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Lichtwellenleiter-Verteilnetz für Fernseh- und Tonpro-
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gramme Die Erfindung betrifft die Versorgung von Teilnehmern mit
Fernsehprogrammen und Tonprogrammen über Lichtwellenleiter.
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Aus der DE-OS 32 20 817 ist ein Verteilnetz für Fernseh-und Tonprogramme
mit einer Kopfstation und mehreren Vorfeldeinrichtungen bekannt, bei dem jede Vorfeldeinrichtung
über eine Lichtwellenleiter-Zubringerleitung eine Gruppe von Programmen von der
Kopfstation empfängt und über jeweils eine Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitung sternförmig
auf mehrere Teilnehmer verteilt.
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Bei diesem Netz ist die Anzahl der Fernsehprogramme, die den Teilnehmern
angeboten werden können, durch die Eigenschaften der optischen Sender begrenzt,
wobei die Grenze bei heute verfügbaren Lasern etwa bei 12liegt.
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Aus "telcom report" 6 (1983), Beiheft "Nachrichtenübertragung mit
Licht", S. 149 ff., ist ein Verteilnetz bekannt, bei dem die Anzahl der verteilbaren
Programme im Prinzip nicht beschränkt ist. An eine Zentrale, in der die angebotenen
Programme bereitgestellt werden, sind die Teilnehmer nicht nur über jeweils einen
Lichtwellenleiter angeschlossen, über den Programme von der Zentrale
zu
ihnen übertragen werden, sondern auch über einen Rückkanal in Form eines zweiten
Lichtwellenleiters, über den die gewünschten Programme individuell abrufbar sind.
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Die abgerufenen Programme werden über Breitband-Koppelfelder zum Teilnehmer
durchgeschaltet. Es handelt sich also um eine Programmvermittlung gegenüber einer
beim eingangs genannten bekannten Netz stattfindenden Programmverteilung.
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Bei der Programmvermittlung ist es notwendig, daß jeder Teilnehmer
mit einem Rückkanal und einer Programmwahleinrichtung ausgestattet ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein netz anzugeben, das eine erste
Gruppe von Teilnehmern, ohne einen Rückkanal-und eine Programm wahleinrichtung zu
erfordern, mit einer festen Anzahl von Grundprogrammen und eine an einem großen
P rog rammangebot interessierte zweite Gruppe von Teilnehmern mit zusätzlichen Programmen
versorgt. Die Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben gelöst.
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Im wesentlichen beruht die Erfindung darauf, daß die Struktur des
aus der DE-OS 32 20 817 bekannten Verteilernetz es beibehalten und mit geeigneten
Erweiterungen versehen wird.
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Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Das neue Netz hat insbesondere hinsichtlich der Einführungsstrategie
Vorteile, da zunächst das reine Verteilnetz installiert und anschließend entsprechend
der
vorhandenen Nachfrage nach dem Empfang von Wahlprogrammen nach
und nach erweitert werden kann.
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Umgekehrt ist es auch möglich, für Teilnehmer,die nicht am gleichzeitigen
Empfang aller Grundprogramme, sondern lediglich am Empfang eines wählbaren Programms
interessiert sind, in der Vorfeldeinrichtung nur das ausgewählte Programm auszusenden.
Diese Teilnehmer benötigen dann keine Abstimm-und Demodulationseinrichtungen zum
Empfang der Grundprogramme, sondern lediglich einen Demodulator für das empfangene
Wahlprogramm, der bei Verwendung der Pulsfrequenzmodulation oder Pulsphasenmodulation
zur übertragung der Wahlprogramme sehr einfach ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau des erfindungsgemäßen
Verteilnetzes, Fig. 2 eine beispielhafte Frequenzbandbelegunci für die übertragung
von 6 rundprogrammen und einem wählbaren Fernsehprogramm aut den L1 chtwellenleiter-Teilnehmerleitunsen,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Vorfeldeinrichtung, bei dem aus mehreren Gruppen
von Wahlprogrammen ein gewünschtes Programm vom Teilnehmer auswählbar ist, Fig.
