DE19646628A1

DE19646628A1 - Bidirektionales Kommunikationssystem mit Redundanzfunktion

Info

Publication number: DE19646628A1
Application number: DE19646628A
Authority: DE
Inventors: Juergen Fischer; Dieter Riess
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Telent GmbH
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-14

Description

Stand der Technik

Aus der DE 43 06 032 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur elektrooptischen Betriebsersatzschaltung in Kommunikations systemen bekannt. Bei Ausfall einer Einheit wird auf eine redundant dazu ausgelegte Einheit umgeschaltet. An eine er ste Übertragungseinrichtung zur Umsetzung elektrischer Signale in optische Signale ist ein BUS-System angeschlossen. Auch an eine zur ersten Übertragungseinrichtung redundante Einrichtung ist ein solches BUS-System angeschlossen. Aus gangsseitig ist die erste Übertragungseinrichtung mit einer optischen Weiche mit Vereinigungsfunktion verbunden, an die ein Lichtwellenleiter angeschlossen ist. Die optischen In formationssignale werden immer nur über einen Eingang zum Ausgang weitergeleitet. Der andere Eingang erhält keine op tischen Informationssignale. In Rückrichtung dient eine op tische Weiche zur Signalaufteilung auf eine erste und eine zweite zur ersten redundante Einheit. Die jeweils redundan ten Einrichtungen sind kreuzweise über Lichtwellenleiter miteinander verbunden.

Die Steuerung des Kommunikationssystems erfolgt bei der DE 43 06 032 A1 dadurch, daß eine der Sendeeinrichtungen ei nes Paares von ersten Sendeeinrichtungen nur dann optische Informationssignale aussendet, wenn die zugehörige redundant ausgebildete Sendeeinrichtung keine optischen Informations signale aussendet und umgekehrt.

Vorteile der Erfindung

Durch die Ausbildung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ist eine Selbststeuerung durch die das System ansteuernden Da tensignale gegeben, ohne daß Überkreuzungen im optischen Be reich notwendig sind. Dies hat den Vorteil, daß der Pegel plan der optischen Übertragungsstrecke erhalten bleibt und insbesondere bei sonst gleichen optischen Parametern keine zusätzlichen Streckendämpfungen etwa durch eingefügte opti sche Weichen entstehen. Teure optische Bauelemente, wie z. B. optische Weichen, sind nicht notwendig. Mehrere Module können in Kette geschaltet werden, ohne Schaltfehler bei op tischen Kupplungen befürchten zu müssen, da die optischen Verbindungen in deren Zuge sich optische Kupplungen befinden stets ungekreuzt ausgeführt sind.

Als Datensignale für die Übertragung können gleichspannungs freie, z. B. manchestercodierte, Datensignale verwendet wer den.

Es kann auf einfache Weise eine Diagnoseschnittstelle ge schaffen werden, über die signalisiert werden kann, ob die optischen Kupplungen ordnungsgemäß arbeiten.

