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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft aktive optische Kabel und Systeme, welche aktive
optische Kabel umfassen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen
Aktives-optisches-Kabel-Apparat und Verfahren, welche Faserbruch
(fiber breakage) in einem aktiven Faserkabel detektieren und Laseremissionen,
welche aus dem Faserbruch resultieren, vermindern.
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Beschreibung der betreffenden
Technik
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Aktive
optische Kabel werden vermehrt als eine Alternative zu kupferbasierten
Verbindungs-Links, z. B. für Datenberechnung-Verbindungen
(data computing connections), welche Daten-Transmissionsanforderungen
von 10 Gigabit (GBit) pro Sekunde (Gbit/s) oder mehr haben, benutzt.
Herkömmlicher Weise hat passive und aktive Kupferverkabelung
viel der Konnektivität zwischen Server-zu-Server und Server-zu-Schalter-Verbindungen
in vielen Datenberechnungssystemen bereitgestellt. Wenn sich jedoch
Daten-Transmissionsraten 10 GBit/s annähern, beginnt die
Datenübertragungs-Qualität von Kupferverkabelung
zu leiden. Daher werden alternative Konnektivitätslösungen,
wie etwa aktive optische Kabel, benutzt, um viele der Verbindungs-Links
innerhalb von existierenden kupferbasierten Systemen zu ersetzen.
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Ein
aktives optisches Faserkabel (active optical fiber cable) umfasst
typischerweise ein optisches Faserkabel, wie etwa ein Faserband
(fiber ribbon) oder einen Faserstrang (fiber strand), welches zwischen
zwei optischen Transceivern gekoppelt ist. Der Transmitter-Abschnitt
der optischen Transceiver koppelt oder übermittelt Laseremissionen
in das optische Fiberkabel zum Empfang mittels des Empfängerabschnitts
des anderen optischen Transceivers. Jeder optische Transceiver verbindet
mit dem Kupfer-Port eines existierenden Systems. Daher statten in
dieser Weise aktive optische Kabel existierende kupferbasierte Systeme
mit den Vorzügen von optischer Transmission bei verschiedenen
Stellen durchgehend durch das Transmissionssystem aus.
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Bezüglich
von den aktiven optischen Kabeln zugeordneten Sicherheitserwägungen
spezifiziert der internationale Sicherheitsstandard IEC
60825 für optische Transmissions-Systeme, wie
durch die internationale elektrotechnische Kommission ausgeführt,
dass nicht mehr als ein relativ sicherer Pegel von Laseremission
von einem aktiven optischen Faserkabel durch Menschen zugänglich
ist, d. h. mittels des menschlichen Auges gesehen wird. Solche Sicherheitsstandards
gelten für Laseremissionen, welche von den optischen Transceivern
zu dem optischen Faserkabel während eines normalen Betriebs gekoppelt
sind, sowie Laseremissionen, welche aus einem einzelnen Fehlerzustand
herrühren. Ein einzelner Fehlerzustand kann eine durchgeschnittene (cut)
oder gebrochene (broken) Faser in dem optischen-Faserkabel, das
Entfernen eines Konnektors und/oder eine Fehlfunktion in dem Treiber-integrierter-Schaltkreis
des aktiven optischen Kabels, in der Firmware, in dem Zusammenbau-Prozess
oder im allgemeinen Betrieb umfassen.
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Während
normaler Betriebsbedingungen ist gewöhnlich keine Laseremission,
welche von den optischen Transceivern zu dem optischen-Faserkabel gekoppelt
ist, durch Menschen zugänglich, obwohl solch ein Koppeln
noch sorgfältig gesteuert werden muss, um die etablierten
IEC-Sicherheitsstandards zu erfüllen. Wenn jedoch eine
optische Faser innerhalb des optischen Faserkabels zerschnitten
oder gebrochen ist, muss die aus der Fehlfunktion herrührende
Laseremission noch bei oder unterhalb eines für ein Auge
sicheren Pegels sein, um die existierenden Sicherheitsstandards
zu erfüllen. Außerdem wird der erlaubte Emissionspegel
für Systemkonfigurationen, welche mehrere Laser-Emitter
in parallelen aktiven optischen Kabeln umfassen, sowie für
Konfigurationen, in welchen mehrere optische Fasern relativ nahe
zueinander innerhalb eines aktiven optischen Kabels angeordnet sind,
vermindert. Erlaubte Emissionspegel werden ferner sogar für
Aktives-optisches-Kabel-Anordnungen vermindert, welche individuelle
optische Fasern in einer Strangform (strand form) haben und in einer
von mehreren geometrischen Anordnungen sind.
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Um
solche Sicherheitsstandards zu verfüllen, wird herkömmlicher
Weise eine optische Leistung, welche in die Faser gekoppelt wird,
um einen geeigneten Betrag gedämpft, so dass, wenn ein
Faserbruch auftritt, die Menge von optischer Leistung, welche durch
ein menschliches Auge zugänglich ist, bei oder unter einem
Sicherheitspegel bleibt. Jedoch begrenzt optische-Leistung-Dämpfung
in dieser Weise schwerwiegend die Wahl von optischen Quell-Lasern
(source lasers), und weitet den Aufwand für Testen und
Programmieren aus, welcher durch den Herstellungsprozess des optischen
Kabels erfordert wird.
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Alternativ
können Komponenten, welche die Reflexion von Laseremissionen
zu System-Rückkopplungs-Geräten begrenzen, benutzt
werden, um existierende Sicherheitsstandards zu erfüllen.
Solche Konfigurationen können jedoch dazu führen,
dass verschiedene System-Komponenten keine Kenntnis von optischen
Leistungspegeln haben, was daher eine geeignete Antwort auf einen
authentischen Fehlerzustand verhindern kann.
