DE19606909A1 - Verfahren zur empfangsseitigen Störsignalunterdrückung an offenen seriellen Lichtwellenleiterschnittstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur empfangsseitigen Störsignalunterdrückung an offenen seriellen Lichtwellenleiterschnittstellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In der Datenübertragungstechnik werden in zunehmendem Maße Lichtwellenleiter, im folgenden LWL genannt, als Übertragungsmedium eingesetzt. Derartige LWL- Verbindungen zeichnen sich vorteilhafterweise unter normierten Aufwandsbedingungen durch eine große Reichweite bei systembedingt galvanischer Trennung zwischen Sender und Empfänger aus. Marktübliche sogenannte Transceiver wie beispielsweise der Toshiba TODX295/297 sind besonders einfach an digitale Schaltungen zur Signalverarbeitung ankoppelbar. Die Empfänger dieser Transceiver verfügen über eine spezielle Schaltung zur Pegelanpassung an das optische Eingangssignal, um die Pulsbreitenverzerrungen zu minimieren.

Im praktischen Betrieb derartiger LWL-Übertragungsstrecken zeigt sich jedoch das Problem, daß bei Unterbrechungen im optischen Übertragungsweg der Kette elektrooptischer Wandler - LWL - optoelektrischer Wandler an beliebiger Stelle im laufenden Betrieb durch unvermeidbare Einkopplung von Fremdlicht bei im wesentlichen statistisches, optisches Störsignal am empfangsseitigen optoelektrischen Wandler anliegt und in eine äquivalente elektrische Störwandlung umgesetzt wird. Infolge fehlenden qualifizierten Datensignals wird diese Störspannung als vermeintlich gedämpftes Datensignal interpretiert und durch die Mittel zur Pegelanpassung auf Nennsignalpegel verstärkt. Aus Sicht einer empfangenden Datenverarbeitungseinrichtung erscheint ein derart angepaßtes Störsignal als aufbereitetes Datensignal, das hinsichtlich der Datenverarbeitungseinrichtung einerseits im Wege kontinuierlicher Dateninterpretation zu einer Verarbeitungsgrundlast führt und andererseits die Ergebnisse der Dateninterpretation als tatsächliche Daten angenommen werden, wodurch Fehlverarbeitungen im empfangenden System hervorgerufen werden. Beide Tatbestände werden als extrem nachteilig angesehen.

Durch interne Vorbenutzung ist bekannt, über Optokoppler abzufragen, ob das LWL- Kabel an der Baugruppe, die den Transceiver enthält, angeschlossen ist. Diese Lösung bedingt zusätzlich feinmechanisch orientierten Aufwand und ist darüber hinaus zur Erfassung zur Trennung eines LWL-Kabels zwischen Transceivern oder der Abkopplung des LWL-Kabels an der Gegenstelle ungeeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das mit einfachen Mitteln, insbesondere unter Verzicht auf feinmechanisch orientierten Aufwand die Unterdrückung von an offenen seriellen LWL-Schnittstellen unvermeidbar eingekoppelten Störsignalen unabhängig von der Art des Zustandekommens gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weiterführende vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 beschrieben.

In ihrem Wesen geht die Erfindung von dem Tatbestand aus, daß die Übertragungsgeschwindigkeit auf digitalen seriellen Übertragungsstrecken medienunabhängig aus dem Erfordernis der kommunikativen Interoperatibilität heraus gemäß CCITT/ETSI-Empfehlungen genormt und als diskrete Übertragungsraten vorbekannt sind. Dabei ist eine vorgegebene maximale Datenübertragungsrate unmittelbar durch eine feste Zeitspanne gekennzeichnet, während der ein aktueller Signalzustand kontinuierlich gehalten wird. Jeder Signalzustandswechsel innerhalb dieser Zeitspanne beruht demgemäß auf einer Signalübertragungsrate, die größer ist als die vereinbarungsgemäß vorgegebene maximale Datenübertragungsrate und ist demzufolge als Störsignal anzusehen. Dabei ist es unerheblich, welcher binäre Signalzustand zum Zeitpunkt des störenden Signalzustandswechsel aktuell ist.

Dementsprechend wird aus der vorgegebenen maximalen Datenübertragungsrate der seriellen Schnittstelle ein vorgebbares Signalmuster abgeleitet, wobei das Signalmuster signalzustandsunabhängig durch ein zustandswechselfreies Intervall abgebildet wird.

Beim Auftreten eines eine Störung qualifizierenden Zustandswechsels innerhalb eines zustandswechselfreien Intervalls über die Weiterleitung des Zustandssignals an die empfangende Datenverarbeitungseinrichtung unterbrochen.

Im ungestörten Datenübertragungsbetrieb sind aufeinanderfolgende Signalzustandswechsel bestimmungsgemäß derart zeitlich beabstandet, daß das die Dauer des vorgegebenen zustandswechselfreien Intervalls stets überschritten wird und demzufolge die empfangenen Daten ununterbrochen an die empfangende Datenverarbeitungseinrichtung weitergeleitet werden.

