<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze en inrichting voor signaaltransmissie.
De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor signaaltransmissie.
Door de voortdurend toenemende informatiestroom worden steeds hogere eisen gesteld aan signaaltransmissie, waardoor deze aan steeds hogere snelheden moet verlopen.
Een groot nadeel van de signaaltransmissie, zoals die nu gebeurt, bestaat erin dat, door de transmissiesnelheid te laten toenemen, ook de kans op botsingen of zogenaamde collisions groter wordt, welke botsingen ontstaan doordat twee of meer signalen door twee of meer afzenders op ongeveer hetzelfde tijdstip over eenzelfde transmissienetwerk worden verzonden.
De twee signalen zullen dan met elkaar interfereren, waardoor ze zodanig vervormd worden dat de oorspronkelijke boodschap er niet meer kan uitgefilterd worden en beide signalen opnieuw moeten verstuurd worden, met het gevolg dat kostbare tljd verloren gaat.
Er onstaat met andere woorden een saturatie van het transmissienetwerk, waardoor in sommige gevallen tot 80 ä 90 % van de capaciteit ingenomen wordt door signalen die opnieuw moeten verstuurd worden nadat een botsing is opgetreden.
De huidige uitvinding heeft als doel een aanzienlijke verhoging van de bruikbare capaciteit van een transmissienetwerk mogelijk te maken en verstoringen van
<Desc/Clms Page number 2>
signalen als gevolg van het gelijktijdlg verzenden van meerdere signalen te vermijden.
Hiertoe betreft de uitvinding in de eerste plaats een werkwijze voor signaaltransmissie, waarbij gebruik wordt gemaakt van signalen die bestaan uit minstens een eerste signaaldeel en een tweede signaaldeel, waarbij de werkwijze bestaat in het doorzenden van het eerste signaaldeel met een eerste transmissiesnelheid, met het doel storingen als gevolg van het gelijktijdig aanwezig zijn van meerdere signalen te voorkomen ; en het daaropvolgend doorzenden van het bijhorend tweede signaaldeel met een tweede transmissiesnelheid, nadat via het doorzenden van het eerste signaaldeel de zekerheid werd verworven dat het tweede signaaldeel vrij van minstens een aantal storingen kan worden doorgezonden.
De tweede transmissiesnelheid is volgens een voorkeurdragende uitvoeringsvorm groter dan de eerste transmissiesnelheid.
Door gebruik te maken van signalen met minstens twee signaaldelen, kan er met behulp van het eerste signaaldeel doeltreffend worden nagegaan of de baan vrij is voor het verzenden van verdere informatie. Ook kan daardoor eerst worden vastgesteld of gelijktijdig twee of meer signalen op het transmissienetwerk werden geplaatst, waarbij dan ingegrepen kan worden zodanig dat slechts een signaal wordt gehandhaafd, terwijl de andere signalen worden afgebroken.
Door bij voorkeur met een relatief traag eerste signaaldeel te werken, kan de voornoemde controle met grote zekerheid worden uitgevoerd. Door het tweede signaaldeel met een grotere transmissiesnelheid te verzenden, kan op veilige
<Desc/Clms Page number 3>
wijze, zonder dat een verstoring optreedt, aansluitend een grote hoeveelheid informatie worden verstuurd.
Bij voorkeur zal het eerste signaaldeel worden benut om bij het doorzenden van twee of meer verschillende signalen aan een signaal prioriteit te verlenen. Het tweede signaaldeel wordt pas doorgezonden nadat via het bijhorend eerste signaaldeel de prioriteit werd verkregen.
Om de voornoemde prioriteit te creëren, wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een techniek waarbij, indien twee of meer signalen tegelijk doorgezonden worden, de eerste signaaldelen van deze signalen bit per bit met elkaar vergeleken worden en dat ieder signaal dat een detecteerbaar verschil vertoont met een ander op hetzelfde ogenblik eveneens op het transmissienetwerk aanwezig signaal, onmiddellijk wordt afgebroken.
Praktisch gezien geniet het de voorkeur dat de transmissiesnelheid van het tweede signaaldeel minstens vijf maal groter is dan de transmissiesnelheid van het tweede signaaldeel, en beter nog tien maal groter is, waardoor in een korte tijd veel informatie kan worden verzonden.
Voor de transmissie van het eerste signaaldeel en/of van het tweede signaaldeel wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van pulsbreedtemodulatie, daar op basis hiervan gemakkelijk een selectie kan worden uitgevoerd tussen de eerste signaaldelen van meerdere signalen, wanneer deze laatste signalen gelijktijdig op het transmissienetwerk zouden voorkomen.
