DE3007958C2

DE3007958C2 - Opto-elektonisches Übertragungssystem

Info

Publication number: DE3007958C2
Application number: DE3007958A
Authority: DE
Inventors: Utz Wolfgang Ing.(grad.) 6000 Frankfurt Barth; Herwig Dipl.-Ing. 6365 Rosbach Ilgner
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1980-03-01
Filing date: 1980-03-01
Publication date: 1985-01-17
Also published as: FR2477343A1; GB2073877A; US4435849A; GB2073877B; NL8100950A; DE3007958A1; FR2477343B1; JPS56154841A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein opto-elcktronisches Übertragungssystem mit mehreren an einen Lichtleiter-Ringbus angekoppelten Teilnehmergerütcn gemäß dem Obcrbegriffdes Patentanspruchs 1. Ein derartiges Übertragungssystem ist aus der DE-OS 28 686 bekannt.

Aus der EP-OS 0 002 971 ist ein opto-elektronisches Übertragungssystem mit mehreren an einen Lichtleiter-Ringbus angekoppelten Teilnehmergeräten bekannt. Eine optische Verzweigungseinrichtung im Eingang jedes Teilnehmergcräles teilt das ankommende optische Signal in zwei Tcilsignale auf. Das eine optische Teilsignal ist einem Errrpfangsteil zugeführt, der das optische Teilsignal in ein elektrisches Signal umformt. Eine Impulsformerstufe regeneriert das auf dem Übertragungsweg verschliffene Signal. Der Sendeteil formt das regenerierte elektrische Signal in ein optisches Signal um. Dieses optische Signal ist dem ersten Eingang einer optischen Übcrlagürungscinrichlung zugeführt, die den optischen Ausgang des Tcilnchmergcrätes bildet. Das rindere optische Teilsignal ist über eine optische Vcrbindungslcitung mit dem anderen Eingang der optischen Übcrlügcrungseinrichtung verbunden. Die optische Verbindungsleitung enthält eine

elektrische steuerbare optische Verschlußeinrichtung, die den Lichtweg unterbricht, wenn das Teilnehmergerät nicht gestört ist, und bei einer Störung des Teilnehmergerätes den Lichtweg freigibt. Der optischen Überlagerungseinrichtung ist jeweils nur ein optisches Signal zugeführt, nämlich entweder das von dem Sendeteil abgegebene optische Signal im ungestörten Betrieb oder das bei lichtdurchlässiger optischer Verschlußeinrichtung an dem eiektrischen Teil des Teilnehmcrgerätes vorbeigeführte andere optische Teilsignal im Störungsfall. Eine Überlagerung des regenerierten optischen Signals und des vorbeigeführten optischen Teilsignals findet daher nicht statt. Aus diesem Grund braucht die in dem elektrischen Teil des Teilnehmergerätes bei der Regenerierung des empfangenen Signals gegenüber dem optischen Signal entstehende Laufzeitverzögerung nicht berücksichtigt zu werden. Für den Betrieb der elektrisch gesteuerten optischen Verschlußvorrichtung ist eine Gleichspannung von ca. 50 V erforderlich.

