DE19836593A1 - Datenerfassungs- und Übermittlungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung für Haltestellen und Stromversorgungsanlagen schienengebundener Fahrzeuge hat ein Leitungsnetz (1), mittels dem zur Übermittlung von Daten die Haltestellen untereinander und mit zumindest einer Zentralstation verbunden sind, Knoten (2), die im Leitungsnetz (1) an- und einer Haltestelle bzw. der zumindest einen Zentralstation zugeordnet sind, Schnittstellenkarten (3), die in den Knoten (2) angeordnet sind und mittels denen Benutzern Zugriff auf die Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung gewährbar ist, und eine Netzsteuerzentrale (4), die z. B. in der zumindest einen Zentralstation angeordnet ist. Um eine derartige Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung so auszugestalten, daß sie auch zur Übertragung von Videosignalen in hervorragender Qualität geeignet ist, wird vorgeschlagen, daß das Leitungsnetz (1) als offenes Transport-Netz OTN ausgebildet ist und daß die Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung an zumindest einer Haltestelle eine optische Überwachungseinrichtung aufweist, deren erfaßte Videosignale mittels einer in einem der entsprechenden Haltestelle zugeordneten Knoten (2) angeordneten Video-In-Schnittstellenkarte (3) in das offene Transportnetz OTN (1) eingebbar und mittels einer in einem einer Überwachungsstation zugeordneten Knoten (2) angeordneten Video-Out-Schnittstellenkarte (3) aus dem offenen Transportnetz OTN (1) entnehmbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung für Haltestellen und Stromversor­ gungsanlagen schienengebundener Fahrzeuge, mit einem Lei­ tungsnetz, mittels dem zur Übermittlung von Daten die Halte­ stellen untereinander und mit zumindest einer Zentralstation verbunden sind, Knoten, die im Leitungsnetz an- und einer Haltestelle bzw. der zumindest einen Zentralstation zugeord­ net sind, Schnittstellenkarten, die in den Knoten angeordnet und mittels denen Benutzern Zugriff auf die Datenerfas­ sungs- und -übermittlungseinrichtung gewährbar ist, und einer Netz­ steuerzentrale, die z. B. in der zumindest einen Zentralstati­ on angeordnet ist.

Derartige Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtungen dienen zur Erfassung und Weiterleitung bzw. Übermittlung von unterschiedlichen Arten von Daten, u. a. auch zur Ausbildung eines Telefonnetzes u. dgl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge­ schilderte Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung derart weiterzubilden, daß sie auch dazu geeignet ist, Video­ signale in hervorragender Qualität, vorzugsweise in Studio­ qualität, und mit der benötigten Kapazität zu übertragen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitungsnetz der Datenerfassungs- und -übermittlungsein­ richtung als offenes Transport-Netz OTN ausgebildet ist und daß die Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung an zu­ mindest einer Haltestelle eine optische Überwachungseinrich­ tung aufweist, deren erfaßte Videosignale mittels einer in einem der entsprechenden Haltestelle zugeordneten Knoten an­ geordneten Video-In-Schnittstellenkarte in das offene Trans­ port-Netz OTN eingebbar und mittels einer in einem einer Überwachungsstation zugeordneten Knoten angeordneten Video- Out-Schnittstellenkarte aus dem offenen Transport-Netz OTN entnehmbar sind. Das OTN kann für folgende Anwendungen, die jeweils entsprechende Schnittstellen erfordern, eingesetzt werden:
Telefoninfrastruktur und Notruf, Fernwirksysteme, lokale Net­ ze, wie Netzleitrechner, Zugsicherungsrechner usw., Elektroa­ kustik-Anlagen, Videoüberwachung und Fahrgastinformationssy­ steme. Über geeignete Schnittstellenmodule kann das OTN bei­ nah alle existierenden physikalischen Schnittstellenstandards verarbeiten, ebenso wie auch sehr spezifische Übertragungs­ protokolle in besonderen Umgebungen. Das OTN überträgt ver­ schiedene Arten von Informationen vollständig durchsichtig über das Netz und dies mit maximaler Verfügbarkeit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung weist die­ se an zumindest einer Haltestelle eine akustische Überwa­ chungseinrichtung auf, deren erfaßte Audiosignale mittels ei­ ner in einem der entsprechenden Haltestelle zugeordneten Kno­ ten angeordneten Audio-In-Schnittstellenkarte in das offene Transport-Netz OTN eingebbar und mittels einer in einem der Überwachungsstation zugeordneten Knoten angeordneten Video- Out-Schnittstellenkarte aus dem offenen Transport-Netz OTN entnehmbar sind.

Vorteilhaft ist das offene Transport-Netz OTN als Glasfaser- Doppelring-Netz ausgebildet. Verschiedene Dienste können die Geräte und die Glasfasern gemeinsam nutzen. Das OTN kann in jede Umgebung einfach eingebunden werden, wobei Investitionen in bereits existierende Geräte weiter genutzt werden können. Durch das OTN wird eine volle Bandbreite für lokale Netze zur Verfügung gestellt, und zwar unabhängig von Verbindungen zu anderen Weitverkehrsnetzen. Die transparenten Verbindungen machen das OTN unabhängig von Änderungen in den höheren Schichten der verschiedenen Protokolle. Aufgrund der leichte­ ren und einfacheren Verdrahtung ergibt sich eine weniger auf­ wendige Verwaltung und Wartung. Da der Übergang von einer Bandbreite des OTN zu einer höheren in einfacher Weise wirt­ schaftlich möglich ist, können getätigte Investitionen besser geschützt werden.

