DE3235238A1

DE3235238A1 - Kommunikationssystem fuer ein fuehrungs- und waffeneinsatzsystem

Info

Publication number: DE3235238A1
Application number: DE19823235238
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 8000 München Rohler; Hans-Hermann Dr.Rer.Nat. Witte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1982-09-23
Publication date: 1984-03-29

Description

Kommunikationssystem für ein Führungs- und Waffenein-
satz system Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Kommunikationssystem für ein Führungs- und Waffeneinsatzsystem, insbesondere an Bord von Schiffen oder Flugzeugen.
Aufgabe der-vorliegenden Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem der genannten Art anzugeben, welches ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Resistenz gegen Teilausfälle durch Zerstörung von außen (Standfestigkeit) aufweist und leicht erweiterbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kommunikationssystem gelöst, welches die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Das erfindungsgemäße Kommunikationssystem ermöglicht die Verwendung der Glasfaser-Technologie, welche gegenüber konventionellen Kabeln erhebliche Vorteile, wie beispielsweise hohe Störunempfindlichkeit, geringes Gewicht und Breitbandigkeit aufweist.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse oder Überlegungen zugrunde: Die große Anzahl der Teilnehmer, die mindestens 64 beträgt, und deren räumliche Verteilung an Bord eines Schiffes oder Flugzeugs mit Kabel längen von etwa 200 m und insbesondere die Forderungen an die Standfestigkeit sind am leichtesten mit einem Bus zu lösen. Die Realisierung dieses Busses mit einem einzelnen Sternkoppler ist wegen a) der hohen Teilnehmerzahl b) der langen Wege Teilnehmer - Koppler (Kabelaufwand), c) der Gefährdung des zentralen Elements (Standfestigkeit) keine akzeptable Lösung. Vielmehr muß das zentrale Element Sternkoppler örtlich dezentralisiert werden, um die Treffersilhouette soweit zu reduzieren, so daß bei Zerstörung eines Sternkopplers nicht mehr Teilnehmer vom Datenübertragungssystem getrennt werden, als ohnehin durch die Zerstörung außer Funktion gesetzt werden.
Ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem ist vorteilhafterweise so ausgebildet, wie es im Anspruch 2 angegeben ist.
Vorteilhaft ist es, ein Datenübertragungssystem nach Maßgabe des Anspruchs 2 zu verwenden.
Vorteilhaft ist es auch, ein Datenübertragungssystem nach Anspruch 4 zu verwenden.
Ein passives redundantes optisches Datenübertragungssystem, das vorteilhaft in einem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem angewendet werden kann, ist im Anspruch 5 angegeben.
Für die Anwendung in einem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem ist es zweckmäßig, das Datenübertragungssystem nach Anspruch 5 so auszugestalten, wie es im Anspruch 6 angegeben ist.
Ein Datenübertragungssystem nach Anspruch 5 oder 6 weist zudem den Vorteil auf, daß es sehr einfach als echofreies Datenübertragungssystem,d.h. als ein Übertragungssystem, bei dem keine "Echos", also ständig umlaufende Datenpaketet auftreten, ausgebildet werden kann.
Dazu wird ein Datenübertragungssystem nach Anspruch 5 oder 6 zweckmäßigerweise nach Maßgabe des Anspruchs 7 ausgestaltet.
Ein derartiges Datenübertragungssystem nach Anspruch 7 bietet auch den Vorteil, daß seine Streckendämpfung erniedrigt werden kann. Zur Erzielung einer erniedrigten Streckendämpfung wird ein Datenübertragungssystem gemäß Anspruch 7 vorteilhafterweise nach Maßgabe des Anspruchs 8 ausgebildet. Dieses System ist echofrei und weist eine niedrige Streckendämpfung auf.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Ubertragungssystems nach Anspruch 8 gehen aus den Ansprüchen 9 bis II hervor.
