DD240108A1

DD240108A1 - OPTICAL COUPLING TO A FIBER SYSTEM WITH DUPLEX TRANSMISSION

Info

Publication number: DD240108A1
Application number: DD27934985A
Authority: DD
Inventors: Heinz Haupt; Rainer Van Raemdonck
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1986-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Koppelanordnung an ein Einfasersystem mit Duplexuebertragung und mit mehreren Teilnehmerstationen. Ziel der Erfindung ist es, eine optische Koppelanordnung an ein Einfasersystem mit Duplexuebertragung fuer eine Teilnehmerstation zu schaffen, die die Zuverlaessigkeit der durchgehenden Sammelleitung erhoeht, den Aufwand an Koppelelementen reduziert bzw. die Uebertragungsqualitaet verbessert und den Rueckwirkeffekt vom Lichtwellensender auf den eigenen Lichtwellenempfaenger verhindern kann. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die Teilnehmerstation ueber einen Viertorkoppler an die in die Sammelleitung eingefuegten zwei Dreitorkoppler angekoppelt wird. Die Vorteile dieser erfindungsgemaessen Koppelanordnung bestehen darin, dass zur Realisierung ein Minimum an Koppler bzw. optoelektrischen Wandler benoetigt wird, einheitliche Daempfungsverhaeltnisse und keine Rueckwirkeffekte vom Lichtwellensender auf den Lichtwellenempfaenger auftreten sowie eine hohe Durchgangssicherheit auf der Sammelleitung gewaehrleistet werden kann. Fig. 1The invention relates to an optical coupling arrangement to a Einfasersystem with Duplexuebertragung and with multiple subscriber stations. The aim of the invention is to provide an optical coupling arrangement to a Einasersystem Duplexuebertragung for a subscriber station, which increases the reliability of the continuous bus, reduces the cost of coupling elements and improves the Uebertragungsqualitaet and can prevent the retroactive effect of the light wave transmitter on the own Lichtwellenempfaenger. According to the invention, this object is achieved in that the subscriber station is coupled via a quad-coupler to the two three-port couplers inserted into the collecting line. The advantages of this coupling arrangement according to the invention are that a minimum of couplers or optoelectric transducers is required for the realization, uniform Daempfungsverhaeltnisse and no retroactive effects of the light wave transmitter on the Lichtwellenempfaenger occur and a high throughput safety can be ensured on the manifold. Fig. 1

Description

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Fields of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine optische Koppelanordnung an ein Einfasersystem mit Duplexübertragung und mit mehreren Teilnehmerstationen, die vorzugsweise als Fernsprechgesellschaftsleitung in Betriebsfernmeldenetzen (z. B. Eisenbahnen) angewendet wird. Weitere Anwendungsgebiete sind die Kopplung von mehreren Terminals in Bussystemen für die Verkehrssteuerung bzw. für Rechnerkopplungen.The invention relates to an optical coupling arrangement to a single-fiber transmission system with duplex transmission and with several subscriber stations, which is preferably used as a telephone company line in long-distance telecommunication networks (eg railways). Further fields of application are the coupling of several terminals in bus systems for traffic control or for computer links.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind optische Bussysteme zum Informationsaustausch im Duplexbetrieb zwischen mehreren Teilnehmerstationen bekannt, die als Einfasersysteme zum Informationsaustausch auf einer bidirektional betriebenen Sammelleitung aufgebaut sind. Von Cozannet, A-. u. a. in Optique et telecommunications, Editions EYROLLES, Paris, wird für das Einfasersystem eine optische Abzweigstelle zur Kopplung einer Teilnehmerstation mit der Sammelleitung über zwei Viertorkoppler mit einem Lichtwellensender und einem Lichtwellenempfänger vorgestellt. Die Anordnung der zwei Viertorkoppler gewährleistet, daß die vom Lichtwellensender der Teilnehmerstation gesendeten Lichtsignale in beide Richtungen auf die Sammelleitung bzw. aus beiden Richtungen von der Sammelleitung kommenden Lichtsignale zum Lichtwellenempfänger der Teilnehmerstation geleitet werden und der durchgängige Informationsfluß in beiden Richtungen auf der Sammelleitung abgesichert ist. Die Anordnung der beiden Viertorkoppler verhindert nicht den Lichtsignalfluß vom Lichtwellensender der Teilnehmerstation auf den eigenen Lichtwellenempfänger, der bei der Duplexübertragung eine störende Beeinflussung auslösen kann.There are known optical bus systems for exchanging information in duplex mode between multiple subscriber stations, which are constructed as Einfasersysteme for information exchange on a bidirectionally operated bus. From Cozannet, A-. u. a. in Optique et telecommunications, Editions EYROLLES, Paris, an optical branching point for coupling a subscriber station to the bus line via two quad-couplers with a lightwave transmitter and a lightwave receiver is presented for the single-fiber system. The arrangement of the two quad-couplers ensures that the transmitted light signals from the optical fiber transmitter of the subscriber station in both directions on the bus or from both directions from the manifold light signals are routed to the optical receiver of the subscriber station and the continuous flow of information in both directions is secured on the bus. The arrangement of the two four-coupler does not prevent the light signal flow from the lightwave transmitter of the subscriber station to the own lightwave receiver, which can cause a disturbing influence in the duplex transmission.

