DE60130191T2

DE60130191T2 - Fernspeisungsvorrichtung für ein Endgerät in einem Telekommunikations Netzwerk, Konzentrator und Wiederholungsanordnung mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE60130191T2
Application number: DE60130191T
Authority: DE
Inventors: Remy Jaeger; Mark Medlicott; Gerard Vergnaud; Vincent Guntz
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: FR2819364B1; DE60130191D1; US20020091951A1; US6973394B2; EP1221783B1; FR2819364A1; EP1221783A1; JP2002223210A; JP3895171B2; ATE372008T1; CN100452816C; CN1364026A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Telekommunikationsnetzwerk und insbesondere ein lokales Datenverarbeitungsnetzwerk, zum Beispiel des Ethernet-Typs, oder ein Telefonnetz. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine Fernspeisungsvorrichtung für ein Endgerät in einem solchen Netz bzw. Netzwerk. Klassischerweise werden die an ein lokales Datenverarbeitungsnetzwerk angeschlossenen Endgeräte (zum Beispiel Personal Computer, Drucker usw.) lokal über das Netz gespeist. Es ist wünschenswert, dass einige Endgeräte über dieselbe Verbindung, die auch zum Senden/Empfangen der Daten genutzt wird, ferngespeist werden. Es ist außerdem wünschenswert, dass die Fernspeisungsvorrichtung an einem beliebigen Punkt der Verbindung installiert werden kann: entweder innerhalb oder außerhalb eines Repeaters oder eines Konzentrators, um eine einfache Anfügung an ein bereits bestehendes Netzwerk zu ermöglichen.
Eine Möglichkeit zur Übertragung eines Fernspeisungsstroms besteht darin, zwei der acht Adern der Verbindung zu nutzen: vier weitere dieser acht Adern sind zwei Aderpaare, die zum Senden beziehungsweise zum Empfangen der Daten verwendet werden. Eine andere, die als Phantomschaltung bezeichnet wird, besteht darin, in der Fernspeisungsvorrichtung die beiden Klemmen eines Stromversorgungsgenerators jeweils mit dem Mittelpunkt einer Transformatorwicklung zu verbinden, die mit dem Datenempfangs-Aderpaar verbunden ist, und mit einer Wicklung eines anderen Transformators, die mit dem Datensende-Aderpaar verbunden ist. Auf der Seite des Endgerätes wird die Speisespannung jeweils von den Mittelpunkten einer Transformatorwicklung, die mit dem Datenempfangs-Aderpaar verbunden ist, und einer Wicklung eines anderen Transformators, die mit dem Datensende-Aderpaar verbunden ist, geliefert.
In beiden Fällen hat die Fernspeisung des Endgerätes über das lokale Datenverarbeitungsnetzwerk den Nachteil, dass die Fernspeisungsvorrichtung ein Endgerät sozusagen "blind" speist. Nun kann die am Ende der Verbindung angeordnete RJ45-Buchse aber ein Endgerät aufnehmen, das einem anderen Typ als einem fernspeisungsfähigen Endgerät entspricht (zum Beispiel ein Personal Computer, ein Drucker usw.). Es besteht die Gefahr, dass die Schaltkreise dieses Endgerätes beschädigt werden. Der RJ45-Stecker eines Endgerätes wird nämlich im Allgemeinen in folgender Weise genutzt:

– Vier Adern der acht Adern werden in zwei Paare geteilt, um jeweils Daten zu senden bzw. zu empfangen. Das Endgerät umfasst einen Transformator, der eine mit dem Empfangspaar verbundene Wicklung aufweist, und einen Transformator, der eine mit dem Sendepaar verbundene Wicklung aufweist, wobei jede dieser Wicklungen einen Mittelpunkt aufweist, der über einen Widerstand von geringem Wert mit einem Bezugspotential verbunden werden kann.
– Vier weitere Adern, die nicht genutzt werden, sind auf Masse gelegt, oft über eine Kombination von Widerständen und Kondensatoren, um eventuelle Nebensprechströme zu eliminieren, die von den durch die vier ersten Adern fließenden Datensignale induziert werden, und um unerwünschte elektromagnetische Strahlungen zu reduzieren. Wenn man an diese Kombination von Widerständen und Kondensatoren oder an die mit den Mittelpunkten der Transformatoren verbundenen Widerstände eine relativ hohe Speisespannung anlegt, zum Beispiel 48 Volt, kann die Stärke des durch diese Widerstände fließenden Stroms diese Widerstände ebenso wie die Sende-/Empfangsschaltkreise zerstören.

Derzeit werden automatische Erkennungsverfahren geprüft, um jede Gefahr einer Beschädigung zu vermeiden, wenn ein Endgerät angeschlossen wird, das kein für die Fernspeisung über das Netzwerk geeignetes Endgerät ist.
Ein solches Verfahren besteht darin:

– ein Testsignal oder mehrere Testsignale auf mindestens zwei Leitern einer Verbindung zu erzeugen, die dazu bestimmt ist, das lokale Netzwerk mit einem entfernten Endgerät zu verbinden, wobei dieses Signal eine Energie von der Art aufweist, dass das Endgerät auf keinen Fall beschädigt werden kann;
– das Vorhandensein eines entfernten fernspeisungsfähigen Endgerätes zu erkennen, indem das Vorhandensein eines in dem entfernen Endgerät angeordneten Identifizierungsmoduls parallel zu der Verbindung anhand des Stroms erkannt wird, der von dem oder den Testsignal(en) auf der Verbindung erzeugt wird;
– einen Fernspeisungsstrom über diese Verbindung zu schicken, wenn, und nur dann, wenn das Vorhandensein eines fernspeisungsfähigen Endgerätes erkannt wird.

