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Die Erfindung betrifft ein System zur optischen Datenübertragung und ein Verfahren zur optischen Datenübertragung.
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Aus der
DE 42 17 899 C2 ist ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken bekannt, bei dem Managementinformationen, umfassend Diagnose- und Steuerinformationen, berücksichtigt werden.
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Aus der US 2007 / 0116076 A1 ist als nächstkommender Stand der Technik System zur optischen Datenübertragung bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine besonders hohe Datenrate auf möglichst wenigen Signalleitungen bei einem System zur optischen Datenübertragung zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System zur optischen Datenübertragung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale dem System zur optischen Datenübertragung ist, dass ein Gerät eine Schnittstelle für einen elektrischen Datenbus aufweist,
wobei ein Medienkonverter mit der Schnittstelle verbunden ist, in dem ein Transceiver angeordnet ist, der einen elektrischen Datenstrom in einen gesendeten optischen Datenstrom wandelt beziehungsweise den empfangenen optischen Datenstrom in einen elektrischen Datenstrom wandelt,
wobei im Medienkonverter ein Mittel zum Einkoppeln oder Auskoppeln eines Diagnose- und Steuer-Datenstroms vorgesehen ist, der dem Transceiver über eine Schnittstelle zuführbar ist,
- - so dass Werte von physikalischen Zustandsgrößen von zumindest einem Bauteil des Transceivers erfassbar sind und die zugehörige Information im Diagnose- und Steuer-Datenstrom dem Datenstrom im Medienkonverter zuleitbar ist,
- - und so, dass über den Diagnose- und Steuer-Datenstrom Steuerwerte zur Beeinflussung von Bauteilen des Transceivers des Medienkonverters zuführbar sind.
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Von Vorteil ist dabei, dass die Diagnoseinformation im Medienkonverter in den Ethernet-Datenstrom eingekoppelt wird und somit keine zusätzlichen Signalleitungen oder Bussysteme oder Schnittstellen notwendig sind zur Übertragung der Diagnoseinformation zwischen Transceiver des Medienkonverters und Gerät oder einem mit diesem zum Datenaustausch verbundenen Rechner. Denn der Diagnose- und Steuer-Datenstrom wird in einfacher Weise eingekoppelt oder ausgekoppelt in den Ethernet-Datenstrom.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der elektrische Datenbus ein Ethernet. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Datenraten ermöglicht sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Sendemittel Leuchtdioden, wie LED oder Halbleiterlaser, und die Empfangsmittel photosensitive Halbleiter, wobei Treiber den Sendemitteln elektrische Energie gesteuert zuführt, wobei die Leuchtstärke der Sendemittel steuerbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Leuchtstärke steuerbar ist und somit ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken ausführbar ist, bei dem Managementinformationen, umfassend Diagnose- und Steuerinformationen, berücksichtigt werden
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Management-Datenstrom Diagnose-Informationen und Steuerinformationen für die Bauteile des Transceivers des Medienkonverters. Von Vorteil ist dabei, dass Istwerte übertragbar sind an einen mit dem Gerät verbundenen Rechner und Sollwerte übertragbar sind an den Medienkonverter, insbesondere an dessen Transceiver. Dabei sind die Sollwerte sogar von den Istwerten abhängig erzeugbar, wodurch ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken ausführbar ist, beispielsweise ein nach Stand der Technik bekanntes Verfahren. Somit ist Energie einsparbar und bei Alterung der Lichtleiter die Sendeleistung erhöhbar.
