DD155577A5 - Vorrichtung zur steuerung der vermittlung in einem duplex-uebertragungsnetz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Duplex-Uebertragungsnetze zur Uebertragung von Nachrichten in Form von digital codierten Nachrichtenrastern bekannten Formats zwischen einer Hauptstation und einer der Nebenstationen, die empfamgsbereit an derselben Hauptleitung liegen. Jede zu einer Station ausgesandte Nachricht umfasst ein Empfangsbestaetigungssignal zur Empfangsbestaetigung der letzten aus dieser Station empfangenen Nachricht. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung ist imstande, die Wiederaussendung der zwei letzten Nachrichten zu ermoeglichen, wenn eine Nachricht fehlerhaft empfangen wurde. Um dies zu erreichen, enthaelt sie einen Detektor (5) zur Detektion des Empfangsbestaetigungssignals, einen Detektor (4) zur Detektion von fehlerhaft empfangenen Nachrichten, einen Schalter (7), einen Codierer (6) zum Codieren des Empfangsbestaetigungssignals, eine Sendesteuervorrichtung (9) und zwei Speicher (10,11). Anwendung bei der Daten- und Telefonuebertragung. - Fig. 1 -

Description

Dipl.-Ing. Erhardt Gierke Berlin, den 15.12.1980 Dipl.-Ing, Dieter Schroth Ri/Sei EV 16/80

Titel der Erfindung

Verfahren zur multiplexen Übertragung binärer Signale durch Lichtleitstrecken

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine multiplexe Übertragung von getakteten, parallelen binären Signalen über Lichtleitstrecken insbesondere über Kurzstrecken z.B. bei Elektroenergieanlagen, Hochspannungseinrichtungen, Daten- und Meßwertübertragungen, Melde- und Stellsignalen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die. Übertragung mehrerer parallel anliegender Signale über eine Lichtleitstrecke (mit einer Sende- und Empfangsdiode) erfolgt im wesentlichen zeitmultiplex. Diese zeitliche Staffelung mit zyklischer Wiederholung der Informationsübertragung setzt mit zunehmender Informationsmenge die Abtastgeschwindigkeit für eine Information herab.

In der DE OS 23 30 263 wird vorgeschlagen, eine Amplitudenschachtelung vorzunehmen, dabei wird jedem Eingangskanal eine Amplitudenwertigkeit von 2°,2 , 2 ... 2ⁿ"^m^ zugeordnet. Das bedeutet, daß bei η Eingangska-

nälen 2ⁿ - 1 Amplitudenstufen entstellen (n = 3$7 Amplitudenstufen). Die exponentiell Zunähme der Amplitudenstufen erschwert die richtige Erkennung bei nichtlinearem Verhalten der Sende- und Empfangsdiode. Neben der Unsicherheit des Erkennens steigt der Aufwand der Empfängerseite«

Die Übertragung von zwei Signalen mittels einer Kombination von Pulsdauermodulation (PDM) und Pulsamplitudenmodulation (PAM) wird in der DE OS 23 24 201 dargestellt« Dieses Verfahren erlaubt jedoch nur zwei Informationen, gleichzeitig zu übertragen. Für das amplitudenmodulierte ,Signal wird ein lineares Verhalten von Sender und Empfänger vorausgesetzt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer binärer Signale für die Lichtleitstrecke zu schaffen, so daß eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit mit ökonomischerem Aufwand erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur multiplexen Übertragung getakteter, paralleler binärer Signale über eine Lichtleitstrecke zu schaffen, mit dein mehrere parallel anliegende Signale gleichzeitig ohne vorherige Parallel-Serien- Wandlung und ohne Kodierung übertragen v/erden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für die binären Signale mit gleichem Takt im Sender Impulse mit bestimmten Amplituden des Stromes für die Sendediode von kleinen Werten beginnend zugeordnet werden. Gleichzeitig wird für jede Amplitude eine Impulsdauer festgelegt, die mit zunehmender Amplitude abnimmt, Auf der Empfängerseite "werden die Impulse unterschiedlicher Amplitude und Dauer auch bei Überlagerungen nach