Im Falle der Unterbrechung des eingangs beschriebenen optischen Übertragungsweges wird ein durch ein breit moduliertes Frequenzspektrum gekennzeichnetes Fremdlicht empfangen, das stets auch so hochfrequente Spektralanteile im empfangenen Demodulationssignal aufweist, die ein Datensignal mit einer Signalübertragungsrate vortäuschen, die größer ist als die vorgegebene maximale Datenübertragungsrate. Demgemäß sind innerhalb des zustandswechselfreien Intervalls vereinbarungswidrige Signalzustandswechsel detektierbar, deren erstmaliges Auftreten zur Unterbrechung der Weiterleitung des Zustandssignals führt.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird die Unterbrechung der Weiterleitung für eine Zeitdauer von mindestens 20 ms aufrechterhalten. In vorteilhafter Weise werden dadurch netzfrequente Störquellen, wie etwa netzbetriebene Beleuchtungsmittel, signaltechnisch eliminiert.

Vorteilhafterweise ist dieses Verfahren mit für sich bekannten parametrierbaren Zeitgeberbausteinen sehr einfach realisierbar und kommt dabei ohne feinmechanisch orientierte oder mit Justageaufwand verbundene Mittel aus.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Lichtwellenleiterankopplung an eine elektrische Schnittstelleneinrichtung und

Fig. 2 eine Darstellung ausgewählter Signalverläufe.

Gemäß Fig. 1 wird ein Sendedatenstrom 411 in einer Schnittstelleneinrichtung 410 in ein zur seriellen Übertragung geeignetes Übertragungsprotokoll, beispielsweise RS 232, umgesetzt und zum Lichtwellenleiterschnittstellenbaustein 420 übertragen. Mit dem Lichtwellenleiterschnittstellenbaustein 420 werden die gemäß dem seriellen Übertragungsprotokoll aufgeschalteten Daten zum Transport über optische Medien aufbereitet, elektrooptisch gewandelt und über einen Lichtwellenleiter 421 für die Senderichtung verschickt. Für die Empfangsrichtung ist ein Lichtwellenleiter 422 vorgesehen, der am Lichtwellenleiterschnittstellenbaustein 420 endet. Nach der optoelektrischen Wandlung des Empfangssignals wird aus dem elektrischen Äquivalent des optischen Leitungssignals das Zustandssignal 100 regeneriert, das entsprechend einem vorgegebenen Übertragungsprotokoll, beispielsweise RS 232, an die Schnittstelleneinrichtung 410 weitergeleitet wird, mit dem es in den Empfangsdatenstrom 412 umgesetzt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die empfangsseitige Verbindung zwischen dem Lichtwellenleiterschnittstellenbaustein 420 und der Schnittstelleneinrichtung 410 durch einen Schalter 450 unterbrechbar, der als Öffner ausgestaltet und durch ein Unterbrechungssignal 300 steuerbar ist. Das Unterbrechungssignal 300 wird in einer Auswerteschaltung 430 generiert, die an eine Zeitbasis 440 und den das Zustandssignal 100 führenden empfangsseitigen Ausgang des Lichtwellenleiterschnittstellenbausteins 420 angeschlossen ist.

Zur Erläuterung des Verfahrens sind in Fig. 2 ausgewählte Signalverläufe im zeitlich determinierten Zusammenhang dargestellt. Das Zustandssignal 100 ist durch aufeinanderfolgende Zustandswechsel 101 bis 106 gekennzeichnet, deren schnellstmögliche zeitliche Aufeinanderfolge durch die vereinbarungsgemäß vorgegebene maximale Datenübertragungsrate limitiert ist. Ausgehend von dieser maximalen Übertragungsrate des Zustandssignals 100 wird ein Signalmuster 200 vorgegeben, das zustandsunabhängig durch ein zustandswechselfreies Intervall abgebildet wird. Das Signalmuster 200 ist in Fig. 2 in positiver Logik dargestellt, wobei jeweils die low-high-Flanke 201, 203, 205 und 207 den Beginn und die fallende Flanke 202, 204 und 206 das Ende eines zustandswechselfreien Intervalls darstellt. Dabei ist vorgesehen, daß jeder Zustandswechsel 101 bis 106 des Zustandssignals 100 zu den Zeitpunkten 1, 3, 5, 7, 8 und 9 jeweils den Beginn eines zustandswechselfreien Intervalls des Signalmusters 200, gekennzeichnet durch die steigenden Flanken 201, 203, 205 und 207, auslöst.