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Erfindungsgemäß umfassen die Diagnose-Informationen einen im Transceiver des Medienkonverters erfassten Temperaturwert. Von Vorteil ist dabei, dass bei zu hoher Temperatur eine Abschaltung oder eine Reduzierung der Sendeleistung ausführbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Reduzierung der Datenrate ausführbar. Darüber hinaus ist bei Einschalten nach längerer Ruhepause auch eine Umgebungstemperatur zu diesem Einschaltzeitpunkt erfassbar und weitermeldbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Diagnose-Informationen im Transceiver des Medienkonverters erfasste Lichtintensitätswerte oder Infrarot-Lichtintensitätswerte oder das Unterschreiten beziehungsweise Nicht-Unterschreiten einer oder mehrerer Werte an kritischer Leuchtstärke. Von Vorteil ist dabei, dass davon abhängig Aktionen auslösbar sind, wie Erhöhen oder Erniedrigen der Sendeleistung.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel zum Einkoppeln oder Auskoppeln des Diagnose- und Steuer-Datenstroms eine Logik,
insbesondere die zum Auskoppeln die Header der Datenpakete des Datenstroms prüft auf Zugehörigkeit zum Diagnose- und Steuer-Datenstrom und zum Einkoppeln die Datenpakete des Diagnose- und Steuer-Datenstroms in den Datenstrom des Medienkonverters einkoppelt. Von Vorteil ist dabei, dass die Logik ohne Mikroprozessor oder Mikrocontroller ausführbar ist und somit der sonstige Datenstrom nur gering belastet wird.
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Erfindungsgemäß ist das Mittel zum Einkoppeln oder Auskoppeln des Diagnose- und Steuer-Datenstroms ein Switch vorgesehen, insbesondere ein Ethernet-Switch,
insbesondere ein managed switch, der zum Auskoppeln die Header der Datenpakete des Datenstroms prüft auf Zugehörigkeit zum Diagnose- und Steuer-Datenstrom und zum Einkoppeln die Datenpakete des Diagnose- und Steuer-Datenstroms in den Datenstrom des Medienkonverters einkoppelt. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein kostengünstiges Mittel verwendbar ist, da der Switch als Massenprodukt erhältlich ist.
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Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zur optischen Datenübertragung sind, dass ein Gerät eine Schnittstelle für einen elektrischen Datenbus aufweist,
wobei in dem Medienkonverter zumindest ein Transceiver angeordnet ist, der einen elektrischen Datenstrom in einen gesendeten optischen Datenstrom wandelt beziehungsweise den empfangenen optischen Datenstrom in einen elektrischen Datenstrom wandelt,
wobei im Medienkonverter ein Diagnose- und Steuer-Datenstrom eingekoppelt beziehungsweise ausgekoppelt wird, der dem Transceiver über eine Schnittstelle zugeführt wird,
- - so dass Werte von physikalischen Zustandsgrößen von zumindest einem Bauteil des Transceivers erfasst werden und die zugehörige Information im Diagnose- und Steuer-Datenstrom dem Datenstrom im Medienkonverter zugeleitet wird,
- - und so, dass über den Diagnose- und Steuer-Datenstrom Steuerwerte zur Beeinflussung von Bauteilen des Transceivers des Medienkonverters zugeführt werden.
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Von Vorteil ist dabei, dass zusätzliche Signalleitungen für die Diagnose- und SteuerInformationen einsparbar sind und sehr hohe Datenraten erreichbar sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch skizziert.
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Dabei ist das erfindungsgemäße Gerät beispielhaft als ein einen Elektromotor speisender Umrichter ausgeführt oder als dezentrale Steuereinheit. Über einen Feldbus oder ein anderes Bussystem ist das Gerät mit einem Rechner zum Datenaustausch verbindbar.
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Wie in 1 beschrieben, weist das Gerät 1 eine leitungsgebundene Ethernet-Schnittstelle auf, an die ein Medienkonverter 18 angeschlossen ist, der eine Lichtwellenleiter-Schnittstelle bietet.
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Zum Anschluss des Medienkonverters 18 weist das elektrische Gerät 1, insbesondere ein mit Feldbus verbundenes Feldgerät, einen Ethernet-Umsetzer 6 auf, der einen Datenstrom in einen Ethernet-Signalstrom 2 umwandelt beziehungsweise einen Ethernet-Signalstrom 3 empfängt und rückumwandelt.
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Außerdem weist das elektrische Gerät 1 einen weiteren Ethernet-Umsetzer 7 auf, der einen Datenstrom in einen Ethernet-Signalstrom 4 umwandelt beziehungsweise einen Ethernet-Signalstrom 5 empfängt und rückumwandelt.