Aus der DE_:OS 27 28 686 ist ein weiteres optoelektronisches Übertragungssystem mit mehreren an einen Lichtleiter-Ringbus angekoppelten Teilnehmergeräten bekannt. Eine optische Verzweiguiigseinrichtung im Eingang jedes Teilnehmergerätes teilt das ankommende optische Signa) in zwei Teilsignale auf. Das eine optische Teilsignal ist einem Empfangsteil zugeführt, der das optische Teilsignal in ein elektrisches Signal umformt. Eine Impulsformerstufe regeneriert das auf dem Übertragungsweg verschliffene Signal. Der Sendeteil formt das regenerierte elektrische Signal in ein optisches Signal um. Dieses optische Signal ist dem ersten Eingang einer optischen Überlagerungseinrichtung zugeführt, die den optischen Ausgang des Teilnehmergerätes bildet. Das andere optische Teilsignal ist über eine optische Verbindungsleitung mit dem anderen Eingang der optischen Überlagerungseinrichtung verbunden. Im Gegensatz zu dem aus der EP-OS 0 002 971 bekannten Übertragungssystem enthält die optische V*rbindungsleitung keine optische Verschlußeinrichtung. Während der Überlagerungseinrichtung im Störungsfall nur das an dem elektrischen Teil des Teilnehmergeräles vorbeigeführte andere optische Teilsignal zugeführt ist, ist der Überlagerungseinrichtung bei ungestörtem Betrieb zusätzlich das regenerierte optische Ausgangssignal des Sendeteils zugeführt. Um die Laufzeitverzögerung des regenerierten optischen Signals auszugleichen, sind zwei mögliche Wege genannt. Entweder ist die optische Verbindungsleitung zwischen der optischen Verzweigungseinrichtung und der optischen Überlagerungseinrichtung so lang zu wählen, daß dieselbe Lai'fzeitverzögerung wie im elektrischen Teil auftritt, oder das optische Signal auf der optischen Verbindungsleitung ist so stark zu dämpfen, daß es von dem vom Sendeteil mit weitaus höherem Pegel ausgesendeten Signal unterdrückt wird. Da diese Maßnahmen jedoch auch im Störungsfall wirksam sind, wird im Störungsfall dem folgenden Teilnehmer nur noch ein sehr stark gedämpftes Signal zugeführt. Durch den Einsatz einer automatischen Verstärkungsregelung im Empfangsteil jedes Teilnehmcrgerätes wird das gedämpfte Signal wieder verstärkt, und das optoelektronische Übertragungssystem bleibt bei einer Störung im elektrischen Teil eines Teilnehmergerätes noch funktionsfähig. Beim Ausfall von zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Teilnehmergeräten ist das dem nächstfolgenden funktionsfähigen Teilnehmergerät «!geführte optische Signal bereits so stark gedämpft, daß die automatische Verstärkungsregelung nicht mehr in der Lage ist, das Signal ausreichend zu verstärken. Zu Beginn jeder Datenübertragung ist ein Zeitraum vorgesehen, während dessen sich die automatische Verstärkungsregelung entsprechend dem in dieser Zeit dem Teilnehmergerät zugeführten optischen Signal einstellt. Erst danach können die Adresse von sendendem und empfangendem Teilnehmer sowie die eigentlichen Daten übertragen werden. Der für den Einschwingvorgang der automatischen Verstärkungsregelung im Eingangsteil jedes Teilnehmers benötigte Zeitraum entspricht ungefähr einem Sechstel der Dauer jeder Datenübertragung. Das aus der DE-OS 27 28 686 bekannte opto-elektronische Übertragungssystem setzt ein besonderes Signalformat voraus, das insbesondere auf Seite 6, Zeilen 1 bis 13 beschrieben ist. Dabei ist der Lichtleiter-Ringbus jedem Teilnehmergerät für jeweils 180 Zeitabschnitte zugeteilt, von denen 120 Zeitabschnitte für die Übertragung von Daten zur Verfugung stehen. Eine Anpassung der Anzahl derZeitabschnitte an die Anzahl der jewei'i zu übertragenden Daten isl nicht möglich. Werden z. Z-. für die Übertragung von Daten nur 60 Zeitabschnitte benötigt, so kann der nächste Teilnehmer trotzdem erst nach Ablauf der weiteren 60 Zeitabschnitte und derauf diese folgenden sechs Leerstellen senden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Übertragungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das am Anfang einer Datenübertragung keine Präambel zur Einstellung des Ver-Stärkungsfaktors der Empfänger der Teilnehmergeräte benötigt und das es erlaubt, die Zeit, innerhalb der ein Teilnehmergerät sendet, an die Anzahl der jeweils zu übertragenden Daten anzupassen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen opto-elektronischen Übertragungssystem ist der arithmetische Mittelwert nicht nur unabhängig von der übertragenen Nachricht, sondern auch unabhängig davon, ob ein Datenfluß stattfindet. Da jedem Teilnehmergerät ständig, also auch bei fehlendem Datenfluß, der arithmetische Mittelwert des optischen Signals zugeführt ist, ist zu Beginn einer Datenübertragung kein gesonderter Einschwingvorgang für die automatische Verstärkungsregelung erforderlich. Die Verstärkungsregelung führt den Verstärkungsfaktor ständig entsprechend dem arithmetischen Mittelwert des zugeführten optischen Signals nach. Damit wird eine erste Verkürzung der Übertragungszeit erreicht. Da für die Verhinderung eines mehrmaligen Ringumlaufs der zu übertragenden Nachricht keine festen Zeitabstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Datenübertragungen erforderlich sind, kann die Länge einer Datenübertragung der Anzahl der zu übertragenden Daten angepaßt werden. Damit wird eine weitere Verkürzung der

Übertragungszeit erreicht. Wie anhand der Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert ist, ermöglicht die Erfindung auch dann noch eine einwandfreie Funktion, wenn der Pege' des an dem. elektrischen Teil des Tei":- nehmergerätes vorbe!geführten optischen Signals ein Viertel des regenerierten optischen Signals beträgt. Aufgrund der geringen Dämpfung des vorbeigeführten optischen Signales bleibt das Übertragungssystem auch dann noch funktionsfähig, wenn mehrere aufeinanderfolgende Teilnehrrergeräte ausfallen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen

des Übertragungssystems nach dem Patentanspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den

Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. I die Prinzipdarstellung eines Teilnehmers mit einer ersten optischen Verzweigungseinrichlung,

Fig. 2 in schematiseher Darstellung drei durch den Lichtlciter-Ringbus verbundene Teilnehmer nach der Fig. 1,

Fig. 3 Liniendiugramme von Signalen eines nicht gestörten Teilnehmers.

Fig. 4 in schemalischer Darstellung vier durch einen Mi Lichtleiter-Ringbus verbundene Teilnehmer nach der Fig. 1, von denen zwei aufeinanderfolgende Teilnehmer gestört sind.

