DE1588397A1 - Anordnung zum Schutz von zeitmultiplexuebertragenen Signalen in Fernwirkanlagen,bei denen die in den Woertern enthaltenen Nachrichten nur eine langsame AEnderungsgeschwindigkeit gegenueber der Telegraphiegeschwindigkeit aufweisen - Google Patents

Description

• Anordnung zum Schutz von zeitmultiplexÜbertragenen Signalen in Ferhwirkanlagen, bei deren die in den Wörtern enthaltenen Nachrichten nur eine langsame Änderungsgeschwindigkeit gegenüber der Telegraphiegeschwindigkeit aufweisen. In Fernwirk- und Fernmeßanlagen werden Befehle und Meßwerte analoger und digitaler Art häufig mit Fulscodemodulation Übertragen. Im Verkehr zweier Stellen besteht die ausgesendete Zeichenfolge in einer Richtung aus einem Pulsrahmen, der aus mehreren Wörtern oder Kanälen zu einer bestimmten Anzahl Zeichen oder bits zusammengesetzt ist. Jedes bit kann nur zwei Zustände einnehmen, die im allgemeinen mit 0 und L bezeichnet werden. In Figur 1 ist ein solcher Pulsrahmen dargestellt. Aus einer Reihe von m bits sind n Wörter zusammengestellt. Jedes Wort beinhaltet eine bestimmte Information. Da solche Pulsrahmen fortlaufend gesendet werden, ist es notwendig, ihren Anfang zu kennzeichnen. Ein bestimmtes Wort des Pulsrahmens dient zur Synchronisierung von Sender und Empfänger und enthält eine Kombination von Zeichen, die in den übrigen Wörtern nicht vorkommt.
• Die Zeichenfolge für dieses Wort ist stets die gleiche.
• Im erwähnten Beispiel soll das Wort "Eins" zur Synchronisation dienen. Es ist nun bekannt, die einzelnen Wörter oder auch den ganzen Pulsrahmen durch zusätzliche bits zu sichern. Diese Zeichen werden in der Regel an das Wort angehängt und setzen sich aus Aussagen zusammen, die aus dem zu übertragenden Inhalt des Wortes gebildet werden. Hierdurch ist man in der Lage, eine bestimmte Anzahl von Störungen, d.h. Verfälschungen - einer Null in ein L oder umgekehrt - auf dem Übertragungswege zu erkennen und im Bedarfsfall auch zu korrigieren. Im Telegraphieverkehr sind außerdem eine Reihe von Verfahren bekannt, die auf dem Prinzip der Wiederholung beruhen. In diesem Fall erhält der Sender vom Empfänger nach verschiedenen Kriterien das Signal 'Ticht verstanden", worauf der Sender die Nachricht ganz oder teilweise wiederholt.
• Die Erfindung zeigt eine Methode, die beim Verkehr eines Senders mit einem oder-mehreren parallel arbeitenden Empfängern anwendbar ist, wenn die in den Wörtern enthaltenen Nachrichten nur eine langsame Änderungsgeschwindigkeit gegenüber der Telegraphiegeschwindigkeit aufweisen. Das ist zum Beispiel bei der Übertragung von Schalterstellungen bei der Überwachun'g industrieller Prozesse, bei Fernsteuerverfahren und ähnlichen der Fall. Vorausgesetzt ist hierbei, daß die Verbindung beider Stellen kontinuierlich besteht und der Pulsrahmen periodisch wiederholt wird.
• Erfindungsgemäß ist einem Serienparallelwandler ein Zwischenspeicher nachgeschaltet i#t und daß beiden ein Vergleicher zugeordnet ist, indem die beiden Worte miteinander verglichen werden und daß bei jeder Zeichengleichheit.ein Impuls in eine nachgeschaltete Zählkette geht und daß.nach einer vorbestimmten Anzahl von Vergleichen, die über ein UND-Glied erkannt wird, die Ühernahme des Wortes in den Ausgabespeicher erfolgt.
