DE19946762C2 - Verfahren zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teilnehmeranschluß-Baugruppe für hochbitratige Datenübertragung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teilnehmeranschluß-Baugruppe für hochbitratige Datenübertragung sowie ein System zur Durchführung dieses Verfahrens.

Für die zur Zeit verwendeten Baugruppen bzw. Line Cards, wel­ che die Sprachübertragung zwischen einer öffentlichen Ver­ mittlungsstelle und einem Standardtelefonanschluß (POTS, Plain Old Telephone Service) regeln, wurde ein einfaches und preiswertes Verfahren ohne die Verwendung einer separaten Testeinheit entwickelt, mit dem effizient auch während des laufenden Betriebs die Funktionsfähigkeit der Line Cards überprüft werden kann. Dabei werden mittels eines Signalpro­ zessors ein geeignetes Testsignal in eine Leitung eingebracht und die dabei auftretenden Spannungen bzw. Ströme erfaßt. Die Meßdaten lassen dann einen Aufschluß auf die Funktionsfähig­ keit der Line Card zu.

In näherer Zukunft werden jedoch immer häufiger Line Cards einer neuen Entwicklungsstufe verwendet werden, welche die Möglichkeiten einer hochbitratigen Datenübertragung bieten. Derartige Line Cards sind beispielsweise für ADSL (Asymmetric Bitrate Digital Subscriber Line) oder UDSL (Universal Digital Subscriber Line) geeignet. ADSL stellt ein Übertragungsver­ fahren dar, das die Möglichkeit bietet, über eine einzige Kupferdoppelader gleichzeitig die Signale eines normalen Standardanschlusses (POTS) oder eines ISDN-Anschlusses (Inte­ grated Services Digital Network) im Basisband sowie im dar­ überliegenden Frequenzbereich zusätzlich ein hochbitratiges Digitalsignal in Abwärtsrichtung zum Teilnehmeranschluß (downstream) und ein mittelbitratiges Digitalsignal in Aufwärtsrichtung (upstream) - eventuell zusätzlich auch in Ab­ wärtsrichtung - zu übertragen.

Der prinzipielle Aufbau eines Frequenzbandes für ADSL über POTS ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Darstellung in Fig. 3 zeigt dabei die Verhältnisse bei ADSL bei Frequenzge­ trenntlage. Für den gemeinsamen Transport der Nutzsignale wird dabei das Prinzip des Frequenzmultiplex genutzt, wobei die Signale des Standardtelefonanschlusses (POTS) im Basis­ band von 0 bis ca. 4 kHz übertragen werden und die Digital­ signale in Abwärtsrichtung DS in ein Frequenzband zwischen ungefähr 138 kHz und 1,1 MHz sowie die Digitalsignale in Auf­ wärtsrichtung US in ein Frequenzband zwischen ca. 30 kHz und 138 kHz umgesetzt werden. Dabei werden die verschiedenen Fre­ quenzbereiche nochmals in mehrere Unterkanäle mit einer Band­ breite von 4,3125 kHz unterteilt. Am Ende der gemeinsamen Übertragungsstrecke erfolgt dann die Trennung der analogen Telefonsignale von den Digitalsignalen mittels Filterschal­ tungen (sog. POTS- bzw. ISDN-Splittern) und die Signale werden dann dem jeweiligen Teilnehmerendgerät, beispielsweise einem Telefon und einem Modem zugeführt.

Der in Fig. 4 gezeigte prinzipielle Aufbau des Frequenzbandes für ADSL bei Echokompensation ist dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau sehr ähnlich. In Fig. 4 ist bereits die weitere Unter­ teilung in Unterkanäle dargestellt. Wiederum wird der Basis­ kanal für die Übertragung der Signale des Standardtelefonan­ schlusses (POTS) verwendet. Die darüber liegenden nächsten 25 Unterkanäle stehen wie zuvor für die Übertragung von Digital­ signalen in Aufwärtsrichtung US zur Verfügung. Allerdings können bei diesem Verfahren diese 25 Kanäle ebenfalls für die Übertragung von Digitalsignalen in Abwärtsrichtung zusammen mit den restlichen Unterkanälen verwendet werden, so daß für die Übertragung in Abwärtsrichtung insgesamt bis zu 249 Un­ terkanäle zur Verfügung stehen. Dies ist deshalb möglich, da aufgrund der Echokompensation das Echo des von der Line Card abgegebenen Signals zurück zur Line Card kompensiert wird, womit ein störender Einfluß dieses Echos nahezu verhindert wird.