Ein solches Verfahren vermeidet jedes Risiko für die Endgeräte, weil der Fernspeisungsstrom erst geschickt wird, nachdem das Endgerät als fernspeisungsfähig identifiziert worden ist. Die Stärke und die Dauer des oder der Testsignal(e) werden so gewählt, dass der Vorgang zur Erkennung des Vorhandenseins eines fernspeisungsfähigen Endgerätes vor der Fernspeisung keinerlei Schaden für den Fall verursachen kann, dass das Endgerät kein für die Fernspeisung geeignetes Endgerät ist. Das Dokument EP 0 981 227 beschreibt ein solches Verfahren.
Andererseits muss die Fernspeisung unterbrochen werden, sobald das Endgerät von der Verbindung getrennt ist, denn es könnte daran jederzeit ein anderes angeschlossen werden. Folglich ist vorgesehen, das Vorhandensein eines Endgerätes kontinuierlich während der Fernspeisung festzustellen, indem die Stärke des Fernspeisungsstroms gemessen wird. Die Fernspeisungsvorrichtung schließt auf eine Verbindungstrennung, wenn sie feststellt, dass die Stärke des aufgenommenen Stroms kleiner als ein zuvor festgelegter Schwellenwert (zum Beispiel 1 mA) ist, und zwar während eines Zeitintervalls, welches eine zuvor festgelegte Dauer aufweist, die ausreicht, um sich zu vergewissern, dass tatsächliche eine Verbindungstrennung erfolgt ist. Es ist bekannt, dass eine Stromstärke gemessen wird, indem die Spannung an den Klemmen eines Widerstands gemessen wird. Damit ein Komparator zuverlässig erkennen kann, ob der Spannungsabfall über oder unter einem Schwellenwert liegt, muss wegen des Rauschens und der kontinuierlichen Spannungsverschiebung, von der der Spannungsmesskreis betroffen sein kann, ein Spannungsabfall von mindestens 50 mV zur Verfügung stehen. Dies führt zur Verwendung eines Widerstands von 50 Ohm oder weniger, um zu erkennen, ob die Stromstärke größer als ein Schwellenwert von 1 mA ist.
Im Übrigen ist es erforderlich, die Fernspeisungsstromstärke zu messen, um einen Strombegrenzer zu steuern, der die Aufgabe hat, die Fernspeisungsvorrichtung und das Endgerät vor einem Überstrom zu schützen. Da die maximal zulässige Stromstärke typischerweise 350 mA beträgt, erzeugt ein Widerstand von 50 Ohm einen Spannungsabfall von 17,5 V und einen Verlust durch Übergang in Wärme von 6 W, die nicht vernachlässigbar sind.
Ein ähnliches Problem stellt sich bei der Realisierung einer Schnittstellenkarte einer Teilnehmerleitung für eine Telefonnebenstellenanlage. Eine solche Karte übernimmt die Fernspeisung eines Telefonendgerätes, das am Ende einer Leitung angeschlossen ist. Sie muss die Leitungsbelegung erkennen, indem sie erkennt, dass die Fernspeisungsstromstärke über einen Schwellenwert ansteigt. Wenn gewünscht wird, unterschiedliche Arten von Endgeräten, die sehr unterschiedliche Stromstärken aufnehmen, an denselben Kartentyp anzuschließen, dann ist es erforderlich, dass diese Karte keinen bedeutenden Spannungsabfall verursacht, wenn das Endgerät eine Stromstärke aufnimmt, die sehr weit über dem Schwellenwert liegt (im Normalbetrieb).
Das Ziel der Erfindung besteht darin, erkennen zu können, ob ein Endgerät eine Stromstärke aufnimmt, die größer als mindestens ein gegebener Schwellenwert ist, ohne die Funktionsweise eines Endgerätes zu stören, wenn dieses Endgerät tatsächlich eine Stromstärke benötigt, die deutlich größer als dieser gegebene Schwellenwert ist, und dabei einen nicht vernachlässigbaren Verlust von Spannung und Leistung in der Fernspeisungsvorrichtung zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Fernspeisungsvorrichtung für ein Endgerät in einem Telekommunikationsnetzwerk, wobei diese Fernspeisungsvorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, um zumindest festzustellen, ob die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als ein erster Stromstärkeschwellenwert ist; wobei die Messvorrichtung umfasst:

– eine Widerstandsschaltung, die von dem Fernspeisungsstrom durchlaufen wird;
– und Mittel zum Vergleichen der Spannung an den Klemmen dieser Widerstandsschaltung mit einem ersten Spannungsschwellenwert;

Die auf diese Weise gekennzeichnete Vorrichtung bewirkt einen ebenso vernachlässigbaren Spannungsabfall, wenn die Stromstärke deutlich größer als der Stromstärkeschwellenwert ist, wie dann, wenn sie in der Nähe dieses Stromstärkeschwellenwertes liegt, weil die Verringerung des Widerstands, den diese Vorrichtung aufweist, wenn die Stromstärke den Schwellenwert übersteigt, dazu neigt, die Vergrößerung des durch die Erhöhung der Stromstärke bedingten Spannungsabfalls auszugleichen.
Nach einer besonderen Ausführungsform, mit deren Hilfe bestimmt werden kann, ob die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als ein erster Stromstärkeschwellenwert ist, und um zu bestimmen, ob diese Stromstärke größer als ein zweiter Stromstärkeschwellenwert ist, der höher als der erste ist, umfasst die Messvorrichtung außerdem Mittel, um die Spannung an den Klemmen dieser Widerstandsschaltung mit einem zweiten Spannungswert zu vergleichen; und diese Widerstandsschaltung weist einen in Abhängigkeit von der durch sie fließenden Stromstärke veränderlichen Widerstand auf, wobei dieser Widerstand geringer ist, wenn die Stromstärke in der Nähe des zweiten Stromstärkeschwellenwertes liegt, als in der Nähe des ersten Stromstärkeschwellenwertes.
Nach einer besonderen Ausführungsform umfasst diese Widerstandsschaltung:

– einen ersten Messwiderstand;
– einen zweiten Messwiderstand, der einen kleineren Wert aufweist als der erste;
– und eine Umschaltvorrichtung, um abwechselnd:
– den ersten Widerstand in der Fernspeisungsschaltung zu schalten, wenn die Umschaltvorrichtung erkennt, dass die Stromstärke kleiner als ein dritter Stromstärkeschwellenwert ist, der in dem Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Stromstärkeschwellenwert liegt;
– oder den zweiten Widerstand in der Fernspeisungsschaltung zu schalten, wenn die Umschaltvorrichtung erkennt, dass die Stromstärke größer als der dritte Schwellenwert ist.

Die auf diese Weise gekennzeichnet Vorrichtung verschafft auf einfache Weise eine gute Genauigkeit für den Vergleich der Stromstärke mit zwei Stromstärkeschwellenwerten, weil der Wert des Widerstands der Widerstandsschaltung plötzlich zwischen zwei exakt definierten Werten umgeschaltet wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Repeater und ein Konzentrator, die eine solche Fernspeisungsvorrichtung umfassen.
Die Erfindung wird besser verständlich, und weitere Merkmale werden ersichtlich werden mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und der ihnen beigefügten Figuren:
1 stellt das Übersichtsschaltbild eines Teils eines als Beispiel dienenden lokalen Netzwerks dar, das Konzentratoren und Repeater umfasst, von denen jeder ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fernspeisungsvorrichtung umfasst.
2 stellt das Übersichtsschaltbild eines Konzentrators dar, der ein Ausführungsbeispiel der Fernspeisungsvorrichtung umfasst, sowie das Übersichtsschaltbild eines Ausführungsbeispiels des ferngespeisten Endgerätes.
3 stellt das detailliertere Übersichtsschaltbild dieses in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels dar.
4 stellt in schematischer Form die Zustandsänderungen dar, die das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel erfährt.
5 stellt das Übersichtsschaltbild der Stromstärkemessschaltung dar, die in diesem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
6 stellt das Übersichtsschaltbild einer Ausführungsvariante der in 5 dargestellten Stromstärkemessschaltung dar.
1 stellt das Übersichtsschaltbild eines Teils eines als Beispiel dienenden lokalen Netzwerks dar, das einen Konzentrator 3 und Repeater RP₁, ..., RP_M umfasst, von denen jeder ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fernspeisungsvorrichtung umfasst. Es handelt sich um ein lokales Datenverarbeitungsnetzwerk des Ethernet-Typs, welches außerdem umfasst: einen lokalen Netzwerkserver 1; einen Switch 2; M Endgeräte 4₁ bis 4_M , die aufgrund der Entfernung mit dem Konzentrator 3 jeweils über die Repeater RP₁, ..., RP_M verbunden sind; und N Endgeräte 5₁ bis 5_N , die direkt mit dem Konzentrator 3 verbunden sind. Diese Endgeräte sind zum Beispiel Telefone, die im VoIP-Modus (für englisch „Voice over IP"; paketweise über das IP-Protokoll übertragene Sprache) arbeiten.
Der Server 1 ist mit einem Internet-Netz 0 verbunden. Er sendet und empfängt Pakete über das Protokoll TCP/IP. Die Pakete einer gegebenen Verbindung werden über den Switch 2 und den Konzentrator 3 zu einem Endgerät wie beispielsweise dem Endgerät 4₁ gelenkt, wobei letzteres mit RJ45-Steckverbindern über eine 8-adrige Leitung L an den Konzentrator 3 angeschlossen ist.
2 stellt insbesondere das Übersichtsschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Fernspeisungsvorrichtung dar, die sich im Konzentrator 3 befindet, und ein Ausführungsbeispiel des Endgerätes 5_N , das über die Leitung L, die es mit dem Konzentrator 3 verbindet, ferngespeist wird.
Die Leitung L umfasst vier Aderpaare:

– A1, A2, nicht verwendet;
– B1, B2, nichtverwendet;
– C1, C2, die für die Datenübertragung zum Netzwerk im Differenzbetrieb verwendet werden;
– D1, D2, die für die Datenübertragung zum Endgerät im Differenzbetrieb verwendet werden.