Fig. 5 die Prinzipdarstellung eines Teilnehmers mit einer zweiten optischen Verzweigungseinrichtung,

Fig. 6 in schematiseher Darstellung drei durch den Lichtleiter-Ringbus verbundene Teilnehmer nach der Fig. 5 und

Fig. 7 das Prinzipschaltbild einer Impulsformerstufc mit selbsttätiger Verstärkungsregelung 2(>

Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszcichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt die Prinzipdurstellung eines der Teilnehmer eines opto-elektronischen Übertragungssystems, die an einen Lichtlciter-Ringbus angekoppelt sind. Das ankommende Ende ldes Lichtleitcr-Ringbusses ist über eine optische Steckverbindung 2 mit dem optischen Teil 3 des Teilnehmers verbunden. Das ankommende optische Signal Φ, erfährt in der optischen Steckverbindung 2 eine Dämpfung, wobei im JO folgenden davon ausgegangen wird, daß diese Dämpfung 1 dB beträgt. Danach teilt sich das um 1 dB gedämpfte optische Signal in zwei gleichgroße Tcilsignale <P_B und Φ_ε auf. Das optische Teilsignal Φ_Η ist dem Empfangsteil 5 zugeführt, der in den Fig. I und 5 J5 dem elektronischen Teil 4 des Teilnehmers zugeordnet ist. Der Empfangsteil 5 enthält einen opto-elektronischen Wandler 6 und einen Verstärker 7, die das optische Teiisigna! Φ_η in eine proportionale elektrische Spannung U_t umformen. Die elektrische Spannung U_L ist einem Dreipunklschalter 8 und einem Verzögerungsglied 9, das den arithmetischen Mittelwert L'_LmdeT Spannung U_L bildet, zugeführt. Der untere und der obere Schwellwert des Dreipunktschalters 8 sind mit i/_fu?bzw. Ui„s bezeichnet. Beide Schwellwerte stehen in einem festen Verhältnis zu dem arithmetischen Mittelwert, wobei der eine Schwellwert kleiner und der andere größer als der arithmetische Mittelwert ist. Die beiden Ausgänge des Dreipunktschalters 8 sind über Leitungen 10 und 11 mit einer Schaltungsanordnung 12 so verbunden, die die dem Teilnehmer zugeführte Information auswertet. Das Signal auf der Leitung 10 ist mit A, und das auf der Leitung 11 mit B_r bezeichnet, ihr Pegelwert ist mil L oder mit H bezeichnet. Die drei Schaltzustände des Dreipunktschalters 8sind in der folgenden Tabelle in Abhängigkeil von der Spannung Ui dargestellt:

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U₁. < U₁ ^	L	H
Ü_lus<U, <U,„s	L	L
U, > ''■„·,	H	L

Soll das empfangene optische Signal weitergeleilet werden, weist das von der Schallungsanordnung 12 abgegebene Signal R den Pcgelwert //und das Signal .S'dcn Pcgclwert /. auf. In dieser Betriebsweise werden die Signale A,. und B, über UND-Gatter 13 bzw. 14 sowie ODER-Gutter 15bzw. 16denSteucreingängcn von elektronischen Schaltern 17 bzw. 18 zugeführt. Die Signali.· A„ und B₁, werden dagegen nicht weitergeleilel, da aufgrund des Pegelwertes /.des Signals Sdas Ausgangssignal der UND-Gatter 19 und 20 den Pegelwert L hat. Der elektronische Schalter 17 verbindet eine erste Stromquelle 21 mit dem Sendeteil 22, der hier ebenso wie der Emplangstcil 5 dem elektronischen Teil 4 des Teilnehmers zugeordnet ist. Der elektronische Schulter 18 verbindet eine /weite Stromquelle 23 mit dem Sendeteil 22. und eine dritte Stromquelle 24 ist ständig mit dem Sendeteil 22 verbunden. Der elektronische Schalter 17 ist geschlossen, wenn an seinem Steucreingang der Pegelwcrt H ansteht, und der elektronische Schalter 18 ist geschlossen, wenn an seinem Stcuereingangder Pcgelwert /.ansteht. Weisen die Signale Kund Sdcn Pegclwcrl /. auf, so ist der elektronische Schalter 17 geöffnet, und der elektronische Schalter 18 ist geschlossen. Der dem Sendeteil 22 zugeluhrtc Gesamtstrom /fließt über den Kontakt 25 eines Relais 26 sowie über eine Leuchtdiode 27. die ein dem jeweils fließenden Gesamtstrom / entsprechendes optisches Signal Φ_Μ üi>er eine weitere optische Steckverbindung 28 in das abgehende Ende 29 des Lichtleiter-Ringbusses einspeist, im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Dämpfung der optischen Steckverbindung 28 wie die der optischen Steckverbindung 2 1 dB beträgt. Das optische Tcilsignul Φ_η ist über ein optisches Verbindungsglied 30 als optisches Signal Φ,_: der optischen Steckverbindung 28 zugeführt. Das optische Signal </>, in dem abgehenden Ende 29 des Lichtleiter-Ringbusses ergibt sich aus der Überlagerung der optischen Signale Φ«, und Φ,,; unter Berücksichtigung der Dämpfung durch die optische Steckverbindung 28. Bei Störungen im elektronischen Teil 4 des Teilnehmers öffnet eine Einrichtung 31 zur Siorungserkennung über das Relais 26 den Kontakt 25 und das optische Signal Φ_Α , wird zu Null.