• Die Erfindung sei im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt, wie einleitend der Beschreibung erwähnt, ein Beispiel für einen Pulsrahmen. In Figur 2 ist das Blockschema einer Empfangseinrichtung für einen Pulscodemodulationsempfang dargestellt. Das ankommende Telegramm, das die einzelnen bits eines Pulsrahmens in Serie enthält, wird dem Eingang 2 des Schieberegisters 1 zugöfÜhrt. An Stelle eines solchen Schieberegisters können auch andere Anordnungen, die die gleichen Bedingungen erfüllen, treten. Am Eingang 3 wird der Takt zugeführt, mit dessen Hilfe das Telegramm in das Schieberegister eingetaktet wird. Entspricht der Inhalt des Schieberegisters gerade einem Wort, also alle m Takte, so wird sein Inhalt von den Ausgängen 4 in den Speicher 5 dadurch übernommen', daß der Eingang 6 des Speichers 5 einen Übernahmeimpuls erhält. Der eventuell schon vorhandene Inhalt des Speichers 5-wird dadurch Überschrieben und der neue Inhalt gelangt über die Ausgabestufe 7, zum Beispiel einen Verstärker, an die Ausgabe 89 Die Synchronisation der einzelnen Wörter erfolgt, wie zuvor erwähnt, durch das jeweils vorgesehene Synchronisierwort innerhalb eines Pulsrahmens. Diese im Prinzip einfache Ausführung läßt sich jetzt durch eine der zuvor erwähnten bekannten Codierungen sichern, indem vermieden wird, daß verstÜmmelt ankommende Telegramme einen Ausgangsimpuls hervorrufen.
• Die Übernahme eines Wortes vom Schieberegister 1 in den Speicher 5 wird immer dann verhindert, wenn das Wort in einem nicht näher dargestellten Codepräfer als gestört erkannt wird. Die Codierung wird beispielsweise durch zusätzliche Zeichen erreicht; so läßt sich bei einer Nachricht, die aus sieben bits besteht, durch Zufügen von fünf bits erreichen, daß drei Störungen (Verfälschung von Null in L oder umgekehrt) noch erkannt werden. Dieses Verfahren versagt jedoch zum großen Teil, wenn an dem Eingang 2 sinnlose Zeichenfolgen anstehen. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn durch andere Störungen die Synchronisierung ausfällt und der Übernahmeimpuls im Punkt 6 zu einem völlig falschen Zeitpunkt ankommt, aber auch, wenn während eines Pulsrahmens der Übertragungsweg unterbrochen wird und zum Beispiel Rauschen an Stelle des Telegrammes geliefert wird.
• Im folgenden sei an einem Beispiel gezeigt, wie groß die Wahrscheinlichkeit, daß eine sinnlose Zeichenfolge von der Codierung als richtig erkannt und durchgelassen wird, noch i st. Bei fünf Nachrichten-bits und drei Codier-bits sind von 8 2 . 256 Möglichkeiten immer noch 25 = 32 Möglichkeiten sinn#ioii, das sind 12,5%; das heißt, jeder achte Übernahmeimpuls wird freigegeben und läßt ein sinnloses Zeichen in den Speicher 5 gelangen-Die Figur 3 zeigt nun, wie gegenüber dem Bekannten diese Mängel nach der Erfindung beseitigt werden. Der Inhalt des Zwischenspeichers 12, der vom x-ten Pulsrahmen stammt, wird mit dem Inhalt des Schieberegisters 1, der vom (x + 1) ten Pulsrahmen stammt, in einem Vergleicher 9 verglichen. Sind die Worte vom x-ter und vom (x + 1) ten Pulsrahmen gleich, so wird in die (Zählkette) 10*beislielsweise ein L gegeben. Beim (x + 2) ten Pulsrahmen wird entsprechend mit dem Wort vom (x + 1) ten Pulsrahmen verglichen und bei Koinzidenz ein weiteres L in die Zählkette 10 gegeben. Das Verfahren wird so oft wiederholt, bis q aufeinanderfolgende Pulsrahmen das gleiche betreffende Wort enthielten. Erst dann wird durch eine Konjuktion am UND-Gatter 11 der Übernahmeimpuls freigegeben und der Inhalt des Schieberegisters in den Ausgabespeicher 5 Übernommen, womit der Ausgabeimpuls über 71 8 erfolgt. Die Wahrscheinlichkeit, daß eine Störung nicht erkannt wird, ist hierbei sehr gering. Anhand eines Beispieles sei der Unterschied zu der zuvor erwähnten Codierung herausgestellt.