Die Paare C1, C2 und D1, D2 werden außerdem im Gleichtaktbetrieb zur Fernspeisung des Endgerätes 5_N über eine Phantomschaltung verwendet.
Der Konzentrator 3 umfasst eine Einheit 31 zur Fernspeisung und zur Präsenzerkennung eines fernspeisungsfähigen Endgerätes sowie einen Kombinator 32. Der Kombinator 32 umfasst zwei Transformatoren 33 und 34, die jeweils ein an ein Endgerät zu sendendes Signal Tx und ein von einem Endgerät empfangenes Signal Rx übertragen. Sie umfassen jeder eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung. Die ersten Wicklungen sind jeweils mit den Paaren D1, D2 und C1, C2 verbunden. Sie weisen jede einen Mittelpunkt auf, der jeweils mit einem Ausgang der Einheit 31 zur Fernspeisung und zur Präsenzerkennung des fernsteuerungsfähigen Endgerätes verbunden sind. Die zweiten Wicklungen sind mit anderen Bauteilen des Konzentrators 3 verbunden, die nicht dargestellt sind.
Das Endgerät 5_N umfasst eine Trennstufe 20 und einen Gleichspannungswandler 22, der die Aufgabe hat, die Fernspeisungsspannung abzusenken. Die Trennstufe 20 umfasst zwei Transformatoren 41 und 40 zur Übertragung eines an den Konzentrator 3 zu sendenden Signals Tx' beziehungsweise zur Übertragung eines von dem Endgerät 5_N empfangenen Signals Rx'. Sie umfassen jeder eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung. Die ersten Wicklungen sind jeweils mit den Aderpaaren D1, D2 und C1, C2 verbunden. Sie weisen jede einen Mittelpunkt auf. Diese Mittelpunkt liefern eine Fernspeisungs-Gleichspannung Vr. In diesem Beispiel bildet der Mittelpunkt der ersten Wicklung des Transformators 41 den Pluspol der Fernspeisung. Er ist über eine Diode D2 mit einem positiven Eingang des Wandlers 22 verbunden. Der Mittelpunkt der zweiten Wicklung des Transformators 40 bildet den Minuspol der Fernspeisung. Er ist direkt mit einem negativen Eingang des Wandlers 22 verbunden.
Ein Identifizierungsmodul 21 ist parallel zu den beiden Polen der Fernspeisung angeordnet. Es ermöglicht der Einheit 31, zu erkennen, dass dieses Endgerät fernspeisungsfähig ist. Die elektrischen Kenndaten des Identifizierungsmoduls 21 werden so gewählt, dass es die an den Wandler 22 angelegte Fernspeisungsspannung nicht kurzschließt und dass es leicht von den Abschlüssen zu unterscheiden ist, die häufig mit den verfügbaren Leitern der RJ45-Anschlüsse von Endgeräten verbunden sind. Zum Beispiel ist das Modul 21 aus einem Kondensator aufgebaut, der zwischen den beiden Fernspeisungspolen angeschlossen ist. Dieser Kondensator kann aus dem Filterkondensator bestehen, der klassischerweise am Eingang eines Spannungswandlers angeordnet wird. Die erfindungsgemäße Fernspeisungsvorrichtung kann unabhängig vom Typ des in den Endgeräten verwendeten Identifizierungsmoduls verwendet werden.
Nach einer Ausführungsvariante ist es statt der Fernspeisung über eine Phantomschaltung möglich, die Fernspeisung durchzuführen über:

– nur die Leiter A1, A2;
– oder nur B1, B2;
– oder über A1, A2, B1 und B2 gleichzeitig;
– oder über A1, A2, B1, B2 und die Phantomschaltung gleichzeitig;

3 stellt das detailliertere Übersichtsschaltbild des Ausführungsbeispiels 31 der im Konzentrator 3 angeordneten Fernspeisungsvorrichtung für eine Fernspeisung über eine Phantomschaltung dar, bei der auf zwei Datensende-/-empfangs-Aderpaaren der Gleichtaktbetrieb verwendet wird. [Die Vorrichtung] umfasst:

– eine Stromstärkemessschaltung 42, die einen Eingang 56 und einen Ausgang 55 für den Fernspeisungsstrom aufweist, wobei der Ausgang mit dem Mittelpunkt des Transformators 33 verbunden ist;
– einen Umschalter 44, der drei Eingänge und einen Ausgang aufweist, wobei letzterer mit dem Eingang 56 der Stromstärkemessschaltung 42 verbunden ist;
– einen Kondensator C1, parallel angeordnet zwischen dem Eingang 56 und dem Ausgang 55 der Schaltung 42;
– einen Generator 45 der Test-Wechselspannung (der zum Beispiel ein Sinussignal von einigen Volt mit 10 Kilohertz liefert), der eine mit dem Mittelpunkt des Transformators 34 verbundene Klemme und eine andere mit einer ersten Klemme eines Widerstands R1 verbundene Klemme aufweist; die zweite Klemme dieses Widerstands R1 ist hierbei mit einem ersten Eingang des Umschalters 44 verbunden;
– einen Generator 46 der Fernspeisungs-Gleichspannung (von zum Beispiel 48 V), der einen Steuereingang aufweist, der mit einem Ausgang CL der Stromstärkemessschaltung 42 verbunden ist, eine negative Klemme, die mit dem Mittelpunkt des Transformators 34 verbunden ist, und eine positive Klemme, die mit einer ersten Klemme eines Widerstands R3 über einen induktiven Widerstand 49 verbunden ist; die zweite Klemme dieses Widerstands R3 ist hierbei mit einem zweiten Eingang des Umschalters 44 verbunden.
– einen Generator 47 der Test-Gleichspannung (von zum Beispiel 5 V), der eine positive Klemme aufweist, die mit dem Mittelpunkt des Transformators 34 verbunden ist, und eine negative Klemme, die mit einer ersten Klemme eines Widerstands R2 verbunden ist; die zweite Klemme dieses Widerstands R2 ist hierbei mit einem dritten Eingang des Umschalters 44 verbunden;
– eine Logikschaltung 43, aufweisend: einen mit der zweiten Klemme des Widerstands R1 verbundenen Eingang; zwei jeweils mit den Klemmen des Widerstands R2 verbundene Eingänge; einen mit einem Ausgang CM der Stromstärkemessschaltung 42 verbundenen Eingang; und einen Ausgang, der den Umschalter 44 steuert.