Das offene Transport-Netz OTN kann auch eine daysy chain- oder sternförmige Oberfläche aufweisen.

Als Bandbreite für das offene Transport-Netz sind 36 Mb/s, 150 Mb/s oder 600 Mb/s möglich. Bei hinsichtlich der abdeck­ baren Bandbreite unterschiedlichen Ausgestaltungen des offe­ nen Transport-Netzes OTN ist eine aufwärtskompatible Ausge­ staltung zweckmäßig.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Datenerfassungs- und -über­ mittlungseinrichtung die im offenen Transport-Netz OTN vorge­ sehenen Knoten mittels doppelter Point-to-Point-Glasfaser­ verbindungen unter Ausbildung zweier gegenläufiger Ringe zu­ sammengeschaltet sind, können sämtliche Daten der angeschlos­ senen Geräte über einen Ring gesendet werden, wohingegen sich der zweite Ring im Stand-by-Betrieb befindet. Dennoch wird dieser zweite Ring synchronisiert, so daß seine Verfügbarkeit überwacht wird. Dieser zweite Ring dient dann als Ersatzring und kann, teilweise oder vollständig, den Transport von Daten übernehmen, falls dies erforderlich ist.

Die Knoten können als OTN-N1x-Knoten und/oder als OTN-N2x- Knoten ausgebildet sein, wobei die OTN-N1x-Knoten in einem offenen Transport-Netz OTN mit einer Bandbreite von 36 Mb/s bis zu 600 Mb/s und die OTN-N2x-Knoten in einem offenen Transport-Netz OTN ab einer Bandbreite von 150 Mb/s bis zu 600 Mb/s einsetzbar sind.

Jeder OTN-Knoten basiert zweckmäßigerweise auf einem 19-Zoll- Rahmen.

Jeder OTN-Knoten ist vorteilhaft mit allen OTN-Knoten gemein­ samen Modulen ausgerüstet, z. B. mit einem oder mehreren Netz­ teilen, zwei elektro-optischen Modulen und einer Logik-Karte.

Zweckmäßigerweise weist jeder OTN-Knoten acht Schnittstellen­ module auf, von denen jeder einen Steckplatz für eine Schnittstellenkarte ausbildet.

Zur Vereinfachung von Installations- und Reparaturarbeiten ist es vorteilhaft, wenn jedes dieser Module der OTN-Knoten als Plug-in-Einheit ausgebildet ist.

Die Front leisten der Module können vorteilhaft das Frontpanel eines OTN-Knotens ausbilden.

Zweckmäßigerweise sind in die Steckplätze jedes OTN-Knotens unterschiedliche Schnittstellenkarten in beliebiger Mischung und/oder Position einfügbar.

Zur Sicherung der Logik-Karte jedes OTN-Knotens gegen Netz­ ausfall oder vergleichbare Fehlfunktionen ist es vorteilhaft, wenn die Logik-Karte flashprom-geschützt ausgebildet ist.

Vorteilhaft weist jeder OTN-Knoten eine eigene, in VLSI- Hardware eingebettete Intelligenz auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung ist ein OTN- N1x-Knoten für ein offenes Transport-Netz OTN mit einer ab­ deckbaren Bandbreite von 36 Mb/s ausgebildet und weist eine als Dual Ring Adapter DRA ausgebildete Logik-Karte und zwei elektro-optische Module auf, die in die Steckplätze links ne­ ben dem Dual Ring Adapter DRA gesetzt sind.

Ein OTN-N1x-Knoten kann für ein offenes Transport-Netz OTN mit einer abdeckbaren Bandbreite von 150 bzw. 600 Mb/s ausge­ bildet sein und eine als Optical Ring Adapter ORA ausgebilde­ te Logik-Karte und zwei elektro-optische Module aufweisen, die auf den Optical Ring Adapter gesetzt sind.

Desweiteren ist es möglich, einen OTN-N2x-Knoten für ein of­ fenes Transport-Netz OTN mit einer abdeckbaren Bandbreite von 150 bzw. 600 Mb/s auszubilden, der dann eine als Broadband Optical Ring Adapter BORA ausgebildete Logik-Karte und zwei elektro-optische Module aufweist, die auf den Broadband Opti­ cal Ring Adapter gesteckt sind.

Hierbei weist der OTN-N2x-Knoten vorteilhaft vier Niederge­ schwindigkeitssteckplätze für Niedergeschwindigkeits-Schnitt­ stellenkarten, die in einem offenen Transport-Netz OTN mit einer abdeckbaren Bandbreite von 36 Mb/s einsetzbar sind und vier Hochgeschwindigkeitssteckplätze auf, die sowohl für Nie­ dergeschwindigkeits-Schnittstellenkarten als auch für Hochge­ schwindigkeits-Schnittstellenkarten, die in einem offenen Transport-Netz OTN mit einer abdeckbaren Bandbreite von 600 Mb/s einsetzbar sind, geeignet sind.

Zweckmäßigerweise sind die vier Niedergeschwindigkeitssteck­ plätze auf der einen und die vier Hochgeschwindigkeitssteck­ plätze auf der anderen Seite der Logik-Karte angeordnet.

Als Fasermaterial für das offene Transport-Netz OTN ist eine Multimode-Faser 50/125, eine Multimode-Faser 62,5/125 und/­ oder eine Singlemode-Faser 9/125 möglich.