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Daher
gibt es einen Bedarf nach einem Aktives-optisches-Kabel-Apparat
und nach einem Verfahren zum Detektieren eines Bruches innerhalb
eines aktiven optischen Kabels und, auf eine Detektion des Bruches
hin, zum Ergreifen einer geeigneten Aktion, um sicherzustellen,
dass Laseremissionen, welche von dem Bruch herrühren und
durch das menschliche Auge zugänglich sind, bei einem relativ sicheren
Pegel gemäß den etablierten Sicherheitsstandards
bleiben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
Aktives-optisches-Kabel-Apparat und das Verfahren involvieren Steuern
des Betriebes des aktiven optischen Kabels basierend auf der Detektion von
Signal-Verlust, z. B. aufgrund eines Faserbruches, innerhalb des
aktiven optischen Kabels. Das aktive optische Kabel umfasst einen
ersten und einen zweiten optischen Transceiver, jeder optische Transceiver
mit einem Offene-Faser-Steuermodul (open fiber control module) oder
einer anderen geeigneten Konfiguration, welche zwischen der Transmissionsseite
und der Empfängerseite des entsprechenden optischen Transceivers
gekoppelt ist. Die Transmissionsseite jedes optischen Transceivers
ist mit der Empfängerseite des anderen optischen Transceivers über
eine Mehrzahl von Transmissionskanälen gekoppelt, wie etwa
eine Mehrzahl von optischen Fasern. Jedes Offene-Faser-Steuermodul
ist konfiguriert, den optischen Leistungspegel von optischen Signalen
zu detektieren, welche mittels der Empfängerseite des optischen
Transceivers, innerhalb dessen das Offene-Faser-Steuermodul ansässig
ist, empfangen sind, und, basierend auf solch einer Detektion, den
Betrieb der entsprechenden Transmissionsseite des optischen Transceivers
zu steuern. Wenn empfangene Leistungspegel vermindert sind, z. B.
aufgrund eines gebrochenen oder beschädigten Transmissionskanals
zwischen den optischen Transceivern, kann das Offene-Faser-Steuermodul
auf diese Weise das Stoppen einer Datensignal-Transmission von den
Transmittern innerhalb des aktiven optischen Kabels initiieren und
eine Polling-Signal-Transmission von den Transmittern innerhalb
des aktiven optischen Kabels initiieren. Wenn die empfangenen Leistungspegel
auf ihre normalen Betriebspegel zurückkehren, was anzeigt,
dass der Transmissionskanal repariert worden ist, kann das Offene-Faser-Steuermodul die
Wiederaufnahme einer Datensignal-Transmission von den Transmittern
innerhalb des aktiven optischen Kabels initiieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines kupferbasierten
Transmissionssystems umfassend ein aktives optisches Kabel, wie etwa
ein aktives optisches Kabel, welches ein Offene-Faser-Kabelmodul
zum Detektieren eines Kabelbruchs in dem aktiven optischen Kabel
umfasst, gemäß Ausführungsformen der
Erfindung;
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2 ist
eine schematische Ansicht eines aktiven optischen Kabels gemäß Ausführungsformen der
Erfindung, umfassend zumindest ein Offene-Faser-Kabelmodul zum Detektieren
eines Optisches-Signal-Verlusts in dem aktiven optischen Kabel;
und
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines Optisches-Signal-Verlusts
in einem aktiven optischen Kabel gemäß Ausführungsformen
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung zeigen ähnliche Bezugsnummern ähnliche
Komponenten an, um das Verständnis des Aktives-optisches-Kabel-Apparates
und der Verfahren durchgehend durch die Beschreibung der Zeichnungen
zu erhöhen. Obwohl spezifische Merkmale, Konfigurationen
und Anordnungen hierin unten diskutiert werden, sollte auch verstanden
werden, dass solch eine Spezifität nur für illustrative
Zwecke ist. Ein Fachmann in der Technik wird erkennen, dass andere
Schritte, Konfigurationen und Anordnungen nützlich sind,
ohne von dem Geist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
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Ausführungsformen
der Erfindung umfassen ein aktives optisches Kabel, welches die
Fähigkeit hat, einen Signalverlust, z. B. aufgrund eines
Faserbruches, innerhalb des aktiven optischen Kabels zu detektieren
und übermäßige Laseremission von dem Faserbruch,
welcher durch ein menschliches Auge zugänglich ist, zu
verhindern. Das aktive optische Kabel umfasst ein Offene-Faser-Steuer-(OFC)-Modul oder
eine andere geeignete Anordnung, welche konfiguriert ist, Faserbruch
basierend auf dem Pegel von optischer Leistung zu detektieren, welche
mittels der Empfängerseite des optischen Transceivers von
jeder optischen Faser (jedem optischen Faserkanal) in dem aktiven
optischen Kabel empfangen wurde. Basierend auf der Detektion eines
verminderten optischen Signals unterhalb (below) eines gegebenen Pegels
weist das OFC-Modul den Transmitter innerhalb des optischen Transceivers
an, ein Übermitteln (transmitting) zu stoppen oder alternativ
eine Transmission auf einen sicheren niedrigen Pegel zu vermindern.
Sobald der Transmitter seine optische Transmission stoppt, detektiert
das OFC-Modul in dem optischen Transceiver bei dem anderen Ende des
aktiven optischen Kabels die angehaltene optische Transmission an
seine entsprechende Empfängerseite und weist daher seinen
entsprechenden Transmitter an, auch eine optische Transmission zu stoppen.
Die OFC-Module sind auch konfiguriert, ihre jeweiligen optischen
Transceiver anzuweisen, auf die Detektion eines verminderten optischen
Signals unterhalb eines gegebenen Pegels hin, oder wenn das andere
Ende des aktiven optischen Kabels nicht hochgefahren ist (not powered
up) oder gerade zurückgesetzt worden ist in einen Polling-Zustand
einzutreten. In dem Polling-Zustand übermittelt der Transmitter
innerhalb des optischen Transceivers periodisch ein Polling-Signal
und das OFC-Modul überwacht (monitors) die Empfängerseite
innerhalb des optischen Transceivers nach einem Erhalt des übermittelten
Polling-Signals innerhalb einer gegebenen Zeitperiode, was somit
einen normalen Betrieb des aktiven optischen Kabels anzeigt. Wenn
sein entsprechender optischer Transceiver in dem Polling-Zustand
ist, ist das OFC-Modul konfiguriert, alle empfangenen Polling-Signale
zurück zu dem optischen Transceiver zu übermitteln,
von welchem das Polling-Signal empfangen wurde. Das OFC-Modul weist
den entsprechenden optischen Transceiver an, nur dann zu seinem
normalen Betriebszustand zurückzukehren, wenn während
des Polling-Zustandes das OFC-Modul bestimmt, dass das andere Ende des
aktiven optischen Kabels normal arbeitet, z. B. dass es keinen Faserbruch
zwischen den zwei optischen Transceivern gibt.