Soll der Teilnehmer im Sendebetrieb arbeilen, so weist das von der Schaltungsanordnung 12 abgegebene Signal R den Pegel wert L und das Signal Sdcn Pegel wert //auf. In dieser Betriebsweise werden die Signale A_ü und B_a über die UND-Gatter 19 bzw. 20 sowie die ODER-Gattcr 15 bzw. 16 den Steuereingängen der elektronischen Schalter 17 bzw. 18 zugeführt. Die Signale A,. und B_r werden dagegen nicht weitergeleitct, da aufgrund des Pegelwertes L des Signals R die Ausg?->gssignale der UND-Gatter 13 b/w. 14 den Pegelwert L haben.

Die Fig. 2 zeigt in schematiseher Darstellung drei durch den Lichtleiter-Ringbus verbundene Teilnehmer 3Γ, 32 und 32' der in der Fig. 1 dargestellten Art. Bezogen auf die Signalflußrichtung ist der Teilnehmer 32 dem Teilnehmer 32 vorgeschaltet, und der Teilnehmer 32* ist dem Teilnehmer 32 nachgeschaltet. Einzelheiten der Teilnehmer 32 , 32 und 32* sind mit den in der Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen, wobei die Einzelheiten der Teilnehmer 32 und 32* durch den Zusatz »-« bzw. »+« zu den Bezugszeichen voneinander unterschieden sind. Der optischen Steckverbindung 2ff am Ausgang des Teilnehmers 32 sind das von der Leuchtdiode 27 des Teilnehmers 32 abgegebene optische Signal Φ_Λ , und das optische Signal Φ_Α: des optischen Parallci/.wcigs zugeführt. Der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ_ΛΙ ist viermal so

groß wie der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ₄ . gewählt; dieses Verhältnis entspricht einer Verstärkung "on 6 dB gegenüber dem arithmetischen Mittelwert des optischen Signals Φ_Α2 ■ In der optischen Steckverbindung 28 erfahren das optische Signal Φ<, und das diesem überlagerte optische Signal Φ_Α2 ci-Ί Dämpfung von 1 dB. Das optische Ausgungssignal Φ< des Teilnehmers 32 ist gleich dem dem Teilnehmer 32 /.ugcluhrtcn optischen Signal Φ_ε, wenn man davon ausgeht, daß die durch den die Teilnehmer 32" und 32 verbindenden Lichtleiter 33 verursachte Dämpfung vernachlässigbar klein ist. Das optische Signal <t>_t erfährt durch die optische Steckverbindung 2 eine Dämpfung von I dB, durch die Aufteilung in zwei gleich große Teilsignale eine Leistungsteilung zu je 3 dB sowie eine Dämpfung von 1 dB je Zweig, bedingt durch optische Verluste bei der Signalteilung, so daß sowohl das optische Signal Φ_Ε> als auch das optische Signal Φ,, gegenüber der^umme der optischen Signale Φ_Α , und Φ_Α1 um jeweils 6 dB gedämpft sind. Das optische Signal Φ_Α-₂ erfährt durch das optische Verbindungsglied 30 eine Dämpfung von 1 dB, so daß das optische Signal Φ4 j (das mit dem von der Leuchtdiode 27 abgesehenen optischen Signal Φ₄ \ zur Überlagerung kommt) gegenüber der Summe der optischen Signale Φ_λ , und CP₁₂ um 7 dB gedämpft ist. D. h. der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ_λ . beträgt 20% von der Summe der arithmetischen Mittelwerte der optischen Signale Φ_λ , und Φ_Α{. Da die Teilnehmer 32", 32 und 32' gh ich aufgebaut sind, ist der arithmetische Mittelwert des von den Leuchtdioden 27 ,27 und 27* abgegebenen optischen Signals aller Teilnehmer gleich groß. Somit ist der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ_{Α 2} auch um 6 dB gegenüber dem arithmetischen Mittelwert des optischen Signals Φ_Α , gedämpft. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Dämpfung der die Teilnehmer verbindenden Lichtleiter vernachlässigbar klein ist, z. B. weil die Teilnehmer dicht beieinander angeordnet sind. Da Lichtlcistungen verglichen werden, entspricht eine Dämpfung von 6 dB einer Verringe-

rung auf - des Ausgangswertes. Das aus den Signalen

Φ_Α[ und Φ_Α1 durch Addition der Lichtleistungcn zusammengesetzte optische Signal Φ_Α erfährt in der optischen Steckverbindung 37 eine Dämpfung von 1 dB und durch die Aufteilung in zwei optische Teilsignalc zusätzlich eine Dämpfung von 3 dB, so daß das optische Signal Φ_Ε\* gegenüber dem optischen Signal Φ_Λ um 4 dB gedämpft ist.