Vorteilhaft weisen die Video-In-Schnittstellenkarten zwei Vi­ deokanäle auf. Die Video-In-Schnittstellenkarten können zweckmäßigerweise Bandbreiten zwischen 1 und 14 Mb im offenen Transport-Netz OTN benutzen. Zweckmäßigerweise haben die Vi­ deo-In-Schnittstellenkarten jeweils vier Kameraeingabean­ schlüsse, von denen zumindest zwei gleichzeitig betreibbar sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Video-In- Schnittstellenkarten zur Durchführung eines Datenkomprimie­ rungsverfahrens gemäß Motion-JPEG ausgebildet.

Die Video-In-Schnittstellenkarten können jeweils fünf Volldu­ plex RS-422/RS-485 Ports aufweisen, von denen vier zur Steue­ rung der Videokameras oder Videosteuergeräte und einer zum Anschluß eines Videokontrollrechners vorgesehen sind.

Die Video-Out-Schnittstellenkarten können jeweils drei Voll­ duplex RS-422/RS-485 Ports aufweisen, von denen zwei zur Steuerung der Videokameras und einer zum Anschluß des Video­ kontrollrechners vorgesehen sind.

Zweckmäßigerweise weisen die Video-In-Schnittstellenkarten und auch die Video-Out-Schnittstellenkarten jeweils zwei Mo­ tion JPEG-Decodierer auf.

Die Audio-Schnittstellenkarte hat vorteilhafterweise zwei Au­ diokanäle, Simplex und Multidrop, und vier RS-422 Duplexkanä­ le für Kontrollsignale, wobei die Audio-Schnittstellenkarte zweckmäßigereise aus einer Master-Karte und mehreren Slave- Karten besteht.

Um es der Netzsteuerzentrale zu ermöglichen, sich ins System einzuloggen und Datenbankmanipulationen und Fehlermanagement durchzuführen, ist es vorteilhaft, wenn auf der Logik-Karte jedes Knotens eine auf Ethernet basierende Managementschnitt­ stelle vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines offenen Transport-Netzes (OTN);

Fig. 2 die Architektur eines offenen Transport-Netzes (OTN);

Fig. 3 bis Fig. 5 unterschiedliche Ausführungsformen von Knoten des in Fig. 2 dargestellten offenen Transport-Netzes (OTN);

Fig. 6 eine Darstellung eines offenen Transport-Netzes (OTN), an das eine Videoanlage angeschlossen ist und

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung der Betriebsweise der in Fig. 6 dargestellten Anlage.

Ein in Fig. 1 dargestelltes offenes Transport-Netz (OTN) 1 hat eine ringförmige Konfiguration und ist als Glasfaser-Doppel­ ring-Netz ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Doppelring-Struktur des OTN 1 bevorzugt, da sie die größte Sicherheit bei Ausfällen oder Kabelbrüchen bietet. Im normalen Betrieb ist der Glasfaser-Doppelring geschlossen. Sobald ein Kabelbruch od. dgl. auftritt, reagiert das OTN auf diese Änderung durch einen Loopback und es wird eine fehler­ hafte Bedingung gemeldet. Der optische Glasfaser-Doppelring wird genutzt, um einen hohen Grad an Zuverlässigkeit und Ver­ fügbarkeit zu garantieren. Das System korrigiert im OTN auf­ tretende Fehler automatisch. Im dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind in dem OTN sechs Knoten 2 vorgesehen, die einen Anschluß zwischen dem OTN 1 und unterschiedlichsten Benut­ zereinrichtungen herstellen, z. B. Datenterminals, PBX- Anlagen, Telefonanlagen u. dgl.

Die grundlegende Architektur eines OTN 1 ist in Fig. 2 darge­ stellt. Das OTN 1 basiert auf seinem Glasfaser-Doppelring- Netz 1, den Knoten 2 des OTN 1, Schnittstellenkarten 3, die in die Knoten 2 einsteckbar sind und die einem Benutzer Zu­ griff auf das OTN 1 liefern, und einer Netzsteuerzentrale 4.

Die Knoten 2 im OTN 1 werden mittels doppelter Point-to- Point-Glasfaserverbindungen zusammengeschaltet. Diese Glasfa­ sern bilden die beiden gegenläufigen Ringe des Glasfaser- Doppelrings 1.

Im Normalbetrieb werden alle Daten der mittels der Knoten 2 angeschlossenen Geräte über einen der beiden Ringe gesendet, während der zweite Ring im Stand-by-Betrieb ist. Dieser wird aber dennoch synchronisiert, um seine Verfügbarkeit zu über­ wachen.

Der im Stand-by-Betrieb arbeitende zweite Ring dient als Er­ satzring und kann vollständig den Datentransport übernehmen, falls es erforderlich ist.

Im OTN 1 kommen zwei grundlegende Typen von Knoten 2 zum Ein­ satz, nämlich ein OTN-N1x-Knoten und ein OTN-N2x-Knoten, die im folgenden noch näher erläutert werden.

Das OTN 1 kann drei unterschiedliche Netto-Bandbreiten abdec­ ken, nämlich 36,864 Mb/s, 147,456 Mb/s und 589,824 Mb/s.

Der OTN-N1x-Knoten kann bei allen drei Bandbreiten benutzt werden und stellt 36,512 Mb/s zu den Benutzerschnittstellen zur Verfügung. Der OTN-N2x-Knoten kann maximal 184,2 Mb/s zu den Benutzerschnittstellen zur Verfügung stellen und wird nur in den OTN 1 eingesetzt, die Bandbreiten von 147,456 Mb/s oder 589,824 Mb/s abdecken.