Auch bei diesen hochbitratigen Datenübertragungsverfahren wä­ re es wünschenswert, die Eigenschaften der Teilnehmeran­ schluß-Baugruppe während der Produktion und im laufenden Be­ trieb in einfacher und schneller Weise messen zu können. Die für die zur Zeit verwendeten POTS-Line Cards entwickelten Meßverfahren sind allerdings bei den neuen xDSL-Line Cards nicht anwendbar.

Eine Möglichkeit, eine Teilnehmeranschluß-Baugruppe für eine hochbitratige Datenübertragung in Produktion und im Feld zu testen, besteht darin, diese testweise mit einem zweiten Mo­ dem zu verbinden und dann zwischen diesem Modem und der Line Card Daten auszutauschen. Dieses Verfahren bietet die Mög­ lichkeit, die Eigenschaften der Teilnehmeranschluß-Baugruppe sehr umfangreich und ausgiebig zu überprüfen. Beispielsweise kann damit eine komplette Messung des Signal-Rausch-Abstandes sowie eine Bitfehlermessung durchgeführt werden. Andererseits ist das Verfahren sehr aufwendig und benötigt eine relativ lange Zeit, da beispielsweise bei ADSL zunächst eine voll­ ständige Initialisierungsphase von ungefähr 10 Sekunden Dauer durchlaufen werden muß.

Aus der DE 197 26 539 A1 ist ein Verfahren und eine Schal­ tungsanordnung zur Lokalisierung eines Kurzschlusses oder Ka­ belbruchs in einem Zweidraht-Bus-System bekannt, bei dem an einem Punkt des Zweidraht-Bus-Systems ein Impuls mit einer solchen Steilheit eingespeist wird, dass sich an der Stelle des Kurzschlusses bzw. des Kabelbruchs eine Reflexion ein­ stellt. Mit Hilfe der Messung der Laufzeit des reflektierten Impulses kann eine Lokalisierung des Kurzschlusses oder Kabel­ bruchs vorgenommen werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfa­ ches und schnell durchzuführendes Verfahren zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teilnehmeranschluß-Baugruppe für hochbitratige Datenübertragung anzugeben, bei dem kein teil­ nehmerseitiges aktives Testsystem benötigt wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Erfindungsgemäß wird durch die Line Card bzw. Teilnehmeranschluß-Baugruppe zunächst ein Testsignal erzeugt, das in eine an die Teilnehmeranschluß- Baugruppe angeschlossene Testleitung eingespeist wird. Dabei sind die Eigenschaften der Testleitung bekannt. Ein in der Leitung aufgrund des Testsignals entstehendes Echosignal wird dann in der Teilnehmeranschluß-Baugruppe wieder empfangen bzw. die durch das Testsignal in der Leitung auftretenden Spannungen und Ströme werden gemessen und zur Bewertung der Eigenschaften der Teilnehmeranschluß-Baugruppe ausgewertet. Dabei nutzt das erfindungsgemäße Verfahren ein typisches Ver­ haltensmuster einer Leitung aus. Ist diese nämlich am gegen­ überliegenden Ende nicht korrekt abgeschlossen, entsteht auf­ grund der Fehlanpassung ein Echo, das abhängig vom Sendesig­ nal und den Leitungscharakteristika ist, so daß bei Auswer­ tung des Echosignals Rückschlüsse auf das Testsignal und somit auf die Funktionsfähigkeit der Teilnehmeranschluß-Bau­ gruppe gezogen werden können. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Initialisierungsphase durchlaufen werden muß oder am gegenüberliegendem Ende der Testleitung Geräte zum Empfangen, Auswerten und Senden von weiteren Testsignalen notwendig sind, kann das Verfahren in einfacher Weise und schnell durchgeführt werden. Soll beispielsweise eine Teil­ nehmeranschluß-Baugruppe im Feld überprüft werden, so kann die Testleitung für kurze Zeit über ein Relais mit der Teil­ nehmeranschluß-Baugruppe verbunden werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche. Neuartige Teilnehmeranschluß-Baugruppen für hochbit­ ratige Datenübertragung können meist nur QAM- (Quadrature Am­ plitude Modulation) Sendesignale mit definierter Frequenz und Amplitude erzeugen, und - wie dies in Fig. 3 bei Frequenzge­ trenntlage der Fall ist - unter Umständen auch lediglich in einem anderen Frequenzbereich von den empfangenen Signalen die Amplitude und die Frequenz ermitteln. Es kann daher beim Funktionstest die Schwierigkeit auftreten, daß der Empfangs­ teil der Teilnehmeranschluß-Baugruppe entweder vollständig oder zumindest teilweise in einem anderen Frequenzbereich ar­ beitet, als der Sendeteil. Um dennoch eine zuverlässige Aus­ sage über die Betriebseigenschaften der Teilnehmeranschluß- Baugruppe treffen zu können, kann vorgesehen sein, daß durch die Verwendung eines bekannten Leitungsabschlusses mit einer nichtlinearen Kennlinie neue und in dem ursprünglichen Test­ signal nicht enthaltene Frequenzanteile in dem Echosignal er­ zeugt werden. Die charakteristischen Eigenschaften dieser Frequenzanteile können dann beispielsweise mit Verfahren der Messung nichtlinearer Verzerrungen ermittelt werden, so daß auch hier eine Aussage über die Teilnehmeranschluß-Baugruppe getroffen werden kann. Insbesondere ist es dann möglich, bei ADSL mit Frequenzgetrenntlage ein Testsignal in dem oberen Frequenzband DS zwischen 138 kHz und 1,1 MHz zu erzeugen und dieses durch den nichtlinearen Abschluß so zu beeinflussen, daß das Echosignal in einfacher Weise in dem unteren Emp­ fangs-Frequenzband US der Teilnehmeranschluß-Baugruppe wieder empfangen und ausgewertet werden kann. Als Testsignal kann beispielsweise ein Rechtecksignal, eine Spannungs- oder Stromrampe, eine konstante Spannung bzw. ein konstanter Strom oder ein Sinussignal verwendet werden. Denkbar wären aber auch Überlagerungen mehrerer Testsignale.