Während des Datenempfangs ist vereinbarungsgemäß die Dauer eines gehaltenen Zustands des Zustandssignals 100, das sind die zeitlichen Abstände zwischen den Zeitpunkten 1 und 3, 3 und 5 sowie 5 und 7, größer als das zugehörige startsynchronisierte zustandswechselfreie Intervall, das durch die zeitlichen Abstände zwischen den Zeitpunkten 1 und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6 gegeben ist. Das ebenfalls in positiver Logik in Fig. 2 dargestellte Unterbrechungssignal 300 bleibt inaktiv, gleichbedeutend mit dem geschlossenen Zustand des Schalters 450.

Bei Unterbrechung des optischen Übertragungsweges kommt es durch fehlende Datensignale und Fremdlichteinfall zu undeterminierten Zustandswechseln des Zustandssignals 100, die in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 105 und 106 versehen sind. Dabei wird das vereinbarungsgemäß zustandswechselfreie Intervall zwischen den Zeitpunkten 7 und 10 beginnend mit dem startsynchronisierten Zustandswechsel 207 des Signalmusters infolge des Zustandswechsels 104 des Zustandssignals 100 durch den unerwarteten Zustandswechsel 105 des Zustandssignals 100 verletzt, woraufhin das Signalmuster 200 mit dem Zustandswechsel 208 zum Zeitpunkt 8 erneut startsynchronisiert wird.

Der als fehlerhaft erkannte Zustandswechsel 105 des Zustandssignals 100 bewirkt die Aktivierung des Unterbrechungssignals 300 unter Öffnung des Schalters 450 und Unterbrechung des empfangsseitigen Signalflusses zwischen dem LWL- Schnittstellenbaustein 420 und der Schnittstelleneinrichtung 410.

In gleicher Weise stellt der Zustandswechsel 106 des Zustandssignals 100 zum Zeitpunkt 9 unabhängig davon, ob der Zeitpunkt 9 seines Auftretens vor oder nach dem Zeitpunkt 10 liegt, einen vereinbarungsgemäß undeterminierten Zustandswechsel dar, soweit seine zeitliche Beabstandung von dem vorausgehenden Zustandswechsel 105 kürzer ist als das vereinbarungsgemäß unterbrechungsfreie Intervall des Signalmusters 200.

Die Unterbrechung des Signalflusses zwischen dem LWL-Schnittstellenbaustein 420 und der Schnittstelleneinrichtung 410 im Falle undeterminierter Signalwechsel des Zustandssignals 100 befreit vorteilhafterweise jede beliebige der Schnittstelleneinrichtung 410 empfangsseitig nachgeschalteten Datenverarbeitungseinrichtung von grundsätzlich belastenden sowie ergebnislosen Dateninterpretationsversuchen, die zu Fehlverarbeitungen führen können. Damit wird sowohl die Sicherheit der Datenübertragung als auch der Datenverarbeitung erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Aktivierung des Unterbrechungssignals 300 und die damit verbundene Öffnung des Schalters 450 über eine vorgebbare Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Für diese Zeitspanne, die in Fig. 2 durch die Beabstandung der Zeitpunkte 8 und 11 dargestellt ist, ist eine Dauer von mindestens 20 ms vorgesehen. Vorteilhafterweise wird dadurch der störende Einfluß netzfrequent erregter Lichtquellen unterbunden.

Bezugszeichenliste

1 . . . 11 Zeitpunkte
100 Zustandssignal
101 . . . 106 Zustandswechsel des Zustandssignals
200 Signalmuster
201 . . . 209 Zustandswechsel des Signalmusters
300 Unterbrechungssignal
410 Schnittstelleneinrichtung
411 Sendedatenstrom
412 Empfangsdatenstrom
420 LWL-Schnittstellenbaustein, Transceiver
421 LWL-Senderichtung
422 LWL-Empfangsrichtung
430 Auswerteschaltung
440 Zeitbasis
450 Schalter

Claims (3)

1. Verfahren zur empfangsseitigen Störsignalunterdrückung an offenen seriellen Lichtwellenleiterschnittstellen mit einem eine automatische Pegelregelung umfassenden Schnittstellenbaustein, der mit einer eine serielle elektrische Schnittstelle bedienenden Einrichtung verbunden ist, die mit einer vorgegebenen maximalen Datenübertragungsrate betrieben werden, bei dem

• - das empfangene optische Signal in ein adäquates elektrisches, binärwertiges Zustandssignal umgesetzt wird,
• - bei dem der Zeitverlauf des elektrischen Zustandssignals abgetastet, analysiert und mit einem vorgebbaren Signalmuster verglichen wird,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das vorgebbare Signalmuster aus der vorgegebenen maximalen Datenübertragungsrate abgeleitet wird, wobei das vorgebbare Signalmuster zustandsunabhängig durch ein zustandswechselfreies Intervall abgebildet wird, und
• - daß bei jedem Zustandswechsel des Zustandssignals innerhalb eines zustandswechselfreien Intervalls die Weiterleitung des Zustandssignals an die die serielle elektrische Schnittstelle bedienenden Einrichtung unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung über einen Zeitraum von mindestens 20 ms aufrechterhalten wird.