Alle Knoten 2 basieren auf einem 19-Zoll-Rahmen 5, haben eine Anzahl von gemeinsamen Modulen und eine Kapazität für acht Schnittstellenkarten 3. Die Schnittstellenkarten 3 sind modu­ lartig gestaltet und sämtlich als Plug-in-Einheiten ausgebil­ det. Die Frontleisten 6 der modulartig ausgebildeten Schnitt­ stellenkarten 3 bilden ein Frontpanel 7 für den jeweiligen Knoten 2. Nicht mit Schnittstellenkarten 3 besetzte Steck­ plätze eines Knotens 2 werden mittels Blindplatten abgedeckt.

Die gemeinsamen Module der Knoten 2 sind das oder die Netz­ teile, zwei elektro-optische Module und eine Logik-Karte. Wie bereits erwähnt, haben die Knoten 2 jeweils acht Schnittstel­ lenkarten-Steckplätze, in die unterschiedliche Schnittstel­ lenkarten 3 in beliebiger Mischung oder Position eingefügt werden können.

Die Logik-Karte organisiert das Zeit-Multiplexing und sendet die empfangenen Informationen zu den entsprechenden Schnitt­ stellen und von den Schnittstellen zum Glasfaser-Modul zur Übertragung durch das OTN 1. Außerdem hält die Logik-Karte die Algorithmen für die verschiedenen Systemfunktionen, wie z. B. Neukonfiguration und Synchronisierung, vor. Sie beinhal­ tet auch das Verbindungs-RAM, welches die programmierten Ver­ bindungen speichert. Sie ist flashprom-gestützt, um Netzaus­ fälle zu überstehen.

Jeder Knoten 2 erhält durch die Logik-Karte seine eigene In­ telligenz, die in VLSI-Hardware eingebettet ist. Die Korrek­ tur von entdeckten Ausfällen, wie z. B. Kabelbrüchen, ist mit­ tels Loopback äußerst schnell, d. h. 50 bis 120 ms, da die Korrektur ohne Mitwirkung der Netzsteuerzentrale 4 ausgeführt wird. Zum Neustarten des OTN 1, nach einem vollständigen oder teilweisen Netzausfall, muß nicht erst ein Programm hochlau­ fen, sondern das OTN 1 ist nach einer Selbstdiagnose sofort verfügbar.

Das Stromversorgungsmodul erzeugt alle Spannungen, die für die Steckbaugruppen benötigt werden, nämlich +5V, +12V und -12V. Verschiedene Arten von Stromversorgungsmodulen stehen zur Verfügung, nämlich 24 VDC, 48 VDC und 230 VAC als Haupt­ versorgungsspannung.

Ein in Fig. 3 dargestellter OTN-N1x-Knoten 8, der in einem OTN 1 zum Einsatz kommt, das eine Bandbreite von 36,864 Mb/s zur Verfügung stellt, besteht aus dem 19-Zoll-Rahmen 5 und dem Netzteil. Als Logik-Karte weist der in Fig. 3 dargestellte OTN-N1x-Knoten 8 einen Dual Ring Adapter (DRA) 9 auf. Deswei­ teren hat er zwei elektro-optische Module (OTR1, OTR2) 10, 11, die in die Steckplätze links vom DRA 9 gesetzt werden. Rechts vom DRA 9 sind acht Steckplätze 12 für die Schnitt­ stellenkarten 3 vorgesehen.

Fig. 4 zeigt einen OTN-N1x-Knoten 8, der zum Einsatz in einem OTN 1 kommen kann, das eine Bandbreite von 147,456 Mb/s oder 589,824 Mb/s anbietet. Der OTN-N1x-Knoten 8 hat als Logik- Karte einen Optical Ring Adapter (ORA) 13, auf den die elek­ tro-optischen Module 10, 11 gesetzt werden.

Wenn der in Fig. 3 dargestellte OTN-N1x-Knoten 8 für eine Ver­ wendung in einem OTN mit einer zur Verfügung gestellten Band­ breite von 147,456 Mb/s oder 589,824 Mb/s aufgerüstet werden soll, müssen die Baugruppenträger und die Schnittstellenkar­ ten 3 nicht geändert werden; es ist lediglich erforderlich, den DRA 9 durch den ORA 13 zu ersetzen und die elektro­ optischen Module 10, 11 auszutauschen.

Die elektro-optischen Module 10, 11 übernehmen das optische Senden und Empfangen, die elektro-optische Umsetzung, die 4B/5B (De-)Codierung und die Uhrzeitsynchronisierung. Zwei elektro-optische Module 10, 11 sind je Knoten 2 erforderlich. Um verschiedene Fasertypen und/oder Knotenentfernungen anzu­ passen, gibt es unterschiedliche elektro-optische Module 10, 11.

Ein in Fig. 5 dargestellter OTN-N2x-Knoten 14 hat ebenfalls den bereits erwähnten 19-Zoll-Rahmen 5. Die Steckplätze sind jedoch unterschiedlich angeordnet. Der in Fig. 5 dargestellte OTN-N20-Knoten 14 kann für OTN 1 benutzt werden, die 147,456 Mb/s oder 589,824 Mb/s als Bandbreite zur Verfügung stellen. Er liefert bis zu 184 Mb/s zu den Schnittstellenkarten 3. Als Logik-Karte hat er einen Broadband Optical Ring Adapter (BORA) 15.

Die elektro-optischen Module OTR1 und OTR2 bzw. 10, 11 werden auf den BORA 15 gesteckt und übernehmen das optische Senden und Empfangen, die elektro-optische Umsetzung, die (De-) Co­ dierung (4B/5B, 8B/10B, CMIT oder andere) und die Uhrzeitsyn­ chronisierung.