4 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zu einem Teilnehmer gleichzeitig zwei Wahlprogramme
übertragbar sind,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit einem Koppelnetz
zur Vermittlung der Wahlprogramme, bei dem die Wahlprogramme im Frequenzmultiplex
auf einer einzigen Leitung zur Vorfeldeinrichtung übertragen werden und Fig. 6 ein
Ausführungsbeispiel mit einem Koppelnetz zur Vermittlung der Wahlprogramme, bei
dem die Wahlprogramme über jeweils eine eigene Leitung in der gleichen Frequenzlage
zur Vorfeldeinrichtung übertragen werden.
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Die Fig. 1 zeigt im oberen Teil den Aufbau des bekannten Verteilnetzes
und im unteren Teil dessen erfindungsgemäße Erweiterung. Zunächst wird der obere
Teil ohne Berücksichtigung des unteren Teils für sich erläutert .:.In einer Kopfstation,in
der Literatur bisweilen auch als Breitbandkommunikationszentrale bezeichnet, werden
in einer Program.maufbereitungseinrichtung 1 eine Gruppe von Programmen, beispielsweise
zwölf Fernsehprogramme und vierundzwanzig StereotonprogrammeÆempfangen und zu einem
Frequenzmultiplexsignal aufbereitet, das über das Verteilnetz auf eine Vielzahl
von Teilnehmern zu verteilen ist.
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Dieses elektrische Multiplexsignal wird mehreren optischen Sendern,
auch elektrisch-optische Wandler genannt, parallel zugeführt, die es in ein intensitätsmoduliertes
optisches Signal mit einer Wellenlänge A 1 (z. B. 1300 nm) um setzen und über jeweils
eine Lichtwellenleiter-Zubringerleitung sternförmig zu teilnehmernahen Vorfeldeinrichtungen
übertragen. In Fig. 1 ist nur ein einziger von diesen elektrisch-optischen Wandlern
und nur eine einzige von den Vorfeld-
einrichtungen dargestellt.
Der elektrisch-optische Wandler 2 ist aus Leistungs- und Linearitätsgründen eine
Laserdiode. Der mit ihm über eine Lichtwellenleiter-Zubringerleitung 3 verbundene
optisch-elektrische Wandler 4 (auch optischer Empfänger genannt) in der Vorfeldeinrichtung
setzt das optische Signal wieder in ein elektrisches Multiplexsignal um, das wiederum
über mehrere optische Sender 5 in Form von Laserdioden und passive optische Leistungsteiler
(Sternkoppler 6)auf beispielsweise einige hundert Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitungen
7 verteilt wird.
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Jede dieser Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitunqen 7 führt zu einem
Teilnehmer. Dort wird das optische Empfangssignal in einem optischen Empfänger 8
in ein elektrisches Signal umgewandelt und dieses über elektrische Koaxialleitungen
auf Steckdosen verteilt, an die Stereotonempfänger und Fernsehempfänger angeschlossen
werden können. Zur Auswahl eines aus den empfangenen Fernsehprogrammen,und zu dessen
Umsetzung in die geeignete Signalform benötigt jeder Fernsehempfänger 9 ein Vorsatzgerät,
das als Tuner 10 bezeichnet wird. Dieser Tuner 10 ist ein auf die Frequenzlage der
empfangenen Programme abstimmbarer Demodulator, der das gewünschte Signal in Basisbandlage
an den Fernsehempfänger abgibt, d. h. ein Videosignal an den Videoeingang und ein
NF-Signal an den NF-Eingang für den Fernsehbegleitton.
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Bei Netzen, bei denen als Modulationsart für die zu verteilenden Fernsehprogramme
die Frequenzmodulation gewählt ist, wird der Tuner 10 als FM-Tuner bezeichnet. Die
Abstimmung des Tuners 10 wird beispielsweise von einer Fernbedienung 7 über eine
Steuereinheit 12 gesteuert.
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Die Programme, die jeder Teilnehmer über das beschriebene Verteilnetz
empfängt, werden im folgenden Grundprogramme genannt. Damit Teilnehmer neben diesen
Grundprogrammen auch wählbare Programme empfangen können, ist das beschriebene Verteilnetz,wie
nachstehend ertgäutert wird,erweitert.