Eine erniedrigte Streckendämpfung bei einem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem läßt sich generell nach Maßgabe des Anspruchs 12 erzielen. Eine solche Maßnahme kann allein oder zusätzlich zu anderen Maßnahmen zur Erniedrigung der Streckendämpfung ergriffen werden. Durch die Maßnahmen des Anspruchs 12 kann bei einem erfindungsgemäßen Datenübertragungssystem eine Streckendämpfung erreicht werden, die gegenüber der Streckendämpfung eines für gleiche Teilnehmerzahl bestimmten Kopplernetzwerkes mit nur einem Sternkoppler niedriger ist. In mehrere Fasern kann mehr von dem von dem Sender abgestrahlten Licht eingekoppelt werden. Als Sender sind besonders lichtemittierende Dioden geeignet, zur Kopplung von mehreren Fasern an sie Optiken oder Fasertaper.
Ein erfindungsgemäßes Kommunikations- oder Datenübertragungssystem wird zweckmäßigerweise so ausgebildet, wie es im Anspruch 13 angegeben ist. Dadurch können identische Signallaufzeiten und damit eine Synchronität des Datenflusses, insbesondere auf den Bussen, gewährleistet werden.
Ein erfindungsgemäßes Datenübertragungssystem für ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem für ein Führungs-und Waffeneinsatzsystem an Bord eines Schiffes oder eines Flugzeugs wird bevorzugterweise gemäß Anspruch 14 ausgebildet.
Durch die Erfindung ist ein passives Datenübertragungssystem geschaffen, das Vorteile gegenüber einer Lösung mit nur einem Sternkoppler hinsichtlich - höherer Teilnehmerzahl - Streckendämpfung - Dislozierung des zentralen Elementes bei gleichzeitiger Vermeidung des Echoproblems bietet.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines seitlich offenen und schematisch dargestellten Schiffes mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems, Figur 2 eine Draufsicht auf das oben offene Schiff nach Figur 1, und Figur 3 ein detaillierteres Schaltbild der Ausführungsform des Datenübertragungssystems.
Bei der Konzipierung des beispielhaften Datenübertragungssystems war folgendes Problem vorgegeben: Es sollte ein Datenübertragungssystem für 64 Teilnehmer entworfen werden, die an Bord eines Schiffes räumlich auf mehrere Abteilungen, beispielsweise die Abteilungen IV bis XI verteilt sind. Die Abteilungen des Schiffes sind in den Figuren 1 und 2 angedeutet. Das Übertragungssystem soll bei einer Teilzerstörung durch einen Treffer mit einer Wirkungsbreite von zwei benachbarten Abteilungen - d.h. der Großteil der Teilnehmer in diesen Abteilungen fallen aus, einschließlich der Ubertragungswege/Kabel an der Steuerbord- oder Backbordseite - die Kommunikation zwischen allen unbeschädigten Teilnehmern weiterhin gewährleisten.
Die Streckendämpfung soll höchstens gleich derjenigen bei einer Lösung mit nur einem Sternkoppler sein. Die Ubertragungswege dürfen einfach redundant ausgelegt werden.
Der Grundaufbau des alle Probleme lösenden beispielhaften Datenübertragungssystems geht aus den Figure 1 und 2 hervor. Die 64 Teilnehmer T1 bis T64 sind in zwei Gruppen zu je 32 Teilnehmern zusammengefaßt. Die Teilnehmer T1 bis T32 der einen Gruppe befinden sich in den Abteilungen VIII bis XI des Schiffes und sind durch zwei Sternkopplerpaare KL1 und KP2 miteinander vekoppelt. Die Teilnehmer T33 bis T64 sind in den Abteilungen IV bis VII des Schiffes untergebracht und sind durch zwei Sternkopplerpaare KP3 und KP4 miteinander verkoppelt.
Die beiden Sternkopplerpaare KP1 und KP3 der beiden räumlich getrennten Kopplernetzwerke sind steuerbordseitig angeordnet und durch einen steuerbordseitigen Datenbus DB1 miteinander verbunden. Die beiden anderen Sternkopplerpaare KP2 und KP4 der beiden getrennten Kopplernetzwerke sind backbordseitig angordnet und durch den backbordseitigen Datenbus DB2 miteinander verbunden.
