DE2165036A1

DE2165036A1 - Optisches Datenubertragungssystem

Info

Publication number: DE2165036A1
Application number: DE19712165036
Authority: DE
Inventors: Ray William Luce David Walker Los Angeles Quan William Oxnard Cahf Sanders (V St A) G08g 1 00
Original assignee: Computer Transmission Corp
Current assignee: Computer Transmission Corp
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1972-08-24
Also published as: CA961114A; JPS5751302B1; IL38327A; IT961060B; IL38327A0; SE371063B; US3705986A; NL7117231A; NL173122C; GB1378648A; DE2165036B2; NL173122B; FR2124680A5

Description

PATENTANWÄLTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · TH ERESI ENSTRASS E 33

Dipl.-Ing. MARTIN LICHT Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München, den 28. Dezember 1971

Ihr Zeichen Unser Zeichen

COMPUTER TRANSMISSION CORPORATION Los Angeles, Kalifornien 15O8 Cotner Avenue

V. St. A₀

"Optisches Datenübertragungssystem"

20933S/0669

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÜNCHEN 2, THERES I ENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München Bayer. Vertinibanfc München, Zwtie«r. Oikar-von-Miller-Ring, Kto.-Nr. 882495 · Postscheck-Konto 1 München Nr. 1633 97

Oppenauer BOroi PATENTAN^A-LT^Bji. REINHOLD SCHMIDT

In den letzten Jahren sind Digitalrechner in großem Maßstab in Industrie und Geschäftswesen eingeführt werden, wobei Zentralkomputer mit verschiedenen, an anderen Stellen aufgestellten Input-Output-Anschlußpunkten als wirkungsvolle und wirtschaftlich vorteilhafte Anwendungsart im zunehmenden Maße verwendet werden.

Der Zentralkomputer ist typischerweise an einer Stelle eines Gebäudekomplexes, z.B. eines ausgedehnten Industriebetriebes oder einer Universität aufgestellt, und den speziellen Bedürfnissen angepaßte Input-Output-Anschlußpunkte befinden sich in Laboratorien, Büros und anderen Betriebsstätten, in denen Daten erzeugt oder gebraucht werden. Nur die für jeden Anschlußpunkt benötigten Input-Output-Vorrichtungen müssen dabei an jedem Fernanschluß bereitgestellt werden, der außerdem den Bedürfnissen entsprechend modifiziert oder verlagert werden kann. Der Zentralkomputer, der den Hauptteil der Kapitalanlage einer solchen Einrichtung darstellt, ist ortsfest, doch für alle Fernanschlüsse mit seiner Rechenkapazität verfügbar.

Gewisse Einschränkungen und wirtschaftliche Nachteile ergeben sich dabei durch die Verbindungsleitungen zwischen jedem Anschlußpunkt und dem Zentralkomputer, die von der Art von Telephonleitungen sind. Die Verbindungsleitungen müssen oft in bereits vorhandene Telephonleitungen eingefügt und über Vermittlungen mit der Rechenanlage verbunden werden. Die Kosten für Zwischenverbindungen sind oft beträchtlich, und die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten der Rechenanlsge werden eingeschränkt. Der Komputerbetrieb erfährt durch die .Telephon- und Vermittlungsoperationen Unterbrechungen und kann nicht in der günstigsten Weise durchgeführt werden. Die Übertragung von Information zwischen zwei Punkten über Leitungen oder auf drahtlosem Weg sowie die Modulation von Lichtstrahlen,

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- sr -

besonders von monochromatischen Lichtstrahlen von Lasern, sind an sich begannt, doch nicht in gebührendem Maße zur Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung eingesetzt worden.

"Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges optisches Datenübertragungssystem, das insbesondere als Verbindung zu Rechenanlagen ausgebildet ist und ohne größere Modifikationen Leitungen ersetzen kann. Im System werden zwei im infraroten Spektralbereich arbeitende drahtlose Übertragungsanlagen ver?/endet, von denen jede aus einem Infrarotsenier v.nü einen neben ihm aufgestellten Photodetektor ε ο·/; ie geeigneten optischen Vorrichtungen besteht. Ein Paar derartiger, in einen Abttand von etwa 150 - 1500 m aufgestellter Sende-Empfangsanlagen ermöglicht Duplex- oder Einweg-Verbindungsbetrieb zwischen den beiden Aufstellungsorten.