Das Auswerten des Echosignals bzw. der gemessenen Spannungen und Ströme kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Denkbar wäre beispielsweise eine vollständige zeitliche Abtastung der gemessenen Signale, aber auch eine Mittelwertbildung oder Spitzenwertbestimmung. Alternativ oder zusätzlich kann auch durch eine Korrelations- oder Schwellwertmessung die Laufzeit des Echosignals bestimmt werden. Wird als Testsignal eine konstante Spannung oder ein konstanter Strom in die Leitung eingespeist, kann vorzugsweise auch die Dauer bis zum Ein­ stellen eines Gleichgewichtszustands erfaßt werden.

Erfordert die Bestimmung der Betriebseigenschaften mehrere Messungen oder eine längere Zeit, so sollte dadurch der regu­ läre Betrieb der Line Card im Feld nicht oder nur unwesent­ lich beeinträchtigt werden. Vorzugsweise werden daher die Messungen in mehreren Abschnitten (Zeitscheiben) durchge­ führt, wobei zwischen den Zeitscheiben überprüft wird, ob von oder zu einem Teilnehmeranschluß am Ende einer mit der Line Card verbundenen Telekommunikationsleitung ein Verbindungsaufbau erfolgen soll. Können Leitungstest und Verbindungsauf­ bau nicht parallel zueinander durchgeführt werden, so wird das Messverfahren für die Dauer der Verbindung ausgesetzt.

Gemäß der Erfindung wird ein System zum Messen der Betriebs­ eigenschaften einer Teilnehmeranschluß-Baugruppe vorgeschla­ gen, wobei die Teilnehmeranschluß-Baugruppe eine Signalerzeu­ gungsvorrichtung zum Erzeugen des Testsignals, eine Sendevor­ richtung zum Einspeisen des Testsignals in eine mit der Teil­ nehmeranschluß-Baugruppe verbindbare Testleitung, deren Ei­ genschaften bekannt sind, eine Empfangsvorrichtung zum Emp­ fangen eines aus der Leitung ankommenden Signals sowie eine Auswertevorrichtung zum Erfassen und Auswerten des in der Leitung entstehenden Echosignals aufweist.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen der Teilnehmeranschluß-Baugruppe und einem Teilnehmer- Anschluß sowie einer Testleitung;

Fig. 2 eine nähere Ausführung der Teilnehmeranschluß-Bau­ gruppe;

Fig. 3 den prinzipiellen Aufbau des Frequenzbandes für ADSL über POTS bei Frequenzgetrenntlage; und

Fig. 4 den prinzipiellen Aufbau des Frequenzbandes für ADSL über POTS bei Echokompensation.