Aus ANT Nachrichtentechnische Berichte, Heft 9 April 1992, Seiten 103 bis 110 ist zwar auch ein bidirektionales elek trooptisches Kommunikationssystem für eine Zugsteuerung mit Redundanzfunktion bekannt, jedoch ist dieses System nicht selbststeuernd. Es müssen dort Schalter über Steuerleitungen betätigt werden.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Er findung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Übersichtsbild des bidirektionalen elektroopti schen Kommunikationssystems nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Koppel-Interfaces.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 1 wird die Erfindung anhand einer Zugsteuerung er läutert. Der erste Halbzug ist mit HZ1 und der zweite Halb zug mit HZ2 bezeichnet. Die beiden redundant ausgebildeten Koppel-Interfaces KI1 und KI2, bzw. KI3 und KI4 haben die Aufgabe, die notwendigen Daten für die Zugsteuerung des Halbzuges HZ2 zwischen den Halbzügen HZ1 und HZ2 zu übertra gen. Die Kopplung der Halbzüge erfolgt über optische Kupp lungen OK1, OK2 im Zuge von optischen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Für die Erfüllung der Redundanz sind die Sen de- und Empfangsmodule ZSG1 und ZSG2 für die zu übertragen den digitalen Daten wie auch die Koppel-Interfaces KI1, KI2 paarweise vorgesehen. Jedes der Koppel-Interfaces KI1 und KI2 ist sowohl mit dem ZSG1-Modul als auch mit dem ZSG2-Modul verbunden, d. h. die Daten einer Zugsteuerung werden über beide Lichtwellenleiterverbindungen LWL1, LWL2 zwischen den beiden Halbzügen ausgetauscht. Um Kollisionen zu vermei den, sendet nur das aktive ZSG-Modul ein Signal. Über eine Auswertelogik AL jeweils in den Koppel-Interfaces KI1, KI2 wird sichergestellt, daß nicht beide Datenquellen von ZSG1 oder ZSG2 gleichzeitig an einen Empfänger E angeschlossen werden. Beim vorgestellten Redundanzkonzept wird sicherge stellt, daß bei starker Verschmutzung einer optischen Kupp lungshälfte immer noch Daten zwischen den aktiven ZSG-Modulen über die andere Kupplungshälfte ausgetauscht werden können. Im gekuppelten Zustand werden die redundant geschal teten ZSG-Module ZSG1, ZSG2 bzw. ZSG3, ZSG4 mit Hilfe der beiden Koppel-Interfaces KI1, KI2 bzw. KI3, KI4 über jeweils eine optische Kupplung OK1 bzw. OK2 miteinander verbunden. Die elektrischen Verbindungen zwischen den ZSG-Schnittstellen und den Koppel-Interfaces sind als Vierdraht-Vollduplex-Verbindungen realisiert. Für die optische Verbin dung über die Kupplung zwischen jeweils einem Paar von Kop pel-Interfaces KI1, KI2 bzw. KI3, KI4 ist ein LWL-Paar vor gesehen. Die Verbindungen zwischen den ZSG-Schnittstellen sind im gekuppelten Zustand immer miteinander verbunden (Standleitung); d. h. für die Übertragung der ZSG-Daten zwi schen den ZSG-Schnittstellen ist nach dem Kupplungsvorgang kein Verbindungsaufbau erforderlich.

In der Ausgestaltung nach Fig. 1 weist ein Sende- und Emp fangsmodul ZSG1 bzw. ZSG2 jeweils eine elektrische Sende- und Empfangsschnittstelle E auf, wobei die Sender S* als BUS-Teilnehmer geschaltet sind, d. h. ein nichtaktives ZSG-Modul sendet kein Signal. Die Koppel-Interfaces KI1, KI2 bzw. KI3 und KI4 weisen eingangsseitig jeweils ein Paar elektrischer Sende- und Empfangsschnittstellen E1, E2 sowie S1, S2 auf und ausgangsseitig jeweils eine elek trisch/optische Sendeschnittstelle E/O2 und eine op tisch/elektrische Empfangsschnittstelle E/O1 insbesondere zum Anschluß optischer Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Bei je dem der Koppel-Interfaces ist jeweils die ausgangsseitige optisch/elektrische Empfangsschnittstelle E/O1 über eine elektrische Verzweigung VZ mit den eingangsseitigen Sende schnittstellen S1, S2 verbunden. Die jeweils eingangsseiti gen Empfangsschnittstellen E1, E2 sind über eine Auswertelo gik AL nach Fig. 3 verknüpft und mit der elek trisch/optischen Sendeschnittstelle E/O2 verbunden. Als Ver knüpfung dient eine Exklusiv-ODER-Schaltung.

Die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten redundanten Sende- und Empfangsmodul ZSG1, ZSG2 einerseits und dem er sten und zweiten Koppel-Interface KI1, KI2 andererseits er folgt, wie dargestellt, in Form von paarweise überkreuzenden und paarweise nicht überkreuzenden elektrischen Leitungen. Für den Kabeltausch der optischen Verbindungen sind Direkt steckverbindungen D vorgesehen.

Die ZSG-Daten, die insbesondere manchestercodiert also gleichspannungsfrei sind, werden in Senderichtung in einer RS485 ähnlichen Schnittstelle von einem Ausgangsübertrager galvanisch getrennt in der Zugsteuerung abgenommen. Die Kop pel-Interfaces KI1 bis KI4, deren Aufbau in Fig. 2 darge stellt ist, bestehen aus Impulsformer IF, der Auswertelogik AL, sowie Treiber- bzw. Verstärkerstufen TR bzw. VV1 und VV2 für Sende- und Empfangsrichtung. Als elektrooptische bzw. optoelektrische Wandler sind Dioden vorgesehen. Am Vorver stärker in Empfangsrichtung ist eine Diagnoseschnittstelle DS vorgesehen, die eine Fehlermeldung an die Module ZSG1 bis ZSG4 zuläßt, wenn über die Kupplungen keine oder nur gestör te Signale übertragen werden (gestrichelte Wirklinien).