• Es wäre angenommen, daß die Nachricht aus m bit be'steht und daß q Pulsrahmen -mit dem gleichen Wort aufeinanderfolgen mÜssen, bis-die Konjunktion erfüllt ist, wofÜr die Zählkette ld (q - 1) Glieder enthalten muß. Bei einer sinnlosen Zeichenfolge am Eingang 2 ist die Wahrscheinlichkeit W, daß zwei aufeinanderfolgende Pulsrahmen das gleiche Wort enthalten: W2 2-m Bei q Pulsrahmen: W (2 -m) q So ist für m 5 und q = 4 W4 = (2 -5) 3 2 -15 32 768 Nimmt man also bei einem Wort von 5 bit eine 4-malige Wiederholung in Kauf, so kann bei einem sinnlosen Te-legramm nur jeder 32 768-te Übernahmeimpuls freigegeben werden. Das bedeutet, daß bei einer Telegraphiegeschwindigkeit von 50 Baud und einem Pulsrahmen von zehn Wörtern 'a fÜnf Zeichen nach der Wahrscheinlichkeit nur höchstens alle neun Stunden ein Fehler eintreten könnte.
• In Figur 4 ist noch gezeigt, wie die Speicherkette 10 durch ein Zeitglied 13 ersetzt werden kann. Das Zeitverhalten dieses Zeitgliedes ist in Figur 5 dargestellt. Die Eingangsspannung (UEing. ) erhält das Zeitglied von dem Vergleicher 9. Dieser Vergleicher arbeitets wie zuvor beschrieben, indem er feststellt, ob Koinzidenz zwischen dem Schieberegister 1 und dem Zwischenspeicher 12 vorhanden ist. Er muß außerdem als Speicher ausgebildet sein und das Ergebnis des letzten Vergleichs für die Dauer eines Pulsrahmens bis zum nächsten Vergleich am Ausgang abgeben. Das Zeitglied ist so eingerichtet, äaß es einer Änderung der Ausgangsspannung des Vergleichers von L nacho (Koinzidenz - keine Koinzidenz) schnell fglgt, jedoch einem Wechsel von 0 nach L (keine Koinzidenz - Koinzidenz) so langsam folgt, daß einer oder mehrere Pulsrahmen vergehen, bis die Ausgangsspannung UAusg. des Zeitgliedes so weit gestiegen istl daß sie vom nachfolgenden UND-Gatter als L empfunden wird. Man:erreicht so mit kleinerem Aufwand denselben Effekt wie mit der Anordnung nach der Figur 3,

Claims (3)

1. Patent ansp rüche 1. Anordnung zum Schutz von zeitmultiplexäbertragenen Signalen in Fernwirkanlagen nach der Vergleichsmethode, bei denen die in den Worten enthaltenen Nachrichten langsame Änderungsgeschwindigkeiten gegenüber der Telegrafiegeschwindigkeit aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einem Serienparallelwandler ein Zwischenspeicher nachgeschaltet ist und daß beiden ein Vergleicher zugeordnet ist, indem die beiden Worte miteinander verglichen werden und daß bei jeder Zeichengleichheit ein Impuls in eine nachgeschaltete Zählkette geht und daß einer vorbestimmten Anzahl von Vergleichen, die über ein UND-Glied erkannt wird, die Übernahme des Wortes in den Ausgabespeicher erfolgt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß dem Serien-Parallel-Wandler weitere Ausgabespeicher, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Zwischenspeichern, zugeordnet sind, die die übrigen Wörter des Pulsrahmens aufnehmen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, d a d u-r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Zählkette durch ein Zeitglied ersetzt ist.