Faseroptische Koppelanordnungen für ein optisches Einfasersystem werden in EPO 105 753 vorgestellt für lokale Netzwerke (LAN). Die drei Anordnungen, die drei Kopplertypen (Drei-, Vier- und Sechstorkoppler) verwenden, gestatten in jedem Fall die Verwendung nur eines Lichtwellensenders und Lichtwellenempfängers für eine Teilnehmerstation. Ausgeschlossen ist bei allen Koppelanordnungen eine Lichtsignalrückführung von dem Lichtwellensender auf den Lichtweilenempfänger der eigenen Teilnehmerstation. Nachteilig ist die Verwendung zweier Kopplertypen in zwei Fällen und in allen drei Fällen die Verwendung von getaperten Abzweigkopplern bei denen ein nicht genutztes-Tor unnötige Strahlungsverluste verursacht. Nachteilig ist weiterhin die hohe Durchgangsdämpfung auf der Sammelleitung, da drei bzw. vier Abzweigkoppler hintereinander in die Sammelleitung eingefügt werden. Bei der Verwendung nur eines Lichtwellensenders und Lichtwellenempfängers entstehen zusätzlich noch richtungsabhängige Dämpfungsunterschiede bei der Einkopplung in die Sammelleitung und der Auskopplung aus der Sammelleitung. Bei der Annahme eines Teilverhältnisses 1:1 je Abzweigkoppler und der Vernachlässigung der Verluste an den Spleißstellen sowie Steckverbindungen ergeben sich für die Durchgangsdämpfung D_Sl auf der Sammelleitung, für die Einkoppeldämpfung E_t.sl ^von der Teilnehmerstation zur Sammelleitung und die Auskoppeldämpfung A_SL._T von der Sammelleitung zur Teilnehmerstation folgende Werte:Fiber optic coupling arrangements for an optical fiber system are presented in EPO 105 753 for Local Area Networks (LAN). The three arrangements using three types of couplers (3, 4 and 6 couplers) always allow the use of only one lightwave transmitter and one lightwave receiver for a subscriber station. Is excluded in all coupling arrangements, a light signal feedback from the light wave transmitter on the light-receiving the own subscriber station. The disadvantage is the use of two coupler types in two cases and in all three cases the use of taped branch couplers in which an unused gate causes unnecessary radiation losses. Another disadvantage is the high transmission loss on the bus, as three or four branch couplers are inserted one behind the other in the manifold. When using only a light-wave transmitter and light-wave receiver additionally caused direction-dependent attenuation differences in the coupling into the manifold and the decoupling from the manifold. Assuming a partial ratio of 1: 1 per branch coupler and neglecting the losses at the splices and connectors arise for the transmission loss D _S l on the bus, for the coupling loss E _t .sl ^from the subscriber station to the bus and the coupling loss A _SL . _T from the bus to the subscriber station the following values:

D_SL = 9 bzw. 12 dBD _SL = 9 or 12 dB

E_T^> SL" ""= 6 oder 9 bzw. 6 und 9 dBE _T ^> SL """= 6 or 9 or 6 and 9 dB

A_T-» _SL F 3 oder 6 bzw. 3 und 6 dBA _T - » _SL F 3 or 6 or 3 and 6 dB

Im optischen Fasersystem GB-PS 2 102 232) werden Abzweiganordnungen für die Ankopplung einer Teilnehmerstation an ein Einfasersystem für die bidirektionale Datenübertragung dargestellt. In den Abzweiganordnungen wird zusätzlich zu den Dreitorkopplern und Viertorkopplern in zwei Ausführungen, d. h. mit zwei diametral angeordneten Toren bzw. einem Tor an einer Seite und drei Toren an der anderen Seite, das enspricht einem Durchgangsteiler bzw. einem Durchgangssammler, ein optisches Dämpfungsglied verwendet, das einen möglichen unerwünschten Signalrückfluß verhindern soll. Die Rückwirkung des Lichtsignalflusses vom Lichtwellensender der Teilnehmerstation zum eigenen Lichtwellenempfänger kann nur über die optischen Dämpfungsglieder der anderen Abzweiganordnungen gemindert werden, wenn das optische Einfasersystem einen geschlossenen Ring bildet. Nachteilig ist bei den Abzweiganordnungen, daß der Lichtsignalfluß auf der Sammelleitung in jeder Abzweiganordnung gedämpft wird und eine Pegelanpassung bei beliebigen Korrespondenzbeziehungen der angeschlossenen Teilnehmerstationen ohnehin nicht möglich ist. Die Rückwirkung bei Reflexionen in den Kopplern, die in die Sammelleitung eingefügt sind, zur Einkopplung des Lichtsignalflusses von der Teilnehmerstation bei der Verwendung von zwei Lichtwellensendern auf den eigenenIn the optical fiber system GB-PS 2 102 232) Abzweiganordnungen for the coupling of a subscriber station to a Einasersystem for bidirectional data transmission are shown. In the branching arrangements, in addition to the three-core couplers and four-couplers, in two embodiments, i. H. with two diametrically arranged gates on one side and three ports on the other side, which corresponds to a passage divider, uses an optical attenuator intended to prevent potential unwanted signal feedback. The feedback of the light signal flow from the light wave transmitter of the subscriber station to the own light-wave receiver can only be reduced via the optical attenuators of the other branch arrangements if the optical fiber system forms a closed ring. A disadvantage of the Abzweiganordnungen that the Lichtsignalfluß is attenuated on the bus in each branch arrangement and a level adjustment in any correspondence relationships of the connected subscriber stations is not possible anyway. The effect of reflections in the couplers inserted into the bus to couple the flow of light signal from the subscriber station when using two lightwave transmitters on their own

Lichtwellensender kann als vernachlässigbar angesehen werden.Lightwave transmitter can be considered negligible.