Om de transmissiesnelheid nog te vergroten, kan het eerste signaaldeel en/of het tweede signaaldeel dubbel gemoduleerd
<Desc/Clms Page number 4>
worden, met andere woorden zodanig worden verwerkt dat zowel aan het onderste als bovenste niveau van de signalen, meer speciaal de onderste en bovenste niveaus van de pulsen waaruit deze signalen bestaan, een modulatie wordt uitgevoerd.
Praktisch gezien geniet het de voorkeur dat de transmissiesnelheid van het eerste signaaldeel lager is dan 20. 000 bits/seconde.
Tevens geniet het de voorkeur dat de transmissiesnelheid van het tweede signaaldeel groter is dan 60. 000 bits/secon-
EMI4.1
de. Opgemerkt wordt dat bij voorkeur niet alleen nagegaan wordt of een verstoring kan optreden door signalen die gelijktijdig of nagenoeg gelijktijdig op het transmissienetwerk worden geplaatst, doch dat tevens bij het op het transmissienetwerk plaatsen van een signaal op de plaats waar het erop wordt geplaatst ogenblikkelijk wordt nagegaan of reeds een signaal aanwezig is, meer speciaal wordt nagegaan of gedurende een bepaalde periode geen ander signaal aanwezig is op de plaats waar het eerstgenoemde signaal wordt uitgezonden en het eerstgenoemde signaal pas doorgelaten wordt wanneer gedurende de voornoemde periode geen ander signaal op voornoemde plaats werd waargenomen,
welke periode minstens overeenstemt met de transmissietijd van de langst mogelijke bit. Hierdoor wordt uitgesloten dat de controle juist wordt uitgevoerd tussen twee pulsen in, waardoor niets zou worden waargenomen.
Bij voorkeur zal volgens de uitvinding voor de signaaltransmissie van het eerste signaaldeel gebruik worden gemaakt van pulsvormige signalen en zullen hiertoe pulsen
<Desc/Clms Page number 5>
worden toegepast waarvan de kleinste periode die zulke puls kan bestrijken groter is dan de tijdsduur die een fractie van een signaal nodig heeft om de langst mogelijke weg, waarover de signalen in een keer worden verzonden, te doorlopen. Dit laat toe om de eerste signaaldelen van verschillende signalen bit per bit te vergelijken.
Beter nog zal de lengte van een pulsvormig signaal minstens twee maal de voornoemde tijdsduur bedragen.
Praktisch gezien evenwel, zal voor de meeste toepassingen, volgens de uitvinding de lengte van het voornoemd
EMI5.1
pulsvormig signaal minstens van de orde van grootte van 50 j1s.
Vanzelfsprekend heeft de uitvinding ook betrekking op inrichtingen, bestaande uit een transmissienetwerk met signaaltransmissie-en signaalontvangsteenheden, waarin de hiervoor beschreven werkwijze wordt toepast.
De uitvinding is onder meer bijzonder nuttig in domoticaof immoticatoepassingen.
Het is echter duidelijk dat zij ook van groot belang kan zijn in andere toepassingen, bijvoorbeeld voor het verzenden van signalen over het internet.
Het is duidelijk dat door de werkwijze volgens de uitvinding een aanzienlijke capaciteitsverhoging voor een kabel voor signaaltransmissie verkregen wordt, zonder gevaar voor botsingen tussen de signalen.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend
<Desc/Clms Page number 6>
karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin figuur 1 schematisch een transmissienetwerk weergeeft ; figuur 2 schematisch een situatie weergeeft die zich bij het verzenden van signalen kan voordoen ; figuur 3 twee signalen weergeeft, die de werkwijze volgens de uitvinding toepassen ; figuur 4 een variante weergeeft van een eerste signaaldeel uit figuur 3 ; figuur 5 een variante weergeeft van een tweede signaaldeel uit figuur 3.
In figuur 1 is schematisch een transmissienetwerk 1 weergegeven met eenheden 2-3-4 via dewelke signalen over een drager 5, in dit geval bijvoorbeeld een elektrische geleider, kunnen worden verzonden, respectievelijk signalen kunnen worden ontvangen. In het weergegeven voorbeeld zenden de eenheden 2 en 3 signalen Sl en S2 uit, terwijl de eenheid 4 bijvoorbeeld een eenheid vormt die via de voornoemde signalen dient te worden aangestuurd.
Zoals afgebeeld in figuur 2 is het vooral de bedoeling met pulsvormige signalen Sl en S2 te werken.
