine Zweidrahtübertragungsleitung nach dem Stand der Technik;
• - Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer Übertragungskette des Ortsnetzes, die ein Schaltwerk mit einer Teilnehmeranlage verbindet, nach dem Stand der Technik im Rahmen des ISDN;
• - Fig. 3 ein Funktionsblockdiagramm einer der Übertragungsschaltungen mit Echolöschung, die in Netz- und Leitungsendeinrichtungen der Übertragungskette der Fig. 2 enthalten sind;
• - Fig. 4 eine Struktur eines Rasters, das an der Systemschnittstelle einer Übertragungsschaltung mit Echolöschung anliegt und Taktsignale, die sich auf das Raster beziehen;
• - Fig. 5 ein Schema, das das Einfügen einer erfindungsgemäßen Meßanordnung der Übertragungsqualität im Bereich eines Verteilers einer Telephonzentrale zeigt und sich auf eine Zweidrahtübertragungsleitung bezieht;
• - Fig. 6 ein allgemeines Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Qualitätsmeßanordnung;
• - Fig. 7 ein detailliertes Blockdiagramm einer Transferlogikschaltung, die in der erfindungsgemäßen Qualitätsmeßanordnung enthalten ist;
• - Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm eines Korrelationssystems der Qualitätsmessung, das eine Korrelation zwischen Messungen der Übertragungsqualität aufstellt, die mit einem Verfahren der Leitungsfehlerdetektion bzw. in Form von Binärfehlerzahlen erhalten wurden;
• - Fig. 9 ein Zeitdiagramm einer Modellimpulsstörung;
• - Fig. 10A und 10B zwei Diagramme mit Variationen von Leitungsfehlerzahlen und Binärfehlerzahlen pro Leitungsfehler im Zusammenhang mit verschiedenen Meßparametern; und
• - Fig. 11 ein Frequenzdiagramm weißen Rauschens.
• Als nichteinschränkendes Beispiel bezieht sich die folgende Beschreibung auf digitale ISDN-Systeme der sogenannten zweiten Generation.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßt eine Übertragungskette mit Zweidrahtleitung eines Ortsnetzes oder Verteilungsnetzes, die eine Teilnehmeranlage mit einem Schaltwerk für Teilnehmerleitungen AR einer Telephonzentrale verbindet, im Rahmen des ISDN typischerweise eine Netzendeinrichtung TNR, eine Zweidrahtübertragungsleitung LT und eine Leitungsendeinrichtung TL. Die Netzendeinrichtung TNR ist über die Leitungsendeinrichtung TL mit einem der Schaltanschlüsse des Schaitwerkes AR verbunden. Die physische Verbindung zwischen der Netzendeinrichtung TNR und der Leitungsendeinrichtung TL besteht aus der Zweidrahtteilnehmerleitung LT und einem der Verbindungsmittel, der Anschlußleiste REG eines Verteilers RE der Telephonzentrale. Jede Teilnehmerleitung ist so je nach der Anschlußleiste, an der sie befestigt ist, einem Ein-/Ausgang des Schaitwerkes zugeordnet. Die Anschlußleiste wird allgemein dazu verwendet, verschiedene Leiturgsmeß- und -testeinrichtungen anzuschließen. Die funktionellen Verbindungen, die an der Schnittstelle U zwischen Netzendeinrichtung TNR und Leitungsendeinrichtung TL bestehen, stellen die bidirektionale Übertragung der Nutzinformationen sicher, die in den digitalen Kanälen B und D eines ISDN-Rasters typischerweise mit 64 kbit/s und 16 kbit/s transportiert werden, und erfüllen Synchronisationsfunktionen, Funktionen der Aktivierung und Desaktivierung der digitalen Übertragungsleitung vom Teilnehmer bis zur Schnittstelle T zwischen der Teilnehmeranlage und der Netzendeinrichtung TNR, Betriebs- und Wartungsfunktionen und schließlich Funktionen der Fernversorgung der Netzendeinrichtung TNR.
• Es sei jetzt unter Bezugnahme auf die Fig. 3 an den Aufbau einer Sende-/Empfangsschaltung für Schnittstellen U, die hierunter Schaltung U genannt wird, erinnert, da ein gutes Verständnis ihrer Funktionsweise erforderlich ist, um die Merkmale der erfindungsgemäßen Qualitätsmeßanordnung zu verstehen. Aufgrund der Symmetrie der Übertragungskette zwischen den Endeinrichtungen TNR und TL, die auf der bidirektionalen Verarbeitung beruht, sind zwei identische Schaltungen U in der Netzendeinrichtung bzw. in der Leitungsendeinrichtung enthalten und stellen den Betrieb der Schnittstellen U sicher, wie in Fig. 2 dargestellt. Außerdem enthält die Netzendeinrichtung TNR auch eine Sende-I Empfangsschaltung für die Schnittstelle T, hierunter Schaltung T genannt, um den Normen, die diese Schnittstelle definieren, entsprechend eine Schnittstelle mit der Teilnehmeranlage zu bilden. Ihrerseits ist die Leitungsendeinrichtung TL mit dem zugehörigen Schaltanschluß des Schaltwerkes für Teilnehmerleitungen über die Schnittstelle V verbunden. In Übereinstimmung mit der Definition der Schnittstelle V, die gemeinsam von Netzbetreibern und Herstellern vorgeschlagen wurde, wurden die Schaltungen U unter Verwendung einer Schnittstelle standardisiert, die "Systemschnittstelle" IS genannt wird und mit der Schnittstelle V kompatibel ist. So können in der Netzendeinrichtung TNR, angesichts dessen, daß die Sende-/Empfangsschaltung für die Schnittstelle T auch mit dieser Systemschnittstelle kompatibel ist, mit Hilfe dieser Systemschnittstelle eine Schaltung U und eine Schaltung T verbunden werden.
• Seitens der Leitungsendeinrichtung TL dient die bei der Schaltung U vorliegende Systemschnittstelle als quasidirekte Schnittstelle mit dem Schaltanschluß. Weiter unten werden wir sehen, daß der Unterschied in der Funktionsweise zwischen den Schaltungen U, die für die Netz- und die Leitungsendeinrichtungen verwendet werden, tatsächlich in der Programmierung gewisser Schaltungen besteht, die sie enthalten. In Abhängigkeit bestimmter, dem ISDN-Netz eigener Merkmale, die von den Betreibern gewählt wurden, kann die Systemschnittstelle besondere Funktionen erfüllen, die den nationalen Normen zur Aktivierung und Aufrechterhaltung der Übertragungskette angepaßt sind. Da der Betreiber des französischen Telephonnetzes eine permanente Aktivierung der Schnittstelle U gewählt hat, um die Qualität der Verbindungen zu überwachen, und eine Aktivierung der Schnittstelle T zwischen der Netzendeinrichtung TNR und der Teilnehmeranlage bei Bedarf, erfolgt bei der Inbetriebnahme der Übertragungskette die Aktivierung der Netzendeinrichtung TNR mit Schleifenbildung in der Schaltung T, und dann die Desaktivierung der Schaltung T und die Unterbrechung der Schleife unter Aufrechterhaltung der Aktivierung der Schaltung U durch die genannten besonderen Funktionen.
• Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt eine Sende-/Empfangsschaltung für Schnittstellen U in einem Sendekanal hauptsächlich einen Scrambler EM, einen Coder COD, einen Multiplexer MUX, einen Digital-Analog-Wandler CNA und einen Sendeverstärker AMP und in einem Empfangskanal einen Analog-Digital-Wandler CAN, ein Substraktionsglied SO, ein Symmetrierglied EG, einen Demultiplexer DEMUX, einen Decoder DEC und einen Descrambler DEB. Die Begriffe "Sendung" und "Empfang" beziehen sich auf die Schnittstelle U. Ein Koppler CO vom Typ Hybridkoppler verbindet den Verstärker AMP und den Wandler CAN der Sendeund Empfangskanäle mit der Zweidrahtleitung LT. Ein Echokompensator AN erfüllt Echolöschfunktionen, wie sie in der Einleitung der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben wurden. Eine Verwaltungs- und Aktivierungsschaltung CGA ist insbesondere mit dem Symmetrierglied EG, dem Multiplexer MUX und dem Demultiplexer DEMUX verbunden und stellt insbesondere die Synchronisation der Raster an der Schnittstelle U, sowie die Aktivierung dieser Schnittstelle sicher. Ein bidirektionaler, transparenter Kanal CT an der Schnittstelle U wird für den Dialog zwischen dem Schaltwerk für Teilnehmerleitungen AR und der Netzendeinrichtung TNR verwendet. Der Multiplexer MUX multiplext in jedes zu sendende Raster ein Synchronisierwort MS, das von der Schaltung CGA geliefert wird, den transparenten Kanal CT und die vom Scrambler EM und dem Codierer COD verwürfelten und codierten Kanäle 2B + D. Der Code ist beispielsweise der Code 4B-3T, ein Code, der später in der Beschreibung dargestellt wird. Das Synchronisierwort MS in einem vom Demultiplexer DEM empfangenen Raster wird von den in der Schaltung CGA enthaltenen Mitteln zur Taktrückgewinnung verwendet, um das Raster wiederherzustellen und verschiedene Taktsignale HO zu erzeugen. Der Inhalt des transparenten Kanals CT wird nicht an der Schnittstelle U verwendet und wird vom Schaltwerk für Teilnehmerleitungen AR über den Demultiplexer DEM zur Schaltung T der Endeinrichtung TNR zur Aktivierung oder mit einer Anweisung zur Schleifenbildung übermittelt.
• Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält die Übertragungsschaltung für Schnittstellen U einen Systemschnittstellenadapter AD der, wie oben erwähnt, die Herstellung der Schaltung U standardisiert, unabhängig davon, ob sie in der Netzendeinrichtung TNR oder in der Leitungsendeinrichtung TL enthalten ist. Im Fall des Einbaus der Schaltung U in eine Netzendeinrichtung TNR wird der Schnittstellenadapter AD mit einem Schnittstellenadapter in der Sendeschaltung für die Schnittstelle T der Endeinrichtung TNR verbunden. Im Fall ihres Einbaus in die Leitungsendeinrichtung TL ist dieser Adapter über die Schnittstelle V mit dem Schaltanschluß verbunden, der zum Schaltwerk für Teilnehmerleitungen AR gehört.
• Fig. 4 zeigt den Aufbau eines Rasters, das an der Systemschnittstelle IS anliegt. Das Raster umfaßt 8 Binärelemente (eb) für jeden der Kanäle CB1 und CB2 vom Typ B, 8 eb für einen Überwachungskanal CM, 2 eb für den Kanal CD vom Typ D, 4 eb für einen Befehls-/Anzeigekanal C/I, der für Aktivierungsverfahren verwendet wird, 1 eb für den transparenten Kanal CT und 1 eb für einen Kanal CV, der dazu dient, den Überwachungskanal CM freizugeben. Die Information liegt an der Systemschnittstelle IS in binärer Form vor, da diese Schnittstelle vor dem Coder COD liegt und dem Decoder DEC folgt. Die Codierung, beispielsweise in ternären Symbolen nach dem Code 4B3T, und die Decodierung betrifft also nur die Schnittstelle U. Die Systemschnittstelle hat physisch die Form von vier Drähten (Fig. 3):
• - zwei Drähte für eingehende und ausgehende Daten DIN bzw. DOUT für die beiden Übertragungsrichtungen;
• - ein Taktdraht H, der ein Taktsignal mit dem Doppelten der Frequenz der eingehenden und ausgehenden Daten befördert; und
• - ein Taktdraht FRAME zur Rastersynchronisierung.
• In bekannter Weise umfassen derartige Übertragungsschaltungen für Schnittstellen U Funktionen einer physischen Schnittstelle im eigentlichen Sinne mit der Zweidrahtteilnehmerleitung. So ist der die Schaltung U betreffende Koppler CO in der Fig. 3 in der Praxis in einer Leitungsschnittstellenschaltung enthalten, die Schutzschaltungen gegen Überspannungen und Überströme, einen Leitungsgabelübertrager und eill Mittel umfaßt, um einen Fernversorgungsstrom für die Endeinrichtung TNR zu entnehmen. In der Endeinrichtung TL umfaßt die Leitungsschnittstellenschaltung unter anderem ein Mittel, um einen Fernversorgungsstrom in die Leitung LT in Richtung zur Netzendeinrichtung TNR einzuleiten.
• Der Anschluß einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Messen der Übertragungsqualität am Verteiler RE der Telephonzentrale ist in der Fig. 5 dargestellt. Das Einfügen der Anordnung 1 in "Kaskadenschaltung" über der Zweidrahtleitung LT, die die Netzendeinrichtung TNR mit der Leitungsendeinrichtung TL verbindet, erfolgt auf abnehmbare Weise an einer der Anschlußleisten REG des Verteilers nach einem bekannten Prinzip. Die Anordnung 1 wird mit Hilfe zweier Paare von Verbindungsdrähten 10 und 11 zwischen der Anschlußleiste REG und der Anordnung 1 in die Teilnehmerleitung eingefügt, um eine Qualitätsmessung auszuführen.
• Entsprechend der Fig. 6 umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Messung der Übertragungsqualität zwei bidirektionale Übertragungsschaltungen für Schnittstellen U 10 und 11, zwei Hybridschutz- und -koppelmittel, die hier durch Gabelübertrager 12 und 13 schematisiert wurden, eine Schaltung zur Fernversorgung 14, eine Transferlogikschaltung 15, eine Schaltung zur Aufnahme von Leitungsfehlerzahlen 16, und eine Schaltung zur Verarbeitung von Fehlerzahlen 17.