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Mit
Bezug nun auf 1 ist eine schematische Ansicht
eines aktiven optischen Kabels 10 zur Benutzung in einem
Daten-Transmissions-System, wie etwa ein andererseits kupferbasiertes
Transmissions-System, gezeigt. Wie im größeren
Detail hierin unten diskutiert wird, umfasst gemäß Ausführungsformen
der Erfindung das aktive optische Kabel 10 ein oder mehr
Offene-Faser-Steuer-(OFC)-Module oder eine andere geeignete Konfiguration
zum Detektieren von Signalverlust in dem aktiven optischen Kabel,
z. B. aufgrund eines Faserbruches in dem aktiven optischen Kabels,
und zum Steuern des Betriebs des aktiven optischen Kabels 10 in
Antwort auf den detektierten Signalverlust hin und zur nachfolgenden
Signal-Wiederherstellung.
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Das
aktive optische Kabel 10 umfasst einen ersten optischen
Transceiver 12, einen zweiten optischen Transceiver 14 und
eine Optische-Faser-Anordnung 16, welche zwischen dem ersten
optischen Transceiver 12 und dem zweiten optischen Transceiver 14 gekoppelt
ist. Die Optische-Faser-Anordnung 16 umfasst typischerweise
eine Mehrzahl von optischen Fasern, welche in einer geeigneten Optische-Faser-Anordnung
angeordnet sind, wie etwa parallele optische Felder (optical arrays)
innerhalb eines oder mehr geaderten (stranded) Kabeln oder ein oder
mehr Optische-Faser-Bändern (ribbons).
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Jeder
des ersten optischen Transceivers 12 und des zweiten optischen
Transceivers 14 kann einen geeigneten Elektrische-Verbindung-Abschnitt 18 zum
Verbinden des entsprechenden optischen Transceivers an einen Daten-Transmissionssystem-Port 22,
wie etwa ein Kupfer-Port, umfassen, welcher ein Teil eines im Ganzen
kupferbasierten Datentransmissionssystems sein mag. Jeder des ersten
optischen Transceivers 12 und des zweiten optischen Transceivers 14 umfasst
geeignete Komponenten, um optische Transmission dazwischen und elektro-optische Konversion
für geeignete Zwischenverbindung mit den entsprechenden
Datentransmissionssystem-Ports 22 bereitzustellen. Auch
kann jeder des ersten optischen Transceivers 12 und des
zweiten optischen Transceivers 14 als ein quad-steckbarer-(QSFP)-Transceiver
mit kleinem Formfaktor (quad small-form-factor pluggable transceiver)
oder als eine andere geeignete Transceiver-Konfiguration zum Verbinden
mit den Datentransmissionssystem-Ports 22 konfiguriert
sein.
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Demgemäß können
innerhalb eines gegebenen Datentransmissionssystems Benutzer ein
steckbares kupferbasiertes Transmissionsgerät durch das aktive
optische Kabel 10 ersetzen. Der Formfaktor des aktiven
optischen Kabels 10 reflektiert den des kupferbasierten
Transmissionssystems, welches ersetzt wird. Für die Datentransmission-Leitungskarte (data
transmission line card) bei jedem Ende des Systems, wo das aktive
optische Kabel 10 eingesteckt ist, sieht das Ende des aktiven
optischen Kabels 10 genau wie ein kupferbasiertes Transmissionssystem
aus und agiert genau wie ein kupferbasiertes Transmissionsgerät.
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Typischerweise
kommt, mit dem aktiven optischen Kabel 10, die Optische-Faser-Anordnung 16 „fest
verdrahtet” („hard wired”) mit sowohl
dem ersten optischen Transceiver 12 als auch dem zweiten
optischen Transceiver 14, um so viele der Hindernisse zu eliminieren,
welche faseroptische Verbindungen in der Vergangenheit in ähnlichen
Anwendungen gehabt haben. Zum Beispiel, müssen sich mit
aktiven optischen Kabeln Techniker nicht um Säubern, Splicen
(splicing) und anderen Verbindungs-Angelegenheiten sorgen. Aktive
optische Kabel sind auch indifferent für elektromagnetische
Interferenz und stellen eine Abhilfe für unbeabsichtigte
Masseschleifen (ground loops) bereit, nicht wie viele kupferbasierte Verbindungsgeräte.
Außerdem müssen sich Techniker nicht um Augensicherheit
sorgen, außer wenn es einen Bruch in einer der optischen
Fasern gibt, somit der Bedarf nach dem offenen-Faser-Steuermodul
in dem aktiven optischen Kabel, wie im größeren
Detail hierin unten diskutiert wird.
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Mit
Bezug nun auf 2 ist eine schematische Ansicht
eines aktiven optischen Kabels 10 gezeigt, welches ein
Offene-Faser-Kabel-(OFC)-Modul umfasst zum Detektieren eines Optisches-Signal-Verlusts
in dem aktiven optischen Kabel, z. B. aufgrund eines Faserbruchs
innerhalb des aktiven optischen Kabels, gemäß Ausführungsformen
der Erfindung. Wie hierin oben diskutiert, umfasst das aktive optische
Kabel 10 einen ersten optischen Transceiver 12,
einen zweiten optischen Transceiver 14
und eine Optische-Faser-Anordnung
oder eine andere Transmissionskanal-Anordnung 16, welche
dazwischen gekoppelt ist.