Het is duidelijk dat het wenselijk is dat de signalen 81 en S2 elkaar niet beinvloeden. Om zulke onderlinge beinvloeding uit te sluiten, kan worden nagegaan of reeds een signaal op de drager 5 aanwezig is en, in betreffend geval, gewacht worden met het uitzenden van een ander signaal. Hierbij kan een wachttijd in beschouwing worden genomen om uit te sluiten dat in het geval dat juist tussen
<Desc/Clms Page number 7>
twee pulsen in gemeten wordt, dit zou worden geïnterpreteerd alsof geen signaal aanwezig is.
De voornoemde wachttijd zal minstens de duur van de langste bit van een signaal moeten hebben om de zekerheid te bieden dat de lijn vrij is op de plaats waar het betreffende signaal op de drager 5 wordt gezet.
Deze wachttijd laat echter nog niet toe om iedere mogelijkheid van interferentie van signalen uit te sluiten, zoals hierna verduidelijkt aan de hand van figuur 2.
Figuur 2 toont drie curven, respectievelijk van het signaal Sl op de plaats Pl in figuur 1, van het signaal Sl op de plaats P2 in figuur l, waarbij dit signaal dan met S1A is benoemd, als van het signaal S2 op de plaats P2.
De tweede en derde curve van figuur 2 tonen aan dat, niettegenstaande het feit dat een wachttijd W in beschouwing werd genomen binnen dewelke geen signaal op de plaats P2 werd waargenomen, toch reeds een signaal, namelijk het signaal Sl op de drager 5 aanwezig is. Op het tijdstip tl heeft het signaal Sl immers nog niet de plaats P2 bereikt, doch is al wel op de plaats Pl vertrokken. Als op dat ogenblik het signaal S2 op de drager 5 wordt gezet, zijn beide signalen Sl en S2 tegelijk op deze drager 5 aanwezig, hetgeen tot de voornoemde nadelen kan leiden.
Volgens de uitvinding wordt dit voorkomen op de wijze zoals hierna uiteengezet aan de hand van figuur 3.
Zoals weergegeven in figuur 3 wordt gebruik gemaakt van signalen Sl en S2 die volgens de uitvinding hoofdzakelijk uit twee delen bestaan, namelijk een eerste signaaldeel 6,
<Desc/Clms Page number 8>
met een eerste transmissiesnelheid, en een tweede signaaldeel 7, bij voorkeur met een tweede grotere transmissiesnelheid. Onder transmissiesnelheid dient de snelheid te worden verstaan waarmee informatie wordt verzonden, met andere woorden het aantal bits per seconde.
Figuur 3 toont dat beide signalen Si en S2 gelijktijdig op de drager 5 aanwezig zijn. Volgens de uitvinding wordt aan beide eenheden 2 en 3 het verloop van de eerste signaaldelen 6 opgevolgd. Vanaf het ogenblik dat het aan de eenheid 2 op de drager 5 waargenomen signaal niet meer overeenstemt met het door de eenheid 2 uitgezonden signaal wordt het signaal 81 ogenblikkelijk afgebroken. Hetzelfde geldt voor de eenheid 3 in het geval aan deze eenheid 3 een signaal op de drager 5 zou worden waargenomen dat niet meer overeenstemt met het signaal S2 dat door de eenheid 3 zelf wordt uitgezonden. Zodoende wordt bereikt dat de signalen Sl en S2 uitsluitend gelijktijdig op de drager 5 aanwezig kunnen zijn wanneer zij identiek zijn.
Zo niet zal slechts een signaal Sl of S2 overblijven, daar zoals voornoemd dan aan een van de signalen Sl of S2 een prioriteit wordt gegeven.
Op deze wijze wordt verzekerd dat wanneer zich het fenomeen van figuur 2 voordoet, automatisch de interferentie van twee verschillende signalen wordt vermeden.
Volgens de uitvinding wordt vervolgens het tweede signaaldeel 7 van het signaal waaraan doorgang verleend wordt, in dit geval van het signaal Si, doorgezonden, bij voorkeur aan een hogere transmissiesnelheid dan het eerste signaaldeel 6.
<Desc/Clms Page number 9>
Door het tweede signaaldeel 7 sneller door te zenden dan het eerste signaaldeel 6, kan de capaciteit van het transmissienetwerk waar het betreffend signaal over verzonden wordt gevoelig verhoogd worden.
Zoals reeds vermeld, wordt bij voorkeur met een tweede transmissiesnelheid gewerkt die minstens vijf maal en beter nog tien maal groter is dan de eerste transmissiesnelheid en praktisch gezien zelfs tot honderd maal groter zal zijn.