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Im Medienkonverter 18 wird der Ethernet-Datenstrom von einem Umsetzer 9, der den Ethernet-Signalstrom 4, beispielsweise von einer 100BaseT-Physik in einen medienunabhängigen Ethernet-Datenstrom umwandelt, an einen weiteren Umsetzer 11 weitergeleitet beziehungsweise zurückgeleitet, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt.
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Vom Umsetzer 11 werden die Datenströme mit dem Transceiver 13 ausgetauscht. Der Transceiver 13 weist optische Sende- und auch Empfangsmittel auf, so dass der zum Senden bestimmte Datenstrom als Licht oder Infrarot-Strahlung ausgesendet und aus der eingehenden Licht oder Infrarot-Strahlung ein eingehender Datenstrom erhältlich ist.
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In entsprechender Weise ist im Medienkonverter 18 auch ein weiterer Umsetzer 8 angeordnet, der den vom oder zum Ethernet-Umsetzer 6 strömenden Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt und an einen weiteren Umsetzer 10 weiterleitet beziehungsweise zurückgeleitet, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt und somit an die Schnittstelle eines Transceivers 12 anschließbar ist.
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Vom Umsetzer 10 werden die Datenströme mit dem Transceiver 12 ausgetauscht. Auch der Transceiver 12 weist optische Sende- und auch Empfangsmittel auf, so dass der zum Senden bestimmte Datenstrom als Licht oder Infrarot-Strahlung ausgesendet und aus der eingehenden Licht oder Infrarot-Strahlung ein eingehender Datenstrom erhältlich ist.
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Des Weiteren wird der Ethernet-Datenstrom, welcher zwischen Umsetzer 8 und 10 ausgetauscht wird einer Logik 14 zugeführt, die Mittel zum Herausfiltern beziehungsweise Einkoppeln eines Diagnosedatenstroms aufweist. Das Ausfiltern beziehungsweise Einkoppeln der für die Datenpfade 15 und 17 vorgesehenen Daten geschieht in der Art, dass diese Daten nicht an die Umsetzer 10 und 11 übermittelt werden. Da diese Logik 14 als Hardware ausführbar ist, wobei jedoch kein Mikrocontroller oder Mikroprozessor notwendig ist, ist ein besonders schnelles und zeitlich im Wesentlichen unverzögertes Herausfiltern beziehungsweise Einkoppeln des Diagnosedatenstroms ermöglicht.
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Im Transceiver 12 und 13 sind jeweils auch Treiber, welche die Sendemittel ansteuern, angeordnet. Außerdem sind auch Bauteile zum Ausführen einer Logik vorhanden, so dass eine Diagnose ermöglicht ist. Insbesondere sind Mittel zum Bestimmen der Leuchtstärke eingehender Strahlung vorhanden, so dass ein derartiges Überprüfen auf eine derartige Leuchtstärke ermöglicht ist, dass das Überschreiten oder Unterschreiten einer kritischen Strahlungsintensität detektierbar ist.
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Außerdem sind im Transceiver 12 und 13 jeweils Mittel zum Beeinflussen der Sendeleistung der Sendemittel angeordnet. Darüber hinaus sind auch ein Sensor, wie beispielsweise ein Temperatursensor im Transceiver 12 und/oder 13 vorsehbar, wobei die erfassten Temperaturwerte dem Diagnosedatenstrom zugefügt werden.
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Der Diagnosedatenstrom 15 wird dem Transceiver 12 zugeleitet beziehungsweise von dort empfangen. Ebenso wird der Diagnosedatenstrom als Diagnosedatenstrom 17 dem Transceiver 13 zugeleitet beziehungsweise von dort empfangen.
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Somit sind die im jeweiligen Transceiver (12, 13) bestimmten Diagnoseinformationen vom Transceiver über die Logik dem Ethernet-Datenstrom einkoppelbar und somit weiterleitbar an das Gerät 1 oder ein mit diesem zum Datenaustausch verbundenen Rechner.