Die Fig. 3 zeigt ausgehend von der Fig. 2 anhand von Liniendiagrammen das optische Signal Φ_Α1, die diesem proportionale elektrische Spannung i/, und das optische Signal Φ_λ , des Teilnehmers 32 sowie das optische Signal Φ_Α2* und die diesem proportionale Spannung U_L* des teilnehmers 32⁺, in die der optoelektronische Wandler 6* des Teilnehmers 32' das ihm zugeführte optische Signal Φ_κι' umformt. Wie oben beschrieben, ist der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ₄₁ gegenüber dem arithmetischen Mittelwert der Summe der optischen Signale Φ_ΛΙ~ und Φ_Α 2~ um 8 dB gedämpft, es weist jedoch qualitativ den gleichen zeitlichen Verlauf auf. Da auch das optische Signal Φ_£, und damit die elektrische Spannung (/,, in die der opto-elektronische Wandler 27 des Teilnehmers 32 das ihm zugeführte optische Signal Φ_ει umformt, den gleichen zeitlichen Verlauf aufweisen, sind in dem oberen Liniendiagramm der Fig. 3 das optische Signal Φ_Α j und die elektrische Spannung U₁ in einem gemeinsamen Kurvenzug dargestellt, dessen arithmetischer Mittelwert mit Φ_{Α im} bzw. U_Lm bezeichnet ist. In dem mittleren Liniendiagramm der Fig. 3 ist das von dem elektronischen Teil 4 des Teilnehmers 32 regenerierte optische Signal Φ_Α , dargestellt. Die Werte »0« und »1« der zu übertragenden binären Variablen werden durch drei verschieden hohe Pegelwerte Φ_Α ,„, Φ_{Α ]m} und Φ_Α ,„ realisiert, wobei es sich bei den Pcgelwerten Φ_A ,„ und Φ₄ |„ um den oberen bzw. den unteren Wert des von der Leuchtdiode 27 abgegebenen optischen Signals Φ_Α ι handelt. Bezeichnet man die Differenz zwischen den optischen Signalen Φ_Α ,„ und Φ_Λ _lm sowie zwischen den optischen Signalen Φ_Α ,„ und Φ₄ ,„ als A Φ_Α , und setzt Δ Φ, \= a ■ Φ_Α ,„,, so ergeben sich für den oberen und den unteren Pegelwert die Beziehungen Φ_{Α iu} = Φ_ΑΙη(\+ a) bzw. Φ_Α ,„ = Φ_{Α Xm} (1 - α). In der Fig. 3

ist - gewählt. Der Wert »0« der zu übertragenden binären Variablen besteht aus drei gleichlangen Impulsen der Zeitdauer Δι, von denen der erste den Pegelwert Φ₄ 1„ aufweist, der zweite den Pegelwert Φ_{Α [o} aufweist und der dritte den Pegelwert Φ_{Α lm} aufweist. Der Wert »1« der zu übertragenden binären Variablen besteht aus drei gleichlangen Impulsen der Zeitdauer Δι, von denen der erste den Pegclwcrt Φ_{Α u}, aufweist, der zweite den Pegelwert Φ_Α ,„ aufweist und der dritte den Pegelwert Φ_{Α [m} aufweist. In Zeiträumen, in denen keine Information übertragen wird, ist Φ₄₁ = Φ_{Λ Xm}. In dem unteren Liniendiagramm der Fig. 3 sind das optische Signal Φ_Α2' und die diesem proportionale elektrische Spannung Ui* des Teilnehmers 32^f in einem gemeinsamen Kurvenzug dargestellt.

Der Kurvenzug, der in dem oberen Liniendiagramm der Fig. 3 dargestellt ist, entspricht dem Ausgangssignal eines Teilnehmers der das empfangene Signal regeneriert und das regenerierte Signal weiterleitet, wobei dem regenerierten Signal das abgeschwächte nichtregenerierte Signal überlagert ist. Die auf den arithmetischen Mittelwert U_L„, bezogenen Schwellwerte des Dreipunktschalters 8 sind wie folgt gewählt: U_LoS - U_Lm 1 + - 1 und Ui„s ⁼ t/im(' ~ ^)- F^ur ο - - ergibt sich

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f/.nv ⁼ - f/m ^ur>d UluS - ~ Ui.m· '^m Zeitpunkt f, überschreitet die Spannung U_L den oberen Schwellwert t/_/a$. Nach Ablauf einer Verarbeitungszeit, die durch die Laufzeiten im elektronischen Teil 4 des Teilnehmers

32 verursacht ist und die in der Fig. 3 mit-- angesetzt ist, springt das optische Signal Φ_Α , (mittleres Liniendiagramm der Fig. 3) im Zeitpunkt /|* = r, + — von dem

Pegelwert Φ_λ _i(n auf den Pegelwert Φ₄ ,„. Im Zeitpunkt /j + At unterschreitet die Spannung U_L den unteren Schwellwert U_L^, und im Zeitpunlct /,* + Ai =

i, + — + At springt das optische Signal Φ_{Α x} von dem

Pegelwert Φ_Α _lo auf den Pegelwert Φ₄ ,„. Im Zeitpunkt f, + IAt überschreitet die Spannung U,_ den unteren Schwellwert t/_iBijedoch nicht den oberen Schwellwert

U_LoS. Um — versetzt springt das optische Signal Φ,, im Zeitpunkt f,* + 2At = t, + — + IAi von dem Pegelwert