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Der
erste optische Transceiver 12 und der zweite optische Transceiver 14 haben
jeder eine Übermittlungs- oder Transmissionsseite, welche
einen Mehrkanal-optischen-Transmitter umfassen kann, wie etwa einen
Laser-Treiber 24, welcher mit einem Vertikale-Kavität-Oberflächen-emittierenden-Laser-(vertical-cavity
surface-emitting) (VCSEL)-Feld 26, welches der Zahl von
Transmissionskanälen entspricht, gekoppelt ist. Auch können
der erste optische Transceiver 12 und der zweite optische
Transceiver 14 jeder eine Empfangs- oder Empfängerseite
haben, welche einen Mehrkanal-Empfänger oder einen Mehrkanal-Empfänger-integrierter-Schaltkreis
(IC) 28 umfasst, welcher mit einem Optische-Faser-Stift-Feld
(pin array) 32 gekoppelt ist, welches der Zahl von Transmissionskanälen
entspricht. In jedem optischen Transceiver ist ein (Host)-Controller
oder -Prozessor 34 eines allgemeinen Zweckes zwischen dem
Laser-Treiber 24 und dem Empfänger-IC 28 gekoppelt.
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Die
Transmitterseite des ersten optischen Transceivers 12 ist
mit der Empfängerseite des zweiten optischen Transceivers 14 über
eine erste Mehrzahl von optischen Fasern 36, wie etwa ein
Optische-Faser-Band-Kabel oder ein geadertes Kabel, gekoppelt. Auch
ist die Transmitterseite des zweiten optischen Transceivers 14 mit
der Empfängerseite des ersten optischen Transceivers 12 über
eine zweite Mehrzahl von optischen Fasern 38, wie etwa
ein Optische-Faser-Band-Kabel (optical fiber ribbon cable) oder
ein geadertes Kabel (stranded cable), gekoppelt. Die Zahl von optischen
Fasern in jeder Mehrzahl von optischen Fasern 36, 38 entspricht
der Zahl von VCSELs in dem entsprechenden VCSEL-Feld 26 bei
einem Ende der optischen Fasern und der Zahl von Stiften (pins)
in dem Stiftfeld 32 bei dem anderen Ende von optischen
Fasern.
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In
jedem des ersten optischen Transceivers 12 und des zweiten
optischen Transceivers 14 steuert der jeweilige Controller
oder Prozessor 34 im Allgemeinen den Betrieb der Transmitterseite
des Transceivers, z. B. den Laser-Treiber 24, und die Empfängerseite
des Transceivers, z. B. den Empfänger-IC 28. Der
Controller 34 verarbeitet allgemein Anweisungen, Daten
und andere Information, welche von dem jeweiligen Transceiver übermittelt
wurden und mittels des entsprechenden Transceivers empfangen wurden,
umfassend elektro-optische konvertierte Information zu und von dem
kupferbasierten Datentransmissionssystem über die jeweiligen
Elektrische-Verbindung-Abschnitte 18. Der Controller oder Prozessor 34 handhabt
auch die Bewegung von verschiedenen Anweisungen, Daten und anderer
Informationen zu und von Komponenten innerhalb des jeweiligen optischen
Transceivers.
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Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung umfasst ein oder umfassen beide optische Transceiver
ein Offene-Faser-Steuer-(OFC)-Modul 42. Das OFC-Modul 42 ist
konfiguriert, Signalverlust innerhalb des aktiven optischen Kabels 10,
z. B. aufgrund von einem Faserbruch innerhalb der Optische-Faser-Anordnung 16,
zu detektieren und den Betrieb des entsprechenden optischen Transceivers,
innerhalb dessen das OFC-Modul 42 ansässig ist,
zu steuern, wie im größeren Detail hierin unten
diskutiert wird. Das OFC-Modul 42 kann als ein Teil des
Controllers 34 umfasst sein, wie gezeigt z. B. als Hardware,
Firmware oder eine Kombination von beiden. Alternativ kann das OFC-Modul 42 ein
alleinstehender Controller-IC sein, welcher mit dem Controller 34 gekoppelt
ist. Es sollte auch verstanden sein, dass der Controller 34 und
das OFC-Modul 42 eine einzelne Komponente sein können,
z. B. eine einzelne Controller-integrierte-Schaltung (IC). Der Betrieb
des OFC-Moduls 42 wird in größerem Detail
hierin unten diskutiert.
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Einer
oder mehr des Controllers 34, des OFC-Moduls 42,
des Laser-Treibers 24 und des Empfänger-ICs 28 können
teilweise oder gänzlich von irgendeiner geeigneten Struktur
oder Anordnung umfasst sein, z. B. einer oder mehr integrierten Schaltungen.
Es sollte auch verstanden werden, dass jeder des ersten optischen
Transceivers 12 und des zweiten optischen Transceivers 14 andere
Komponenten, Hardware und Software (nicht gezeigt) umfasst, welche
für den Betrieb anderer Funktionalität und Funktionen
des jeweiligen optischen Transceivers benutzt werden, welche hierin
nicht speziell beschrieben sind.
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Jeder
des ersten optischen Transceivers 12 und des zweiten optischen
Transceivers 14 können teilweise oder gänzlich
in der Form einer Hardware-Schaltung und/oder anderen Hardware-Komponenten
innerhalb eines größeren Gerätes oder
einer Gruppe von Komponenten konfiguriert sein. Alternativ kann
zumindest ein Abschnitt von jedem des ersten optischen Transceivers 12 und
des zweiten optischen Transceivers 14 in der Form von Software konfiguriert
sein, z. B. als Verarbeitungsanweisungen und/oder als ein oder mehr
Sätze von Logik- oder Computer-Code. In solch einer Konfiguration
sind die Logikanweisungen oder Verarbeitungsanweisungen typischerweise
in einem Datenspeichergerät (nicht gezeigt) gespeichert.
Das Datenspeichergerät ist typischerweise mit einem Prozessor
oder Controller, z. B. dem Controller 34, gekoppelt. Der
Prozessor oder Controller greift auf die notwendigen Anweisungen von
dem Datenspeichergerät zu und führt die Anweisungen
aus oder überträgt die Anweisungen an eine geeignete
Stelle innerhalb des optischen Transceivers.