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Die Kopfstation enthält eine zweite Programmaufbereitungseinrichtung
13, die von nicht gezeigten Einrichtungen eine zweite Gruppe von Programmen empfängt
und zu einem elektrischen Multiplexsignal aufbereitet. Bei dieser zweiten Gruppe
von Programmen, die zur Unterscheidung von den Programmen der ersten Gruppe Wahlprogramme
genannt werden, handelt es sich beispielsweise um zwölf Fernsehprogramme und gegebenenfalls
eine Anzahl von Stereotonprogrammen, wobei im folgenden nur die Fernsehprogramme
betrachtet werden. Das elektrische Frequenzmultiplexsignal von der Programmaufbereitungseinrichtung
13 setzt ein optischer Sender 14 mit einer Laserdiode in ein optisches Signal um,
das über eine eigens für die Wahlprogramme vorgesehene Lichtwellenleiter-Zuhringerleitung
15 zu einem optischen Empfänger 16 in der Vorfeldeinrichtung übertragen und dort
wieder in das elektrische Multiplexsignal umgesetzt wird. Somit sind in der Vorfeldeinrichtung
für die angeschlossenen Teilnehmer- außer den Grundprogrammen auch eine große Anzahl
von Wahlprogrammen bereitgestellt , wobei die Anzahl der Wahlprogramme lediglich
durch die übertragungskapazität der übertragungsstrecke zwischen der Kopfstation
und der Vorfeldeinrichtung beschränkt ist. Falls es erforderlich ist, können mehrere
parallele Lichtwellenleiterübertragungsstrecken zur übertragung der Wahlprogramme
zur Vorfeldeinrichtung vorgesehen sein.
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Fur Teilnemer, die am Empfang dieser Wahlprogramme interessiert sind,
ist ein Rückkanal zur Vorfeldeinrichtung eingerichtet, über den sie Programmwahlsignale
zur Auswahl eines aus den Wahlprogrammen zur Vorfeldeinrichtung aussenden können.
Zur Realisierung des Rückkanals gibt es folgende Möglichkeiten: Es kann eine zwischen
dem Teilnehmer und der Vorfeldeinrichtung verlegte elektrische Leitung, beispielsweise
eine Kupfer-Doppelader verwendet werden, was in Fig. 1 durch eine Verbindungsleitung
17 zwischen der Steuereinheit 12 des Teilnehmers und einem Rückkanalempfänger 18
angedeutet ist, der für diesen Teilnehmer in der Vorfeldeinrichtung vorhanden ist.
Diese elektrische Leitung kann auch zur Fernspeisung von teilnehmerseitigen Einrichtungen,
beispielsweise des optischen Empfängers und der Steuereinheit verwendet werden.
Die notwendige elektrische Leistung liegt unter 1 Watt. Durch Wegfall des Netzanschlusses
bei den Teilnehmern werden erhebliche Einsparungen an Installationskosten erzielt.
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Als Alternative zur elektrischen Verbindung kann auch eine optische
Verbindung zwischen dem Teilnehmer und seinem Rückkanalempfänger in der Vorfeldeinrichtung
zur Realisierung des Rückkanals eingerichtet sein. Für diese Verbindung kann die
Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitung 7 in der Rückrichtung entweder in Wellenlängengleichlage
oder im Wellenlängenmultiplex verwendet werden. Die von der Steuereinheit 12 auszusendenden
Programmwahlsignale werden in diesem Fall mit einem einfachen optischen Sender,
der entweder auf der gleichen Wellenlänge r3 wie der in Gegenrichtung sendende optische
Sender 5 oder auf einer anderen Wellenlänge arbeitet, in ein optisches
Signal
umgesetzt, dieses beim Teilnehmer in die Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitung 7 eingekoppelt,
in der Vorfeldeinrichtung aus dieser Leitung ausgekoppelt und über einen optischen
Empfänger auf den Rückkanalempfänger 18 gegeben.