Jede optische Einheit·umfaßt einen Infrarotsender, Infrarot-Photodetektor, Signalmodulator und Empfängerschaltungen. Mit ;jeder optischen Einheit arbeitet eine Verbindungseinheit, zusammen, die einen von der Datenquelle ankommenden digitalen Bit-Strom aufnimmt und an einen Übertragungsabschnitt weiterleitet, wobei der Datenstrom in geeigneter Weise zur Modulation der Infrarot-Emitterdiode des Senders umgewandelt wird, lieben des dem Sender zugeordneten Ubertragungsabschnitt umfaßt die Verbindungseinheit einen Zmpfängerabschnitt, in dem äer ^;;ber die ortische Verbindung ankommende Bit-Strom zur Verwendung im zugeordneten DatenanschluPpunkt umgeformt wird. Die Verbindung^einheiten umfassen ferner.Zeitmarken-Generatoren zur Modulation und Steuerung des Datenfinschlußpunkts, wenn entsprechend Seitmarkensignale nicht von außen dem Anschlußpunkt zugeführt werden.

Es ist ein besonderes Kennzeichen der vorliegenden Erfindung, daß ein Infrarot-Sender und Impulsmcdulator zur Datenübertragung und ein im optischen Spektralbereich ansprechender Detektor zur automatischen Synchronisation eines

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Demodulators mit den ankommenden Signalen verwendet werden.

Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Kombination zweier optischer Sende-Empfangsvorrichtungen mit interner Synchronisation, sodaß das System stets betriebsbereit ist und als ganzes und außerdem an jedem Anschlußpunkt für sich synchronisiert ist (Rückführungs-Synchronisation oder in sich geschlossene Synchronisation) , unabhängig davon, ob Daten ankommen oder nicht.

Weitere Kennzeichen der Erfindung sind die automatische Suche nach ankommenden Daten und Synchronisation mit denselben, sowie Überprüfungen der in sich geschlossenen Synchronisation zu jedem beliebigen Zeitpunkt.

Diese Kennzeichen und weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht der Außengehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtungen.

Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines installierten Systems.

Figur 3 ist ein Blockschaltbild eines Änschlußpunkts des erfindungsgemäßen Systems.

Figur 4 ist ein Querschnitt durch eine optische Einheit der in Figur 1 dargestellten Art. .

Figur 5 ist eine Frontalansicht der in Figuren 1 und dargestellten optischen Einheit mit abgenommenem Gehäuse.

Figur 6 ist ein waagrechter Querschnitt durch die in Figur 4 dargestellte optische Einheit längs der in Figur 5 mit 6-6 bezeichneten Linien.

Figur 7 ist ein Blockschaltbild des Senderabschnitts im erfindungsgemäßen System.

Figur 8 stellt die Zeitfolge der Senderimpulse dar.

Figur 9 ist ein Blockschaltbild des Empfängerabschnitts im erfindungsgemäßen System

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-Jr-5

Figur 10 stellt die Zeitfolge der Empfängerimpulse dar.

Figur 11 stellt die Schaltung des optischen Kopfes im Sender dar.

Figur 12 stellt schließlich die Schaltung des optischen Kopfes im Empfänger dar.

Pas in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße System umfaßt eine erste optische Einheit 10, die über Kabel 12 an Verbindungseinheit 11 angeschlossen ist, die ihrerseits über Kabel 13 mit einer in Figur 1 nicht dargestellten Rechenanlage verbunden ist. Die erste optische Einheit 10 ist mit dem in Figur 5 dargestellten Befestigungswinkel an einer ■ Haltestange 14 befestigt und mit einer zweiteiligen Abdeckung 2OA, 2OB abgedeckt, deren überhängender Abschnitt 21 sich -über die Vorderseite der optischen Einheit 10 erstreckt und das optische System von Wettereinflüssen und Streulicht schützt. Der überhängende Abschnitt 21 ist klarer an der optischen Einheit 30 zu erkennen, die gegenüber der optischen Einheit 10 angebracht ist. Zwei optische Anordnungen 31» 32 sind nebeneinander und neben einem im Innern der Einheit befestigten Visier-Teleskop 33 angebracht. Für den Duplex-BetrÜb werden gleichartig ausgebildete optische Einheiten 10, 30 verwendet. Zur optischen Einheit 30 gehört die über Kabel 35 angeschlossene Verbindungseinheit 34, die ihrerseits über ein Kabel 36 mit der entsprechenden Rechenanlage verbunden ist,