Der OTN-N2x-Knoten 14 hat unterschiedliche Schnittstellenkar­ tensteckplätze, und zwar Niedergeschwindigkeitssteckplätze 16 und Hochgeschwindigkeitssteckplätze 17. Ein Niedergeschwin­ digkeitssteckplatz 16 kann für alle Schnittstellenkarten 3, die in einem OTN 1 mit einer abdeckbaren Bandbreite von 36,864 Mb/s zum Einsatz kommen, genutzt werden. Ein Hochge­ schwindigkeitssteckplatz 17 kann einer Schnittstellenkarte 3 mehr Bandbreite zur Verfügung stellen, d. h. bis zu 184 Mb/s. Die vier Hochgeschwindigkeitssteckplätze 17 sind auch zur Aufnahme von mit einer Bandbreite von 36,864 Mb/s arbeitenden Schnittstellenkarten 3 geeignet.

Bei einer an Hand der Fig. 6 und 7 erläuterten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Datenerfassungs- und -über­ mittlungseinrichtung ist eine optische Überwachungseinrich­ tung 18 vorgesehen, zu der im dargestellten Ausführungsbei­ spiel eine Mehrzahl von Videokameras 19 gehört. Die optische Überwachungseinrichtung 18 dient beispielsweise zur optischen Überwachung von Haltestellen eines schienengebundenen Ver­ kehrsmittels.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Videokameras 19 vorgesehen, die über das OTN 1 an einen Videokontrollrech­ ner 20 angeschlossen sind.

Jeder der fünf Haltestellen ist im dargestellten Ausführungs­ beispiel ein OTN-N2x-Knoten 14 zugeordnet. Jede OTN2x- Knoten 14 weist eine doppelte Stromversorgungseinheit mit 230 V Wechselstrom und eine als BORA 15 ausgebildete Logik- Karte mit zwei elektro-optischen Modulen 10, 11 auf.

Falls mehr als acht Schnittstellen-Steckplätze erforderlich sein sollten, wird ein zweites Chassis in den 19-Zoll-Rahmen 5 eingebaut und mittels vorkonfektionierter Kabel kaskaden­ förmig mit dem ersten OTN-N2x-Knoten 14 verbunden.

Eine neuartige Transceiver-Karte ETR-600 erlaubt eine Kaska­ dierung des Chassis mittels Koaxkabel statt optischer Kabel. So können beispielsweise drei in einer Leitstelle vorhandene Chassis mittels der neuen Transceiver-Karte ETR-600 verbunden werden.

Der OTN-N2x-Knoten 14 sitzt in dem in Doppelring-Topologie ausgeführten OTN 1, wodurch ein Optimum an Redundanz und Ver­ fügbarkeit vorhanden ist. Die Aufnahme einer zusätzlichen Station in das OTN 1 wird durch Öffnung des Rings bewerkstel­ ligt, wodurch das OTN 1 den Loopback-Modus erreicht, ohne daß die Kommunikation unterbrochen würde.

Jeder OTN-N2x-Knoten 14 verfügt auf der BORA-Logik-Karte 15 über eine Managementschnittstelle, die auf Ethernet basiert. Hierdurch wird es einer Netzsteuerzentrale 4 ermöglicht, sich in das OTN 1 einzuloggen und Datenbankmanipulationen und Feh­ lermanagement durchzuführen.

Für die Übertragung von Videodaten durch das OTN 1 kommen als Video-In-Schnittstellenkarten und als Video-Out-Schnitt­ stellenkarten ausgebildete Schnittstellenkarten 3 zum Ein­ satz. Mittels der Video-In-Schnittstellenkarten 3 können PAL- Farbenvideobilder über das OTN 1 gesendet werden.

Der Entwurf der Video-In- und Video-Out-Schnittstellenkarten 3 basiert auf Motion-JPEG, was bedeutet, daß jeder Videorah­ men, d. h. fünfzig Videorahmen je Sekunde bei Full PAL, als separates Bild codiert und decodiert wird. Hierdurch ergibt sich eine minimale Verzögerung zwischen dem Decodieren des Ursprungsvideorahmens und dem abgebildeten decodierten Video­ bild von ca. 60 ms. Darüber hinaus ermöglicht Motion-JPEG ei­ ne schnelle Umschaltung zwischen unterschiedlichen Videokame­ ras 19, weil die neue Synchronisationszeit weniger als einem Videorahmen entspricht. Desweiteren kann ein Time Lapse Video Recorder eingesetzt werden, da vollständige Videorahmen regi­ striert werden, wobei diese Motion-JPEG-Videoaufnahmen in Si­ cherheitssituationen benutzt werden können.

Die für Motion-JPEG erforderliche erhöhte Bandbreite wird durch das erfindungsgemäße OTN 1 problemlos zur Verfügung ge­ stellt.

Die Video-In-Schnittstellenkarten 3 hat zwei Motion-JPEG- Decodierer. Diese können entweder PAL-B, G oder NTSC-M kom­ primierte Videobilder übertragen. Die Video-In-Schnitt­ stellenkarte 3 hat unterschiedliche Betriebsmodi, nämlich

• - Vorauswahl der Bandbreite,
• - Rahmenzahl (Bilder) pro Sekunde.