Die steuerbordseitigen Kopplerpaare KP1 und KP3 sowie der steuerbordseitig verlegte Datenbus DB1 sind in der Tiefe des Schiffes, beispielsweise in der Nähe dessen Bodens angeordnet, während die backbordseitigen Kopplerpaare KP2 und KP4 sowie der backbordseitig verlegte Datenbus DB2 in der Nähe des Decks des Schiffes angeordnet sind.
Durch identische Laufzeiten (gleiche Faserlängen) wird Synchronität des Datenflusses auf beiden Datenbusses gewährleistet.
Gemäß Figur 3 ist je-des Sternkopplerpaar KP1, KP2, KP3, KP4 aus jeweils zwei Sternkopplern mit jeweils 64 Eingangstoren und 64 Ausgangstoren aufgebaut. Jedes der genannten Paare weist einen Sternkoppler SK1, SK2, SK3 bzw. SK4 mit Eingangstoren 1 bis 64 zum Anschluß der Teilnehmersender S der 32 Teilnehmer T1 bis T32 bzw. T33 bis T64 der zugeordneten Gruppe von Teilnehmern auf. Jeder Teilnehmersender S ist durch zwei Lichtleitfasern mit zwei Eingangstoren der beiden Sternkoppler SK1 und SK2 bzw. SK3 und SK4 der ihm zugeordneten Sternkopplerpaare verbunden. Dementsprechend gehen von der lichtemittierenden Diode eines jeden Teilnehmersenders S vier Lichtleitfasern aus und es wird dadurch die Streckendämpfung gegenüber derjenigen einer Lösung mit nur einem Sternkoppler um etwa 6 dB reduziert.
Jedes Sternkopplerpaar KP1 bis KP4 weist auch einen Sternkoppler SK1', SK2', SK3' bzw. SK4' mit 64 Ausgangstoren 1' bis 64' zum Anschluß der Teilnehmerempfänger E der ihren Sternkopplerpaaren zugeordneten Teilnehmersender T1 bis T32 bzw. T33 bis T64 auf. Jeweils zwei Ausgangstore eines solchen Sternkopplers SK1' bis SK4' sind mit einem Detektor D eines Teilnehmersenders E Jeder Teilnehmerempfänger E weist zwei solche Detektoren D auf, wobei ein Detektor mit dem Sternkoppler SK1' bzw.
SK3' des einen zugeordneten Sternkopplerpaares und der andere Detektor mit dem Sternkoppler SK2' bzw. SK4' des anderen ihm zugeordneten Sternkopplerpaares verbunden ist.
Die beiden Detektoren D eines Teilnehmerempfängers können nach der optoelektrischen Wandlung über einen Komparator zusammengefaßt werden woraus ein wichtiges Kriterium für die Fehlerlokalisierung im Übertragungssystem abgeleitet werden kann.
In jedem Sternkopplerpaar KP1, KP3 bzw. KP2, KP4 sind 32 Ausgangstore 33'' bis 64'' bzw. 1" bis 32'' des Sternkopplers mit Eingangstoren 1 bis 64 zum Anschluß der Teilnehmersender S parallel mit 32 Eingangstoren 33" ' bis 64"' bzw. 1' ? 1 bis 32 "' des Sternkopplers SK1', SK3' bzw. SK2', SK4' mit Ausgangstoren 1' bis 64' zum Anschluß an die Teilnehmerempfänger E verbunden. Die restlichen 32 Ausgangstore 1" bis 32'' bzw. 33' bis 64" des Sternkopplers SK1 bzw. SK2 eines jeden Sternkopplerpaares KP1 und KP2 des einen Kopplernetzwerkes sind über eine Busleitung des Datenbusses DB1 bzw. DB2 mit den übrigen 32 Eingangstoren 1''' bis 32"' bzw.
33"' bis 64"' eines Sternkopplers SK3' bzw. SK4' eines Kopplerpaares KP3 bzw. KP4 des anderen Kopplernetzwerkes parallel verbunden. Ähnlich sind die übrigen 32 Ausgangstore des Sternkopplers SK3 bzw. SK4 eines jeden Kopplerpaares KP3 und KP4 des anderen Kopplernetzwerkes über eine Busleitung des Datenbusses DB1 bzw. DB2 mit den 32 restlichen Eingangstoren 1"' bis 32' " bzw.
33"' bis 64"' des Sternkopplers SK1' bzw. SK2' eines Kopplerpaares KP1 bzw. KP2 des einen Kopplernetzwerkes parallel verbunden.
Durch diese Verknüpfungen ist ein echofreies Datenübertragungssystem mit erniedrigter Streckendämpfung aufgrund der genannten Parallelverbindungen erreicht worden. Außerdem sind die Längen der verbindenden Lichtleitfasern reduziert. Die Reduzierung der Faser- oder Kabellängen beträgt, gemittelt über alle Teilnehmer, etwa 50 % gegenüber einer Version mit nur einem Sternkoppler.