ihren zulässigen Werten erkannt und daraus die eingegebenen binären Signale reproduziert. Die Impulsüberlagerung erfolgt so, daß der schmalere Impuls den breiteren nicht am Anfang oder Ende überschreitet, weil sonst, die Erkennung auf der Empfängerseite durch größere Impulsbreiten erschwert bzw. verhindert wird. Die Überlagerung sollte möglichst in der Mitte erfolgen (Fig,2). Die Impulsbreite für den. ersten bzw. unteren Impuls ergibt sich aus Taktzeit ΐφ, Verzögerungen auf der Sende- und Empfängerseite und Dispersion der Lichtleitstrecke· Mit der unteren Impulsbreite und einer erforderlichen Zeitdifferenz zwischen den Impulsen (t β Ц - t₂} t « t₂ - "Ц) zur sicheren, zeitlichen Erkennung auf der Empfängerseite wird die Anzahl der möglichen Überlagerungen ohne Berücksichtigung der Amplitudenprobleme festgelegt. Die amplitudenmäßige Staffelung hängt sendeseitig von der Genauigkeit des aufgeprägten und gestaffelten Stromes für die Sendediode, von den Einflußfaktoren (Temperatur, Bauelementetoleranzen, Drift, u.a.) und von Sendeleistung und.empfängerseitig von der Empfangsempfindlichkeit., von der Empfindlichkeit der einzelnen Selektoren, die aus den Impulsen die binären Signale rückgewinnen, ab.

Als elektrisch-optischer Wandler auf der Sendeseite wird z.B* eine Lumineszenzdiode (LED) verwendet. Werden LED unterhalb der Sättigung betrieben, besteht eine lineare Abhängigkeit zv/ischen Strahlungsleistung und Flußstrom. Das optische Signal kann also amplitudenmoduliert werden. Durch die Kapazität der Sendediode kommt es zu einer Verzögerung zwischen Stromsprung und Strahlungsanstieg. Die optischen Ausgangsimpulse haben daher die in Fig. 2a gezeigte Form.

Als optisch-elektrischer Wandler auf der Empfangsseite dient z.B. eine PIN-Fotodiode. Der Sperrstrom der

Fotodiode folgt dem optischen Eingangssignal ohne nennenswerte Verzögerung.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden die ge takteten, binären Signale in Ansteuerschaltungen Λ in gestufte Stromimpulse unterschiedlicher Amplitude und Dauer für die Sendediode umgesetzt, dabei gleichzeitig eine gegenseitige Steuerung (Verriegelung) der Stromimpulse vorgenommen und anschließend die im Sender erzeugten. Lichtimpulse unterschiedlicher Amplitude und Zeitdauer über ein Lichtleitkabel als verschliffenes, gestuftes Signal· zu der Empfangsdiode und einem Verstärker weitergegeben und anschließend in Selektoren analysiert ;und als binäres Signal reproduziert· Die Verzögerung zwischen den ein- und ausgegebenen binären Signalen kann bis zu einem Takt betragen· Die Anzahl der gleichzeitig übertragenen. Signale wird im wesentlichen von der Sendeleistung, Empfangsempfindlichkeit und Taktzeit bestimmt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber herkömmlichen Verfahren besteht darin, daß eine parallele Informationsübertragung ohne aufwendige Parallel/ Seriell- bzw. Serie11/Parallel-V/andlung, ohne aufwendiges Multiplexsystem mit entsprechender Kodierung Synchronisation und evtl. Taktübertragung möglich ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Figur 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Übertragungs-

strecke für das Verfahren, Figur 2 eine Darstellung gestufter Stromimpulse durch die Ansteuerschaltungen,

Figur 2a Darstellung des elektrischen und optischen Sendeimpulses,

Figur 3 eine Realisierungsanwendung für das Verfahren, Figur 4 Impulsdiagramm für die Realisierung des Verfahrens nach Figur 3.

In der Zeichnung ist in Figur 1 der grundsätzliche Aufbau einer Übertragungsstrecke und Verfahrensablauf zur Übertragung von mehreren getakteten, binären Signalen über eine Lichtleitstrecke aufgezeigt. Der allgemeine Verfahrensablauf nach Figur Λ gestaltet sich dabei wie folgt:

Die gestalteten Signale S^, S₂ ··» S^ werden in Ansteuerschaltungen 1 in gestufte Stromimpulse I₀ für die Sendediode 2 umgesetzt· Hierau ist eine gegenseitige Steuerung 7 (Verriegelung) notwendig, damit die geforderten Abstufungen zustande kommen, z.B. wie in Figur 2 dargestellt. Vom Lichtleitkabel 3 wird ein verschliffenes gestuftes Signal über die Empfangsdiode 4 zum Verstärker 5 weitergegeben. Anschließend werden durch die Selektoren 6, die nach Amplitude und Dauer das verstärkte Empfangssignal analysieren, die entsprechenden binären Signale zurückgewonnen. In Figur 2 ist ein bestimmter Aufbau der zu übertragenden Signale mit unterschiedlichen Amplitudenstufen und Impulsbreiten dargestellt.