Diese Betriebsmodi können in programmierbarer Logik, die auf der Video-In-Schnittstellenkarte 3 anwesend ist, angewählt werden und müssen abhängig von der Bandbreite, die im OTN- Übertragungsrahmen für jene Videoübertragung reserviert ist, angewählt werden. Die anwählbare Bandbreite liegt im Bereich zwischen 1 und 36 Mb/s.

Die Ports auf der Video-In-Schnittstellenkarte 3 sind für 75 Ohm BNC-Stecker bestimmt, damit sie auf einer Video-In- Schnittstellenkarte mit den Videoausgangsports der Videoma­ trix mittels Koaxkabel verbunden werden können. Zum Beispiel ist eine Übertragung bei 8 Mb/s für "Halbbilder" und 10 Mb/s für normale Kameraverbindung mit 4.2.0-Codierung und 25 Rah­ men pro Sekunde möglich.

Die Video-Out-Schnittstellenkarte 3 hat zwei Motion-JPEG- Decodierer. Das codierte Videosignal wird decodiert und dem Ausgangsport als analoges Videosignal angeboten.

Falls die Codierkarte auf weniger als 50 Videorahmen pro Se­ kunde eingestellt ist, wird die Video-Out-Schnittstellen­ karte 3 das letzte Bild - zwei Videorahmen - speichern und die Videorahmen zu einer normalen Geschwindigkeit von 50 Vi­ deorahmen pro Sekunde versenden, um ein unnötiges Flimmern des Videomonitors zu vermeiden. Es wird dasselbe Videobild übertragen, bis die Video-Out-Schnittstellenkarte das nächste vollständige Bild - zwei Videorahmen - empfangen hat, z. B. wenn die Rahmengeschwindigkeit auf 12,5 eingestellt ist, wird die Video-Out-Schnittstellenkarte 3 dasselbe Bild viermal wieder aussenden.

Dies gilt für jene Situationen, in denen Videobilder guter Qualität erforderlich sind, wobei jedoch die Rahmenaktuali­ sierung weniger wichtig ist, z. B. bei der Videoüberwachung statischer Anlagen, und wobei die Bandbreite beschränkt ist, z. B. bei Einsatz eines OTN 1 mit niedrigerer Bandbreite.

Die Ports auf der Video-Out-Schnittstellenkarte 3 sind für 75 Ohm BNC-Stecker bestimmt, damit die Ports auf der Video-Out- Schnittstellenkarte 3 mittels Koaxkabel mit den Videoeingän­ gen der Monitoren 21 verbunden werden können.

Das Prinzip der Videoumschaltung im OTN 1 für eine einzige Verbindung wird in Fig. 6 illustriert. In der in Fig. 6 nicht dargestellten Netzsteuerzentrale 4 wird eine Bandbreite im Bereich von 1 bis 36 Mb für einen Videobus reserviert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Video-In- und Video-Out-Schnittstellenkarten 3 zum Anschluß an denselben Videobus programmiert. Alle Video-In- und Video-Out-Schnitt­ stellenkarten 3 werden vom Videokontrollrechner 20 über den Videobus gesteuert. Das angewandte Steuerprotokoll gewährlei­ stet, daß jederzeit nur eine Video-In-Schnittstellenkarte Vi­ deosignale bzw. -bilder sendet.

Die sendende Video-In-Schnittstellenkarte 3 bildet den Start und das Ende des Videobusses, im dargestellten Ausführungs­ beispiel entsprechend die mit dem Bezugszeichen 19 versehene Videokamera. Das Videobild ist den gesamten Doppelring des OTN 1 entlang verfügbar.

Die Video-Out-Schnittstellenkarte kopiert die Informationen vom Doppelring des OTN 1, decodiert diese und bietet dem Mo­ nitor 21, oder einem Videorecorder, mit dem sie verbunden ist, das analoge Videosignal an. Da sie ausschließlich digi­ tale Informationen vom Doppelring kopiert, können so viele De­ codierer am Doppelring wie benötigt angeschlossen werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind die Monitoren 21a und 21b angeschlossen. Hierdurch wird eine Verteilung der Video­ signale zu allen Stationen ermöglicht.

Eine Umschaltung wird vorgenommen, wenn die Video-In-Schnitt­ stellenkarte 3 der Videokamera 19 den Ring schließt und die Video-In-Schnittstellenkarte 3 z. B. der Videokamera 19b den Ring öffnet, um einen neuen Busstart zu kreieren.

In dem für eine Bandbreite von 589,824 Mb/s ausgelegten, in Fig. 7 dargestellten OTN 1 werden insgesamt 48 Videobusse 1 . . .x zu einer für die gewünschte Implementierung ange­ wählte Geschwindigkeit programmiert. Der Videokontrollrechner 20 kann irgendeinen Port einer Video-In-Schnittstellenkarte 3, die jeweils einer Videokamera 19 zugeordnet ist, zu einem beliebigen der programmierten Videobusse 1 . . .x schalten. Durch den Videokontrollrechner 20 wird jedoch gewährleistet, daß jederzeit nur eine Videokamera 19 zu einem Videobus 1 . . .x geschaltet wird. Gleichzeitig kann ein beliebiger Port einer Video-Out-Schnittstellenkarte 3 zu einem beliebigen Vi­ deobus 1 . . .x geschaltet werden, oder es ist auch möglich, mehrere Ports von Video-Out-Schnittstellenkarkarten zu dem­ selben Videobus 1 . . .x zu schalten.

Für an das OTN 1 angeschlossene Betreiber arbeitet das OTN wie irgendeine Videomatrix.