Der Ausgang CM der Stromstärkemessschaltung 42 liefert ein Signal an die Logikschaltung 43, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als der Mindestwert 1 mA ist, was bedeutet, dass die Verbindung zum Endgerät noch besteht.
Der Ausgang CL der Stromstärkemessschaltung 42 liefert ein Signal an den Generator der Fernspeisungsspannung 46, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als 350 mA ist, was bedeutet, dass das Endgerät oder die Leitung von einer Störung betroffen ist und die Fernspeisung infolgedessen unterbrochen werden muss.
In diesem Beispiel ist
R1 = 75 Ohm;
R2 = 2 Ohm;
R3 = 10 Ohm;
C1 = 1 Mikrofarad.
Der induktive Widerstand 49, der in Reihe mit dem Generator 46 geschaltet ist, weist so einen Wert auf, dass dann, wenn die Generatoren 45 und 46 gleichzeitig mit dem entfernten Endgerät gekoppelt sind, die Dämpfung des Wechselstrom-Testsignals, die durch den Generator 46 verursacht wird, vernachlässigbar ist. In anderen Ausführungsform kann diese Funktion mittels einer aktiven Schaltung erfüllt werden.
Der Wert von C1 wird so gewählt, dass das Erkennungs-Wechselstromsignal mit einer vernachlässigbaren Dämpfung übertragen wird. Die Spannung des Wechselspannungsgenerators 45 und der Wert des Widerstands R1 werden so gewählt, dass man einen Teststrom fließen lässt, der eine Stärke aufweist, welche keine Gefahr für jedes Endgerät darstellt, das am Ende der Leitung angeschlossen werden kann, insbesondere, wenn es sich um ein nicht fernspeisungsfähiges Endgerät handelt. Die vom Generator 47 gelieferte Test-Gleichspannung ist deutlich kleiner als die Fernspeisungsspannung, damit sie für die nicht fernspeisungsfähigen Endgeräte keine Gefahr darstellt. Andererseits ist sie nicht ausreichend, um den Wandler 22 eines fernspeisungsfähigen Endgerätes zu starten. Dieser Wandler 22 wird somit beim Gleichstromtest als offener Schaltkreis angesehen.
Die erfindungsgemäße Stromstärkemessvorrichtung kann unabhängig von der Art des Tests verwendet werden, der zur Identifizierung des Endgerätetyps verwendet wird.
4 stellt in schematischer Form die Zustandsänderungen dar, die das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel 31 erfährt. Beim Start befindet es sich im Zustand S1, um einen Wechselstromtest zur Erkennung des Vorhandenseins eines fernspeisungsfähigen Endgerätes durchzuführen: Die Logikschaltung 43 betätigt den Umschalter 44, um nur den ersten Eingang mit dem Ausgang zu verbinden. Die Fernspeisungsspannung wird nicht an die Leitung L angelegt, es besteht folglich für ein klassisches Endgerät keine Gefahr. Der Umschalter 44 überträgt einen Wechselstrom. Die Logikschaltung 43 vergleicht den Wert der an der zweiten Klemme des Widerstands R1 vorhandenen Wechselspannung mit einem Schwellenwert, der einem Modul mit einem induktiven Widerstand von zum Beispiel gleich 50 Ohm entspricht. Es gibt zwei mögliche Ereignisse:

– Ereignis 102: Das Modul liegt über 50 Ohm; dies ist ein offener Schaltkreis für den Wechselstrom, folglich gibt es kein am Ende der Leitung angeschlossenes Endgerät, die Schaltung 43 bleibt in ihrem Zustand S1, um diesen Test mit Wechselstrom fortzusetzen.
– Ereignis 101: Das Modul liegt unter 50 Ohm, es gibt einen Kurzschluss zumindest für den Wechselstrom, folglich kann es ein am Ende der Leitung angeschlossenes fernspeisungsfähiges Endgerät geben oder aber einen Kurzschluss zwischen zwei Leitern der Leitung; die Schaltung 42 geht in den Zustand S2 über, der die Möglichkeit bietet, diese zwei Fälle mittels eines Gleichstromtests mit einer geringen Spannung und über eine kurze Dauer zu unterscheiden. Dieser Gleichstrom wird vom Generator 47 geliefert. Bei diesem Test weist der Wandler 22 des Endgerätes einen hohen Widerstand auf, weil er eine Eingangsspannung empfängt, die nicht ausreicht, dass er starten kann.

Der im Zustand S2 durchgeführte Test führt zu zwei möglichen Ereignissen:

– Ereignis 105: Das Modul mit dem induktiven Widerstand liegt über 50 Ohm; dies ist ein offener Schaltkreis für den Gleichstrom, folglich gibt es kein am Ende der Leitung angeschlossenes klassisches Endgerät; es handelt sich um ein fernspeisungsfähiges Endgerät oder um ein über Fernspeisung abgesichertes Endgerät mit lokaler Speisung. Die Schaltung 43 geht in den Zustand S4 über, um dieses Endgerät fernzuspeisen, wobei gleichzeitig der Wechselstromtest fortgesetzt wird, um eine eventuelle Verbindungstrennung des erkannten Endgerätes zu erkennen.
– Ereignis 104: Das Modul mit dem induktiven Widerstand liegt unter 50 Ohm, folglich gibt es einen Kurzschluss für den Gleichstrom in dem Endgerät oder auf der Leitung; folglich gibt es ein klassisches Endgerät (welches einen Abschluss aufweist, der einen Kurzschluss umfasst), oder aber es gibt einen störungsbedingten Kurzschluss, in den der Fernspeisungsstrom nicht geschickt werden darf; die Schaltung 43 geht in den Zustand S3 über, der die Überwachung eines eventuellen Verschwindens dieses Kurzschlusses ermöglichen wird.