Figur 2a stellt die Umwandlung der gestuften elektrischen Impulse in die zugehörigen optischen Impulse dar.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist in Figur 3 eine Schaltung zur parallelen Übertragung von drei getakteten binären Signalen nach dem grundsätzlichen Aufbau in Figur "I dargestellt. Entsprechend des Zustandes der Signale S-j, S₂ und S^ am Eingang des Senders werden mit dem Takt T_a die ersten Zeitglieder (Monoflop) mit den Zeiten t_y , t_y und t_T gestartet· Nach diesen Verzögerungszeiten werden die nächsten Zeitglieder (Monoflop) mit den Zeiten t^, t₂ und t-j, die die Dauer für die Ströme 1^, I₂ und I^ zur Sende-

diode 2 festlegen, angeregt. Anschließend erfolgt eine Verriegelung über AND-Gatter, wobei So, das die höchste Amplitude Io und die kürzeste Dauer to besitzt, die untergeordneten Signale Sp und S₁ sperrt und außerdem S₁ durch S₂ verhindert wird. Danach werden geeignete Treiber 8 geschaltet, die über die Widerstände R₁, R₂ und R^ die erforderlichen Ströme I₁, I₂ und I^ liefern· Die Bedingung der Ströme ist:

I₃ > I₂ > I₁

Der Summenstrom für die Sendediode, der zeitlich entsprechend der Verriegelung zusammengesetzt wird, d.h. entweder Io oder I₂ oder I₁, liefert die äquivalente Lichtleistung für das Lichtleitkabel 3· Die Empfängerdiode 4 erhält einen, verschliffenen gestuften Licht-Impuls. Der gewandelte Impuls steht hinter dem Verstärker 5 als Spannung Ug den Selektoren zur Verfügung. Die Schmitt-Trigger mit ihren Ansprechwerten U₁, U₂ und U-j erfassen die möglichen Amplituden. Mit den nachfolgenden Zeitgliedern (Monoflop) mit den Zeiten ѣ^, t₂ und to und einer entsprechenden NAND-Beschaltung erfolgt die Auswahl der Impulse und die Zuordnung zu .den Signalen S₁, S₂ und S^. Die Zeiten t«j, t₂*, t^ müssen gleich'' oder etwas kleiner sein als t_A9 t_0J t-,,

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damit noch eindeutiger Impuls S₁, S₂ und S-j zum Stellen der RS-Flipflops entsteht. Mit dem empfängerseitigen Takt T_E wird über die D-Flipflops die ursprünglichen Signale S₁, S₂, So um einen Takt verschoben zurückgewonnen. Der. Löschtakt T^ sorgt dafür, daß das RS-Flipflop zum nächsten Takt aufnähmebereit ist. Für die Takte gelten: Tg = Tg = T_L .

Das Beispiel zeigt, daß ein relativ einfaches und billiges Multiplexsystem realisierbar ist. Dabei ergibt sich der Vorteil der parallelen Signalübertragung. Bei abnehmender Dämpfung der Strecke (z.B· Kurzstrecke) steigt damit die parallele Übertragungskapazität· Eine Kombination von paralleler und serieller Informationsübertragung würde die Übertragungszyklen (Abtastzyklus) erheblich herabsetzen.

Das Problem der zusätzlichen Taktübertragung kann hiermit einfach gelöst werden.

Figur 4 stellt die Impulsdiagramme an den einzelnen Komponenten des Realisierungsbeispiels nach Figur 3 dar.

Claims (1)

1. Anspruch

   1· Verfahren zur multiplexen Übertragung getakteter, paralleler binärer Signale über eine Lichtleitstrecke bestehend aus Sendeelement-LichtIeitkabe1-Empfangselement insbesondere zur Kurzstreckenübertragung, gekennzeichnet dadurch, daß die ge takteten, binären Signale in Ansteuerschaltungen in gestufte Impulse mit unterschiedlicher Amplitude und Dauer durch eine gegenseitige Steuerung (Verriegelung) für ein Sendeelement umgesetzt werden und dadurch für jede Amplitude eine Impulsdauer festgelegt wird, die mit zunehmender Amplitude abnimmt, und die Impuls^ er lagerung so gestaltet wird, daß der schmalere Impuls den breiteren nicht am Anfang oder Ende überschreitet, anschließend werden die im Sender erzeugten gestuften Lichtimpulse über ein Lichtleitkabel zu einem Erapfangselement und Verstärker weitergegeben, das verstärkte Empfangssignal in Selektoren analysiert und das binäre Signal reproduziert»

   2e Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine ständige Taktübertragung vorgenommen: wird»

   3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine parallele Informationsübertragung als auch eine Kombination von parallelen und seriellen Übertragungen vorgenommen werden kann»

   Hierzu„±_...Seiten Zeichnungen