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Im
Betrieb ist das OFC-Modul 42 konfiguriert, den Leistungspegel
der optischen Signale, welche mittels des entsprechenden Empfänger-ICs 28 in dem
optischen Transceiver von jedem der Optische-Transmission-Kanäle
empfangen wurden, zu überwachen und zu detektieren. Wenn
das OFC-Modul 42 irgendeinen Signalverlust in dem Empfänger-IC 28 in
irgendeinem der Transmissionskanäle detektiert, z. B. aufgrund
einer Faserbeschädigung oder eines Faserbruchs, ist das
OFC-Modul 42 konfiguriert, alle Transmitter auf der entsprechenden Transmissionsseite
des optischen Transceivers anzuweisen, ein Übermitteln
von optischen Datensignalen zu stoppen. Sobald sämtliche
optische Transmissionen von dem optischen Transceiver gestoppt worden
sind, wird das OFC-Modul 42 in dem anderen (zweiten) optischen
Transceiver den entsprechenden Signalverlust an den entsprechenden
Empfänger-IC 28 detektieren und wird daher die
entsprechenden Transmitter auf der Transmissionsseite des anderen (zweiten)
optischen Transceivers anweisen, ein Übermitteln (transmitting)
zu stoppen. Dann werden die optischen Transceiver ihren Normal-Betriebszustand
auf einen Polling-Zustand wechseln, z. B. automatisch oder auf spezifische
Anweisungen von ihrem entsprechenden OFC-Modul 42 hin.
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In
dem Polling-Zustand übermittelt jeder der Transmitter innerhalb
eines oder beider der optischen Transceiver, z. B. die Transmitter
innerhalb desjenigen optischen Transceivers, dessen OFC-Modul 42 anfänglich
Signalverlust detektierte, periodisch ein Polling-Signal oder eine
andere geeignete optische Transmission entlang ihrem jeweiligen Transmissionskanal.
Das OFC-Modul 42 in demselben optischen Transceiver überwacht
den entsprechenden Empfänger-IC 28 nach einem
korrekten Empfang der Polling-Signale, was einen normalen Betrieb
aller Transmissionskanäle in dem aktiven optischen Kabel 10 anzeigt.
Wenn das OFC-Modul 42 in dem Polling-Zustand ist, ist das OFC-Modul 42 konfiguriert,
irgendwelche empfangenen Polling-Signale von der Empfängerseite
seines optischen Transceivers zu der Transmissionsseite seines optischen Transceivers
zu übertragen. Daher werden auf diese Weise Polling-Signale,
welche von einem ersten optischen Transceiver zu einem zweiten optischen Transceiver übermittelt
werden, mittels des zweiten optischen Transceivers empfangen, zu
den Transmittern in dem zweiten optischen Transceiver übertragen
und zurück zu dem ersten optischen Transceiver übermittelt.
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Wenn
der Empfänger-IC 28 die Polling-Signale nicht
korrekt empfängt, z. B. innerhalb einer gegebenen Zeitperiode,
bleibt der optische Transceiver in dem Polling-Zustand und das OFC-Modul 42 weist nach
einer gegebenen Zeitperiode die Transmitter an, neue Polling-Signale
zu übermitteln. Das aktive optische Kabel 10 bleibt
in dem Polling-Zustand, bis es ein genügendes Anzeichen
dafür gibt, dass das aktive optische Kabel 10 korrekt
arbeitet, d. h. bis der Empfänger-IC 28 in dem
optischen Transceiver die Polling-Signale korrekt, z. B. innerhalb
einer gegebenen Zeitperiode, empfängt. Wenn der Empfänger-IC 28 die
Polling-Signale korrekt empfängt, z. B. innerhalb einer
gegebenen Zeitperiode, wird angenommen, dass alle Transmissionskanäle
in dem aktiven optischen Kabel 10 korrekt arbeiten und
das OFC-Modul 42 wird seine entsprechende Transmissionsseite
anweisen, wieder eine normale Transmission aufzunehmen. Der Empfänger-IC 28 in
dem anderen (zweiten) optischen Transceiver wird beginnen, korrekte
Transmissionssignale zu empfangen, und in Antwort darauf wird das
OFC-Modul 42 innerhalb des anderen (zweiten) optischen
Transceivers seine entsprechende Transmissionsseite anweisen, normale
Transmission wieder aufzunehmen. Einer oder beide der optischen
Transceiver werden dann von ihrem Polling Zustand zurück
zu ihrem Normal-Betriebszustand wechseln, z. B. automatisch oder
auf spezifische Anweisungen von ihrem entsprechenden OFC-Modul 42 hin.
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Mit
Bezug nun auf 3 mit anhaltendem Bezug auf 2 ist
ein Blockdiagramm eines Verfahrens 50 zum Detektieren eines
Optisches-Signal-Verlusts in einem aktiven optischen Kabel, wie
etwa in dem aktiven optischen Kabel 10, gezeigt. Wie in
größerem Detail hierin unten diskutiert wird,
kann das aktive optische Kabel 10 entweder in einem Normal-Zustand
oder Normal-Modus oder in einem Polling-Zustand oder Polling-Modus
arbeiten.
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In
einem Normal-Betriebszustand oder -Modus übermittelt die
Transmissionsseite des ersten optischen Transceivers 12 optische
Informationen über eine Mehrzahl von Transmissionskanälen,
z. B. eine erste Mehrzahl von optischen Fasern 36, zu der Empfängerseite
des zweiten optischen Transceivers 14 und die Transmissionsseite
des zweiten optischen Transceivers 14 übermittelt
optische Information über eine andere Mehrzahl von Transmissionskanälen,
z. B. eine zweite Mehrzahl von optischen Fasern 38, an die
Empfängerseite des ersten optischen Transceivers 12.
Als Teil (part), dass das aktive optische Kabel in einem Normal-Zustand
arbeitet, umfasst das Verfahren 50 auch einen Schritt 54 zum
Detektieren oder Überwachen der Empfängerseite
jedes optischen Transceivers, um zu bestimmen, ob der entsprechende
Empfänger-IC 28 innerhalb des optischen Transceivers
korrekte Optisches-Signal-Leistungspegel in allen Transmissionskanälen
empfängt oder nicht. Wie hierin oben diskutiert, kann solch
ein Detektieren oder Überwachen mittels des jeweiligen OFC-Moduls 42 und/oder
mittels seines assoziierten Controllers 34 innerhalb des
optischen Transceivers durchgeführt werden.