Voor wat betreft de transmissiesnelheid van het eerste signaaldeel 6, wordt opgemerkt dat deze zodanig gekozen wordt in functie van de aangewende pulsen, dat de kleinste periode die zulke puls kan bestrijken groter is dan de tijdsduur die een electronisch signaal nodig heeft om de langst mogelijke weg, waarover de signalen S1-S2 in een keer worden verzonden, te doorlopen. In het weergegeven voorbeeld van figuur 1 is dit de afstand tussen de uiterste punten van de drager 5.
Meer speciaal nog geniet het de voorkeur dat de voornoemde periode bestreken door zulk pulsvormig signaal zodanig wordt gekozen dat zij minstens twee maal de voornoemde tijdsduur bedraagt. Praktisch gezien zal echter een aanzienlijk grotere periode voor de pulsen gekozen worden, bij voorkeur van de orde van grootte van 50 us.
Het bepalen van de voornoemde prioriteit gebeurt bij voorkeur door de signalen Sl en S2 bit per bit met elkaar te vergelijken, zowel aan de eenheid 2 als aan de eenheid 3, waarbij van zodra een detecteerbaar verschil wordt waargenomen, het signaal, dat wordt uitgezonden aan de eenheid 2 of 3 die zulk verschil detecteert, onmiddellijk wordt afgebroken.
<Desc/Clms Page number 10>
Zoals in figuur 3 weergegeven kan de voornoemde selectie, of met andere woorden, prioriteitskeuze eenvoudig worden gerealiseerd door voor het eerste signaaldeel 6 gebruik te maken van signalen S1-S2 die verkregen zijn door een spanning te creëren en deze spanning pulsgewijs naar beneden te trekken. In figuur 3 is dit aangeduid met de
EMI10.1
spanning van waarbij een puls gecreëerd wordt door het spanningsniveau op"0V"te trekken. Het is evenwel duidelijk dat hierbij eender welk spanningsniveau kan worden toegepast.
Lange naar onder gerichte pulsen vertegenwoordigen hierbij een"1", terwijl korte pulsen een "0" vertegenwoordigen.
Het voornoemd naar beneden trekken, kan worden gerealiseerd door middel van een verbinding tussen de lijn waarop de spanning van "+24V" zich bevindt en een lijn die zich op een lager niveau bevindt, in dit geval van 11 OV". Deze verbinding wordt uiteraard tot stand gebracht in de eenheden 2 en 3 in functie van de uit te zenden signalen 81 en S2.- In de praktische uitvoering zal deze verbinding worden tot stand gebracht door middel van een centrale gemeenschappelijke lijnafsluiting die als stroombron fungeert. Zulke lijnafsluiting levert het voordeel op dat zeer rechte flanken voor de pulsen worden verkregen.
Het is duidelijk uit figuur 3 dat wanneer de signalen Si en S2 bit per bit worden vergeleken, in de eenheid 3 de eerste wijziging wordt waargenomen tussen het uitgezonden signaal S2 en het signaal dat zich op de drager 5 bevindt. De aansturing van de eenheid 2 houdt dit signaal immers op het laagste niveau en bepaalt op dat moment het signaal op de
<Desc/Clms Page number 11>
drager 5. Dit heeft tot gevolg dat, mits een gepaste aansturing in de eenheid 3, het signaal S2 onmiddellijk afgebroken wordt en het verder verloop, dat in streeplijn is aangeduid, niet meer plaatsvindt.
Zoals blijkt uit figuur 3 wordt voor de signaaltransmissie van het eerste signaaldeel 6 en bij voorkeur ook het tweede signaaldeel 7 gebruik gemaakt van pulsbreedtemodulatie.
Om de signaaltransmissie zonder verlies van kwaliteit te verhogen, kan met een dubbele modulatie worden gewerkt, zoals afgebeeld in de figuren 4 en 5, respectievelijk voor de signaaldelen 6 en 7. Hierbij wordt zowel aan het onderste als het bovenste niveau van de signalen 81 en S2, meer speciaal de onderste en bovenste niveaus van de pulsen waaruit deze signalen Sl en S2 bestaan, een modulatie uitgevoerd.
Alhoewel de uitvinding in de eerste plaats bedoeld is voor het verzenden van signalen langs kabels of andere geleiders, hetzij van elektrische, optische of andere aard, is het niet uitgesloten haar ook toe te passen bij het draadloos verzenden van signalen.
Alhoewel de uitvinding vooral tot haar recht komt wanneer de tweede signaaltransmissiesnelheid groter is dan de eerste, is het niet uitgesloten om met gelijke snelheden te werken. In dat geval blijft immmers nog steeds het voordeel behouden dat interferentie tussen signalen uitgesloten wordt.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze voor signaaltransmissie kan in
<Desc/Clms Page number 12>
verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.