Im faseroptischen Datenübertragungssystem in GB-PS 2 087 679, FR-PS 2 523 384 und DE-PS 3 208 008 werden in einer Abzweiganordnung für die Ankopplung einer Teilnehmerstation zwei Dreitor- und ein Viertorkoppler verwendet. Die beiden Dreitorkoppler werden so in die Sammelleitung eingefügt, daß der vom Lichtwellensender der Teilnehmerstation kommende Lichtsignalstrom nach der Einkopplung im 1. Dreitorkoppler am 2. Dreitorkoppler wieder ausgekoppelt werden kann und damit zum eigenen Lichtwellenempfänger gelangen kann. Damit tritt bei dieser Lösung der unerwünschte Rückführeffekt auf.In the fiber optic data transmission system in GB-PS 2 087 679, FR-PS 2 523 384 and DE-PS 3 208 008 two Dreitor- and a four-way coupler are used in a branch arrangement for the coupling of a subscriber station. The two three-port couplers are inserted into the bus, that coming from the light wave transmitter of the subscriber station light signal stream can be decoupled again after coupling in the first three-duplexer on the 2nd three-port coupler and thus can reach its own light-wave receiver. Thus occurs in this solution, the undesirable feedback effect.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine optische Koppelanordnung an ein Einfasersystem mit Duplexübertragung für eine Teilnehmerstation zu schaffen, die die Zuverlässigkeit der durchgehenden Sammelleitung erhöht, den Aufwand an Koppelelementen reduziert bzw. die Übertragungsqualität verbessert und den Rückwirkeffekt von Lichtwellensender auf den eigenen Lichtwellenempfänger verhindern kann.The aim of the invention is to provide an optical coupling arrangement to a single-station duplex transmission system for a subscriber station, which increases the reliability of the continuous bus, reduces the complexity of coupling elements or improves the transmission quality and can prevent the retroactive effect of light wave transmitter on the own light-wave receiver.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ankopplung einer Teilnehmerstation an die optische Sammelleitung durch eine geeignete Anordnung zu realisieren, die ein Minimum an Koppelelementen repräsentiert und gleichzeitig eine Rückführung von Lichtsignalen des Lichtwellensenders auf den eigenen Lichtwellenempfänger der sendenden Teilnehmerstation verhindert.The object of the invention is to realize the coupling of a subscriber station to the optical bus by a suitable arrangement, which represents a minimum of coupling elements and at the same time prevents a return of light signals of the lightwave transmitter to the own lightwave receiver of the transmitting subscriber station.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ankopplung einer Teilnehmerstation an ein Einfasersystem für die Duplexübertragung zwischen mehreren Teilnehmerstationen über zwei optische Dreitorkoppler und einen optischen Viertorkoppler erfolgt.According to the invention the object is achieved in that the coupling of a subscriber station to a Einfasersystem for the duplex transmission between a plurality of subscriber stations via two optical Dreitorkoppler and a fourth optical optical coupler.

In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung werden die beiden optischen Dreitorkoppler mit der Seite mit einem Tor mit der durchgehenden Sammelleitung sowie über je ein Tor der gegenüberliegenden Seite miteinander und das jeweils zweite Tor der gegenüberliegenden Seite mit den zwei Toren einer Seite des Viertorkopplers verbunden, während an die beiden gegenüberliegenden Tore des Viertorkopplers der Lichtwellensender und der Lichtwellenempfänger der Teilnehmerstation angeschlossen sind.In an expedient embodiment of the invention, the two optical three-port couplers are connected to the side with a gate with the continuous bus and via a gate of the opposite side each other and the respective second gate of the opposite side with the two gates one side of the fourth corker, while at the two opposite ports of the four-fiber optic light coupler and the light-wave receiver of the subscriber station are connected.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung der Erfindung werden optische Drei- und Viertorkoppler mit einem Teilerverhältnis 1:1 verwendet.In a further expedient embodiment of the invention, optical three- and four-quarter couplers with a divider ratio of 1: 1 are used.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be described below with reference to an embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: Koppelanordnung mit zwei Dreitorkopplern und einem Viertorkoppler für Einfaserbussystem Fig. 2: DreitorkopplerFig. 1: coupling arrangement with two three-core couplers and a four-way coupler for single-fiber bus Fig. 2: three-port coupler