• Auf der Seite der Netzendeinrichtung TNR ist die erste Schaltung U 10 durch die beiden Verbindungsdrähte 10 über den Transformator 12 mit der Zweidrahtteilnehmerleitung verbunden. Die Schaltung zur Fernversorgung 14 versorgt die Leitung LT in Richtung zur Netzendeinrichtung TNR mittels einer kapazitiven Kopplung in der Primärwicklung des Transformators 12. Auf der Seite der Leitungsendeinrichtung TL ist die zweite Schaltung U 11 über den Transformator 13 und die beiden Verbindungsdrähte 11 mit der Teilnehmerleitung verbunden. Die beiden Schaltungen 10 und 11 liefern, wie bereits erwähnt, zwei Systemschniltstellen IS in Form der Busse IS0 und IS1 mit vier Drähten, die mit der Transferlogikschaltung 15 verbunden sind. Die Schaltung zur Aufnahme der Zahlen 16, die im wesentlichen einen RAM-Speicher enthält, speichert Zahlen, die von der Transferlogikschaltung 15 entnommen und aufgestellt und einem bidirektionalen Transferbus BT übermittelt werden, der aus einem Datenbus BD und einem Adreßbus BA besteht. Die Datenverarbeitungsschaltung 17, die vorzugsweise aus einem Mikrocomputer besteht, liest die Zahlen, die während einer Meßdauer in der Zahlenaufnahmeschaltung 16 aufgenommen wurden, über einen bidirektionalen Bus BR, um insbesondere diese Zahlen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verarbeiten, das weiter unten in der Beschreibung beschrieben wird.
• Die beiden Übertragungsschaltungen für Schnittstellen U 10 und 11 ähneln der in der Fig. 3 dargestellten. Wie bei der Beschreibung dieser Schaltung angegeben, weist diese eine Schnittstelle auf, eine sogenannte Systemschnittstelle, die standardisiert ist, und sie kann also in der Leitungsendeinrichtung TL oder in der Netzendeinrichtung TNR eingebaut werden.
• Der Unterschied zwischen den beiden Schaltungen U, die in der Netzendeinrichtung TNR bzw. in der Leitungsendeinrichtung TL einer Übertragungskette enthalten sind, besteht lediglich in der Programmierung. Insbesondere und erfindungsgemäß ist die Schaltung U in der Leitungsendeinrichtung TL dafür programmiert, die Leitungsfehler zu zählen, d.h. die Fehler bezüglich der Wörter im Leitungscode, wie etwa in Ternärcode, die in der Leitung LT übermittelt werden. Zu diesem Zweck sind Einrichtungen zur Detektion und zum Zählen von Leitungsfehlern in Abhängigkeit vom gewählten Leitungscode in der Schaltung U der Endeinrichtung TL enthalten. Wie bereits erwähnt, werden an der Schnittstelle U einer ISDN-Übertragungskette der zweiten Generation die binären Daten beispielsweise in Ternärcode codiert, um insbesondere
• a) die Reichweite des gesendeten Signals,
• b) die Einfachheit der Herstellung der digitalen Filter in den Echokompensatoren der Netz- TNR und der Leitungsendeinrichtungen TL zu optimisieren.
• Dieser Leitungsternärcode, genannt 4B3T, ordnet drei ternäre Symbole vier binären Elementen zu, während ein inverser Vorgang bei der Decodierung erfolgt. Die folgende Tabelle faßt das Codierungsprinzip zusammen:
• Die Zeichen +, - und 0 bezeichnen die drei Symbole des Ternärcodes. Eine erste Spalte der Tabelle gibt alle Wörter mit jeweils vier binären Elementen an. Vier von 1 bis 4 nummerierte Spalten sind Alphabete von Wörtern aus drei ternären Symbolen, die jeweils den Wörtern aus vier binären Elementen zuzuordnen sind. Das zur Codierung eines Wortes von vier Bit verwendete Alphabet hängt von der algebraischen Summe der drei vorher übermittelten ternären Symbole ab. Die Nummer AS des folgenden Alphabetes, das für das nächste ternäre Wort zu verwenden ist, ist in der obigen Tabelle rechts vom gesendeten ternären Wort angegeben. Außer bei einer Initialisierung des Verfahrens, wird die Nummer eines folgenden Alphabetes zur Codierung der vier folgenden binären Elemente aus der laufenden algebraischen Summe der laufenden drei ternären Elemente erhalten. Beispielsweise werden die aufeinanderfolgenden Wörter "1001", "1001", "1111" und "1100" unter der Annahme, daß das erste Alphabet (1) zur anfänglichen Codierung des ersten Binärwortes "1001 " gewählt wurde, codiert mit "+ - +" unter Verwendung des Alphabetes mit der Nummer (2) für das folgende Wort "1001", mit "+ - +" unter Verwendung des Alphabetes mit der Nummer (3) für das folgende Wort "1111", mit "00-" unter Verwendung des Alphabetes mit der Nummer (2) für das folgende Wort "1100" und mit "- + -" unter Verwendung des Alphabetes mit der Nummer (1) für die Codierung des folgenden Binärwortes.
• Ein "natürliches" Verfahren zur Detektion von Übertragungsfehlern in der Teilnehmerleitung LT an der Schnittstelle U wird also durch Programmierung der Schaltung U in der Leitungsendeinrichtung TL ausgeführt, die aufgrund der laufenden algebraischen Summe, die sich aus den empfangenen Ternärwörtern im Code 4B3T ergibt, einen Zähler der Leitungsfehler inkrementiert, der in der Schaltung CGA enthalten ist, wenn diese Summe gleich 0 oder echt größer ist, als 4. Eine lnkrementierung des Zählers ergibt sich aus einem falschen ternären Symbol und also einem Leitungsfehler, unter Beachtung der Tatsache, daß der Codieralgorithmus derart konstruiert ist, daß die laufende algebraische Summe immer zwischen 1 und 4 beträgt. Vorzugsweise werden die Leitungsfehler in der Praxis nur in einem oder in beiden Nutzinformationskanälen CB1 und CB2 festgestellt.
• Es ist jedoch klar, daß ein ternäres Symbol in einem codierten Ternärwort nicht systematisch zur Anzeige eines Zeilenfehlers führt, beispielsweise im Fall, daß die laufende algebraische Summe zwischen 1 und 4 beträgt und die positive und negative Markierung + und - in einem Wort invertiert sind oder eine dieser Marken durch eine mit entgegengesetzter Polarität ersetzt ist.
• Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung der Übertragungsqualität wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
• Das Prinzip der Echolöschung verbietet es, eine Anordnung mit hoher lmpedanz in Reihe in die Leitung einzufügen. Da nämlich die Daten im Leitungscode gleichzeitig auf der Leitung gesendet und empfangen werden, muß die Entnahme der Nutzinformation im Empfangskanal einer Endeinrichtung die Verarbeitung durch Echolöschung anwenden. Dies ist genau die Aufgabe der Schaltungen zur bidirektionalen Wiederübertragung 10 und 11, die der Übertragungsschaltung für Schnittstellen U entsprechen, die oben dargestellt wurde.