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Ebenso ist eine Steuerinformation von diesem Rechner oder vom Gerät 1 über die Logik aus dem Ethernet-Datenstrom in den Diagnosedatenstrom einkoppelbar und dem Transceiver 12 oder 13 zuführbar, so dass dort das entsprechende Mittel, wie beispielsweise das Sendemittel, beeinflussbar. Auf diese Weise ist also beispielsweise die Leuchtstärke der Sendemittel beeinflussbar und entsprechend der Licht-Dämpfung, beispielsweise durch Alterung von Lichtleitern der Lichtwellenleitung 16 anpassbar.
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Wenn also nun bei einer Testmessung festgestellt wird, dass die über einen Lichtleiter empfangene Lichtleistung unter einen kritischen Wert gefallen ist, wird die Sendeleistung des entsprechenden Sendemittels erhöht und eine entsprechende Warninformation herausgegeben. Der Rechner ist auch in der Lage, die Testmessung wiederholt zu veranlassen und somit sofort nach Feststellung des Unterschreitens der empfangenen kritischen Lichtleistung die Sendeleistung zu erhöhen.
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Die Diagnoseinformation wird in Datenpaketen versendet, wobei jedem Datenpaket ein spezieller, die Diagnoseinformation kennzeichnender Header angehört. Somit ist das Herausfiltern und Unterscheiden von Diagnoseinformation im Unterschied zu den sonstigen Datenpaketen in einfacher Weise durch die Logik 14 ausführbar.
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In der 2 ist ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch skizziert.
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Im Unterschied zur 1 ist hierbei statt der Logik 14 ein Switch 20, insbesondere ein Ethernet-Switch, eingesetzt, womit der Datenstrom 15 und auch 17 auskoppelbar oder einkoppelbar ist.
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Der Switch 20 ist als managed Switch 20 ausgeführt, so dass diejenigen Datenpakete des am Port P1 oder P3 eingehenden Datenstroms, welche einen die Diagnoseinformation kennzeichnenden Header aufweisen, weitergeleitet werden an das Port P2 und von dort über die medienunabhängige Schnittstelle an den Schnittstellenumsetzer 21. Darüber hinaus wird die am Port P2 über die Schnittstelle vom Schnittstellenumsetzer 21 eingehende Diagnoseinformation dem Ethernet-Datenstrom zwischen den Ports P1 und P3 beigemischt.
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Der Switch 20 weist zwar einen Speicher auf zur Zwischenspeicherung auf und arbeitet Regeln ab, wodurch eine gewisse Verzögerungszeit erreicht wird, aber als Switch ist ein kostengünstiges Massenprodukt einsetzbar.
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Der Diagnosedatenstrom weist nicht nur erfasste Istwerte, sondern auch Werte von Sollgrößen, also Steuerwerte, auf.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt Ethernet ein anderer Feldbus, wie Profibus, Interbus, Devicenet, CAN, oder dergleichen verwendet, insbesondere wobei statt Ethernet-Switch ein entsprechender Switch verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gerät, insbesondere mit Feldbus verbundenes Feldgerät
- 2
- Ethernet-Signalstrom
- 3
- Ethernet-Signalstrom
- 4
- Ethernet-Signalstrom
- 5
- Ethernet-Signalstrom
- 6
- 100BaseT, Ethernet-Umsetzer
- 7
- 100BaseT, Ethernet-Umsetzer
- 8
- Umsetzer, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt
- 9
- Umsetzer, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt
- 10
- Umsetzer, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt
- 11
- Umsetzer, der den Ethernet-Signalstrom in einen Ethernet-Datenstrom umwandelt
- 12
- Transceiver, aufweisend optische Sende- und Empfangsmittel
- 13
- Transceiver, aufweisend optische Sende- und Empfangsmittel
- 14
- Logik
- 15
- Diagnosedatenstrom
- 16
- Lichtwellenleitung
- 17
- Diagnosedatenstrom
- 18
- Medienkonverter
- 20
- Switch
- 21
- Schnittstellenumsetzer
- P1
- erstes Port
- P2
- zweites Port
- P3
- drittes Port