In den Verbindungseinheiten 11 und 34 sind die einzigen zum Betrieb benötigten Regelvorrichtungen angebracht, wobei es sich im Falle der Verbindungseinheit 11 um einen die Stromversorgung zuschaltenden Schalter 40 und zwei Regler zur Prüfung der Synchronisation handelt. Die Funktion der Synchronisationsregler, nämlich des Reglers 41 zur örtlichen Rückführungsprüfung und des optischen Prüfreglers 42, wird im folgenden noch erläutert. Ähnliche Bedienungsvorrichtungen 50, 51 und %·. sind an Verbindungseinheit 34 angebracht.

BAD

In einer in Figur 2 dargestellten typischen Anlage findet eine Datenübertragung zwischen zwei durch einen Innenhof 62 getrennten Gebäuden 60, 61 statt. Die optischen Einheiten 10, 30 sind auf den Dächern montiert, da dies eine einfache Montageweise ist und da außerdem keine Hindernisse auf dem optischen Weg 0 auftreten. Kabel 12 verbindet die erste optische Einheit 10 mit Verbindungseinheit 11, die im gleichen Gebäude wie die Daten verarbeitende Anlage 63 untergebracht ist. Die zweite optische Einheit 30 ist über ein Kabel 35 mit der an Zentralkomputer 64 angeschlossenen Verbindungseinheit

fe 34 verbunden. Eine zusätzliche optische Einheit 30A ist an Gebäude 61 angebracht und auf eine weitere (nicht dargestellte) Daten verarbeitende Anlage gerichtet. Kabel.35A und Verbindungseinheit 34A der optischen Einheit 30A weraen ebenfalls vom Zentralkomputer 64 gespeist. Kabel sind nur jeweils an den Gebäuden angebracht und keine direkten Schaltungsverbindungen bestehen" zwischen dem Zentralkomputer und jedem Pernanschluß.

Die optischen Einheiten und die Verbindungseinheiten für Fernanschluß und Zentralkomputer sind gleichartig und können ausgetauscht werden. Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild einer mit 10-11 bezeichneten Anlage. Verbindungseinheit 11 umfaßt eine Übertragungslogik 70, der dreierlei Eingangssignale zugeführt werden, nämlich ankommende oder örtlich erzeugte,

ψ über Leitung 71 von Zeitmarkengenerator 74 eingespeiste Zeitmarkenimpulse, über Leitung 72 eingespeiste Einstellimpulse, und über Leitung 73 übertragene Datenimpulse. Übertragungslogik 70 und ihr Betrieb werden im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 7 und das in Figur 8 dargestellte Zeitfolgendiagramm beschrieben.

Übertragungslogik 70 erzeugt eine Impulsfolge, die über Leitung 75 der optischen Einheit 10 zugeführt wird, in der ein Übertragungsverstärker 76 eine Licht emittierende Diode 80,

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den eigentlichen Signalübertrager des Systems, betreibt. Auf die emittierende Fläche der Diode 80 ist ein optisches System ausgerichtet, das die ausgestrahlte Energie bündelt und in der Figur zur Vereinfachung der Darstellung als Linse 81 eingetragen ist.

Heben Diode 80 und dem ihr zugeordneten optischen Sjrstem. 81 ist eine ähnliche Linsenanordnung 82 montiert, die auf einen Photoempfänger 83 zum Empfang von Signalen einer entsprechend abgestimmten optischen Datensende- und Empfangs-Vorrichtung 30 (Figur 2) ausgerichtet ist. Das Ausgangssignal des Photoempfängers 83 wird im Empfängerverstärker 84 verstärkt und über Leitung 85 an den phasenstarren Rückführungskreis 90 geführt, sodaß Einheiten 10, 30 und Datennachweisvorrichtung 31 synchronisiert sind. Der phasenstarre Rückführungskreis 90 steuert eine Logikschaltung 92 im Empfänger, mit der die empfangenen Einstellimpulse, Zeitmarken und Datensignale an die über Leitungen 93» 94 bzw, 95 angeschlossenen datenverarbeitenden Geräte weitergeleitet werden. Das System umfaßt ferner eine Abweichungen nachweisende Logikschaltung 96, die Abweichungen von der Synchronisation, Ausbleiben oder Unterbrechung von Signalen und andere'Defekte in einer Einzeleinheit oder in der Übertragungsschleife feststellt, wobei jedes Mal eine Fehleranzeigelampe 100 aufleuchtet.