Φ_λ _Ia auf den Pegelwert Φ₄ ,„. Im Zeitpunkt 12 = /] + IAt unterschreitet die Spannung U_t wieder

den unteren Schwellwert i/,^_v, und um — versetzt

springt das optische Signal Φ,, im Zeitpunkt h* ~ ': ⁺ ~~ ^von dem Pegel wert Φ ₄ ,„, auf den Pegelwert Φ, ,„.*

Die drei Impulse zwischen den Zeitpunkten r, und i_: bzw. r,*und /i* entsprechen dem Wert »1« oder zu übertragenden binären Variablen. Die drei Impulse zwischen den Zei'punkten /_: und ι·, bzw. t_:* und /,· entsprechen dem Wert »0« der zu übertragenden binären Variablen, und die drei Impulse zwischen den Zeitpunkten ty und U bzw. ty* und /₄* entsprechen wieder dem Wert »1« der zu übertragenden binären Variablen.

Der Kurvenzug im unteren Liniendiagramm der Fig. 3 ergibt sich aus der Überlagerung der optischen Signale Φ_4: und Φ_4Ι unter Berücksichtigung der Dämpfung durch die optischen Steckverbindungen 28 und 2*. die Aufteilung in die optischen Signale Φ_Κί* und Φ, j* sowie die Dämpfung des optischen Signals <6.V in dem optischen Dämpfungsglied 30*. Wie oben beschrieben, beträgt die Dämpfung des optischen Signals Φ_4:* gegenüber der Summe der optischen Signale Φ₄, und Φ₄ j 7 dB. entsprechend einer Verringerung auf 20%. Die auf den arithmetischen Mittelwert U_1n* bezogenen Schwellwerte des Dreipunktschalter im elektronischen Teil des Teilnehmers 32' sind wie diejenigen des Dreipunktschalters im elektronischen Teil des Teilnehmers 32 gewählt:

+ -} und i/_/uV* = U_Lm'

₂J /-Λ Lm

Ist z. B. der Teilnehmer 32 gestört, so öffnet die Einrichtung 31 zur Störungserkennung über das Relais 26 den Kontakt 25. Das optische Signal Φ_Α , ist gleich Null, und dem nachfolgenden Teilnehmer 32 wird nur das optische Signal Φ_Α, zugeführt. Der arithmetische Mittelwert U_Lm' ist jetzt zwar kleiner als im ungestörten Fall; da die Schwellwerte U,„_s* und f,„_v ^l aber auf den arithmetischen Mittelwert bezogen sind, kann der elektronische Teil des Teilnehmers 32' weiterhin die elektrische Spannung U_L' auswerten.

In der Fig. 4 ist der Fall dargestellt, daß zwei aufeinanderfolgende Teilnehmer gestört sind. Die vier -wie in der Fig. 2 scherr»tisch dargestellten Teilnehmer sind mit den Bezugszeichen 34,35,36,37 verschen. Das von dem Teilnehmer 34 abgegebene optische Signal, das sich aus der Überlagerung des regenerierten optischen Signals und des gedämpften, direkt weilergeleitcten optischen Signals ergibt, wird in jedem der beiden gestörten Teilnehmer 35,36 um 7 dB gedämpft, da keine Regenerierung erfolgt. Das von dem opto-elektronischen Wandler des Teilnehmers 37 empfangene optische Signal ist gegenüber dem von dem Teilnehmer 34 abgegebenen optischen Signal um 19 dB gedämpft. Da der elektrische Teil der Teilnehmer für eine Dämpfung von mindestens 28 dB optisch, entsprechend 56 dB elektrisch, ausgelegt ist, können die Verluste auf den die Teilnehmer verbindenden Lichtleitern insgesamt bis zu 9 dB betragen. Bei vernachlässigbar kleinen Verlusten auf den die Teilnehmer verbindenden Lichtleitern bleibt das Übertragungssystem auch dann funktionsfähig, wenn drei aufeinanderfolgende Teilnehmer ausfallen. Bei einer Verbesserung des elektronischen Teils der Teilnehmer lassen sich noch bessere Dämpfungswerte erzielen.

Die Fig. 5 zeigt die Prinzipdarstcllung eines Teilnehmers, dessen elektronischer Teil 4 mit demjenigen der Fig. 1 übereinstimmt, dessen optischer Teil 3* sich jedoch von dem optischen Teil 3 der Fig. 1 unterscheidet. Der optische Teil 3* enthält eine im folgenden als Kreuzkoppler 38 bezeichnete optische Verzweigungseinrichtung, de: zwei Eingangsliehlleilungcn 39 und 40 zugeführt sind. Von dem Kreuzkoppler 38 gehen zwei Ausgangslichtlcitungen 41 und 42 ab. Das optische Signal Φ_ΓΑ* der ersten Leitung ist gegenüber dem optischen Signal Φ, um I dB gedämpft, es teilt sich je zur Hälfte aufdie beiden Ausgangslichtleitungen 41 und 42 auf. Aus der Aufteilung des optischen Signals ergibt sich eine Dämpfung von 3 dB. dazu kommt noch eine Dämpfung von 2 dB, die sich aus den optischen Verlusten durch das Aufeinandertreffen von je zwei Lichtleitern ergibt, so daü sowohl das optische Signal Φ, ,* als auch das optische Signal Φ, _:* gegenüber dem optischen Signal Φ_Λ ι* um 5 dB gedämpft ist. Das optische Signal Φ_ί2* der Lichtleitung 40 ist nur der Lichtleitung 41, jedoch nicht der Lichtleitung 42 zugeführt. Das optische Signal Φ₄ ,* ergibt sich aus der Überlagerung der optischen Signale Φ>\* und Φι;*, wobei beim Übergang aufdie Lichtleitung 41 eine Dämpfung von 5 dB auftritt. In der optischen Steckverbindung 28 tritt eine weitere Dämpfung auf, die I dB beträgt.