• Eine vorangehende Phase zur Konvergenz der Koeffizienten in den Echokompensatoren der beiden Schaltungen 10 und 11 ist erforderlich. Sie besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Sendephasen, die den Schaltungen 10 und 11 zugeordnet sind, damit jede Schaltung U 10 und 11 das Echo seines gesendeten Signals mißt, was im Echokompensator der Schaltung U die Berechnung eines Koeffizientenveklors bedeutet, der dazu dient, beim Empfang vom empfangenen Gesamtsignal alles zu subtrahieren, was nicht eine Information ist, die von der Schaltung gesendet und durch Echo zurückgeworfen wurde, wie in der Einleitung der Beschreibung beschrieben wurde.
• Die Anordnung 1 muß also unter Berücksichtigung der Tatsache, daß sie zwischen der Netzendeinrichtung TNR und der Zeilenendeinrichtung TL eingefügt wird, folgende Funktionen sicherstellen:
• - gegenüber den beiden Endeinrichtungen TNR und TL die Echolöschung, wie in einem Verstärker einer Übertragungsleitung,
• - die Fernversorgung der Netzendeinrichtung TNR (eine für das französische Telephonnetz spezifische Aufgabe) und
• - zur Messung der Übertragungsqualität der Leitung zwischen den beiden Endeinrichtungen, Sammlung von Angaben (Zahlen) über Fehler, die beim Verfahren zur Detektion von Leitungsfehlern und in Abhängigkeit von der Leitungscodierung, wie etwa 4B3T, gezählt werden.
• Alle diese Funktionen werden in der erfindungsgemäßen Anordnung 1 ausgeführt.
• Die Schutz- und Fernversorgungsfunktionen wurden oben dargestellt und werden insbesondere durch die Transformatoren 12 und 13 und die Fernversorgungsschaltung 14 erfüllt.
• Die Schaltungen 10 und 11 stellen die Echolöschung gegenüber der Netzendeinrichtung TNR und der Leitungsendeinrichtung TL sicher. Wie bereits erwähnt, sind die beiden Schaltungen 10 und 11 vom standardisierten Typ und unterscheiden sich nur durch ihre Programmierung. So ist die Schaltung 10 in der Betriebsart Leitungsendeinrichtung TL programmiert, insbesondere, um ein spezifisches Verfahren zur Detektion von Leitungsfehlern einzuschließen, ähnlich dem, das auch an der Leitungsendeinrichtung TL angewandt wird. Die Schaltung 10 enthält insbesondere ein Echosubstraktionsmittel SO, das in einem Empfangskanal der Schaltung 10 angeordnet ist, der Daten im Leitungscode von der Endeinrichtung TNR empfängt.
• Ein Verfahren der Art dessen, das oben für den Code 4B3T dargestellt wurde, führt zur Inkrementierung eines Zählers in der Endeinrichtung TL, wenn ein Leitungsfehler festgestellt wird. Die im Zähler gespeicherte Zahl der Leitungsfehler wird vom Schaltwerk AR verwendet, um gegebenenfalls eine Verbindung zu unterbrechen, wenn die Übertragungsqualität zu schlecht ist.
• Die in der Betriebsart Leitungsendeinrichtung programmierte Schaltung 10 enthält Einrichtungen zur Detektion und zum Zählen von Leitungsfehlern, die mit dem Empfangskanal der Schaltung 10 verbunden sind und insbesondere einen Zähler umfassen, der eine Zahl der Leitungsfehler aufsummiert. Diese Leitungsfehlerzahl ist abhängig vom Verfahren zur Detektion der Leitungsfehler, das von der Codierung abhängt, stellt aber kein Maß der tatsächlichen Übertragungsqualität im Sinne einer Binärfehlerquote dar. Die Transferlogikschaltung 15 ist mittels zweier Busse mit vier Drähten IS0 und IS1 mit den beiden Systemschnittstellenadaptern AS in den Übertragungsschaltungen 10 und 11 verbunden. Zwei Drähte von Bus IS1 liefern ein Taktsignal H und ein Rastertaktsignal FRAME, die für eine synchrone Arbeit der Schaltung 15 und der Schaltung 10 erforderlich sind. Zwei Systemschnittstellen IS werden so durch die Schaltung 15, mit den beiden Schaltungen 10 bzw. 11, erzeugt. Aus Fig. 4 ist zu erseheii, daß das Raster an einer Systemschnittstelle unter anderem einen Überwachungskanal CM und einen Kanal CV zur Freigabe des Überwachungskanals umfaßt. Diese beiden Kanäle werden hauptsächlich von der Transferlogikschaltung 15 verwendet, um Leitungsfehler im Fehlerzähler der Schaltung 10 zu lesen und zu entnehmen, die für diesen Zweck programmiert ist.
• Eine derartige Lesung des Zählers in der Leitungsendeinrichtung TL in einer ISDN-Übertragungskette erfolgt üblicherweise durch das Schaltwerk AR über den Überwachungskanal CM der Schnittstelle V, um die Übertragungsqualität zu überwachen. Die Angaben über Leitungsfehler, die von diesem Zähler aufgestellt werden, sind dem Netzbetreiber jedoch nicht zugänglich.
• Der Lesevorgang des Leitungsfehlerzählers der Einrichtungen zur Detektion und zum Zählen von Fehlern in der Schaltung 10 durch die Transferlogikschaltung 15 besteht in der Freigabe des Überwachungskanals durch die Sendung eines Bit "0" im Freigabekanal CV, sowie in der Sendung eines Befehlswortes zum Lesen des Zählers im Überwachungskanal CM. Das Bit zur Freigabe des Überwachungskanals und das Lesebefehlswort werden in einem Binärdatenraster übertragen, das der Draht DIN trägt, der in den Systemschnittstellenadapter in der Schaltung 10 führt. Als Antwort übermittelt die in der Betriebsart TL programmierte Schaltung 10 die Leitungsfehlerzahl in binärer Form, die aus dem Zähler gelesen wurde, im Überwachungskanal CM auf dem Draht DOUT, der den Systemschnittstellenadapter verläßt. Die Schaltung 15 verfügt pro Periode der Sendung eines Befehls zum Lesen des Zählers und auch zur Nullstellung des Zählers, beispielsweise in der Größenordnung einer Sekunde, über Leitungsfehlerzahlen, die im Zähler der Schaltung 10 aufsummiert wurden. Diese Leitungsfehlerzahlen werden von der Schaltung 15 über den Transferbus BT in die Schaltung zur Datenaufnahme 16 geschrieben.
• So verfügt die Datenverarbeitungsschaltung 17 durch den Bus BR über Leitungsfehlerzahlen, die periodisch aus dem Zähler gelesen und in der Schaltung 16 gespeichert werden. Die Verarbeitungsschaltung 17 kann dann eine Messung der Übertragungsqualität der Leitung in Abhängigkeit von diesen Leitungsfehlerzahlen vornehmen, die, wie bereits erwähnt, nicht für die tatsächliche Übertragungsqualität repräsentativ sind, da sie von der Leitungscodierung abhängig sind und insbesondere vom Fehlerdetektionsverfahren, das in Abhängigkeit von dieser Codierung gewählt wurde. In der Praxis stellt der Zähler in der Schaltung 10 nicht einen Fehler in einem Ternärwort in der Leitung fest, wie unter Bezugnahme auf die obige Alphabettabelle angegeben wurde, sondern Fehler in Ternärblöcken beispielsweise der Länge eines Rasters oder mehrerer Raster.