Die in Fig. 1 gezeigte Telekommunikationsleitung 3 verbindet den teilnehmerseitigen Anschluß, der aus einem Telefon 4 und einem - beispielsweise in einen PC integrierten - Modem 5 be­ steht, mit der in der öffentlichen Vermittlungsstelle 2 ange­ ordneten Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1. Am Ausgang der Teil­ nehmeranschluß-Baugruppe 1 befindet sich ein Relais 8, mit dem diese für die Dauer der Messung mit einer Testleitung 6, deren Leitungseigenschaften bekannt sind, verbunden werden kann. Am Ende der Testleitung 6 befindet sich ein Leitungsab­ schluß 7 mit nichtlinearen Eigenschaften.

Der nähere Aufbau der Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 sowie der Ablauf des erfindungsgemäßen Meßverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt. Die Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 weist eine Signalerzeugungsvorrichtung 10 zum Erzeugen eines Testsigna­ les auf. Beispielsweise könnte als Testsignal eine Überlage­ rung zweier Sinussignale mit Frequenzen von 200 kHz und 230 kHz verwendet werden. Ein derartiges Testsignal wird der Sen­ devorrichtung 11 der Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 zuge­ führt, welche das Testsignal in die Testleitung 6 einspeist. Am Ende der Testleitung 6 befindet sich der passive Leitungs­ abschluß 7 mit einer nichtlinearen Kennlinie. Aufgrund der (gewünschten) Fehlanpassung der Testleitung 6 sowie der nichtlinearen Eigenschaften des Leitungsabschlusses 7 ent­ steht ein Echosignal, welches gegenüber dem ursprünglichen Testsignal neue Frequenzanteile aufweist. Bei dem zuvor ange­ gebenen Beispiel der Überlagerung von zwei Sinuswellen sollte ein neuer Frequenzanteil im Bereich von 30 kHz entstehen.

Dieses zur Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 zurückkehrende Echosignal wird in der Empfangsvorrichtung 12 empfangen und an eine Auswertevorrichtung 13 weitergeleitet, die beispiels­ weise durch ein Verfahren der Messung nichtlinearer Verzer­ rungen das Echosignal herausfiltert und bewertet. Anhand der Struktur des Echosignals können dann Aussagen über die Be­ triebseigenschaften der Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 ge­ troffen werden.

Anstelle von Sinussignalen, können allerdings auch weitere Signalformen als Testsignal verwendet werden. Ferner wäre es denkbar, daß die Signalerzeugungsvorrichtung 10 sowie die Auswertevorrichtung 13 nicht unmittelbarer Bestandteil der Teilnehmeranschluß-Baugruppe 1 selbst sind, sondern zentral in der öffentlichen Vermittlungsstelle 2 angeordnet sind. Ledig­ lich für die Durchführung des Prüfverfahrens erfolgt dann ein Daten- und Signalaustausch zwischen der Teilnehmeranschluß- Baugruppe 1 und den beiden zusätzlichen Vorrichtungen 11 und 13 sowie ein Verbinden der Testleitung 6 mit der Teilnehme­ ranschluß-Baugruppe 1, so daß durch eine zentrale Testvor­ richtung sämtliche Baugruppen einer öffentlichen Vermitt­ lungsstelle 2 auf einfache und schnelle Weise überprüft werden können.