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Jeder der teilnehmerindividuellen Rückkanalempfänger gibt die empfangenen
Programmwahlsignale in der Vorfeldeinrichtung auf einen Rechner 19, der abhängig
von den empfangenen Programmwahlsignalen die Auswahl der Programme aus den in der
Vorfeldeinrichtung bereitgestellten Wahlprogrammen und die Durchschaltung der ausgewählten
Programme zu den Teilnehmern steuert. Eine Möglichkeit zur Auswahl und Durchschaltung
eines Programms auf einen Teilnehmer ist die in Fig. 1 gezeigte, bei der die Vorfeldeinrichtung
für jeden Teilnehmer individuell einen steuerbaren Umsetzer 20 enthält, der vom
Rechner entsprechend den vom zugeordneten Teilnehmer empfangenen Programmwahlsignalen
gesteuert wird und das ausgewählte Programm in eine für alle steurbaren Umsetzer
20 in der Vorfeldeinrichtung gemeinsame niedrige Frequenzlage .beispielsweise zwischen
40 und 70 MHz,umsetzt. Dies ist eine Frequenzlage, die im oben beschriebenen Verteilnetz
von den Grundprogrammen nicht belegt ist.
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Das Ausgangssignal des steuerbaren Umsetzers 20 wandelt ein optischer
Sender 21, dessen Sendeelement eine Lumineszensdiode ist, in ein optisches Signal
um, das die gleiche Wellenlänge X 3 wie das vom optischen Sender 5 ausgesendete
Signal hat und mittels eines Richtkopplers 22 in die Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitung
7 als Zusatzsignal eingespeist wird.
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Auf der Lichtwellen-Teilnehmerleitung 7 empfängt der TeiL-nehmer
somit neben den Grundprogrammen zusätzlich ein
Wahlprogramm. Fig.
2 zeigt die Frequenzbelegung der Lichtwellenleiter-Teilnehmerleitung bei der Ubertragung
von sechs Grundprogrammen (TV 1 bis TV 6), von Stereotonprogrammen (UKW) und eines
Wahlprogramms (Wahl-TV).
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Der Richtkoppler 22 wird z. B. durch einen einfachen bikonischen Faserkoppler
gebildet, der aus zwei miteinander verschmolzenen Faserstücken besteht.
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Zur übertragung verschiedener Informationen, im Zusammenhang mit der
vom Teilnehmer aus möglichen Programmauswahl, sind verschiedene Datenkanäle zwischen
Kopfstation und Vorfeldeinrichtung und zwischen dieser und den Teilnehmern eingerichtet,
die nachstehend beschrieben werden.
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Die aktuellen Schaltzustände der steuerbaren Umsetzer in der Vorfeldeinrichtung
werden über einen zwischen der Vorfeldeinrichtung und der Kopfstation eingerichteten
Datenkanal zur Kopfstation übermittelt, so daß die Kopfstation darüber informiert
ist, welcher Teilnehmer gerade welches Wahlprogramm empfängt und daher in der Lage
ist, für den Empfang von Wahlprogrammen vorgesehene Gebühren teilnehmerindividuell
zu erfassen und die Sehbeteiligung an den angebotenen Wahlprogrammen statistisch
zu ermitteln . Zu diesem Datenkanal gehören ein an den Rechner 19 in der Vorfeldeinrichtung
angeschlossener Datensender 23, ein optischer Sender 24, der dessen Datensignal
in ein optisches Signal umsetzt, ein Wellenlängenmultiplexer 25, der dieses optische
Signal beim Teilnehmer in eine Lichtwellenleiter-Zubringerleitung, beispielsweise
in die Zubringerleitung 3 für die Grundprogramme,einkoppelt, ein Wellenlängendemultiplexer
26, der das optische Signal in der Kopfstation aus dieser Zubringerleitung auskoppelt,
ein optischer
Empfanger 27 und ein Datenempfänger 28, der schließlich
mit einem Zentralrechner 29 in der Kopfstation verbunden ist. Die optischen Sender
24 und Empfänger 27 arbeiten auf einer Wellenlänge X 2 , die verschieden ist von
der Wellenlänge 1 , auf der die optischen Sender 2 und Empfänger 4 zur übertragung
der Programme von der Kopfstation zur Vorfeldeinrichtung arbeiten. Der Datenkanal
von der Vorfeldeinrichtung zur Kopfstation verwendet also die Zubringerleitung 3
im Wellenlängenmultip lex.