¥ie in Figur 2 dargestellt, befinden sich die Schaltkreise der Verbindungseinheit 11 im Gebäude, in dem Vorrichtungen zur Datenverarbeitung untergebracht sind, und es ist deshalb ein Wetterschutz gewährleistet» Figuren 4 und 6 zeigen die optischen Einheiten 10 und 30^ deren zugehörige Elektronik in anderen Figuren dargestellt ist.

Optische Einheit 10 ist in einer Schutzhülle 20 aus -·· "-.-.-efiten Gissfasern eingeschlossen. Die Schutzhülle besteht aus einfm Bodenteil 2OA und einer Abdeckung 2OB sowie einem im Bode^teil eingesetzten, durchsichtigen Fenster 110, das

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in einem bestimmten Winkel zur optischen Einheit 10 angebracht ist um Reflexionen zu verhindern. Jie optischen Teile der Einheit 10 sind unter Schutzhülle 20 mit einer U-förmigen Klammer 113 an einer Stütze 14 oder einer ähnlichen Halterung befestigt, die an einer Klammer 114 der optischen Einheit 10 angeschraubt ist. Klammer 114 umfaßt ferner Einstellschrauben 115, 116 zur Höhen- und Seitenjustierung, sodaß optische Einheit 10 auf die mit ihr zusammenwirkende Einheit 30 ausgerichtet werden kann.

uptische Einheit 10 umfaßt im wesentlichen einen Rahmen 120, an dessen hinterem Ende die mit Deckel 122 abgedeckten Kreise 121, und an dessen Vorderende zwei rohrförmige Blenden- und Linsenanordnungen 123, 124 mit Frontlinsen 125 bzw. 126 montiert sind. Die in Figur 6 dargestellten Innenblenden 139 dienen zur Reduzierung der Innenreflektionen, die andernfalls Störungen hervorrufen könnten. An den innenseitigen Enden der Blenden- und Linsenanordnungen 123, 124 sind die lichtempfindlichen Elemente angebracht, darunter die lichtempfindliche, am Rahmen 120 befestigte und auf Linse 125 ausgerichtete Diode 83, die einen Teil der Kreise 121 bildet. Zur optischen Einheit 10 gehört ferner ein einfaches Visierteleskop zur Ausrichtung der Anordnungen aufeinander, das an Linsenanordnung 123 angebracht ist, jedoch zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet ist.

Der in Figur 11 dargestellte Sender- oder Modulatorkreis 130 der optischen Einheit 10 umfaßt eine Impulsformerstufe 131 und eine an den Eingang des zweistufigen Leistungsverstärkers 133 angeschlossene Umkehrstufe 132. Die Ausgangsimpulse des Leistungsverstärkers werden an die Licht emittierende Diode 80 angelegt, die die eigentliche Strahlungsquelle im System darstellt. Der Modulator umfaßt ferner eine Spannungsreglerstufe 135 mit einer Zenerdiode, um Spannungsschwankungen am Sender zu kompensieren.

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In der vorzugsweisen Ausführungsform handelt es sich bei Diode 80 um einen Infrarotstrahler von der Art einer Galliuraarsenid-Diode, die im Wellenlängenbereich von 900 Nanometer bei Stromdurchgang emittiert. Die Strahlung ist, 'im Gegensatz zu Laserstrahlung, inkohärent und ähnelt wegen der Nähe zum sichtbaren Teil des Spektrums (400 - 700 Nanometer) sichtbarem Licht, Besonders geeignet für die Zwecke der Erfindung erwiesen sich Galliumarsenid-Dioden der Typen GE SSL34 und GE SSL 35 der Firma General Electric, Schenectadyv New York, U.S.A., und der Type TIXL-24 der Firma Texas Instruments, Dallas, Texas, .U.S.A. .

Diode 80 ist im Brennpunkt der zugeordneten Linse angebracht, die den von der Diode emittierten Lichtstrahl zu einem etwa 6,5 Milliradianten breiten Bündel fokussiert.