Die Schaltbedingungen für die Auswertelogik AL sind aus nachfolgender Tabelle ersichtlich:

Durch diese Verknüpfung vereinfacht sich die Verkabelung da durch, daß keine besonderen Steuersignale übertragen werden müssen. Durch Abschalten der Datenquellen ZSG1 oder ZSG2 bzw. ZSG3 oder ZSG4 ist die Schaltung selbststeuernd.

Der Sendepegel der Sendediode wird insbesondere so einge stellt, daß die Empfangsdiode bei minimaler Streckendämpfung am oberen Ende des Dynamikbereiches arbeitet. Damit wird die Systemreserve für die Verschmutzung der Kupplungen ohne Übersteuerung der Empfangsdiode maximal.

Claims

1. Bidirektionales Kommunikationssystem mit Redundanz funktion bestehend aus folgenden Baugruppen:

- Einem ersten Sende- und Empfangsmodul (ZSG1) und einem zum ersten Sende- und Empfangsmodul redundanten zweiten Sende- und Empfangsmodul (ZSG2), wobei die beiden Sende- und Emp fangsmodule (ZSG1, ZSG2) jeweils ein Paar elektrischer Sen de- und Empfangsschnittstellen aufweisen und die Sender (S*) als BUS-Teilnehmer geschaltet sind,
- einem ersten Koppel-Interface (KI1) und einem zum ersten Koppel-Interface redundanten zweiten Koppel-Interface (KI2), wobei die beiden Koppel-Interfaces (KI1, KI2) eingangsseitig jeweils ein Paar elektrischer Sende- und Empfangsschnitt stellen und ausgangsseitig jeweils eine elektrisch/optische Sendeschnittstelle und eine optisch/elektrische Empfangs schnittstelle insbesondere zum Anschluß optischer Punkt-zu- Punkt-Verbindungen aufweisen, wobei jeweils die ausgangssei tige optisch/elektrische Empfangsschnittstelle (E/O1) über eine elektrische Verzweigung (VZ) mit den eingangsseitigen Sendeschnittstellen (S1, S2) verbunden ist und wobei jeweils die eingangsseitigen Empfangsschnittstellen (E1, E2) über eine elektrische Auswertelogik (AL) mit der elek trisch/optischen Sendeschnittstelle (E/O2) verbunden sind,
- elektrischen Verbindungen zwischen dem ersten und zweiten Sende- und Empfangsmodul (ZSG1, ZSG2) einerseits und dem er sten und zweiten Koppel-Interface (KI1, KI2) andererseits in Form von paarweise überkreuzenden und paarweise nicht über kreuzenden Leitungen.

2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Datenübertragung mit gleichspannungsfrei codierten Daten insbesondere manchestercodierten Daten er folgt.

3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die elektrisch/optischen bzw. op tisch/elektrischen Schnittstellen der Koppel-Interfaces (KI1, KI2) über kreuzungsfreie optische Punkt-zu-Punkt-Ver bindungen mit gleichartigen weiteren Koppel-Interfaces (KI3, KI4) verbunden sind, die wiederum mit entsprechenden weiteren Sende- und Empfangsmodulen (ZSG3, ZSG4) in Verbin dung stehen.

4. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem er sten und zweiten Sende- und Empfangsmodul (ZSG1, ZSG2) ei nerseits und dem ersten und zweiten Koppel-Interface (KI1, KI2) andererseits sowie den gegebenenfalls vorgesehenen wei teren Sende- und Empfangsmodulen (ZSG3, ZSG4) bzw. weiteren Koppel-Interfaces (KI3, KI4) als Vierdraht-Vollduplex-Verbindung realisiert ist.

5. Kommunikationssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die optischen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen über optischen Kupplungen (OK1, OK2) geführt sind.

6. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch/elektrischen Emp fangseinrichtungen der Koppel-Interfaces (K1, KI2, KI3, KI4) Diagnoseschnittstellen (DS) aufweisen.