• Wie Fig. 7 zeigt, umfaßt die logische Transferschaltung 15 einen Prozessor 151, einen Parallelschnittstellenkreis 152, eine erste logische Zählerschaltung 153, einen Frequenzteiler 153a, einen Seriell-Parallel-Wandler 154, eine zweite logische Zählschaltung 155, einen Frequenzteiler 155a, einen 8-Bit- Speicher 156, einen Vergleicher 157a, einen 4-Bit-Speicher 157b und vier 8-Bit-Schieberegister 158a bis 158d.
• Die beiden Frequenzteiler 153a und 155a sind Frequenzhalbierer und teilen die Frequenz des Taktsignals H in den Systembussen IS1 und IS2 durch Zwei in Datentaktsignale H/2, die jeweils eine Frequenz haben, die der der eingehenden und ausgehenden Daten in den Schnittstelleradaptern der Schaltungen 10 und 11 gleich ist. Die Daten- und Rastertaktsignale, H und FRAME, die in Fig. 4 dargestellt sind, werden über die Busse IS1 und IS0 von der Schaltung 11 zur Schaltung 10 gesendet, damit die "Slavetm-Schaltung 10 sich mit der "Master"-Schaltung 11 synchronisiert, analog zur direkten Synchronisation der Schaltung U in der Netzendeinrichtung TNR durch die Schaltung U in der Leitungsendeinrichtung TL bei Abwesenheit der Anordnung 1.
• Um eine Leitungsfehlerzahl in den Zähler der Schaltung 10 einzulesen, erstellen die Schaltungen 155 bis 158d ein Lesebefehlswort zur Übertragung im Überwachungskanal CM. Die vier Schieberegister 158a bis 158d mit je acht D-Kippstufen verursachen jeweils eine Verzögerung um ein Raster zu 32 Bit (Fig. 4) der Binärdaten, die von der Leitungsendeinrichtung TL über die Schaltung 11 und den Draht DOUT im Bus IS1 zur Leitungsendeinrichtung TNR über den Draht DIN im Bus IS0 und die Schaltung 10 gesendet werden, indem sie sie vorübergehend speichern und mit der Frequenz des Datentaktsignals H/2 verschieben. Um das Lesebefehlswort in ein Raster einzufügen, empfängt die logische Zählschaltung 155 das Rastertaktsignal FRAME und zählt 32 Perioden des Datentaktsignals H/2 von Bus IS1 nach dem Beginn eines Rasters, um die Lesung des Festwertspeichers 156 zu veranlassen, der ein Lesebefehlswort "11101111 (EF in Hexadezimalcode) enthält, und dieses in das Schieberegister 158c zu laden, das bei der Lesung das 8- Bit-Feld des Überwachungskanals CM enthält. Gleichzeitig fügt die Zählschaltung 155 ein Bit "0" in die erste Stufe des Registers 158d und also in den Kanal CV ein. So veranlaßt die Detektion der 8 Bit "11101111 des Überwachungskanals durch den Verwaltungskreis der Schaltung 10 die Lesung des Zählers in der Schaltung 10.
• Der Vergleicher 157a und der Speicher 157b werden für den Befehls- und Anzeigekanal C/I an der Systemschnittstelle verwendet. In einer ISDN-Übertragungskette wird dieser Freigabekanal C/I nämlich insbesondere vom Schaltwerk dazu verwendet, um eine Prüfschleifenbildung der Empfangs- und Sendekanäle in der Schaltung T der Netzendeinrichtung TNR zu veranlassen. Die Übertragungsschaltung für Schnittstellen U der Netzendeinrichtung TNR empfängt ein Befehiswort für die Schleifenbildung aus 4 Bit "1010" und transcodiert es in ein Wort "1110", das ein Schleifenbildungsmittel der Schaltung U steuert. Die Schaltung 11 der erfindungsgemäßen Anordnung 1 programmiert in der Betriebsart Netzendeinrichtung TNR, führt dieselbe Transcodierung aus. Es ist also erforderlich, die Daten des Kanals C/I wieder umzuwandeln, um die Transparenz der Anordnung 1 sicherzustellen, d.h. sicherzustellen, daß die Netzendeinrichtung TNR den ursprünglichen Befehl zur Schleifenbildung richtig überschreibt, die vom Schaltwerk AR gesendet wird. In Antwort auf ein Aktivierungssignal SA2, das von der logischen Zählschaltung 155 nach 32 Perioden des Taktsignals H/2 nach dem Beginn eines Rasters (Fig. 4) erzeugt wird, vergleicht so der Vergleicher 157a die Ausgänge von vier zentralen Kippschaltungen des Registers 158d, die dem Feld des Kanals C/I entsprechen, mit vier Bit "1110".
• Wenn dieser Vergleich positiv ist, liest der Vergleicher 157a den Festwertspeicher 157b, um das Befehlswort für die Schleifenbildung zu 4 Bit "1010" in die vier Kippschaltungen des Registers 158d einzuschreiben, was auf diese Weise die Transparenz der Anordnung 1 sicherstellt.
• In Antwort auf die Lesung des Leitungsfehlerzählers in der Schaltung U 10, die in der Betriebsart Netzendeinrichtung TNR programmiert ist, befördert diese eine Leitungsfehlerzahl, die in 8 Bit codiert ist und aus dem Zähler gelesen und dann in das Feld des Überwachungskanals CM geschrieben wurde, das vom Draht DOUT der Systemschnittstelle IS0 übertragen wird.
• Der gepufferte Seriell-Parallel-Wandler 154 entnimmt und konvertiert die gelesene Leitungsfehlerzahl, die in serieller Form im Draht DOUT des Busses IS0 empfangen wird, in ein Wort aus 8 parallelen Bits, das an die Parallelschnittstellenschaltung 152 angelegt wird. Diese Entnahme wird durch die logische Zählerschaltung 153 in Antwort auf 24 Perioden des Taktsignals H12 (Fig. 4), freigegeben, die auf das Signal FRAME folgen, das sich auf die Raster bezieht, die vom Draht DOUT des Busses IS0 der Schaltung 10 zum Draht DIN von Bus IS1 der Schaltung 11 gesendet werden.
• Nach einem Unterbrechungssignal INT, das von der Schnittstelle 152 bei Empfang einer Fehlerzahl erzeugt wird, die aus dem Zähler der Schaltung 10 gelesen wurde, befördert der Prozessor 151 die in einem Register der Schnittstellenschaltung 152 gelesene Leitungsfehlerzahl über den Trarisferbus BT zur Datenaufnahmeschaltung 16 und setzt den Waridler 154 auf Null (RAZ).
• Nach einer vorbestimmten Anzahl periodischer Lesungen von Leitungsfehlerzahlen, die vom Zähler der Schaltung 10 aufgestellt wurden, beispielsweise ungefähr jede Sekunde, verfügt die Datenaufnahmeschaltung 16 über eine Reihe von Leitungsfehlerzahlen, die zu verschiedenen Zeitpunkten gelesen wurden.