Da mehr als zwei Videokameras 19 je Station vorhanden sind, ist es möglich, einen kleinen Konzentrator einzusetzen, um beispielsweise acht Videokameras zusammenzuschalten, mit bei­ spielsweise zwei Ausgaben in Richtung auf die entsprechende Video-In-Schnittstellenkarte 3 des OTN 1. Eine der Ausgaben kann ein Viererbild sein, das von vier willkürlich ausgewähl­ ten Videokameras 19 zusammengestellt wurde.

Durch das über das OTN 1 integrierte Video- und Datennetz wird die Glasfaserinfrastruktur erheblich reduziert.

Das OTN 1 bietet die Redundanz zum Auffangen eines Kabel­ bruchs oder eines Knotenfehlers. Durch Einsatz des Reser­ verings kann die Kommunikation jederzeit rückgeschliffen und aufrechterhalten werden.

Durch die Anwendung der Motion-JPEG-Norm ist es möglich, Echtzeitvideobilder zu transportieren. Die Totalzahl von Vi­ deorahmen pro Sekunde, die Farben und die Auflösung können festgelegt werden und bestimmen die vom OTN abdeckbare Band­ breite. Die Übertragungsqualität kann Online angepaßt werden, z. B. wenn sich die Qualität der Videokameras 19 geändert hat.

Die Netzsteuerzentrale 4 wird zusammen mit einem DOS-PC ge­ liefert, der als Pentium-PC ausgebildet ist und ein 32Mb/RAM, eine 1-Gb-Festplatte, einen SVGA-Farbmonitor und eine Ether­ link-III-Karte aufweist.

Claims (34)

1. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung für Halte­ stellen und Stromversorgungsanlagen schienengebundener Fahr­ zeuge, mit einem Leitungsnetz (1), mittels dem zur Übermitt­ lung von Daten die Haltestellen untereinander und mit zumin­ dest einer Zentralstation verbunden sind, Knoten (2), die im Leitungsnetz (1) an- und einer Haltestelle bzw. der zumindest einen Zentralstation zugeordnet sind, Schnittstellenkarten (3), die in den Knoten (2) angeordnet sind und mittels denen Benutzern Zugriff auf die Datenerfassungs- und übermittlungs­ einrichtung gewährbar ist, und einer Netzsteuerzentrale (4), die z. B. in der zumindest einen Zentralstation angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsnetz (1) als offenes Transport-Netz (OTN) ausge­ bildet ist und daß die Datenerfassungs- und -übermittlungs­ einrichtung an zumindest einer Haltestelle eine optische Überwachungseinrichtung (18, 19) aufweist, deren erfaßte Vi­ deosignale mittels einer in einem der entsprechenden Halte­ stelle zugeordneten Knoten (2) angeordneten Video-In-Schnitt­ stellenkarte (3) in das offene Transportnetz OTN (1) eingeb­ bar und mittels einer in einem einer Überwachungsstation zu­ geordneten Knoten (2) angeordneten Video-Out-Schnittstellen­ karte (3) aus dem offenen Transport-Netz OTN (1) entnehmbar sind.

2. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung, vorzugs­ weise nach Anspruch 1, die an zumindest einer Haltestelle ei­ ne akustische Überwachungseinrichtung aufweist, deren erfaßte Audiosignale mittels einer in einem der entsprechenden Halte­ stelle zugeordneten Knoten angeordneten Audio-In-Schnitt­ stellenkarte in das offene Transport-Netz OTN eingebbar und mittels einer in einem der Überwachungsstation zugeordneten Knoten angeordneten Video-Out-Schnittstellenkarte aus dem of­ fenen Transport-Netz OTN entnehmbar sind.

3. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 1 oder 2, bei der das offene Transport-Netz OTN (1) als Glasfaser-Doppelring-Netz (1) ausgebildet ist.

4. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 1 oder 2, bei der das offene Transport-Netz OTN eine daysy chain- oder sternförmige Oberfläche aufweist.

5. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das offene Transport-Netz OTN (1) eine Bandbreite von 36 Mb/s aufweist.

6. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das offene Transport-Netz OTN (1) eine Bandbreite von 150 Mb/s aufweist.

7. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das offene Transport-Netz OTN (1) eine Bandbreite von 600 Mb/s aufweist.

8. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der hinsichtlich der abdeckbaren Bandbreite unterschiedliche Ausgestaltungen des offenen Transport-Netzes OTN (1) aufwärts kompatibel ausgebildet sind.

9. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der die im offenen Transport-Netz OTN (1) vorgesehenen Knoten (2) mittels doppelter Point-To- Point-Glasfaserverbindungen unter Ausbildung zweier gegenläu­ figer Ringe zusammengefaßt sind.

10. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Knoten (2) als OTN-N1x- Knoten und/oder als OTN-N2x-Knoten ausgebildet sind, wobei die OTN-N1x-Knoten in einem offenen Transport-Netz OTN (1) mit einer Bandbreite von 36 Mb/s bis zu 600 Mb/s und die OTN- N2x-Knoten in einem offenen Transport-Netz OTN (1) ab einer Bandbreite von 150 Mb/s bis zu 600 Mb/s einsetzbar sind.

11. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 10, bei der jeder OTN-Knoten (2) auf einem 19-Zoll- Rahmen (5) basiert.

12. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 10 oder 11, bei der jeder OTN-Knoten (2) mit allen OTN-Knoten (2) gemeinsamen Modulen, z. B. einem oder mehreren Netzteilen, zwei elektro-optischen Modulen (10, 11) und einer Logik-Karte (9, 13, 15) ausgerüstet ist.

13. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der jeder OTN-Knoten (2) acht Schnittstellenmodule aufweist, von denen jeder einen Steck­ platz für eine Schnittstellenkarte (3) ausbildet.

14. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruche 12 oder 13, bei der jedes Modul jedes OTN-Knotens (2) als Plug-in-Einheit ausgebildet ist.

15. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Frontleisten (6) der Mo­ dule eines OTN-Knotens (2) dessen Frontpanel (7) bilden.

16. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der in die Steckplätze jedes OTN-Knotens (2) unterschiedliche Schnittstellenkarten (3) in beliebiger Mischung und/oder Position einfügbar sind.

17. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Logik-Karte (9, 13, 15) jedes OTN-Knotens (2) flashprom-geschützt ausgebildet ist.

18. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei der jeder OTN-Knoten (2) eine eigene, in VLSI-Hardware eingebettete Intelligenz aufweist.

19. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der ein OTN-N1x-Knoten (8) für ein offenes Transport-Netz OTN (1) mit einer absteckbaren Bandbreite von 36 Mb/s ausgebildet ist und eine als Dual Ring Adapter DRA (9) ausgebildete Logik-Karte und zwei elektro­ optische Module OTR1, OTR2 (10, 11) aufweist, die in die Steckplätze links neben dem Dual Ring Adapter DRA (9) gesetzt sind.

20. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der ein OTN-N1x-Knoten (8) für ein offenes Transport-Netz OTN (1) mit einer abdeckbaren Bandbreite von 150 bzw. 600 Mb/s ausgebildet ist und eine als Optical Ring Adapter ORA (13) ausgebildete Logik-Karte und zwei elektro-optische Module OTR1, OTR2 (10, 11) aufweist, die auf den Optical Ring Adapter ORA (13) gesetzt sind.

21. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, bei der ein OTN-N2x-Knoten (14) für ein offenes Transport-Netz OTN (1) mit einer abdeckbaren Bandbreite von 150 bzw. 600 Mb/s ausgebildet ist und eine als Broadband Optical Ring Adapter BORA (15) ausgebildete Logik­ karte und zwei elektro-optische Module OTR1, OTR2 (10, 11) aufweist, die auf den Broadband Optical Ring Adapter BORA (15) gesteckt sind.

22. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 21, bei der der OTN-N2x-Knoten (14) vier Niederge­ schwindigkeitssteckplätze (16) für Niedergeschwindigkeits- Schnittstellenkarten, die in einem offenen Transport-Netz OTN (1) mit einer abdeckbaren Bandbreite von 36 Mb/s einsetzbar sind, und vier Hochgeschwindigkeitssteckplätze (17) aufweist, die sowohl für Niedergeschwindigkeits-Schnittstellenkarten als auch für Hochgeschwindigkeits-Schnittstellenkarten, die in einem offenen Transport-Netz OTN (1) mit einer abdeckbaren Bandbreite von 600 Mb/s einsetzbar sind, geeignet sind.

23. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach An­ spruch 22, bei der die vier Niedergeschwindigkeits-Steck­ plätze (16) auf der einen und die vier Hochgeschwindigkeits- Steckplätze (17) auf der anderen Seite der Logik-Karte (15) angeordnet sind.

24. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 23, die Fasermaterial für das offene Transport-Netz OTN (1) Multimode-Faser 50/125, Multimode- Faser 62,5/125 und/oder Singlemode-Faser 9/125 aufweist.

25. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei der die Video-In-Schnittstellen­ karten (3) zwei Videokanäle aufweisen.

26. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei der die Video-In-Schnittstellen-. karten (3) Bandbreiten zwischen 1 und 14 Mb im offenen Trans­ port-Netz OTN (1) benutzen.

27. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung, bei der die Video-In-Schnittstellenkarten (3) jeweils vier Kameraein­ gabeanschlüsse aufweisen, von denen zumindest zwei gleichzei­ tig betreibbar sind.

28. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, bei der die Video-In-Schnittstellen­ karten (3) zur Durchführung eines Datenkomprimierungsverfah­ rens gemäß Motion JPEG ausgebildet sind.

29. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, bei der die Video-In-Schnittstellen­ karten (3) jeweils fünf Vollduplex RS 422/RS 485 Ports auf­ weisen, von denen vier zur Steuerung der Videokameras oder Videosteuergeräte und einer zum Anschluß eines Videokontroll­ rechners VCC (20) vorgesehen sind.

30. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, bei der die Video-Out-Schnittstellen­ karten (3) jeweils drei Vollduplex RS 422/RS 485 Ports auf­ weisen, von denen zwei zur Steuerung der Videokameras (19) und einer zum Anschluß des Videokontrollrechners VCC (20) vorgesehen sind.

31. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, bei der die Video-In-Schnittstellen­ karten (3) jeweils zwei Motion JPEG Decodierer aufweisen.

32. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, bei der die Video-Out-Schnittstellen­ karten (3) jeweils zwei Motion JPEG Decodierer aufweisen.

33. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einen­ der Ansprüche 2 bis 32, bei der die Audio-Schnittstellenkarte zwei Audiokanäle, Multiplex und Multidrop, und vier RS 422 Duplexkanäle für Kontrollsignale aufweist und aus einer Ma­ ster-Karte und mehreren Slave-Karten besteht.

34. Datenerfassungs- und -übermittlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 33, bei der auf der Logik-Karte (8, 13, 15) jedes Knotens (2) eine auf Ethernet basierende Manage­ mentschnittstelle vorgesehen ist.