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Auch
als Teil des Normal-Betriebszustands umfasst das Verfahren 50 auch
einen Schritt 56, in welchem alle Transmissionskanäle
innerhalb eines gegebenen optischen Transceivers an bleiben, d.
h. die Transmissionsseite des (ersten) optischen Transceivers macht
weiter, optische Information zu der Empfängerseite des
anderen (zweiten) optischen Transceivers in allen verfügbaren
Transmissionskanälen dazwischen zu übermitteln.
Zum Beispiel hat in diesem Transmissionszustand der Laser-Treiber 24 eine
normale Vorspannung (normal bias) und normale Modulation. Wenn der Überwachungsschritt 54 bestimmt,
dass der Empfänger-IC 28 korrekte Optisches-Signal-Leistungspegel
in allen Transmissionskanälen (Y) empfängt, wird
der Schritt 56 durchgeführt, in welchem die Transmissionsseite
des (ersten) optischen Transceivers weitermacht, optische Information
in allen Transmissionskanälen zu der Empfängerseite
des anderen (zweiten) optischen Transceivers zu übermitteln.
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Wenn
der Überwachungsschritt 54 bestimmt, dass der
Empfänger-IC 28 nicht korrekte Optisches-Signal-Leistungspegel
in allen Transmissionskanälen (N) empfängt, schaltet
(switches) das aktive optische Kabel 10 auf seinen Polling-Zustand oder
-Modus. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung
wechseln einer oder beide der optischen Transceiver von ihrem Normal-Betriebszustand über
zu einem Polling-Zustand in irgendeiner geeigneten Weise, z. B.
automatisch oder auf spezifische Anweisungen von dem entsprechenden
OFC-Modul 42 in dem optischen Transceiver hin. Wenn beide
optischen Transceiver in dieser Weise ihre jeweilige Transmissionsseite
herunter gefahren haben (shut down), haben die optischen Transceiver
(und somit das aktive optische Kabel 10) effektiv von ihrem
Normal-Betriebszustand auf einen Polling-Zustand geschaltet.
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Im
Allgemeinen arbeitet der Betrieb des aktiven optischen Kabels 10 in
dem Polling-Zustand, die optische Transmission von dem Laser-Treiber 24 und dem
VCSEL-Feld 26 abzuschalten oder zu stoppen, z. B. in Antwort
darauf, dass der Empfänger-IC 28 keine korrekten
Optisches-Signal-Leistungspegel in allen Transmissionskanälen
empfängt. Wie hierin oben diskutiert, überwacht
das OFC-Modul 42 seinen jeweiligen Empfänger-IC 28 nach
dem Empfang von korrekten Optisches-Signal-Leistungspegeln in allen Transmissionskanälen
an den Empfänger-IC 28. Wenn das OFC-Modul 42 irgendeinen
Signalverlust in irgendeinem der Transmissionskanäle an
den Empfänger-IC 28 detektiert, ist das OFC-Modul 42 konfiguriert,
alle Transmitter auf der entsprechenden Transmissionsseite des optischen
Transceivers anzuweisen, ein Übermitteln zu stoppen. Sobald
sämtliche Transmission von dem optischen Transceiver gestoppt
worden ist, wird das OFC-Modul 42 in dem anderen (zweiten)
optischen Transceiver Signalverlust in allen Transmissionskanälen
an seinen jeweiligen Empfänger-IC 28 detektieren
und wird ähnlich alle Transmitter auf der entsprechenden
Transmissionsseite seines optischen Transceivers anweisen, ein Übermitteln
zu stoppen. Solch ein Betrieb ist während des Polling-Zustands
erreicht, wie in größerem Detail hierin unten
diskutiert wird.
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Als
Teil des aktiven optischen Kabels 10, welches in dem Polling-Zustand
arbeitet, umfasst das Verfahren 50 einen Schritt 58,
in welchem alte Transmissionskanäle innerhalb eines gegebenen
optischen Transceivers angeschaltet werden, d. h. die Transmissionsseite
des (ersten) optischen Transceivers macht weiter, optische Information
an die Empfängerseite des anderen (zweiten) optischen Transceivers
in allen verfügbaren Transmissionskanälen dazwischen
zu übermitteln.
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Das
Verfahren 50 umfasst auch einen Schritt 62, in
welchem die Transmitter-Anschaltzeit (d. h. TX ON) geprüft
wird, um zu sehen, ob sie x Millisekunden (ms), wie etwa 5 ms, überschritten
hat. Sobald das aktive optische Kabel 10 auf den Polling-Zustand geschaltet
worden ist, übermitteln die Transmitter innerhalb eines
oder beider der optischen Transceiver ein Polling-Signal auf ihrem
jeweiligen Transmissionskanal für eine gegebene Zeitperiode.
Zum Beispiel kann der optische Transceiver, welcher alle Polling-Signale übermittelt
oder welcher anfänglich einige der Polling-Signale übermittelt,
darauf basiert sein, welches OFC-Modul 42 anfänglich
Signalverlust an seinen entsprechenden Empfänger-IC 28 detektierte.
Alternativ können einer oder beide optische Transceiver
automatisch Polling-Signale daraufhin initiieren, dass das aktive
optische Kabel 10 auf den Polling-Zustand schaltet oder
auf spezifische Anweisungen von seinem entsprechenden OFC-Modul 42 hin.
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Das
Verfahren 50 umfasst auch einen Schritt 64 zum
Detektieren oder Überwachen der Empfängerseite
des optischen Transceivers, welcher die Polling-Signale übermittelte.
Der Überwachungsschritt 64 wird während
der Polling-Signal-Transmissionszeitperiode durchgeführt,
d. h. solange wie die Transmitter ein Polling-Signal übermitteln,
z. B. solange wie die „TX an”-Zeit kleiner ist
als x Millisekunden (TX-Anzeit < x
ms = Y).