Durch die symmetrische Dislozierung der vier Sternkopplerpaare auf vier der acht Abteilungen des Schiffes wird bei der angenommenen Wirkungsbreite eines Treffers von maximal zwei Abteilungen maximal ein Kopplerpaar des steuerbordseitigen Datenbusses oder des backbordseitigen Datenbusses zerstört. Das bedeutet die Trennung Kn 16 Teilnehmern von einem der beiden Busse. Solche Teilnehmer, die in den betroffenen Abteilungen noch funktionsfähig bleiben, können dann über den intakt gebliebenen Bus weiterhin mit einer nun um 3 dB höheren Steckendämpfung kommunizieren.
Die durchgehende Passivität, bei einfacher Redundanz des Bussystems erfordert keine Rekonfiguration des Systems bei Teilausfall. Die Standfestigkeitsforderungen werden bei gleichzeitiger Erhöhung der Zuverlässigkeit erfüllt.
Dem Mehraufwand an Kopplern steht eine Reduzierung der Faserlängen gegenüber.
Das vorgeschlagene Kommunikations- oder Datenübertragungssystem ist zur Verknüpfung von mehr als 100 Teilnehmern geeignet.
1 4 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche Kommunikationssystem für ein Führungs- und Waffeneinsatzsystem, insbesondere an Bord von Schiffen oder Flugzeugen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein durchgehendes passives optisches Datenübertragungssystem und eine verteilte Struktur.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ein durchgehendes passives optisches Datenübertragungssystem mit mehreren örtlich dezentralisierten optische Sternkopplern.
3. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Datenübertragungssystem für mehrere räumlich verteilte Teilnehmer ein ein- oder mehrfach redundantes Ubertragungssystem ist.
4. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Datenübertragungssystem ein echofreies Ubertragungssystem mit erniedrigter Streckendämpfung ist.
5. Redundantes Datenübertragungssystem für mehrere räumlich verteilte Teilnehmer mit jeweils einem Teilnehmersender und einem Teilnehmerempfänger, insbesondere für ein Kommunikationssystem nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in vorgebbarer Weise in verschiedenen Gruppen zusammengefaßten Teilnehmer (T1 bis T64) gruppenweise untereinander durch ein optische Sternkoppler (KP1, I KP2; KP3, KP4) enthaltendes optisches Kopplernetzwerk verkoppelt sind, und daß die verschiedenen Gruppen von Teilnehmern oder optischen Kopplernetzwerken untereinander durch mehrere räumlich verteilte optische Datenbusse (DB1; DB2) miteinander verknüpft sind.
6. Datenübertragungssystem nach Anspruch 5 für ein Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die verschiedenen Gruppen von Teilnehmern oder optischen Kopplernetzwerke in getrennten räumlichen Bereichen angeordnet sind.
7. Datenübertragungssystem nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein die Teilnehmer (T1 bis T32 oder T33 bis T64) einer Gruppe verkoppelndes Kopplernetzwerk zumindest zwei Sternkopplerpaare (KP1, KP2 bzw. KP3, KP4) aufweist, von denen jedes äus zwei aneinander gekoppelten Sternkopplern (SKI, SK1'; SK2, SK2' bzw. SK3, SK3'; SK4, SK4') besteht, von denen einer Eingangstore (1 bis 64) zum Anschluß der Teilnehmersender (S) sowie Ausgangstore (1" bis 64") und der andere Ausgangstore (1' bis 64') zum Anschluß der Teilnehmerempfänger (E) sowie Eingangstore (1"' bis 64" ') aufweist, und daß jedes Sternkopplerpaar (KPl, KP2 bzw. KP3, KP4) an einen Datenbus (DB1, DB2) angeschlossen ist.
8. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens zwei getrennte, verschiedene Gruppen von Teilnehmern (T1 bis T32, T33 bis T64) verkoppelnde Kopplernetzwerke mit jeweils mindestens zwei Sternkopplerpaaren (KP1, KP2, KP3, KP4) aus jeweils zwei aneinander- gekoppelten Sternkopplern (SK7, SK1'; SK2, SK2' bzw.