Die in Figur 12 dargestellte Empfängereinheit umfaßt eine Photodiode 83, die im Brennpunkt einer ihr zugeordneten Linse angebracht ist und mit Stromverstärker 140 mit einem Feldtransistor verbunden ist. Dieser Verstärker dient zur Steuerung der beiden Verstärkerstufen 141, 142 und der Anpassungsstufe 143. Die Empfängereinheit umfaßt in Analogie zur Sendereinheit einen Spannungsregler 144 mit einer Zenerdiode.

Bei der Photodiode 83 des Empfängers handelt es sich vorzugsweise um eine auf Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 900 Nanometer ansprechende Siliziumdiode mit geringem Eigenrauschen und hoher Ansprechempfindlichkeit, sodaß Impulse mit einer Frequenz bis zu 1 Megabit pro Sekunde verarbeitet werden können. Type 4220 der von der Firma Hewlett-Packard, Palo Alto, Kalifornien, U.S.A.,'hergestellten Siliziumdioden ist beispielsweise für die Zwecke· der Erfindung geeignet.

Die Sende- und Empfangseinheiten sind an entsprechende γ, Abschnitte der Verbindungseinheit 11 angeschlossen, die eine

— Sf —

Verbindung zur Rechenanlage bzw. zu den Datenverarbeitungsvorrichtungen herstellt. Der Sendeabschnitt der Verbindungseinheit empfängt Polgen digitaler Bits und wandelt diese Impulse in geeigneter Weise zur Modulation der in Figur 3 dargestellten Infrarotdiode 80 um. Figur 7 ist ein Blockschaltbild der senderseitigen Logikschaltung der in Figur 3 schematisch dargestellten Verbindungseinheit 11; die an verschiedenen Abschnitten der Schaltung auftretenden Signale sind mit Buchstaben A-J bezeichnet. Die Zeitfolge und Impulsform der Signale sind in Figur 8 mit den zugehörigen Bezugsbuchstaben dargestellt.

Wie aus Figuren 7 und 8 ersichtlich, umfaßt Senderabschnitt 70 einen Überlagerungsoszillator 74, der örtlich Zeitmarken zur Synchronisation des Systems erzeugt, wenn Schalter 77 auf die Stellung DTT (intern) gestellt ist. Außerdem ergibt sich Synchronisation durch über Leitung 73C von der örtlichen Datenquelle zugeführte Impulse B, wenn Schalter 77 in der Stellung EXT (extern) ist.

Die mit dem System zu überträgenden Daten (Impulsfolge A der Figur 8) gelangen über Leitung 73 an zwei UND-Gatter 78, 79, die normalerweise mit Schaltern 88, 89 und Umkehrstufen des Prüfkreises eingeschaltet werden. Die ankommenden Impulse betreiben ferner eine Flip-Flop-Stufe 97, die ihrerseits gegenphasige Impulsfolgen über Leitungen 98, 99 an zwei UND-Gatter 101, 102 anlegt. Der Betrieb dieser UND-Gatter wird durch die vom zweistufigen Zähler 103 abgegebenen Zeitmarken gesteuert. Zeitmarkenimpulse gelangen über Leitung 73G in die Synchronisierstufe 104-, deren Ausgangssignale über Leitung 105 dem Zähler 103 zugeführt werden. Zähler 103 liefert die die Gatter 101, 102 steuernden Eingangssignale. Eines der Gatter läßt den geeignet gepolten Impuls durch, der an mehrere parallel geschaltete Treiberstufen 105 über ein ODER-Gatter 106 gelangt.

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Synchronisierstufe 104 wi'rd vom gleichen Zeitmarkengeber betrieben wie der Datenstrom. Wenn Schalter 77 sich in der INT-Stellung befindet, wird der eingebaute Zeitmarkengeber von Flip-Flop-Stufe 108 gesteuert. Wenn dagegen Schalter 77 auf den externen Zeitmarkengeber gestellt ist, wird Synchronisierstufe 104 durch die über Leitung 73C zugeführten externen Zeitmarkenimpulse B gesteuert. Bei Verwendung sowohl-der internen wie der externen Synchronisation wird die richtige Zeitmarkenfolge über Leitung 71 und zwei Teilerstufen 107, 108 mit der richtigen Frequenz als Impulse G dem Zähler 103 zugeführt.