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Wenn
das aktive optische Kabel 10 in dem Polling-Zustand ist,
detektiert oder überwacht das OFC-Modul 42 innerhalb
eines gegebenen optischen Transceivers seinen entsprechenden Empfänger-IC 28,
um zu bestimmen, ob die Polling-Signale, welche mittels der entsprechenden
Transmitter in dem optischen Transceiver übermittelt worden
sind, erfolgreich zurück übermittelt worden sind
und mittels des Empfänger-IC 28 empfangen worden
sind, um dadurch einen korrekten Betrieb aller Transmissionskanäle
in dem aktiven optischen Kabel 10 anzuzeigen. Das OFC-Modul 42 ist
in einer solchen Weise konfiguriert, dass, wenn das aktive optische
Kabel 10 in dem Polling-Zustand ist, das OFC-Modul 42 irgendwelche
Polling-Signale, welche mittels des entsprechenden Empfänger-IC 28 empfangen
worden sind, zu den entsprechenden Transmittern zur Rückübermittlung
zurück zu dem optischen Transceiver, welcher die Transmission
der Polling-Signale verursachte, übergibt. In dieser Weise
ist das aktive optische Kabel 10 in der Lage zu bestimmen,
ob alle Transmissionskanäle innerhalb des aktiven optischen
Kabels 10 korrekt funktionieren.
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Wenn
der Überwachungsschritt 64 bestimmt, dass die
Empfängerseite des optischen Transceivers, welcher die
Polling-Signale übermittelte, nicht alle der übermittelten
Polling-Signale (N) korrekt zurück empfangen hat, kehrt
das Verfahren 50 zu dem Schritt 62 zurück,
in welchem Transmitter ein Polling-Signal für eine gegebene
Zeitperiode, z. B. für x Millisekunden (ms), übermitteln.
Wenn der Überwachungsschritt 64 bestimmt, dass
die Empfängerseite des optischen Transceivers, welcher
die Polling-Signale übermittelte, alle der übermittelten
Polling-Signale (Y) korrekt zurück empfangen hat, kehrt
das Verfahren 50 zu dem Schritt 56 zum Anschalten
aller Transmitter innerhalb des gegebenen optischen Transceivers
zurück. Die Empfängerseite des anderen (zweiten)
optischen Transceivers wird nachfolgend den korrekten Erhalt aller übermittelten
Signale detektieren und in Antwort wird das entsprechende OFC-Modul 42 alle
Transmitter in diesem (zweiten) optischen Transceiver anweisen,
anzuschalten. Die Empfängerseite des ersten optischen Transceivers wird
dann den korrekten Empfang aller übermittelten Signale
dorthin von dem zweiten optischen Transceiver detektieren. In dieser
Weise funktioniert das aktive optische Kabel 10 einmal
mehr korrekt und hat von dem Polling-Zustand zurück zu
seinem Normal-Betriebszustand geschaltet.
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Das
Verfahren 50 umfasst auch einen Schritt 65, in
welchem die Transmissionsseite jedes optischen Transceivers sämtliche
optische Transmission an den anderen optischen Transceiver stoppt.
Gemäß des Verfahrens 50 wird, wenn die
Transmitter es beendet haben, ein Polling-Signal zu übermitteln,
d. h. nach einer Periode von x Millisekunden (TX ON < x ms = N), der „TX
alle aus”-(„TX all off”)-Schritt 65 durchgeführt,
um somit die optische Transmission jedes Transmitters in dem optischen
Transceiver an den entsprechenden Empfänger in dem anderen
optischen Transceiver zu stoppen. Zum Beispiel hat der Laser-Treiber 24 innerhalb
jedes optischen Transceivers keine Vorspannung und keine Modulation.
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Das
Verfahren 50 umfasst auch einen Schritt 66, in
welchem die Transmitter-Auszeit (transmitter-off time) (d. h. TX
OFF) innerhalb eines gegebenen optischen Transceivers geprüft
wird, um zu sehen, ob die Transmitter-Auszeit y Millisekunden, wie etwa
250 Millisekunden, überschritten hat. Während dieser
Zeit, in welcher die Transmitter ausgeschaltet sind, d. h. solange
wie die Transmitter-Auszeit kleiner ist als y Millisekunden (TX
OFF < y ms = Y),
führt das Verfahren 50 einen Schritt 68 zum
Detektieren oder Überwachen der Empfängerseite
des optischen Transceivers, welcher abgeschaltet ist, durch. Sobald
die Transmitter durchgehend ausgeschaltet sind, d. h. nach einer
Periode von y Millisekunden (TX OFF < y ms = N), gibt das Verfahren 50 eine
Kontrolle zurück an den Schritt 58, wobei alle
Transmissionskanäle innerhalb eines gegebenen optischen Transceivers
angeschaltet werden.
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Wenn
der Überwachungsschritt 68 bestimmt, dass die
Empfängerseite des optischen Transceivers, welcher die
Polling-Signale übermittelte (während des Polling-Signal-Transmissionsschritts 62)
nicht alle der übermittelten Polling-Signale (N) korrekt
zurück empfangen hat, kehrt das Verfahren 50 zu
dem Schritt 66 zurück, in welchem Transmitter für
eine gegebene Zeitperiode, z. B. für y Millisekunden (ms),
abgeschaltet werden. Wenn der Überwachungsschritt 68 bestimmt,
dass die Empfängerseite des optischen Transceivers, welcher
vorher die Polling-Signale übermittelte, alle der übermittelten
Polling-Signale (Y) korrekt zurück empfangen hat, kehrt das
Verfahren 50 zu dem Schritt 56 zurück,
wobei alle Transmitter innerhalb des gegebenen optischen Transceivers
angeschaltet werden, und das aktive optische Kabel 10 kehrt
zu seinem Normal-Betriebszustand zurück, wie z. B. hierin
oben diskutiert.
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Der
Prozess eines Übermittelns von Polling-Signalen für
x Millisekunden und dann eines Abschaltens der Polling-Signal-Transmitter
für y Millisekunden kann unendlich andauern, wenn die übermittelten
Polling-Signale nicht korrekt zurück mittels des optischen
Transceivers empfangen werden. Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung können die Werte für die Zeitperioden
x und y eingestellt werden, z. B. basierend auf Konfigurationsfähigkeit
des aktiven optischen Kabels 10 und seiner zwei optischen
Transceiver und/oder basierend auf Augensicherheitsanforderungen
und/oder Anforderungen des aktiven optischen Kabels.