Die Fig. 6 zeigt in schemalischer Darstellung drei durch den Lichlleiter-Ringbus verbundene Teilnehmer 43 ,43 und 43' der in der Fig. 5 dargestellten Art. Aus gehend von den oben zugrunuegclegten Dämplungs- werten ist auch in diesem Ausführungsbeispiel der arithmetische Mittelwert des regenerierten optischen Signals Φ^ -ι* um 6 dB größer als der arithmetische Mittelwert des optischen Signals Φ,-,*. Beim Ausfall eines

.ίο Teilnehmers, z. B. des Teilnehmers 43. ist das optische Signal Φ_ί}* gleich Null, und das optische Signal Φ₄ ist gegenüber dem optischen Signal Φ_Λ um 7 dB gedämpft. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können zwei aufeinanderfolgende Teilnehmer gestört sein, ohne daß die Weiterleitung der zu übertragenden Information unterbrochen wird. Die Dämpfung der zur Überlagerung kommenden optischen Signale Φ_ί ,* und Φ_ί ·_;* auf dem Weg über den Kreuzkoppler 38, die Steckverbindungen 28 und 2* sowie den die Teilnehmer 43 und 43* verbin denden Lichtleiter muß mindestens 1 dB größer sein als das Verhältnis der Lichtleistung des optischen Signal Φ^ι*' zu derjenigen des optischen Signals Φ_Λ;>**. Dabei spielt es keine Rolle, wie sich die Dämpfung auf die einzelnen Komponenten verteilt. In den Ausfüh rungsbeispiclcn wird für die zur Überlagerung kom menden optischen Signale Φ₄₁ und Φ, ,(Fig. 1 bis 4) bzw. Φι,* und Φ,-,* (Fig. 5 und 6) von einem Leistungsverhältnis von 6 dB ausgegangen. Bei diesem Leistungsverhältnis kann im elektrischen Teil die zu über- tragende Information noch sicher regeneriert werden. Während in der Fig. 1 in der Impulsformerstufe 44 eine selbsttätige Anpassung der Schwellwerte des Dreipunktschalters 8 an die Höhe des jeweiligen arithmetischen Mittelwertes U,_m des elektrischen Signals U₁ erfolgt, ist in der Fig. 7 das elektrische Signal U, einer selbsttätig arbeitenden Verstärkungsregeleinrichtung 45 zugeführt. Das Verzögerungsglied 9* bildet den arithmetischen Mittelwert U_ljn* der Ausgangsspannung U_L* der Verstärkungsregeleinrichtung 45. Die Verstär kungsregeleinrichtung 45 verstärkt die elektrische Spannung U₁ so lange, bis der arithmetische Mittelwert Uij„_x* der Spannung U₁* gleich einem vorgegebenen festen Wert t/_/m> ist. Die Schwellwerk des Dreipunklschalters 8* sind dabei wie folgt fest eingestellt:

U_1ns* = U,„'(\ + ") "nd U_ImS* = U,._mK*{\ -Die lmpuisformerstulc 44 der Fig. ) läßt sich durch

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die in der Fig. 7 dargestellte Impulslormcrstufc ersetzen.

Wi- in eine Information den Lichlleitcr-Ringbus einmal durchlaufen hat, regeneriert der absendende Teilnehmer die empfangene Information nicht mehr, und s die von der Schallungsanordnung 12 zur Auswertung der zugclührtcn Information (vgl. Fig. 1) abgegebenen Signale R und 5 weisen den Pegelwert L auf. Wie oben bereits ausgeführt, ist der Schalter 17 geöffnet und der Schalter 18 geschlossen, und das von der Leuchtdiode ιυ 27 abgegebene optische Signal ist konstant gleich dem arithmetischen Φ_{Λ lm} des optischen Signals Φ_Α^. Das diesem Wert überlagerte Signal Φ_4} ist im Mittelwert um >6dB kleiner. Das entsprechende elektrische Signal {//erreicht damit die beiden Schaltschwcllen der Impulsformerstufe 44 des darauf folgenden Teilnehmers nicht mehr.