Aufgabe der Sendeeinheit ist es, aufgenommene Daten zu verstärken und an die zugeordnete optische Einheit synchron mit örtlich erzeugten oder mit von der Datenquelle gelieferten Impulsen zu übertragen.

Die Synchronisation des Empfängers mit dem Sender sowie der Nachweis der ankommenden Signale geschieht in dem in Figur 9 dargestellten Empfängerabschnitt. Die über Leitung 85 ankommenden, in Figur 10 mit D bezeichneten Datenimpulse werden über den normalerweise geschlossenen Rückführungs-Prüfschalter 86 an den phasenstarren Rückführungskreis 90 und gleichzeitig über Leitung 87 an den Synchrondetektor geleitet.

Der_vphasenstarre Rückführungskreis 90 besteht aus einem die Eingangsdatensignale über Leitung 85 empfangenden Thasendetektor 150 und einem Frequenzgenerator mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 151» dessen Frequenz in Frequenzteiler 152 halbiert wird. Der phaaenstarre Rückführungskreis 50 hält den Empfänger auf der vierfachen Frequenz der ankommenden Datenimpulse. Eine vom spannungsgesteuerten Oszillator 152 erzeugte Impulsfolge B (Figur 10) wird der Flip-Flop-Stufe 153 und, mit umgekehrter Phase (Kurve C in Figur 10)

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der Fllp-Flop-Stufe 154 zugeführt. Impulsfolge A ergibt eine Bezugsspannung an Synehrondetektor 140, dessen Ausgangssignale zusammen mit der Bezugs spannung G dem UHD-Gatter 156 zugeführt werden. Das Bezugssignal legt dabei die Auslesezeit fest, während der das System einen" Impuls (1) oder die Abwesenheit eines solchen (0) feststellt. Als Ausleseperioden werden Jeweils das erste und dritte Viertel jedes" Bits gewählt, nachgewiesene Impulse E (Figur 10) werden an eine Fllp-Flop-Stufe 162 angelegt, die die nachgewiesenen Impulse einem vierstufigem Schieberegister 163 zuführt. Schieberegister 163 erhält ferner die Zeitmarkeniiapulse B {Figur 10) über leitung 164 vom phasenstarren fiückführungskreis 90 zugeführt, sodaß die eingelesenen Impulse durch Schieberegister 163 weitergegeben· werden.

Die im Schieberegister enthaltene Information wird ständig an den Q, Q Ausgängen Jeder Stufe ausgelesen und dem USB-Gatter 165 zugeführt. Solange eine gültige Kode (010 Bit-Folge) im Schieberegister in richtiger Weise auf Zeitmarken J abgestimmt erscheint, stellt Gatter 165 den auf 3 zählenden Zähler 166" am Ausgang des UUD-Gatters 165 auf Hull zurück und eine ein Fehlersignal darstellende Impulsfolge H wird vom Zähler 166 an .Fehleranzeigelampe 100 und über Leitung 171 an Flip-Flop-Stufe 153 nicht weitergeleitet.

Wenn Zähler 166 eine zeltlieh nicht richtig auf Zeltmarken J abgestimmte, gültige Kode bei drei aufeinanderfolgenden Kodezelten erhält, wird Lampe 100 zum Aufleuchten gebracht und ein die Zeitgabe korrigierender Impuls an das die Zeltmarkenerzeugung regelnde Eoglkgatter 170 über Leitung 171 angelegt. Wenn das System phasenrichtig arbeitet, wird kein Ausgangssignal H (Figur 10) erzeugt und Datenimpulse werden über Leitung 95 dem zugeordneten, Daten Verarbeitenden Gerät zugeleitet. Zeitmarkenimpulse sind über Leitung 94 auch als äußere Steuersignale verfügbar.

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- Ψί -

Beim Betrieb ist der Empfänger der Verbindungseinheit 11 phasenstarr auf ankommende Datensignale abgestimmt, um damit Synchronisation zu erzielen. Jeder Bit wird beim Empfang in seiner Kode mit den Zeitmarkenimpulsen J verglichen. Ψβηη keine Übereinstimmung festgestellt wird, wird der Zeitmarkengenerator, der die Datenweitergabe an das Daten verarbeitende System steuert, zurückgestellt. Wenn Synchronisation erreicht wird, findet keine Rückstellung statt.