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In umgekehrter Richtung werden von der Kopfstation Informationen zur
Vorfeldeinri chtung übertragen, beispielsweise Informationen über Zugriffsberechtigungen
von Teilnehmern, um bestimmte Programme oder nur bestimmte Sendungen nur für einen
eingeschränkten Teilnehmerkreis reservieren zu können. Hierzu enthält die Kopfstation
einen Datensender 30, der mit dem Zentralrechner 29 verbunden ist und der die auszusendenden
Daten einem Hilfsträger aufmoduliert . Dieses Signal wird dem die Grundprogramme
beinhaltenden Frequenzmultiplexsignal hinzugefügt und somit über die gleiche übertragungsstrecke
wie die Grundprogramme zur Vorfeldeinrichtung übertragen. Dort befindet sich ein
Datenempfänger 31, der den Hilfsträger demoduliert und die Daten dem Rechner 19
in der Vorfeldeinrichtung zuführt.
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Um Teilnehmern, die mit einem Rückkanal zur Programmwahl ausgestattet
sind, individuell Informationen im Zusammenhang mit der Programmwahl, beispielsweise
über laufende Gebühren oder über fehlende Zugriffsberechtigung für bestimmte Programme
zu übermitteln, enthält die Vorfeldeinrichtung teilneh,r,1erindividue;lle Datensender
32,
die mit dem Rechner 19 verbunden sind. Jeder dieser Datensender
moduliert die zu einem Teilnehmer zu sendenden Daten einem Hilfsträger auf und führt
dieses Signal dem optischen Sender 21 zu , der auch das ausgewählte Programm zum
Teilnehmer aussendet.
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Beim Teilnehmer ist ein entsprechender Datenempfänger und ein Anzeigegerät
zur Anzeige der empfangenen Informationen notwendig, die Bestandteile des Tuners
10 sein können.
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Mit den vorstehend beschriebenen Datenübertragungskanälen ist das
Verteilnetz dazu eingerichtet, Teilnehmer mit sondergebührenpflichtigen Wahlprogrammen
zu versorgen, d. h.
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es ermöglicht die Einführung eines neuen Dienstes, der mit dem bekannten
Schlagwort Pay-TV bezeichnet werden kann.
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Erweiterungen und alternative Ausführungsformen des bisher anhand
von Fig. 1 beschriebenen Netzes zeigen die Fig. 3 bis 6.
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Gemäß Fig. 3 kann die Zahl der angebotenen Wahlprogramme, insbesondere
Fernseh-Wahlprogramme (Wahl-TV),durch weitere Zubringerleitungen in Schritten von
beispielsweise zwölf Programmen erhöht werden. Dabei werden auf parallelen optischen
Zubringerleitungen 33, 34 und 35 die Wahlprogramme in mehreren Gruppen von jeweils
beispielsweise zwölf Programmen zur Vorfeldeinrichtung übertragen, und dem steuerbaren
Umsetzer 20 jedes Teilnehmers ist ein ebenfalls vom Rechner in der Vorfeldeinrichtung
19 gesteuerter Schalter 36 vorgelagert, der diejenige Gruppe von Wahlprogrammen
zum steuerbaren Umsetzer durchschaltet, in der das vom zugehörigen Teilnehmer gewünschte
Wahlprogramm enthalten ist.