• Jetzt wird die Verarbeitung dieser Leitungsfehlerzahlen durch die Schaltung 17 dargestellt, die in der Aufnahmeschaltung 16 gespeichert wurden.
• Wie oben erwähnt, ist nicht jede Leitungsfehlerzahl für eine wirkliche Binärfehlerzahl nach Decodierung repräsentativ, sondern nur für Leitungsfehlerzahlen, die entsprechend dem in der Schaltung 10 angewandten Detektionsverfahren für Leitungsfehler festgestellt werden, wobei dieses Verfahren vom Leitungscode zwischen der Netz- TNR und der Leitungsendeinrichtung TL abhängt. Erfindungsgemäß wird eine Korrelation zwischen den Leitungsfehlerzahlen und den Binärfehlerzahlen hergestellt.
• Vor Beschreibung dieser Korrelation sei an die Ziele erinnert, die von der Empfehlung G.821 des CCITT über die Übertragungsqualität in einem integrierten digitalen Fernmeldenetz (ISDN) definiert wurden. Drei Parameter bezüglich der Binärfehler entsprechend drei Schwellwerten werden in dieser Empfehlung definiert:
• - SAE (Sekunde mit Fehler), entsprechend einer Sekunde mit mindestens einem Binärfehler (erste Schwelle);
• - SGE (stark fehlerhafte Sekunde), entsprechend einer Sekunde mit mindestens 128 Binärfehlern bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 128 kbit/s (zweite Schwelle);
• - MD (gestörte Minute), entsprechend 60 aufeinanderfolgenden Sekunden (1 Minute) mit mindestens 8 Binärfehlern pro Sekunde (dritte Schwelle) bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 128 kbit/s, außer den Binärfehlern, die für die stark fehlerhaften Sekunden (SGE) berücksichtigt wurden.
• Im allgemeinen spezifiziert die Empfehlung G.821 die Übertragungsqualität unter Berücksichtigung der Störung der übermittelten Daten und insbesondere der zeitlichen Verteilung der Binärfehler. Eine Inbetriebnahme einer Übertragungskette für eine Teilnehmeranlage folgt auf die Codierung und Sendung an der Leitungsendeinrichtung TL einer pseudo-zufälligen Binärfolge in einem Kanal B, die mit einer durch eine Schleife in der Netzendeinrichtung TNR zurückgesendeten Binärfolge verglichen wird, die von der Endeinrichtung TL empfangen und decodiert wird. Die Inbetriebnahme erfolgt, wenn dieser Vergleich zu Ergebnissen führt, die den Qualitätszielen entsprechen, die in der Empfehlung G.821 definiert werden, wobei diese Ziele Prozente der oben definierten Parameter von einer vorher festgelegten Meßdauer bei Inbetriebnahme, typischerweise vierundzwanzig Stunden, sind.
• Die Datenverarbeitungsschaltung 17 wird in Abhängigkeit von experimentellen Daten programmiert, um eine Korrelation zwischen Leitungsfehlerzahlen, die in der Schaltung 16 gelesen werden, und entsprechenden Binärfehlerzahlen in denselben Meßdauern vorzunehmen.
• Es ist leicht einsehbar, daß eine gegebene Störungsart die in der Leitung übertragenen, codierten Daten in einer bestimmten Weise in Bezug auf die Leitungsfehlerzählung entsprechend dem Verfahren zur Leitungsfehlerdetektion beeinträchtigt. Beispielsweise wird eine gewisse Störungsart zur Zählung einer großen Leitungsfehlerzahl führen, ohne daß es viele Binärfehler gibt, und umgekehrt.
• Fig. 8 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur Korrelation der Qualitätsmessung, das auf dieser letzten Bemerkung beruht. In dieser Figur ist eine Übertragungskette zu erkennen, die eine Netzendeinrichtung TNR und eine Leitungsendeinrichtung TL enthält, die durch eine Zweidrahtteilnehmerleitung LT durch die Schnittstelle U miteinander verbunden sind. Die Qualitätsmeßanordnung 1 ist im Verteiler RE zwischengeschaltet. Auf der Seite der Leitungsendeinrichtung TL sendet und empfängt ein Pseudozufalls-Sender-Empfänger ER binäre Daten in Kanal B nach dessen Schleifenbildung in der Netzendeinrichtung TNR durch eine Schleifenbildungsschaltung BO. Die empfangenen binären Daten werden nach Decodierung von einer Verarbeitungsschaltung CTG verarbeitet, die Messungen von Qualitätsparametern ausführt, die sich auf Binärfehler während Zeitdauern beziehen, die entsprechend der Empfehlung G.821 einer Sekunde oder einer Minute gleich sind, und die das Ergebnis dieser Messungen von der Schaltung 17 zur Anordnung 1 übermittelt. Mittel zur Erzeugung von Störgeräuschen GB sind vorgesehen, um Störungen zu erzeugen, die die Übertragungsqualität beeinträchtigen. Wenn ein Geräusch die Übertragung in der Leitung stört, kann eine Korrelation zwischen der Zahl der Binärfehler im Sinne der Empfehlung G.821 und den Leitungsfehlerzahlen, die in der Schaltung 10 der Anordnung 1 erzeugt werden, aufgestellt werden. Da sich die Empfehlung G.821 auf minimale Perioden von einer Sekunde bezieht, erfolgt die Lesung des Leitungsfehlerzählers der Schaltung 10 über den Überwachungskanal CM für jede Periode von einer Sekunde.
• Um die Übertragungsqualität zu analysieren, ist erforderlich, verschiedene Störungsarten zu modellisieren, die in der Lage sind, die Daten zu beeinträchtigen, die in der Teilnehmerleitung LT übertragen werden. Drei Geräuscharten werden unterschieden:
• - ein weißes Rauschen, das verschiedene Nebensprechgeräusche von Nachbarleitungen und aus der elektromagnetischen Umgebung der Leitung LT modellisiert,
• - eine Impulsstörung, die auf elektromagnetischen Störungen einer Umgebung von Industrie-, Büro- und/oder Haushaltsmaschinen beruht, und
• - ein Geräusch, das durch Stromversorgungsleitungen verursacht wird und eine Grundschwingung von 50 Hz oder 60 Hz aufweist.
• Als Beispiel wird hierunter das erste oben definierte Geräusch analysiert.
• In dieser Analyse erzeugen die Mittel zur Erzeugung von Störgeräuschen GB (Fig. 8) ein Impulsgeräusch, das die allgemeine Signalform aufweist, die in Fig. 9 dargestellt ist. Dieses Signal weist eine Periode T2 auf, die mit zwei aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen beginnt, die positive bzw. negative Polung A und -A aufweisen und eine Breite T1 < T2, typischerweise T1 = 25 µs und T2 = 100 ms.