Das System kann ferner seinen Eigenbetrieb und die Rückführung prüfen. Der Eigenbetrieb wird durch Betätigung des Schalters *88 geprüft, der mechanisch mit Schalter 86 gekuppelt ist und die über Leitung 89 vorgenommene Erdung unterbricht. Die über Leitung 85 zugeführten Eingangsdaten werden damit abgefangen und Prüfsignale Tx angelegt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 151 wird dann vom Überlagerungsoszillator phasengleich ausgesteuert und eine Folge abwechselnder Einsen und Nullen wird dem Schieberegister 163 zugeführt, was einer gültigen Kode entspricht.

Der gültige Signale darstellende Bit-Strom wird an Ausgangsleitung 95 weitergeleitet. Fehleranzeigelampe 100 leuchtet nicht auf, wenn die betreffende Verbindungseinheit ' innensynchronisiert ist.

Das System als ganzes wird geprüft durch Betätigen des Schalters 89, der zur Feststellung der Synchronisation des Systems mit ankommenden Datenimpulsen oder Synchronisationsimpulsen der gegenüberliegenden Einheit dient.

Zur vollständigen Prüfung bei Betätigung von Schaltern 88 oder 89 wird ein monostabiler Multivibrator 180 ausgelöst und bleibt eine halbe Sekunde lang in Betrieb, während gleich-. " zeitig der Ausgangsimpuls an Gatter 160 angelegt wird, um den ' Datenstrom in Flip-Flop-Stufe 162 zu unterbrechen. Das Aus- -. gangssignal des Multivibrators 180 wird auch zwei Flip-Flop-

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Kreisen 181, 182 zugeführt, die zusammen einen einzigen Zeit-, markenimpuls am Ausgang des UND-Gatters 183 ergeben. Dieser zusätzliche Zeitmarkenimpuls wird über Leitung 184 an Gatter 170 angelegt, das damit die Frequenz der örtlich erzeugten Zeitmarken regelt. Durch den zusätzlichen Zeitmarkenimpuls werden die Daten um einen Bit weitergeschoben, um dadurch versuchsweise Synchronisation herzustellen.

. Wenn das Daten verarbeitende System leerläuft, d.h. wenn keine Datenübertragung stattfindet,, wird der Sender in den Datenzustand "1" überführt. Der monostabile Multivibrator 180 spricht auf den Datenausgang 95 an, und falls eine halbe Sekunde lang keine Daten übertragen werden, wird durch den Multivibrator der Zeitmarkengeber über ODBR-Gatter 170 korrigiert und damit der Ausgang in den Datenzustand "1" überführt.

Aus der vorstehenden Beschreibung folgt, daß das neuartige, erfindungsgemäße Datenübertragungssystea eine wesentliche Verbesserung darstellt, und daß die Datenübertragung synchron mit der Datenquelle erfolgt, wobei bei Bedarf eigene Zeitmarken erzeugt werden können. Eine konstante Synchronisation zwischen den Anschlußpunkten wird aufrechterhalten, unabhängig davon, ob Datenübertragung stattfindet oder nicht. An beiden Anschlußpunkten angebrachte Prüfmittel ermöglichen jederzeit die Überprüfung der Eigensynchronisation und des Betriebs.

Die obige Beschreibung bezog sich auf prinzipielle Ausführungsformen der Erfindung, sodaß Abänderungen im Rahmen ■der Erfindung möglich sind, deren Umfang durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.