Im Zustand S3 führt die Schaltung 43 in regelmäßigen zeitlichen Abständen, zum Beispiel einmal pro Sekunde, einen Test mit einer niedrigen Gleichspannung und von kurzer Dauer durch, um die Trennung der Verbindung zu einem klassischen Endgerät zu erkennen. Die Einheit 31 liefert einen Gleichstrom mit einer Stärke und von ausreichend geringer Dauer, um das Vorhandensein eines klassischen Endgerätes zu erkennen, ohne dass die Gefahr besteht, es zu beschädigen. Die Schaltung 43 betätigt den Umschalter 44, um nur seinen zweiten Eingang nur während einer Dauer von 150 Millisekunden mit seinem Ausgang zu verbinden. Nach 100 Millisekunden (die benötigt werden, damit ein eventueller Kondensator Zeit zum Aufladen hat) misst die Schaltung 43 die Spannung an den Klemmen von R2. Wenn diese Spannung null ist, dann ist der Schaltkreis für den Gleichstrom offen. Während dieses Tests wird die Fernspeisungsspannung nicht an die Leitung L angelegt. Die für den Test angelegte Spannung beträgt in diesem Beispiel 5 Volt. Für ein Endgerät besteht folglich keine Gefahr. Die Logikschaltung 43 vergleicht den Wert der an den Klemmen des Widerstands R2 gemessenen Gleichspannung mit einem einzigen Schwellenwert, der zum Beispiel einem Widerstand gleich 50 Ohm entspricht.
Dieser Test wird so lange wiederholt, bis der Wert größer als 50 Ohm wird (Ereignis 106): Die Schaltung 43 geht daraufhin wieder in den Zustand S1 über, um die eventuelle Herstellung der Verbindung zu einem fernspeisungsfähigen Endgerät zu erkennen.
Im Zustand S4 liefert die Einheit 31 einen Fernspeisungsstrom an das erkannte fernspeisungsfähige Endgerät und überwacht das Eintreten von zwei möglichen Ereignissen:

– eine eventuelle Trennung der Verbindung zu dem erkannten fernspeisungsfähigen Endgerät;
– oder einen eventuellen Defekt der Leitung oder des Endgerätes, der einen Kurzschluss für den Gleichstrom verursacht.

Die Schaltung 43 betätigt den Umschalter 44, um dessen dritten Eingang mit seinem Ausgang zu verbinden. Folglich wird ein Fernspeisungsstrom an die Leitung L geliefert. Ein Gleichstrom fließt in der Stromstärkemessschaltung 42, solange das fernspeisungsfähige Endgerät am Ende der Leitung L verbunden bleibt. Die Schaltung 42 überwacht die Stromstärke im Vergleich zu den Schwellenwerten 1 mA und 350 mA. Während des Zustands S4 kann es zwei Ereignisse geben:

– Ereignis 107: Die Stromstärke wird kleiner als 5 mA, folglich wurde die Verbindung zu dem fernspeisungsfähigen Endgerät getrennt; die Schaltung 43 geht wieder in den Zustand S1 über. Da die Fernspeisungsspannung nicht mehr an die Leitung angelegt ist, kann folglich ein beliebiges anderes Endgerät vollkommen sicher angeschlossen werden.
– Ereignis 108: Die Stromstärke wird größer als 350 mA, folglich liegt eine Störung entweder auf der Leitung oder im Endgerät vor. Die Schaltung 43 geht in einen Zustand S5 über, wo sie die Fernspeisung zum Beispiel 30 Sekunden lang stoppt, um jede Beschädigung durch den Fernspeisungsstrom zu vermeiden. Danach geht sie wieder in den Zustand S1 über, in dem die zuvor durchgeführten Tests wiederholt werden.

5 stellt das Übersichtsschaltbild der Stromstärkemessschaltung 42 dar, die in diesem Ausführungsbeispiel 31 verwendet wird. Sie umfasst:

– eine nichtlineare Widerstandsschaltung 50, die aus einem Widerstand R10 von 50 Ohm, einem Widerstand R11 von 1 Ohm, einem Feldeffekttransistor T und einem Hysteresekomparator 52 umfasst, der einen Schwellenwert gleich 50 mV für eine abnehmende Spannung und einen Schwellenwert gleich 2,5 V für eine ansteigende Spannung aufweist, wobei diese beiden Werte einem dritten Stromstärkeschwellenwert entsprechen, der zwischen den beiden zu überwachenden Stromstärkeschwellenwerten (1 und 350 mA) liegt und gleich 50 mA ist;
– einen Komparator 51, der zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit den Klemmen des Widerstands R10 verbunden sind, und einen Ausgang, der ein Logiksignal liefert, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R10 einen Spannungsschwellenwert gleich 50 mV überschreitet;
– einen Komparator 53, der zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit den Klemmen des Widerstands R11 verbunden sind, und einen Ausgang, der den Ausgang CL bildet und ein Logiksignal liefert, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R11 einen Spannungsschwellenwert gleich 350 mV überschreitet;
– und ein logisches ODER-Gatter 54, das zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit den Ausgängen der Komparatoren 51 und 52 verbunden sind, und einen Ausgang, der den Ausgang CM bildet.