Claims (18)

1. Verfahren zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teil­ nehmeranschluss-Baugruppe (1) für hochbitratige Datenübertra­ gung mit folgenden Schritten:
Erzeugen eines Testsignals in der Teilnehmeranschluss- Baugruppe (1) und Einspeisen des Testsignals in eine an die Teilnehmeranschluss-Baugruppe (1) angeschlossene Testleitung (6), deren Leitungseigenschaften bekannt sind;
Erzeugen eines aus dem Testsignal entstehenden Echosig­ nals mit Hilfe eines definierten Leitungsabschlusses (7), dessen Abschlusseigenschaften bekannt sind;
Erfassen des Echosignals bzw. von aufgrund des Testsig­ nals in der Testleitung (6) auftretenden Spannungen und Strö­ men; und
Auswertung des Echosignals bzw. der gemessenen Spannun­ gen und Ströme zur Bewertung der Betriebseigenschaften der Teilnehmeranschluss-Baugruppe (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verwendung eines Leitungsabschlusses (7) mit einer nichtlinearen Kennlinie am Ende der Testleitung (6) neue und in dem Testsignal nicht enthaltene Frequenzanteile in dem Echosignal erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Testsignal ein Rechtecksignal verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Testsignal ein Sinussignal verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Testsignal eine Spannungs- oder Stromrampe verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal aus einer Überlagerung von mehreren Sig­ nalen besteht.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des erfassten Echosignals bzw. der gemes­ senen Spannungen und Ströme durch eine zeitliche Abtastung der gemessenn Signale erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des erfassten Echosignals bzw. der gemes­ senen Spannungen und Ströme durch eine Mittelwertbildung er­ folgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des erfassten Echosignals bzw. der gemes­ senen Spannungen und Ströme durch eine Spitzenwerterfassung erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des erfassten Echosignals bzw. der gemes­ senen Spannungen und Ströme durch eine Bestimmung der Lauf­ zeit des Echosignals erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Laufzeit des Echosignals durch eine Korrelationsmessung erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Laufzeit des Echosignals durch eine Schwellwert-Messung erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten des erfassten Echosignals bzw. der gemes­ senen Spannungen und Ströme durch eine Bestimmung der zeit­ lichen Dauer bis zum Einstellen eines Gleichgewichtszustands erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in mehreren Abschnitten durchgeführt wird und zwischen diesen Abschnitten überprüft wird, ob von oder zu einem Teilnehmeranschluss (4, 5) am Ende einer mit der Teil­ nehmeranschluss-Baugruppe (1) verbundenen Telekommunikations­ leitung (3) der Aufbau einer Verbindung erfolgen soll, wobei das Verfahren für die Dauer der Verbindung ausgesetzt wird.

15. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen An­ sprüche zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teilnehme­ ranschluss-Baugruppe (1) für hochbitratige Datenübertragung entsprechend einem xDSL-Verfahren, dadurch gekennzeichnet,
dass das Testsignal in einem Frequenzbereich erzeugt wird, in dem die Teilnehmeranschluss-Baugruppe (1) in der Lage ist Signale zu senden,
und dass das Testsignal derart verzerrt wird, dass das Echo­ signal Frequenzanteile aufweist, die von der Teilnehmeran­ schluss-Baugruppe (1) empfangen werden können.

16. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verzerren des Testsignals ein Leitungsabschluss (7) mit einer nichtlinearen Kennlinie verwendet wird.

17. System zum Messen der Betriebseigenschaften einer Teil­ nehmeranschluss-Baugruppe (1) mit:
einer mit der Teilnehmeranschluss-Baugruppe (1) verbun­ denen Testleitung (6), deren Eigenschaften bekannt sind;
einer Signalerzeugungsvorrichtung (10) zum Erzeugen ei­ nes Testsignals;
einer Sendevorrichtung (11) zum Einspeisen des Test­ signals in die Testleitung (6);
einem definierten Leitungsabschluss (7), dessen Ab­ schlusseigenschaften bekannt sind, zum Erzeugen eines aus dem Testsignal entstehenden Echosignals;
einer Empfangsvorrichtung (12) zum Empfangen eines aus der Testleitung (6) ankommenden Signals bzw. von aufgrund des Testsignals in der Testleitung (6) auftretenden Spannungen und Strömen; und
einer Auswertevorrichtung (13) zum Erfassen und Auswer­ ten des in der Testleitung (6) entstehenden Echosignals bzw. der gemessenen Spannungen und Ströme.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verbinden mit der Testleitung (6) am Ausgang der Teilnehmeranschluss-Baugruppe (1) ein Relais (8) angeordnet ist.