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Claims

JrJa- f a I JL ja. Jg ο Jr K Uv» H . Je«

I Optisches Batenütoertragungssysteni, gekennzeichnet durch eine mit einer Quelle elektrischer, digitaler Impulse verbundene Verbindungseinheit (34); einen an die Verblndungseinhelt angeschlossenen optischen Sender (30) mit Vorrichtungen zur Umwandlung von JBatenimpulsen in Impulse von Strahlungsenergie;· logiksehaltungen zur Erzeugung von Impulsfolgen, die den Bits der digitalen Datenquelle zugeordnet sind; Vorrichtungen zur Synchronisation der Impulsfolgen mit den Bits der Eingangs Information; und Vorrichtungen zur Eingabe der Impulsfolgen In den optischen Sender.
2. Optisches Datenübertragungssystem nach. Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Empfängereinheit (10) zum Empfang von Strahlungsimpiilsen, feestehend aus einer zweiten, an eine Daten verarbeitende Vorrichtung angeschlossene Verbindungseinheit (11), einen an dieselbe angeschlossenen, dem optischen Sender (30) gegenüberliegenden optischen Empfänger mit Vorrichtungen zur Umwandlung von Strahlungsimpulsen in elektrische Impulsfolgen, wobei die Verbindungselnhelt (11) die folgenden Stufen umfaßt: einen Detektor (Diode 83), einen phasenstarren Eückführungskreis (90) zur Synchronisation der Datennachweisvorrlchtung (91) mit ankommenden Impulsfolgen, eine Logikschaltung (92) zum Kachweis gültiger Impulsfolgen in den vom optischen Empfänger (30) empfangenen Signalen, eine Stufe (96) zum !achwels fehlender gültiger Impulsfolgen, und eine Stufe zur Umwandlung empfangener Impulsfolgen in digitale Daten mit einem Format, das mit der Daten verarbeitenden Vorrichtung (63) verträglieh Ist.
3 · Optisches Batemibertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sender (130) mit einer Diode (80) versehen ist, die beim Durchgang elektrischer

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Impulse »Sftrahlungüimpul se mit einer Wellenlange von etwa
900 Nanometer nrnei^rt.
4. Or tische.-;. J.'itenübertrainmgesysterr. nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch ein im optischein Sender (130) verwendetes Lineencystem (1?6) zur Bündelung der von der L'iode
(80) ausfesandten Strahlungsenergie.
5. Optische» Datenübertragungasystem nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch eine im optischen Empfänger verwendete
Diode (83). die auf Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von etv/a 9OO Nanometer anspricht.
6. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 5>
gekennzeichnet durch ein im optischen Empfänger angebrachtes Linsensystem (125) zur Bündelung der von der Diode (83)
empfangenen Strahlungsenergie.
7. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine von einem zweiten optischen Sender Strahlungsenergie aufnehmende Empfängereinheit, bestehend aus einer an die entsprechende Verbindungseinheit angeschlossene Datenverarbeitungsvo'rrichtung, einen optischen Empfänger mit Vorrichtungen zur Umwandlung von Strahlungsenergieimpulsen in elektrische Impulse (Diode 83), wobei die entsprechende Verbindung seinheit einen Datendetektor, eine phasenstarre Rückführung zur Synchronisation des Datendetektors mit ankommenden Impulsfolgen, eine Fehler-Logik zum Nachweis einer gültigen
Impulsfolge in den vom optischen Empfänger empfangenen elektrischen Signalen, eine Logik-Schaltung zur Feststellung des Fehlens gültiger Impulsfolgen, und Vorrichtungen zum Umwandeln der empfangenen Impulsfolgen in ein mit der Datenverarbeitungsvorrichtung verträgliches Format umfaßt,
8. Optisches Datenübertragungssystem nach Amspruch 7,
gekennzeichnet durch Vorrichtungen (113, 114, 115, 116), die eine Aufstellung und Montage des optischen Senders (31) neben dem optischen Empfänger (32) ermöglichen und die Sender und

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Empfänger seitlich und in der Höhe verstellbar machen, sodaß die aus Sender und Empfänger bestehende Einheit .(10 bzw. 30) auf eine andere ähnliche Einheit (30 bzw. 10) gerichtet werden kann, und eine Abdeckung (20) mit eineta fenster (JlO) zur Übertragung bzw. zum Smpfang von Strahlungsenergie.
9. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärker in der Abdeckung (-20) sowohl des optischen Senders (31) wie des optischen Empfängers (34) enthalten sind.
10. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinheit (11) mit Vorrichtungen zur ständigen Überprüfung der Impulsfolgen auf ihre Gültigkeit als empfangene Signale versehen ist.
11. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, die beim Fehlen zu übertragender Daten eine kodierende Impulsfolge erzeugen, um .damit die Datenübertragungsanlage mit einer ähnlichen, mit ihr zusammenwirkenden Anlage zu synchronisieren.
12. Optisches Datenübertragungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinheit (11) einen Zeitmarkengenerator (74) und Vorrichtungen zum wahlweisen Anschluß des Zeitmarkengenerators an die Synchronisationsvorrichtung umfaßt, wodurch die Verbindungseinheit mit dem Zeitmarkengenerätor und nicht mit den ankommenden Datenfolgen synchronisiert werden kann.

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