Eine erste Klemme des Widerstands R10 ist mit dem Eingang 56 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42 verbunden. Seine zweite Klemme ist mit dem Ausgang 55 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42 verbunden. Eine erste Klemme des Widerstands R11 ist mit dem Eingang 56 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42 verbunden. Seine zweite Klemme ist über den Transistor T mit dem Ausgang 55 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42 verbunden. Das Steuergitter des Transistors T ist mit dem Ausgang des Komparators 52 verbunden.
Der Komparator 52 weist zwei Eingänge auf, die jeweils mit den Klemmen des Widerstands R10 verbunden sind, und einen Ausgang, der ein Logiksignal liefert, welches vom Wert 0 auf den Wert 1 übergeht, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R10 einen Schwellenwert von 2,5 V überschreitet, und welches wieder vom Wert 1 auf den Wert 0 übergeht, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R10, der dann zum Widerstand R11 parallel geschaltet ist, wieder kleiner als ein anderer Schwellenwert gleich 50 mV wird.
Der Transistor T ist somit leitend, wenn die Spannung zwischen den Eingängen des Komparators 52 größer als 2,5 V wird, und er ist erneut sperrend, wenn die Spannung zwischen den Eingängen des Komparators 52 wieder kleiner als 50 mV wird. Der Transistor T wird als elektronischer Schalter verwendet, um den Widerstand R11 in Parallelschaltung mit dem Widerstand R10 so zu verbinden, dass eine Abnahme des Widerstands der Widerstandsschaltung 50 von 50 Ohm auf ungefähr 1 Ohm bewirkt wird, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als der dritte Stromstärkeschwellenwert (in der Nähe von 50 mA) wird; [und so, dass] anschließend ein Anstieg dieses Widerstands von 1 Ohm auf ungefähr 50 Ohm bewirkt wird, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms kleiner als dieser Stromstärkeschwellenwert wird. Der Ausgang des Komparators 52 liefert nämlich ein Logiksignal mit dem Wert 1, sobald der Spannungsabfall am Widerstand R10 = 50 Ohm einen Schwellenwert von 2,5 V überschreitet, das heißt, sobald die Stromstärke größer als 50 mA ist. Dieses Signal nimmt jedoch wieder den Wert 0 an, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R10, der parallel zum Widerstand R11 geschaltet ist (das heißt ungefähr 1 Ohm) kleiner als der Schwellenwert von 50 mV wird; das heißt, sobald die Stromstärke kleiner als 50 mA ist.
Das ODER-Gatter 54 ermöglicht, ein Logiksignal mit dem Wert 1 zu liefern, welches angibt, dass das Endgerät weiterhin vorhanden ist, und zwar sowohl in dem Fall, dass der Fernspeisungsstrom nur den Widerstand R10 durchläuft, als auch in dem Fall, dass er die parallel geschalteten Widerstände R10 und R11 durchläuft. Wenn die Stromstärke kleiner als 50 mA ist, liefert das ODER-Gatter 54 ein Logiksignal mit dem Wert 1, sobald der Komparator 51 eine Stromstärke größer als 1 mA nur im Widerstand R10 = 50 Ohm erkannt hat. Der Komparator 52 gibt den Befehl zur Parallelschaltung der Widerstände R10 und R11, wenn die Stromstärke 50 mA überschreitet. Dann liefert der Komparator 51 nicht länger ein Logiksignal mit dem Wert 1, denn der Spannungsabfall beträgt für 50 mA nur noch 50 mV. Das ODER-Gatter 54 liefert trotzdem ein Logiksignal mit dem Wert 1, weil der Komparator 51 eine Stromstärke größer 50 mA in den parallel geschalteten Widerständen R10 und R11 erkennt, was einem Widerstand von 1 Ohm entspricht.
6 stellt das Übersichtsschaltbild einer Ausführungsvariante 42' der in 5 dargestellten Stromstärkemessschaltung dar. Sie umfasst einen Komparator 51', einen Komparator 53' und ein ODER-Gatter 54', jeweils analog zum Komparator 51, dem Komparator 53 und dem ODER-Gatter 54, die jeweils dieselben Funktionen aufweisen. Die nichtlineare Widerstandsschaltung 50 ist durch eine nichtlineare Widerstandsschaltung 50' ersetzt. Der Komparator 51' ist ebenfalls Bestandteil dieser nichtlinearen Schaltung 50'.
Die Schaltung 50' umfasst außerdem:

– einen Widerstand F10' vom 50 Ohm;
– einen Widerstand R11' vom 1 Ohm;
– einen Feldeffekttransistor T';
– einen Komparator 60 (ohne Hysterese), der zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit den Klemmen des Widerstands R10' verbunden sind, und einen Ausgang, der ein Logiksignal liefert, wenn der Spannungsabfall am Widerstand R10 einen Spannungsschwellenwert gleich 2,5 V überschreitet, der einem dritten zwischen den beiden zu überwachenden Stromstärkeschwellenwerten (1 und 350 mA) liegenden Stromstärkeschwellenwert entspricht und gleich 50 mA ist;
– einen Komparator 51', der zwei Eingänge aufweist, die jeweils mit den Klemmen des Widerstands R10' verbunden sind, und einen Ausgang, der ein Logiksignal mit dem Wert 1 liefert, wenn der Spannungsabfall am Widerstand einen Spannungsschwellenwert gleich 50 mV überschreitet, der dem Stromstärkeschwellenwert gleich 1 mA entspricht, wenn der Fernspeisungsstrom nur den Widerstand R10' durchläuft, und der einem Stromstärkeschwellenwert gleich 50 mA entspricht, wenn der Fernspeisungsstrom den Widerstand R10' und den dazu parallel geschalteten Widerstand R11' durchläuft.
– und eine Kippschaltung 61, die einen S-Eingang aufweist, der mit dem Ausgang des Komparators 60 verbunden ist, und einen R-Eingang, der mit dem Ausgang des Komparator 51' verbunden ist, sowie einen Ausgang, der mit dem Steuergitter des Transistors T' und mit einem Eingang des ODER-Gatters 54' verbunden ist.