SK3, SK3'; SK4, SK4') vorgesehen sind, daß die Aneinanderkopplung der beiden Sternkoppler in einem jeden Sternkopplerpaar durch eine Parallelverbindung von mehreren Ausgangstoren (53" bis 64 " ; 1" bis 32'') eines Sternkopplers (SK1, SK2; SK3, SK4) des Paares mit mehreren Eingangstoren (33''' bis 64"', 1''' bis 32 "') des anderen Sternkopplers (SKi', SK2'; SK3', SK4') dieses Paares hergestellt ist, daß eine Busleitung eines Datenbusses (DB1, DB2) Ausgangstore (1" bis 32" bzw.

33" bis 64") eines Sternkopplers (SK1 bzw. SK2) eines Sternkopplerpaares (KP1 bzw. KP2) des einen Kopplernetzwerkes mit Eingangstoren (1 " ' bis 32''' bzw.

33"' bis 64" ') eines Sternkopplers (SK3' bzw. SK4') eines Sternkopplerpaares (KP3 bzw. KP4) des anderen Kopplernetzwerks parallel verbindet, und daß eine Busleitung des Datenbusses (DB1 bzw. DB2) Ausgangstore (1" bis 32" bzw. 33" bis 64" des anderen Sternkopplers (SK3 bzw. SK4) des einen Sternkopplerpaares (KP3 bzw.

KP4) des anderen Kopplernetzwerkes mit Eingangstoren (1''' bis 32"', bzw. 33''' bis 64"') des anderen Sternkopplers (SK1' bzw. SK2') des einen Sternkopplerpaares (KPI bzw. KP2) des anderen Kopplernetzwerkes parallel verbindet.
9. Datenübertragungssystem nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Teilnehmersender (S) eines jeden Teilnehmers (T1 bis T32 oder T33 bis T64) einer Gruppe mit jedem Kopplerpaar (KP1, KP2 bzw. KP3, KP4) dieser Gruppe verbunden ist.
10. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Teilnehmerempfänger (E) eines jeden Teilnehmers (T1 bis T32 oder T33 bis T64) einer Gruppe mit jedem Kopplerpaar (KP1, KP2, KP3, KP4) dieser Gruppe verbunden ist.
11. Datenübertragungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Teilnehmerempfänger (E) für jedes Kopplerpaar, mit dem er verbunden ist, je einen Detektor (D) aufweist.
12. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Teilnehmersender (S) mit mehreren Eingangstoren eines oder mehrerer Sternkoppler (SK1, SK2; SK3, SK4) verbunden ist, oder auch daß ein Detektor (D) eines Teilnehmerempfängers (E) mit mehreren Ausgangstoren zumindest eines Sternkopplers (SK1', SK2', SK3', SK4') verbunden ist.
13. Kommunikationssystem oder Datenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß paarig oder mehrfach vorhandene Verbindungsleitungen oder Verbindungsleitungen zwischen einander entsprechenden Verbindungsstellen gleich lang ausgeführt sind, so daß synchroner Datenfluß gewährleistet ist.
14. Datenübertragungssystem nach einem der-Ansprüche 5 bis 13 für ein Kommunikationssystem für ein Führungs und Waffeneinsatzsystem an Bord eines Schiffes oder eines Flugzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die in verschiedenen Abteilungen des Schiffes oder Flugzeuges angeordneten Guppen von Teilnehmern oder Kopplernetzwerke durch Datenbusse (DB1, DB2) miteinander verbunden sind, die steuerbord- und backbordseitig verlegt sind.