• Dieses Geräusch wird durch die Mittel GB in die Leitung LT eingeleitet. Da die Verarbeitungsschaltung CTG und die Meßanordnung 1 in Zeitintervallen von einer Sekunde und also einer Minute synchronisiert sind, stellen die Schaltung CTG und die Anordnung 1 die mittleren Binärfehlerzahlen und die mittleren Leitungsfehlerzahlen für aufeinanderfolgende Zeitintervalle von einer Sekunde auf, die eine gegebene Meßdauer bilden, um mittlere Leitungsfehlerzahlen bzw. die drei Parameter für Binärfehler zu berechnen, die sich auf die Störung beziehen, die während derselben Meßdauer eingeleitet wurde. So stellt beispielsweise die Schaltung 17 der Anordnung 1 während einer Meßdauer von einer Stunde fest, daß der Parameter SAE für Leitungsfehler der Zählung von N Fehlern entspricht, die nach dem Verfahren zur Detektion von Leitungsfehlern während jeder der aufeinanderfolgenden Sekunden der Meßdauer bestimmt wurden. Selbstverständlich werden diese Messungen auf die Parameter für Leitungsfehler SGE und MD ausgedehnt. So werden mittlere Leitungsfehlerzahlen, aufgestellt für die drei Parameter SAE, SGE und MD, die für die Zeitintervalle, Sekunden und Minuten, der Meßdauer gelten, erhalten.
• Gleichzeitig berechnet die Verarbeitungsschaltung CTG für jedes der Zeitintervalle, in dem der Wert eines Parameters für Leitungsfehler bestimmt wurde, ebenfalls eine Zahl der Binärfehler in den während dieses Zeitintervalls empfangenen Daten. Eine mittlere Binärfehlerzahl während der Meßdauer für jeden der Parameter für Binärfehler nach G.821 wird also in der Schaltung CTG abgeleitet.
• So werden für jede Meßdauer und für eine gegebene Geräuschcharakteristik eine mittlere Zahl der Leitungsfehler, erstellt nach dem Verfahren zur Detektion von Leitungsfehlern, und eine mittlere Zahl von Binärfehlern einander zugeordnet, die sich beide auf einen der Parameter beziehen. Die Schaltung 17, der die Leitungsfehlerzahlen und die Binärfehlerzahlen zugeführt werden, korreliert dann die beiden Messungsarten in Form von Verhältnissen Ni zwischen der Binärfehlerzahl Pi und der Leitungsfehlerzahl Ni, die jeweils für die I Zeitintervalle der Meßdauer berechnet wurden, wobei diese Verhältnisse für jeden bestimmten Parameter Zahlen von Binärfehlern pro Leitungsfehler definieren. Danach berechnet die Schaltung 17 den Mittelwert dieser Verhältnisse, wobei i eine ganze Zahl zwischen 1 und der Zahl I der Zeitintervalle der Meßdauer für den betrachteten Parameter ist. Die Schaltung 17 stellt so drei Mittelwerte auf, die sich jeweils auf die drei Parameter SAE, SGE und MD beziehen.
• Als Beispiel zeigen die Fig. 10A und 10B experimentelle Kurven, die die Variationen der mittleren pro Zeitintervall gezählten Leitungsfehlerzahlen bzw. des Mittelwertes der Binärfehlerzahlen pro Leitungsfehler als Funktion der Amplitude A des Rechteckimpulses der in Fig. 9 dargestellten Impulsstörung für jeden der drei Parameter SAE, SGE und MD darstellen. Die Werte der Amplitude A liegen in einem Bereich, der für Impulsstörungen repräsentativ ist, die eine Leitung beeinträchtigen können.
• Diese Ergebnisse sind besonders interessant. Sie zeigen beispielsweise, daß eine Impulsstörung mit einer Amplitude zwischen 75 mV und 100 mV in einer stark fehlerhaften Sekunde SGE bei der Zählung von Leitungsfelilern nach dem Verfahren zur Detektion von Leitungsfehlern zu einer relativ geringen Zahl in der Größenordnung von 9 führt (Fig. 10A). Dagegen ist die mittlere Zahl von Binärfehlern pro gezähltem Leitungsfehler (Fig. 10B) ihrerseits für den Parameter SGE relativ hoch. Zusammenfassend ergibt sich also, daß Impulsstörungen, wenn sie eine große Amplitude haben, eine relativ geringe Leitungsfehlerzahl in jeder stark gestörten Sekunde SGE bewirken, jedoch zu vielen Binärfehlern pro Leitungsfehler beitragen.
• Gleiche Messungen wurden bei Einleitung von weißem Rauschen in die Leitung ausgeführt, wobei weißes Rauschen einen Spektralverlauf aufweist, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Theoretisch ist weißes Rauschen eine Störung, die eine konstante Amplitude über den gesamten unendlichen Frequenzbereich aufweist. In der Praxis ist es auf einen endlichen Bereich F begrenzt. Die Ergebnisse für weißes Rauschen unterscheiden sich von denen, die für eine Einleitung von Impulsstörungen dargestellt sind.
• Diese Messungen zeigen, daß ein gegebenes charakteristisches Störsignal die Qualität der Übertragung bezüglich der Leitungsfehlerzahlen auf eine besondere Weise stört.
• In der Praxis werden, unter Bezugnahme auf Fig. 6, Messungen für verschiedene typische Störungen ausgeführt, die die Teilnehmerleitung LT beeinträchtigen, und für die Umgebung der Teilnehmerleitung bei ihrer tatsächlichen Benutzung repräsentativ sind, wie etwa aus Telephonleitungen, Stromleitungen oder Funkverbindungen, die der Leitung LT benachbart sind, stammende oder solche, die von Haushalts- oder industriellen Maschinen herrühren, die der Leitung nahe sind, etc.
• Die Verarbeitungsschaltung 17 speichert in Abhängigkeit von einer gegebenen Umgebung der Teilnehmerleitung, für die eine Messung der Qualität gewünscht wird, Daten, die sich auf die Umgebung beziehen, von der Art derer, die unter Bezugnahme auf die Fig. 10A und 10B dargestellt wurden.
• Wie angegeben, liest die logische Verarbeitungsschaltung 15 den Zähler der Schaltung 10 nach jeder Sekunde und übermittelt im Zähler gelesene Leitungsfehlerzahlen der Aufnahmeschaltung 16, wo sie gespeichert werden. So verarbeitet die Datenverarbeitungsschaltung 17 am Ende einer Meßdauer diese Leitungsfehlerzahlen, um daraus eine Qualitätsmessung in Form von Parametern für Leitungsfehlerzahlen und Binärfehlerzahlen und mittleren Binärfehlerzahlen pro Leitungsfehler für jeden der drei Parameter abzuleiten und gegebenenfalls für andere Meßparameter und -statistiken.
• Dem Fachmann wird klar sein, daß kleinere Änderungen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise kann, unter Bezugnahme auf Fig. 7, vorgesehen werden, außer den Daten des Überwachungskanals CM, Informationen aus dem Steuer-/Anzeigekanal C/I zu entnehmen, um einen Zustand der "Melde"-Verbindung zwischen dem Schaltwerk für Teilnehmerleitungen AR und der Netzendeinrichtung TNR zu erhalten.
• Nur die Schaltungen 151 bis 154 werden dann verwendet, um diese Entnahme vorzunehmen, selbstverständlich ohne die Einfügung irgendeines Lesebefehls in ein Kanalfeld zu erfordern.