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Als
ein Bespiel während des Normal-Betriebs des aktiven optischen
Kabels 10 nehme man an, dass eine der optischen Fasern
in der zweiten Mehrzahl von optischen Fasern 38 bricht
oder beschädigt wird. Aufgrund der Beschädigung
der optischen Faser werden die optischen Signale, welche von dem
VCSEL-Feld 26 in dem zweiten optischen Transceiver 14 zu
dem Stift-Feld 32 in dem ersten optischen Transceiver 12 entlang
dieser optischen Faser übermittelt werden, nicht korrekt
mittels des entsprechenden Empfängers in dem Empfänger-IC 28 in
dem ersten optischen Transceiver 12 empfangen werden.
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Das
OFC-Modul 42 in dem ersten optischen Transceiver 12 wird
den verminderten Leistungspegel des optischen Signals an den Empfänger-IC 28 mittels
des beschädigten optischen Transmissionskanal detektieren.
Im Allgemeinen wird dann das OFC-Modul 42 in dem ersten
optischen Transceiver 12 die Transmitter in dem ersten
optischen Transceiver 12, z. B. den Laser-Treiber 24 und
das VCSEL-Feld 26 in dem ersten optischen Transceiver 12, anweisen,
ihre Transmission an die Empfängerseite des zweiten optischen
Transceivers 14 entlang der ersten Mehrzahl von optischen
Fasern 36 herunter zu schalten oder zu stoppen.
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In
Antwort darauf, dass die Transmitter in dem ersten optischen Transceiver 12 herunter
gefahren werden, wird das OFC-Modul 42 in dem zweiten optischen
Transceiver 14 verminderte Leistungspegel der optischen
Signale, welche zu dem Empfänger-IC 28 in dem
zweiten optischen Transceiver 14 übermittelt sind,
detektieren. In Antwort auf das Detektieren der verminderten Leistungspegel
hin wird das OFC-Modul 42 in dem zweiten optischen Transceiver 14 die
Transmitter in dem zweiten optischen Transceiver 14, z.
B. den Laser-Treiber 24 und das VCSEL-Feld 26 in
dem zweiten optischen Transceiver 14, anweisen, ihre Transmission
an die Empfängerseite des ersten optischen Transceivers 12 entlang
der zweiten Mehrzahl von optischen Fasern 38 herunter zu
fahren oder zu stoppen.
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Zu
diesem Zeitpunkt haben die optischen Transceiver und somit effektiv
das aktive optische Kabel 10 von ihrem Normal-Betriebszustand
zu ihrem Polling-Zustand geschaltet. In dem Polling-Zustand weist
das OFC-Modul 42 in dem ersten optischen Transceiver 12 z.
B. die Transmitterseite des ersten optischen Transceivers 12 an,
periodische (period) Polling-Signale an die Empfängerseite
des zweiten optischen Transceivers 14 zu senden. Weil das
aktive optische Kabel 10 nun in dem Polling-Zustand ist, überträgt
das OFC-Modul 42 in dem zweiten optischen Transceiver 14 alle
Polling-Signale, welche mittels der Empfängerseite des
zweiten optischen Transceivers 14 empfangen sind, zu der Transmissionsseite
des zweiten optischen Transceivers 14 zur Rückübermittlung
an den ersten optischen Transceiver 12. Es sollte verstanden
werden, dass die Polling-Signale von irgendeinem oder von beiden
optischen Transceivern herrühren können.
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Solange
wie eine der optischen Fasern in der zweiten Mehrzahl von optischen
Fasern 38 beschädigt ist (wie in diesem Beispiel
angenommen wird), wird die Empfängerseite des ersten optischen
Transceivers 12 nicht alle Polling-Signale korrekt empfangen.
Demgemäß wird das OFC-Modul 42 weitermachen,
anzuweisen, dass Polling-Signale von dem ersten optischen Transceiver 12 zu
dem zweiten optischen Transceiver 14 periodisch übermittelt
werden, z. B. bis die beschädigte optische Faser repariert
ist. Sobald die beschädigte optische Faser in der zweiten
Mehrzahl von optischen Fasern 38 repariert ist, wird die
Empfängerseite des ersten optischen Transceivers 12 beginnen,
alle Polling-Signale korrekt zu empfangen.
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Im
Allgemeinen wird, sobald die Empfängerseite des ersten
optischen Transceivers 12 beginnt, alle Polling-Signale
korrekt zu empfangen, das OFC-Modul 42 in dem ersten optischen
Transceiver 12 die Transmissionsseite des ersten optischen
Transceivers 12 anweisen, wieder eine normale Datensignaltransmission
an die Empfängerseite des zweiten optischen Transceivers 14 aufzunehmen.
Sobald das OFC-Modul 42 in dem zweiten optischen Transceiver 14 erkennt,
dass die Empfängerseite des zweiten optischen Transceivers 14 korrekt
Datensignale von dem ersten optischen Transceiver 12 empfängt, wird
das OFC-Modul 42 in dem zweiten optischen Transceiver 14 die
Transmissionsseite des zweiten optischen Transceivers 14 anweisen,
wieder normale Datensignaltransmission an die Empfängerseite
des ersten optischen Transceivers 12 aufzunehmen. In dieser
Weise wird normale Datensignaltransmission durchgehend durch das
aktive optische Kabel 10 wieder hergestellt. Sobald normale
Datentransmission durchgehend durch das aktive optische Kabel 10 wieder
hergestellt worden ist, schalten beide der optischen Transceiver
und somit effektiv das aktive optische Kabel 10 von dem
Polling-Zustand zurück auf den Normal-Betriebszustand.
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Es
wird für die Fachleute in der Technik ersichtlich sein,
dass viele Änderungen und Ersetzungen an dem Aktives-optisches-Kabel-Apparat
und an den Verfahren, welche hierin beschrieben sind, vorgenommen
werden können, ohne von dem Geist und Geltungsbereich der
Erfindung abzuweichen, wie durch die angehängten Ansprüche
und ihren vollen Geltungsbereich von Äquivalenten definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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