Nach Erhalt der eigenen, abgesendeten Information ordnet die Schaltungsanordnung 12 den Signalen R und S die Pcgelwerte H bzw. L zu, und die nachfolgenden Signale werden, wie oben ausgeführt, regeneriert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Mt

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65

Claims

Patentansprüche:

!. Οριο-elektronisches Übertragungssystem mit mehreren an einen Lichtleiter-Ringbus angekoppelten Teilnehmergeräten, die

- in einer optischen Verzweigungseinrichtung das ankommende optische Signal in zwei Teilsignale aufteilen,

- in einem Empfangsteil das eine der beiden optischen Teilsignale in ein elektrisches Signal umformen,

- in einer Impulsfonnerstufe das elektrische Signal regenerieren,

- in einem Sendeteil das regenerierte elektrische Signal in ein optisches Signal umformen und dem Lichtleiter-Ringbus zur Weiterleitung an das nächste Teilnehmergerät zuführen,

- in der optischen Verzweigungseinrichtung das andere Teilsigsa* dämpfen und dem vom Sendeteil des Teilnehmergerätes abgegebenen optischen Signal überlagern,

das bei Störung einzelner Teilnehmergeräte funktionsfähig bleibt und bei dem für die Codierung der zu übertragenden Information ein selbsttaktender Code mit konstantem arithmetischen Mittelwert verwendet ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß der für die Codierung der zu übertragenden Information verwendete Code drei Schaltzustände aufweist, von denen einer gleich dem arithmetischen i»iittelwert der anderen beiden Schaltzustände ist, und daß bei fehlendem Datennuß der arithmetische Mittelwert als Schaltzustand dient.

- daß die Impulsformerstufc (44) das von dem Empfangsteil (5) abgegebene elektrische Signal (i/i) mit zwei verschiedenen Schwellwerten (U_LoS. Ulus) vergleicht, von denen der eine größer und der andere kleiner als der arithmetische Mittelwert (U_Lm) des elektrischen Signals gewählt ist, wobei das Verhältnis zwischen dem arithmetischen Mittelwert und jedem der beiden Schwellwerte konstant gehalten ist,

- daß jedes der auf das absendende Teilnchmcrgerät folgenden, an den Lichtleiter-Ringbus ange- koppelten Teilnehmergeräte das seinem Eingang zugeführte optische Signa! regeneriert und

- daß das absendende Teilnehmergerät die ihm nach einem Ringumlauf der zu übertragenden Information wieder zugeführte Information nicht 5« mehr regeneriert.
2. Übertragungssystem nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmergeräte eine Einrichtung (31) zur Störungserkennung enthalten, die im Störfall den elektro-optischen Wandler (27) des Sendeteils (22) des Teilnehmergerätes von der elektrischen Versorgung abtrennt.
3. Übertragungssystem nach Anspruch I oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß der optischen Verzweigungseinrichtung (38) m zwei Eingangslichtleitungen (39, 40) zugeführt sind und zwei Ausgangslichtlcitungen (41, 42) von ihr abgehen,

- daß sich das optische Signal (Φ, ,Oder ersten Eingungslichtleitung (39) auf die beiden Ausgangs- lichtleitungen (41, 42) aufteilt,

- daß das optische Signal (Φ_κ.) der zweiten Eingangslichtleitung (40) nur der ersten Ausgangs

lichtleitung (41) zugeführt ist,

- daß die zweite Ausgangslichtleitung (42) mit dem Empfangsteil (S) des Teilnehmergerätes verbunden ist und die zweite Eingangslichtleitung (40) mit dem Sendeteil (22) des Teilnehmergerätes verbunden ist,

- daß das im Empfangsteil (S) gebildete elektrische Signal (U₁) einem Dreipunktschalter (8) und zur Bildung des arithmetischen Mittelwertes (U_0n) einem Verzögerungsglied (9) zugeführt ist,

- daß der Ausgang des Dreipunktschalters (8) einen ersten Schaltzustand (A_r = H, B_r = L) annimmt, wenn das elektrische Signal einen oberen auf den arithmetischen Mittelwert (U_0n) bezogenen Schwellwert (U,_liS) überschreitet, einen zweiten Schaltzustand (A_r = L, B, = H) annimmt, wenn das elektrische Signal einen unteren auf den arithmetischen Mittelwert (U,.„) bezogenen Schwel!- wert (U_Lus) unterschreitet und einen dritten, mittleren Schaltzustand (A₁. = L, B, = L) annimmt, wenn das elektrische Signal zwischen den beiden Schwellwerten (U₁^ U_LuS) liegt, und

- daß der Sendeteil (22) des Teilnehmergerätes in die zweite Eingangslichtleitung (40) der optischen Vcrzweigungseinrichlung (38) ein optisches Signal (Φ_α.) einspeist, dessen Höhe durch den jeweiligem Schaltzustand des Dreipunktschalters (8) bestimmt ist (Fig. I und 5).
4. Übertragungssystem nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß eine selbsttätige Anpassung der Schwellwcrte (U_iaS. U_tuS) ^des Dreipunktschalters (8) an die Höhe des jeweiligen arithmetischen Mittelwertes (i/_/jB) des elektrischen Signals (U₁) erfolgt (Fig. 1).
5. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal (U₁) einer selbsttätig arbeitenden Verstärkungsregeleinrichtung (45) zugeführt ist, die den arithmetischen Mittelwert des elektrischen Signals ein..rr» vorgegebenen festen Wert angleicht (Fig. 7).