Claims (9)

1. Anordnung (1) zur Messung einer Übertragungsqualität in einer digitalen Zweidrahtübertragungsleitung (LT), die durch erste und zweite Endeinrichtungen (TL, TNR) begrenzt ist,

wobei jede Endeinrichtung Einrichtungen (COD) zur Codierung von binären Daten in Daten im Leitungscode, die in der Leitung übertragen werden, Einrichtungen (DEC) zur Decodierung der von der Leitung empfangenen Daten im Leitungscode, die in binäre Daten und Einrichtungen (AN, SO) zur Löschung eines Echos in den empfangenen Daten im Leitungscode aufweist,

und wobei die Anordnung erste und zweite Schaltungen zur bidirektionalen übertragung (10, 11) analog den ersten und zweiten Endeinrichtungen (TL, TNR) aufweist, die in Kaskade in der Leitung mit den zweiten und ersten Endeinrichtungen verbunden sind,

gekennzeichnet durch

- Einrichtungen (CGA) in der ersten übertragungsschaltung (10) zur Detektierung und zum Zählen von Leitungsfehlern in den Daten im Leitungscode, die von der zweiten Endeinrichtung (TNR) über die Leitung (LT) übertragen werden,

- Einrichtungen (155, 156, 158c) zum periodischen Einfügen eines Lesebefehlwortes (CM = "11101111") in die binären Daten (DOUT, IS1), die von der zweiten (11) zur ersten übertragungsschaltung (10) gelangen,

- Einrichtungen (151 - 154) zur Entnahme einer Leitungsfehlerzahl, die in den binären Daten (DOUT, 152) übertragen wird, die von der ersten (10) zur zweiten Übertragungsschaltung (11) durch die Einrichtungen zur Detektierung und zum Zählen als Antwort auf das Lesebefehlswort gelangen,

- Einrichtungen (16) zur Aufnahme von entnommenen Leitungsfehlerzahlen während einer Meßdauer, und

- Einrichtungen (17) zur Verarbeitung der aufgenommenen Leitungsfehlerzahlen, um eine Übertragungsgualität der Leitung (LT) zu messen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Daten, die zwischen den ersten und zweiten Übertragungsschaltungen (10, 11) passieren, in Raster strukturiert sind, von denen jedes mindestens ein Kanalfeld zur Überwachung der Endeinrichtung (CM) aufweist, in das ein Lesebefehlswort periodisch eingefügt und eine Leitungsfehlerzahl periodisch entnommen wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Leitungsfehlerzahl Signaldaten in einen anderen Kanal fallen (C/I) und unabhängig von einem Lesebefehlswort dem Raster entnommen werden.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der zweiten Schaltung zur bidirektionellen Übertragung (11) und die Einrichtungen zum Einfügen und Entnehmen (15) durchlässig sind für Befehlsinformationen (C/I), die zwischen den Endeinrichtungen (TL, TNR) ausgetauscht werden.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (1&sub0;, 1&sub1;, 12, 13) zu ihrer austauschbaren Verbindung mit der Übertragungsleitung (LT) in einem Verteiler (RE) der Telefonzentrale (AR) aufweist, die die Leitung versorgt.

6. System der Korrelation der Qualitätsmessung, das die Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält und in der Nähe der ersten Endeinrichtung (TL) angeordnet ist, um periodisch die Leitungsfehlerzahlen bezüglich der Daten im Leitungscode zu erlangen, die von der zweiten zur ersten Endeinrichtung übertragen werden, und das Einrichtungen (ER), die mit der ersten Endeinrichtung (TL) verbunden sind, zur Übertragung von ersten binären Daten zur zweiten Endeinrichtung (TNR) und zum Empfang von zweiten binären Daten, die von der zweiten Endeinrichtung übertragen werden und die von den ersten Daten durch Schleifenbildung (BO) in der zweiten Endeinrichtung herrühren, Einrichtungen (CTG) zum Vergleichen der ersten und zweiten Daten zur periodischen Aufstellung von binären Fehlerzahlen und Einrichtungen (17) zur Korrelation der Leitungsfehlerzahlen und der binären Fehlerzahlen aufweist.

7. Verfahren zur Korrelation der Qualitätsmessung der Übertragung, das im System zur Korrelation der Messung nach Anspruch 6 durchgeführt wird und umfaßt:

- das Aufstellen von Leitungsfehlerzahlen (Ni) während Zeitintervallen vorgegebener Größe, die auf eine Meß dauer folgen,

- das Aufstellen von binären Fehlerzahlen (Pi) während dieser Zeitintervalle und

- die Korrelation dieser Zahlen in Verhältnisse zwischen der binären Fehlerzahl (Pi) und der Leitungsfehlerzahl (Ni) während einem gleichen Zeitintervall, um binäre Fehlerzahlen durch Leitungsfehler zu definieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Mittelwert der binären Fehlerzahlen durch Leitungsfehler aufgestellt wird und von denen Mittelwerte als Funktion von Geräuschcharakteristiken aufgestellt werden, die die Übertragungsleitung stören (LT).

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, nach dem die Fehlerzahlen in Abhängigkeit von Schwellwerten ausgewählt werden, um Parameter (SAE, SGE, MD) bezüglich sowohl der Leitungsfehler als auch der binären Fehler zu definieren und diese Parameter der Leitungsfehler und der binären Fehler untereinander zu korrelieren.