Die Koppelanordnung besteht erfindungsgemäß aus zwei Dreitorkopplern und einem Viertorkoppler. Es werden zur Vereinheitlichung der Dämpfungsverhältnisse Koppler mit einem Teilerverhältnis 1:1 eingesetzt. Gemäß Fig. 1 sind die beiden Dreitorkoppler DTK,-und DTK₂ so in die Sammelleitung eingefügt, daß der durchgängige Duplexverkehr auch bei Ausfall der Teilnehmerstation gewährleistet ist und eine Lichtsignalrückführung vom eigenen Lichtwellensender S auf den eigenen Lichtwellenempfänger E nur bei Ringsystemen aber nicht bei Systemen nach dem Prinzip der offenen Schleife bzw. Liniensystem und dann nur mit einer größeren Dämpfung behaftet auftreten kann. Das dritte Tor der beiden Dreitorkoppler ist mit je einem der Teilnehmerstation gegenüberliegenden Tor des Viertorkopplers VTK verbunden. An die der Teilnehmerstation zugewandten Tore des Viertorkopplers wird der Lichtwellensender S und der Lichtwellenempfänger S angeschlossen. Damit ist Einkopplung des Lichtsignalstromes vom Lichtwellensender der Teilnehmerstation in beide Richtungen in die Sammelleitung und die Auskopplung aus beiden Richtungen von der Sammelleitung auf den Lichtwellenempfänger der Teilnehmerstation gewährleistet. Bei der Verwendung von Drei- und Viertorkopplern mit dem o. g. Teilerverhältnis und der Annahme einer rückflußfreien Weiterleitung des an den Toren eintreffenden Lichtsignalstromes kann ein gleicher Dämpfungswert für die möglichen Übertragungsrichtungen gewährleistet werden:The coupling arrangement according to the invention consists of two three-core couplers and a four-quarter coupler. For the purpose of standardizing the damping ratios, couplers with a divider ratio of 1: 1 are used. According to Fig. 1, the two three-core coupler DTK, and DTK ₂ are inserted into the bus, that the continuous duplex traffic is guaranteed even in case of failure of the subscriber station and a light signal feedback from own light wave transmitter S on the own light-wave receiver E only in ring systems but not in systems according to the principle of the open loop or line system and then can only be subject to a greater attenuation. The third port of the two three-port coupler is connected to one of the subscriber station opposite gate of the four-quad coupler VTK. At the subscriber station facing gates of the four-quad coupler of the light wave transmitter S and the light wave receiver S is connected. This coupling of the light signal current is guaranteed by the light wave transmitter of the subscriber station in both directions in the manifold and the coupling from both directions of the bus to the light wave receiver of the subscriber station. When using three and four-way couplers with the above-mentioned divider ratio and the assumption of a return-free forwarding of the light signal current arriving at the gates, an equal attenuation value for the possible transmission directions can be ensured:

Durchgangsdämpfung an der SL D_sl_ = 6 dB _{Transmission loss} at the SL D _sl _ = 6 dB

Auskoppeldämpfung aus der SL A_sl_-»_T = 6 dBDecoupling attenuation from SL A _sl _- » _T = 6 dB

Einkoppeldämpfung in die SL E_T _>._SL=6dBCoupling damping in the SL E _T _>. _SL = 6dB

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Koppelanordnung bestehen darin, daß der Aufwand in der Koppelanordnung gegenüber den bisher bekannten Lösungen z. T. erheblich gesenkt werden kann, die Dämpfungsverhältnisse für die in Frage kommenden Übertragungsrichtungen in der Koppelanordnung einheitlich gestaltet werden können, der störende Rückkoppeleffekt in der Koppelanordnung vom Lichtwellensender auf den Lichtwellenempfänger ausgeschlossen wird und in der Teilnehmerstation nur ein Lichtwellensender und ein Lichtwellenempfänger benötigt wird.The advantages of this coupling arrangement according to the invention are that the effort in the coupling arrangement with respect to the previously known solutions z. T. can be significantly reduced, the damping ratios for the relevant transmission directions in the coupling arrangement can be made uniform, the disturbing feedback effect in the coupling arrangement is excluded from the light wave transmitter to the light wave receiver and in the subscriber station only a light wave transmitter and a light wave receiver is needed.

Claims

Invention claim:

1. Optical coupling arrangement to a Einfasersystem with duplex transmission, characterized in that a subscriber station is connected via two optical Dreitorkoppler and a quad optical coupler with the bidirectionally operated optical bus.

2. Optical coupling arrangement to a Einfasersystem with duplex transmission according to item 1, characterized in that the optical three-port couplers (DTK, and DTK ₂ ) are connected to the side with a gate each with the bus (SL) and a gate on the opposite side for the continuous flow of information and the second of the same side of the two optical three-port coupler to each gate of the optical quad (VTK) side and to a gate on the other side of the optical quad coupler of the light wave transmitter (S) and the light wave receiver (E) are connected ,

3. Optical coupling arrangement to a Einfasersystem with duplex transmission according to item 1, characterized in that four and three-quad optical couplers are used with a divider ratio of 1: 1.