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Fig. 4 zeigt, wie zu einem Teilnehmer nicht nur ein, sondern zwei
Wahlprogramme übertragen werden können. Zusätzlich zum steuerbaren Umsetzer 20,
der gesteuert vom
Rechner 19 in der Vorfeldeinrichtung ein erstes
Wahlprogramm auswählt, das über den optischen Sender 21 und den Richtkoppler 22
zum Teilnehmer ausgesendet wird, enthält die Vorfeldeinrichtung einen weiteren steuerbaren
Umsetzer 37, der, ebenfalls gesteuert vom Rechner 19, ein zweites Wahlprogramm auswählt
und auf einen optischen Sender 38 gibt, der es in ein optisches Signal umsetzt und
über den Richtkoppler 22 in die Teilnehmerleitung als zweites Wahlprogramm zusätzlich
zu den Grundprogrammen und zum ersten Wahlprogramm einspeist. Der optische Sender
38 hat eine Wellenlänge A 4 von beispielsweise 1200 nm , die sich von der Wellenlänge
A3 (z. B 850 nm) unterscheidet, mit der die Grundprogramme und das erste Wahlprogramm
von den optischen Sendern 5 und 21 ausgesendet werden. Beim Teilnehmer sind ein
Wellenlängendemultiplexer 39 und ein zweiter optischer Empfänger 40 erforderlich,
an dessen Ausgang das zweite Wahlprogramm (Wahl-TV 2) erscheint, wogegen am Ausgang
des optischen Empfängers 8 wie bisher die Grundprogramme und das erste Wahlprogramm
(Wahl-TV 1) erscheinen.
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Alternativen zu den bisher zur Programmauswahl in der Vorfeldeinrichtung
beschriebenen steuerbaren Umsetzern zeigen die Fig. 5 und 6. Die Vielzahl von steuerbaren
Umsetzern, jeweils mindestens einer für jeden mit Rückkanal ausgestatteten Teilnehmer,
ist hier durch ein einziges Koppelnetz 41 ersetzt, das, gesteuert vom Rechner 19,die
Eingangsleitungen für m Wahlprogramme auf z Teilnehmerausgänge durchschaltet. Bei
Fig. 5 werden sämtliche Wahlprogramme über eine einzige Lichtwellenleiter-Zubringerleitung
15 und einen einzigen optischen Empfänger 16 wie in Fig. 1 gezeigt zur Vorfeldeinrichtung
übertragen. Dort werden die Wahlprogramme mit jeweils einem eigenen Um-
setzer
in eine einheitliche Frequenzlage von 40 bis 70 MHz umgesetzt, bevor sie den Signaleingängen
des Koppelnetzes 41 zugeführt werden.
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Bei Fig. 7 wird zur übertragung der Wahlprogramme von der Kopfstation
zur Vorfeldeinrichtung für jedes Wahlprogramm eine eigene Lichtwellenleiter-Zubringerleitung
verwendet. In diesem Falle brauchen an die Bandbreite der verwendeten Lichtwellenleiter
nur geringe Anforderungen gestellt zu werden. Die Frequenzlage beträgt für alle
Wahlprogramme einheitlich 40 bis 70 MHz, so daß in der Vorfeldeinrichtung keine
Frequenzumsetzer im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 5 erforderlich sind, jedoch
für jedes Wahlprogramm ein eigener optischer Empfänger.
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Das genannte Koppelnetz ist für analoge Signale der angegebenen Frequenz
von 40 bis 70 MHz nach dem derzeitigen Stand der Technik nur mit großen Schwierigkeiten
realisierbar. Als Modulationsart zur übertragung der Wahlprogramme wird daher die
Pulsfrequenzmodulation oder die Pulsphasenmodulation verwendet. Dann kann das Koppelnetz
als digitale Schaltung in hochintegrierter Technik aufgebaut werden. Durch die Wahl
dieser Modulationsart ergeben sich weitere Vorteile dadurch, daß an die Linearität
der Lumineszensdioden-Sender geringere Anforderungen qestellt zu werden brauchen
und daß die Demodulationsschaltung für den Empfang des Wahlprogramms beim Teilnehmer
sehr einfach wird. Sie besteht im wesentlichen aus einem Tiefpaß. Das ist insbesondere
vorteilhaft, wenn es sich um einen Teilnehmer handelt, der nur das Wahlprogramm
und nicht die angebotenen Grundprogramme, deren Frequenz oberhalb von 100 MHz liegt,
empfangen will. Dieser Teilnehmer kann in seiner Empfangseinrichtung auf den
sonst
notwendigen abstimmbaren Demodulator zum Empfang der Grundprogramme verzichten.
Diese vorteilhafte Modulationsart wird daher sowohl bei der Frequenzmultiplex-Ubertragung
der Wahlprogramme nach Fig. 5, als auch bei der Fasermultiplex-Ubertragung der Wahlprogramme
nach Fig. 6 angewendet.