Eine erste Klemme des Widerstands R10' ist mit dem Eingang 56 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42' verbunden. Seine zweite Klemme ist mit dem Ausgang 55 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42' verbunden. Eine erste Klemme des Widerstands R11' ist mit dem Eingang 56 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42' verbunden. Seine zweite Klemme ist über den Transistor T' mit dem Ausgang 55 der nichtlinearen Widerstandsschaltung 42' verbunden. Der Transistor T' wird als elektronischer Schalter verwendet, um den Widerstand R11' in Parallelschaltung mit dem Widerstand R10' so zu verbinden, dass eine Abnahme des Widerstands der Widerstandsschaltung 50' von 50 Ohm auf ungefähr 1 Ohm bewirkt wird, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als der dritte Stromstärkeschwellenwert (50 mA) wird; [und so, dass] anschließend ein Anstieg dieses Widerstands von 1 Ohm auf ungefähr 50 Ohm bewirkt wird, wenn die Stärke des Fernspeisungsstroms kleiner als dieser Stromstärkeschwellenwert wird.
Die Kippschaltung wird auf 1 gesetzt, wenn der Komparator 60 erkennt, dass die Stromstärke im Widerstand R10 50 mA überschreitet, und sie wird auf null gesetzt, wenn der Komparator 51' erkennt, dass die Stromstärke im Widerstand R11', der parallel zum Widerstand R10' geschaltet ist, kleiner als 50 mA wird.
Das ODER-Gatter 54' ermöglicht, ein Logiksignal mit dem Wert 1 zu liefern, welches angibt, dass das Endgerät weiterhin vorhanden ist, und zwar sowohl in dem Fall, dass der Fernspeisungsstrom nur den Widerstand R10' durchläuft, als auch in dem Fall, dass er die parallel geschalteten Widerstände R10' und R11' durchläuft. Wenn die Stromstärke kleiner als 50 mA ist, liefert das ODER-Gatter 54' ein Logiksignal mit dem Wert 1, sobald der Komparator 51' eine Stromstärke größer als 1 mA nur im Widerstand R10' = 50 Ohm erkannt hat. Der Komparator 60 gibt den Befehl, die Kippschaltung 61 auf 1 zu setzen und somit zur Parallelschaltung der Widerstände R10' und R11', wenn die Stromstärke 50 mA überschreitet. Dann liefert der Komparator 51' nicht länger ein Logiksignal mit dem Wert 1, denn der Spannungsabfall beträgt für 50 mA nur noch 50 mV. Das ODER-Gatter 54' liefert trotzdem ein Logiksignal mit dem Wert 1, weil der Ausgang der Kippschaltung 61 weiterhin ein Logiksignal mit dem Wert 1 liefert.
Der Geltungsbereich der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Die Vorrichtung, die einen nichtlinearen Widerstand aufweist, kann ein passives oder aktives Bauteil eines bekannten Typs umfassen, dessen Widerstand kontinuierlich abnimmt, wenn die Stromstärke ansteigt, wobei die beiden Spannungsschwellenwerte in Abhängigkeit von der Kennlinie der Komponente und jedes der Stromstärkeschwellenwerte gewählt werden.

Claims

Fernspeisungsvorrichtung für ein Endgerät in einem Telekommunikationsnetzwerk, wobei diese Fernspeisungsvorrichtung eine Messvorrichtung umfasst, um zumindest festzustellen, ob die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als ein erster Stromstärkeschwellenwert ist; wobei die Messvorrichtung umfasst: – eine Widerstandsschaltung (50), die von dem Fernspeisungsstrom durchlaufen wird; – und Mittel (51) zum Vergleichen der Spannung an den Klemmen dieser Widerstandsschaltung (50) mit einem ersten Spannungsschwellenwert; dadurch gekennzeichnet, dass diese Widerstandsschaltung (50) einen in Abhängigkeit von der durch sie fließenden Stromstärke veränderlichen Widerstand aufweist, wobei dieser Widerstand geringer ist, wenn die Stromstärke größer als der erste Stromstärkeschwellenwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Messvorrichtung, um zu bestimmen, ob die Stärke des Fernspeisungsstroms größer als ein erster Stromstärkeschwellenwert ist, und um zu bestimmen, ob diese Stromstärke größer als ein zweiter Stromstärkeschwellenwert ist, der höher als der erste ist; hierbei umfasst diese Messvorrichtung außerdem Mittel (53), um die Spannung an den Klemmen dieser Widerstandsschaltung (50) mit einem zweiten Spannungswert zu vergleichen; dadurch gekennzeichnet, dass diese Widerstandsschaltung (50) einen in Abhängigkeit von der durch sie fließenden Stromstärke veränderlichen Widerstand aufweist, wobei dieser Widerstand geringer ist, wenn die Stromstärke in der Nähe des zweiten Stromstärkeschwellenwertes liegt, als in der Nähe des ersten Stromstärkeschwellenwertes.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Widerstandsschaltung (50; 50') umfasst: – einen ersten Messwiderstand (R10; R10'); – einen zweiten Messwiderstand (R11 parallel zu R10; R11' parallel zu R10'), der einen kleineren Wert aufweist als der erste (R10, R10'); – und eine Umschaltvorrichtung (52, T; 61, T'), um abwechselnd: – den ersten Widerstand (R10, R10') in der Fernspeisungsschaltung zu schalten, wenn die Umschaltvorrichtung (52, T; 61, T') erkennt, dass die Stromstärke kleiner als ein dritter Stromstärkeschwellenwert ist, der in dem Intervall zwischen dem ersten und dem zweiten Stromstärkeschwellenwert liegt; – oder den zweiten Widerstand (R11 parallel zu R10; R11' parallel zu R10') in der Fernspeisungsschaltung zu schalten, wenn die Umschaltvorrichtung (52, T; 61, T') erkennt, dass die Stromstärke größer als der dritte Schwellenwert ist.
Repeater, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Fernspeisungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.
Konzentrator, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Fernspeisungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst.