DE3435827A1 - Optische stern-netze fuer stochastische zugriffsverfahren - Google Patents

Optische stern-netze fuer stochastische zugriffsverfahren

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DE3435827A1
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    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44Star or tree networks

Description

  • Optische Stern-Netze für stochastische Zugriffsver-
  • fahren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Stern-Netze für stochastische Zugriffsverfahren, insbesondere aktive und passive optische Stern-Netze.
  • In lokalen Netzen mit stochastischen Zugriffsverfahren treten unvermeidlich Kollisionen auf. Diese gilt es mit möglichst hoher Wahrscheinlichkeit zu erkennen.
  • In elektrischen Netzen, wie beispielsweise dem Ethernet-Bus können Kollisionen häufig durch eine Pegelauswert-Methode erkannt werden, weil a) die Pegelschwankungen (Dynamik) im System im Vergleich zu einem optischen Stern oder Bus gering sind, und weil b) die Sendeleistung im elektrischen Netz hinreichend konstant ist.
  • In optischen lokalen Stern-Netzen kann durch die Leistungsstreuungen der Lichtwellen durch die unterschiedlichen Faserlängen, durch die Leistungsschwankungen am Ausgang des passiven optischen Sternkopplers die Pegeldynamik 20-30 dB betragen. In optischen lokalen Bus-Netzen ist die Pegeldynamik noch um einige 10 dB höher.
  • Als eine zuverlässige Methode zur Erkennung von Kollisionen kommt daher in optischen lokalen Netzen die Pegelbewertung im allgemeinen nicht in Frage. Für die meisten Anwendungen wird verlangt, daß schon auf der untersten Protokollebene alle Teilnehmer des Systems auch im Falle einer hohen Pegeldynamik zuverlässig erfahren, daß eine Datenkollision stattgefunden hat.
  • Bei optischen Stern-Netzen ist hinsichtlich der bekannten Verfahren zur Kollisionserkennung zu unterscheiden zwischen sog. aktiven optischen Stern-Netzen und passiven optischen Stern-Netzen. Gemeinsam ist beiden ein zentraler optischer Sternkoppler, an den die Teil nehmer über je eine Faser für den Hin- und Rückweg angekoppelt sind. Im passiven Netz wird das in den Koppler einlaufende Licht ohne Umwandlung von optisch in elektrisch und umgekehrt auf alle Ausgänge aufgeteilt.
  • Im aktiven Stern-Netz enthält der zentrale Sternkoppler zusätzlich eine Stromversorgung und einige optoelektrische Bausteine für die Leistungsaufspaltung.
  • In den aktiven Stern-Netzen wird die Datenkollision im aktiven zentralen Sternkoppler festgestellt. Die Mitteilung über die Datenkollision an alle Teilnehmer erfolgt dann über ein Kollisionssignal, ein sog. JAM-Signal. Dieses und nur dieses JAM-Signal soll eindeutig Auskunft über eine stattgefundene -Kollision geben.
  • Im obengenannten Fall a) ist der Sternkoppler aus mehreren optischen Transceivern, d.h. Sender-Empfänger-Geräten mit jeweils einem optischen Sender und Empfänger für die Daten zusammengesetzt, wobei alle elektrischen Ausgänge über einen Ethernet-Bus im Koppler koppeln. Durch Vergleich der elektrischen Pegel auf dem Ethernet-Bus wird eine Kollision festgestellt, woraus ein JAM-Signal abgeleitet wird. Es wird dann ausschließlich dieses JAM-Signal an alle Teilnehmer gesandt (siehe dazu R.V. Schmidt, E.G. Rawson, R.E. Norton, S.B.
  • Jackson, M.D. Bailey: "Fibernet II: A Fiber-Optic Ethernet", IEEE J. Selected Areas Commun., Vol. SAC-1, No. 5, Nov. 1983, S. 702-711).
  • Im obengenannten Fall b) wird aus jeder zum zentralen Sternkoppler führenden Faser ein kleiner Bruchteil des ankommenden Lichts auf je einen optischen Empfänger abgezweigt. Die Feststellung einer Kollision basiert hier nicht auf einem Amplitudenvergleich, sondern auf der Anzahl derjenigen Empfänger im aktiven Koppler, die gleichzeitig Licht empfangen. Im übrigen verhält sich der aktive Koppler wie ein passiver Koppler, was unter anderem bedeutet, daß die zugeleiteten Signale passiv aufgeteilt werden, um an die Teilnehmer zu gelangen (siehe deutsche Patentanmeldung P 33 23 317.9 (= VPA 83 P 1433 DE) und R.P. Kelley, J.R. Jones, V.J. Bhatt, P.W.Pate "Transceiver Design and Implementation Experience in an Ethernet-Compatible Fiber Optic Local Area Network, Infocom 1984, April 9-12, 1984, San Francisco).
  • Aktive Stern-Netze sind wegen der Verwendung aktiver Bauteile im Koppler störanfälliger als passive Netze.
  • Dies ist im Fall a) besonders problematisch, weil hier der aktive Kreis nicht nur für die Kollisionserkennung, sondern auch für die Netzwerkkommunikation verantwortlich ist. Von dem sehr hohen Aufwand an elektrooptischen Bauteilen im Koppler abgesehen, gewährleistet der Fall a) eine 100%ige Kollisionserkennung und einfache JAM-Signalerkennung im Teilnehmer-Empfängerkreis mit geringen Dynamikproblemen.
  • Beim Fall b) gibt es ein Dynamikproblem bei der Übertragung des JAM-Signals. Wegen der großen Leistungsschwankungen im System muß der Teilnehmer-Empfänger mit einer Regelschleife, z.B. einer Schaltung mit automatischer Verstärkungssteuerung bzw. AGC-Schaltung (AGC = automatic gain control) ausgestattet sein, wodurch sich die Verstärkung nach der jeweiligen Amplitude der Signale einstellt. Nun kann es passieren, daß an diesem Empfänger gleichzeitig Daten mit großer Amplitude und ein JAM-Signal mit kleiner Amplitude ankommen. Die Attw Schaltung pegelt sich auf das starke Signal ein und regelt ihre Verstärkung herunter. Die Verstärkung kann dadurch so klein geworden sein, daß das JAM-Signal nicht mehr erfaßt werden kann, d.h. nicht alle Teilnehmer erhalten Kenntnis von der stattgefundenen Kollision.
  • Wegen des Fehlens eines aktiven zentralen Kopplers ist das passive Stern-Netz weniger verwundbar. Ein Vorschlag (siehe T. Tamura, M. Nakamura. S. Oshima, T. Ito, T. Ozeki: "Optical Cascade Star Network - A New Configuration für a Pasive Distribution System with Optical Collision Detection Capability", IEEE J. Lightwave Technology, Vol. LT-2, No. 1, Febr. 1984, S. 61-66) sieht vor, daß durch Verwendung eines komplizierten Kopplers die Signale, die von einem Teilnehmer kommen, zu allen Teilnehmern mit Ausnahme des einen Teilnehmers gelangen.
  • Alle sendenden Teilnehmer fragen den Bus auf einlaufende Signale ab. Empfängt also ein sendender Teilnehmer Signale, so muß eine Kollision stattgefunden haben. Auf diese Weise erkennen alle sendenden Teilnehmer eine Kollision. Die nicht sendenden Teilnehmer erfahren von der Kollision z. B. durch abgebrochene Datenpaketlängen wie beim elektrischen Ethernet-Bus.
  • Bei einem weiteren Vorschlag (siehe DE-OS 32 46 30i (= VPA 82 P 2071 DE)) horchen die sendenden Teilnehmer für die Zeit, die gleich ihrer individuellen Bus-Umlaufzeit ist, in den Bus, ob bei ihnen Signale einlaufen. Treffen Signale während dieser Zeit ein, so muß eine Kollision stattgefunden haben. Im allgemeinen stellen dies jedoch nicht alle sendenden Teilnehmer fest, so daß ein JAM-Signal erforderlich ist.
  • Bei dem erstgenannten Vorschlag ist zur Realisierung des benötigten passiven Sternkopplers hoher technologischer Aufwand erforderlich, wobei sich der Aufwand mit wachsender Teilnehmerzahl drastisch erhöht. Bei nur vier Teilnehmern besteht der Sternkoppler aus bereits acht 3dB-Kopplern.
  • Bei dem zweitgenannten Vorschlag ist 1) keine 10%ige Kollisionserkennung gewährleistet und 2) da in Systemen mit hoher Pegeldynamik eine AGC-Schaltung im Empfänger erforderlich wird, kann das JAM-Signal im Datensignal untergehen.
  • Bisher wurde das JAM-Signal durch eine lange Folge ununterbrochener Binärwerte 1 dargestellt. Die Länge dieser Folge war größer gewählt als die durch die Streckenkodierung, beispielsweise Manchester-Kodierung, maxial mögliche Folge von Binärwerten "1". Wenn das System ohne AGC-Schaltung auskommt - was natürlich nur möglich ist, wenn die Systemdynamik auf etwa 10-15 dB beschränkt bleibt - wird dieses JAM-Signal eindeutig erkannt. Bei Verwendung einer AGC-Schaltung allerdings kann sich das JAM-Signal möglicherweise aus dem atenstrom nicht herausheben.
  • Angesichts der vorstehend geschilderten Problematiken zielt die vorliegende Erfindung generell ab auf die Verbesserung, insbesondere zuverlässigere Erkennung von Datenkollisionen in optischen Stern-Netzen für stoachstische Zugriffsverfahren.
  • Insbesondere soll sowohl für aktive als auch für passive Stern-Netze bei beliebiger oder hoher Dynamik eine sichere Erkennung einer stattgefundenen Kollision ermöglicht werden.
  • Im Hinblick auf aktive optische Stern-Netze wird diese Aufgabe, ausgehend von einem aktiven optischen Stern-Netz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Sie wird in diesem Rahmen auch jeweils ausgehend von einem aktiven optischen Stern-Netz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2, 3 oder 4 durch die im kennzeidhnenden Teil dieses Anspruchs 2, 3 bzw. 4 gelöst.
  • Gemeinsam ist diesen vier Lösungsversionen, daß die Kollision im aktiven optischen Stern-Koppler durch die Abzählmethode festgestellt wird, auf die oben hingewiesen worden ist (siehe deutsche Patentanmeldung P 33 23 317.9 und Infocom '84, April 9-12, 1984). Jede dieser Versionen ermöglicht bei beliebiger Dynamik die sichere Erkennung des JAM-Signals in allen Transceivern als Mitteilung einer stattgefundenen Kollision.
  • Im Hinblick auf passive optische Stern-Netze wird die genannte Aufgabe ausgehend von einem passiven optischen Stern-Netz nach dem Oberbgriff des Patentanspruchs 5 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst, wobei diese Lösung zwei Alternativen umfaßt.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung ein aktives optisches Stern-Netz, das im wesentlichen allen erfindungsgemäßen aktiven optischen Stern-Netzen zugrundeliegt; Figur 2 in schematischer Darstellung ein der ersten Lösungsversion entsprechendes aktives optisches Stern-Netz; Figur 3 in schematischer Darstellung ein der zweiten Lösungsversion entsprechendes aktives optisches Stern-Netz; Figur 4 in schematischer Darstellung ein der dritten Lösungsversion entsprechendes aktives optisches Stern-Netz; Figur 5 in schematischer Darstellung ein der vierten Lösungsversion entsprechendes aktives optisches Stern-Netz; Figur 6 in schematischer Darstellung die erste Alternative eines erfindungsgemäßen passiven optischen Sternkopplers; und Figur 7 in schematischer Darstellung die zweite Alternative des erfindungsgemäßen passiven optischen Sternkopplers.
  • Bauteile, die in allen dargestellten Netzen vorkommen und die gleiche Funktion ausüben, sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das in der Figur 1 dargestellte aktive optische Stern-Netz besteht aus n Transceivern Tcl bis Tcn und aus einem aktiven Sternkoppler aSK, der aus einem passiven optischen Sternkoppler pSK, einer Auskoppeleinrichtung AKl bis AKn und einer zentralen Kollisionserkennungseinrichtung zKE gebildet ist.
  • Jeder Transceiver Tcl,...,Tcn weist je einen optischen Sender S und Empfänger E für die Daten auf und ist an ein zugeordnetes Terminal l,...bzw. Terminal n angeschlossen.
  • Dem passiven optischen Sternkoppler pSK sind die Signale jedes Senders S über je eine zuführende optische Faser zFl ,... ,zFn zugeleitet, und er verteilt die zugeleitet ten Signale über fortführende optische Fasern fFl,...,fFn auf sämtliche Empfänger E.
  • Die Auskoppeleinrichtung, die aus einer der Anzahl n der zuführenden optischen Fasern zFl,.. . ,zFn entsprechenden Anzahl n von Strahlaufteilern AKl,...,AKn besteht, von denen jeder in eine dieser zuführenden Fasern geschaltet ist, koppelt aus jeder dieser Fasern einen Signalanteil aus. Sämtliche ausgekoppelten Signalanteile sind der zentralen Kollisionserkennungseinrichtung zKE zugeleitet.
  • Diese Kollisionserkennungseinrichtung zKE erzeugt in Abhängigkeit von den zugeleiteten Signalanteilen ein optisches JAM-Signal, das eine stattgefundene Datenkollision erkennen läßt, und das durch den passiven optischen Sternkoppler pSK und die fortführenden optischen Fasern fFl,...,fFn sämtlichen Transceivern Tcl,...,Tcn zugeleitet ist.
  • Der passive optische Sternkoppler pSK, die Auskoppeleinrichtung AKl,...,AKn und die zentrale Kollisionserkennungseinrichtung zKE bilden, wie schon erwähnt, zusammen den aktiven optischen Sternkoppler aSK des aktiven õptischen Stern-Netzes, der in der Regel als Baueinheit realisiert wird. Der aktive Teil dieses aktiven optischen Sternkopplers aSK ist durch die Kollisionserkennungsein richtung zKE gebildet, die aktive Bauelemente enthält.
  • Wie ebenfalls schon erwähnt, arbeitet die Kollisionserkennungseinrichung zKE nach der bekannten Abzählmethode. Das von der zentralen Kollisionserkennungseinrichtung zKE erzeugte JAM-Signal wird dem zentralen passiven optischen Sternkoppler pSK auf der gleichen Seite zugeführt, wie die Signale der Sender S.
  • Es wird nun auf die Stern-Netze nach den Figuren 2 bis 5 eingegangen.
  • Das aktive optische Stern-Netz nach Figur 2 unterscheidet sich von dem Netz nach Figur 1 im wesentlichen nur durch optische Schalter Stl,...,Stn zum Unterbrechen sämtlicher zuführenden optischen Fasern zFl,...,zFn beim Erkennen einer Datenkollision, so daß nur das JAM-Signal zu den Transceivern Tcl,...,Tcn gelangt. Die Schalter Stl,...,Stn werden von der Kollisionserkennungseinrichtung zKE gesteuert. Zweckmäßigerweise werden sie zwischen der Auskoppeleinrichtung AK1, ..., AKn und den passiven Sternkopplern pSK angeordnet, so wie es in der Figur 2 gezeigt ist.
  • Das aktive optische Stern-Netz nach Figur 3 unterscheidet sich von dem Netz nach Figur 1 im wesentlichen durch einen von dem einen passiven optischen Sternkoppler pSK getrennten zweiten passiven optischen Sternkoppler pSK', dem nur das JAM-Signal aus der Kollisionserkennungseinrichtung zKE zugeleitet ist und der dieses Signal über eigene, von den fortführenden optischen Fasern fFl,...,fFn getrennte zweite fortführende optische Fasern fF'l,...,fF'n auf sämtliche Transceiver Tcl,...,Tcn verteilt, von denen jeder einen von dem Empfänger getrennten zweiten Empfänger E' aufweist, der nur für den Empfang des JAM-Signals vorgesehen ist. Dem einen passiven Sternkoppler pSK wird das JAM-Signal nicht zugeführt.
  • Wie in dem Netz nach Figur 2 kann auch bei dem Netz nach Figur 3 das JAM-Signal unverfälscht zu den Transceivern und damit zu den Teilnehmern gelangen, unabhängig von der Dynamik des Systems.
  • Das aktive optische Stern-Netz nach Figur 4 unterscheidet sich von dem Netz nach Figur 1 dadurch, daß das JAM-Signal von der Seite der fortführenden Fasern fFl,...,fFn her durch den passiven optischen Sternkoppler pSK und die zuführenden optischen Fasern zFl,... ,zFn auf sämtliche Transceiver Tcl,...,Tcn verteilt ist, von denen jeder einen von seinem Empfänger E getrennten zweiten Empfänger E " aufweist, dem nur das JAM-Signal in Form eines aus der zugeordneten zuführenden optischen Faser durch eine Koppeleinrichtung Kl,...,Kn ausgekoppelten Anteils zugeleitet ist. Die Koppeleinrichtung kann beispielsweise aus einzelnen 3 dB-Strahlaufteilern Kl bis Kn bestehen, von denen jeder in einer der betreffenden Fasern angeordnet sind.
  • Das aktive optische Stern-Netz nach Figur 5 unterscheidet sich von dem Netz nach Figur 1 dadurch, daß das JAM-Signal über eine andere Wellenlänge >2 trans portiert wird, als die über der Wellenlänge A1 transportierten Signale der Sender S, daß in jeder fortführenden optischen Faser fFl,...,fFn ein optischer Wellenlängendemultiplexer WDl,...,WDn zum Trennen der Signale der Sender von dem JAM-Signal vorgesehen sind, und daß jeder Transceiver Tcl,...,Tcn neben dem Empfang ger E für die Signale der Sender einen Empfänger E"' für das JAM-Signal aufweist.
  • Allen Netzen nach den Figuren 2 bis 5 ist gemeinsam, daß das JAM-Signal, welches eine Kollision erkennen läßt, getrennt von den Datensignalen übertragen und empfangen wird oder empfangen werden kann, wodurch bewirkt ist, daß sämtliche Teilnehmer die Kollision unabhängig von der Dynamik des Systems sicher erkennen können.
  • Es wird nun auf die passiven optischen Stern-Netze eingegangen.
  • Bei den passiven optischen Stern-Netzen findet die Kollisionserkennung nicht mehr zentral im Sternkoppler statt, sondern in den Teilnehmern selbst. Die Kenntnis aller Teilnehmer über eine stattgefundene Kollision erfolgt in zwei Schritten: I) durch Sende-Adressen-Bitvergleich erkennt mindestes ein sendender Teilnehmer, im allgemeinen nicht alle sendenden Teilnehmer eine Kollision.
  • II) Diejenigen Teilnehmer, die eine Kollision erkannt haben, senden ein JAM-Signal aus, wodurch alle Teilnehmer Kenntnis über die stattgefundene Kollision erlangen.
  • Wenn ein oder mehrere sendende Teilnehmer oder Terminals entsprechend II eine Kollision erkannt haben, erzeugen sie jeweils ein JAM-Signal, das auch bei hoher Dynamik von allen Teilnehmern erkannt werden muß, auch wenn gleichzeitig Daten auf der Strecke sind.
  • In der Figur 6 ist die erste Version eines passiven optischen Stern-Netzes dargestellt, bei dem diese Aufgabe gelöst ist.
  • Dieses Netz besteht aus einer Anzahl Transceivern Tcl,...,Tcn, von denen jeder einen optischen Sender S und Empfänger E für die Daten aufweist und aus einem passiven optischen Sternkoppler pSK, dem die Signale jedes Senders S über je eine zuführende optische Faser zFl,...,zFn zugeleitet sind und der die zugeleiteten Signale über fortführende optische Fasern fFl,...,fFn auf sämtliche Transceivern Tcl,...,Tcn verteilt.
  • Jedem Transceiver Tcl,...,Tcn ist je eine nicht dargestellte Kollisionserkennungseinrichtung zugeordnet, die aus den ihrem zugeordneten Transceiver zugeleiteten Signalen eine stattgefundene Datenkollision erkennt und beim Erkennen einer solchen Kollision ein JAM-Signal erzeugt, das die Kollision erkennen läßt und das von diesem zugeordneten Transceiver auf die an seinen Sender angeschlossene zuführende optische Faser abgegeben wird, wodurch die Kenntnis über die stattgefundene Kollision an alle Transceiver Tcl,...,Tcn gelangt.
  • Der bis hierher beschriebene Aufbau des Netzes nach Figur 6 liegt auch dem später beschriebenen Netz riach Figur 7 zugrunde.
  • Beim Netz nach Figur 6 wird das erzeugte JAM-Signal über einer anderen Wellenlänge t2 übertragen, als die übet der Wellenlänge Ä1 übertragenen Signale der Sender S.
  • Dazu ist in jeder zuführenden Faser zFl,.. . ,zFn ein Wellenlängenmultiplexer WMl,...,WMn zum Einkoppeln des JAM-Signals in die betreffende zuführende optische Faser und in jeder fortführenden optischen Faser fFl,...,fFn ein Wellenlängendemultiplexer WDl,...,WDn zum Trennen der Signale der Sender S von dem JAM-Signal vorgesehen, das einem vom Empfänger E für die Signale der Sender 5 getrennten Empfänger E" des betreffenden Transceivers zugeführt ist.
  • Das über der anderen Wellenlänge 72 übertragene JAM-Signal wird vom betreffenden Transceiver, vorzugsweise von dem vom Sender S für die Daten getrennten Sender S" des Transceivers erzeugt. Danach benötigt man also nach Figur 6 für jedes Terminal mit einem Transceiver Tcl,...,Tcn zwei Sender, zwei Empfänger, einen Multiplexer und einen Demultiplexer. Von den geringen Zusatzverlusten im Multiplexer und Demultiplexer abgesehen, hat man bei beliebig hoher Systemdynamik keinen Leistungsverlust.
  • Das passive optische Stern-Netz nach Figur 7 weist bis zur obengenannten Stelle den gleichen Aufbau auf, wie das Netz nach Figur 6. Da es bei dem Netz nach Figur 7 mehr auf die Kollisionserkennung und die Erzeugung des Kollisionssignals im Transceiver ankommt, ist nur ein einziger solcher Transceiver im Blockschaltbild und stellvertretend für alle übrigen Transceiver dargestellt, die alle den gleichen Aufbau aufweisen.
  • Das passive optische Stern-Netz nach Figur 7 arbeitet nach folgendem Grundgedanken: Im Sender S werden im Frequenzspektrum DFSp der auszusendenden Daten die tiefen Frequenzen, beispielsweise zwischen 0 und 200 kHz durch einen Hochpaßfilter HpF abgeschnitten, so daß nur Daten des auf diese Weise modifizierten Frequenzspektrums DFS'p zum LED-Treiber Tr gelangen, der die entsprechenden optischen Datensignale auf die zugeordnete zuführende optische Faser zF absetzt, in der sie zum passiven optischen Sternkoppler pSK gelangen.
  • Das JAM-Signal wird so gewählt, daß es praktisch nur dort Frequenzanteile aufweist, wo das modifizierte Daten-Spektrum DFS'p keine Frequenzanteile hat. Ein entsprechendes Frequenzspektrum ist durch KSp angedeutet.
  • Im Empfänger E gelangt die über die zugeordnete fortführende Faser fF und beispielsweise einen Vor- und Hauptverstärker Vst auf die beiden Zweige DZ und KsZ.
  • Im Zweig KsZ, dem sog. Kollisionssignalerkennungszweig, wird das JAM-Signal erkannt, und zwar auch in Gegenwart von Daten. Wichtig ist dabei, daß Daten in diesem Kollisionssignalerkennungszweig KsZ nicht das Vorhandensein eines JAM-Signals vortäuschen. Zu diesem Zweck passieren die einlaufenden Signale in diesem Zweig KsZ den Tiefpaßfilter TF, dessen Grenzfrequenz so gewählt ist, daß Daten nicht, dafür aber das JAM-Signal möglichst unbeeinflußt diesen Filter passieren. Bei dem angegebenen Beispiel, bei dem das Frequenzspektrum der Daten zwischen 0 und 200 kHz abgeschnitten ist, kånh die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters TF beispielsweise zwischen 100 und 200 kHz liegen.
  • Im anderen Zweig DZ, dem Datenerkennungszweig, werden die Daten erkannt. Es ist unerheblich, daß diesen Daten erkennungszweig DZ auch das JAM-Signal passiert.
  • Wenn ein sendender Teilnehmer, beispielsweise ein Rethz ner, keine Kollision durch Adressen-Bit-Vergleich in einer entsprechenden Vergleichseinrichtung ABV erkennt, sendet er seine frequenzmäßig modifizierten Daten über einen dem LED-Treiber Tr vorgeschalteten Analog-Umschalter U auf das Netz. In den Empfängern E können diese Daten wegen des Tiefpaßfilters TF nicht die Erkennung eines JAM-Signals bewirken.
  • Stellt durch Bitvergleich ein sendender Teilnehmer eine Kollision fest, so schaltet er seine Daten ab, ereugt ein JAM-Signal aus einer zugeordneten JAM-Signalerzeugungseinrichtung JSE, die beispielsweise im Sender 5 des betreffenden Transceivers angeordnet ist, wobei dieses JAM-Signal durch Steuerung des UmschalterS U auf das Netz gelangt.
  • In der Figur 7 ist beispielsweise die Vergleichsein richtung ABV zusammen mit einer den betreffenden Teilnehmer zugeordneten JAM-Signalerzeugungseinrichtung JSt in einem eigenen Kollisionsteil C untergebracht. Der JAM-Signalerzeugungseinrichtung JSE wird sowohl das durch Adressen-Bit-Vergleich in der Vergleichseinrichtung ABV erzeugte Signal, das den Teilnehmer selbst eine Kollision erkennen läßt, sowie das von anderen Teilnehmern gesendete JAM-Signal zugeführt. Sie erzeugt bei Zufuhr jedes dieser beiden Signale ein Kollisionssignal für diesen Teilnehmer, das gegebenenfalls geeignet kodiert ist.
  • Die Figur 7 ist nur soweit detailliert dargestellt, wie es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist.
  • Sie enthält weitere Einzelheiten, die nicht dargestellt sind, wie beispielsweise die AGC-Schaltung und die Komparatoren im Empfänger. Ebenso sind schaltungstechnische Maßnahmen weggelassen, die die Einwirkungen der Ein- und Ausschaltvorgänge beim Auf- und Abschalten der Daten unwirksam machen.
  • 5 Patentansprüche 7 Figuren

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Aktives optisches Stern-Netz für stochastische Zwgriffsverfahren, bei dem Datenkollisionen auftreten können, bestehend aus einer Anzahl Transceivern (Tcl,...,Tcn), von denen jeder je einen optischen Sender (S) und Empfänger (E) für die Daten aufweist, und aus einem aktiven optischen Sternkoppler (aSK), der aus einem passiven optischen Sternkoppler (pSK), dem die Signale jedes Senders (S) über je eine zuführende optische Faser (zFl,.. ,zFn) zugeleitet sind, und der die zugeleiteten Signale über fortführende optische Fasern (fFl,...,fFn) auf sämtliche Empfänger (E) verteilt, einer Auskoppeleinrichtung (AKl,...,AKn), die aus jeder zuführenden optischen Faser (zFl,.. .,zFn) einen Signalanteil auskoppelt, und aus einer zentralen Kollisionserkennungseinrichtung (zKE), gebildet ist, der sämtliche ausgekoppelten Signalanteile zugeleitet sind und die in Abhängigkeit von den zugeleiteten Signalanteilen ein optisches Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugt, das eine stattgefundene Datenkollision erkennen läßt und das durch den passiven optischen Sternkoppler (pSK) und die fortführenden optischen Fasern (zFl,...,zFn) sämtlichen Transceivern (Tcl,... ,Tcn) zugeleitet ist, gekennzeichnet durch Schaltmittel (Stl,...,Stn) zum Unterbrechen sämtlichen zuführenden optischen Fasern (zFl,...,zFn) beim Erkennen einer Datenkollision, so daß nur das Kollisionssignal (JAM-Signal) zu den Transceivern (Tcl,...,Tcn) gelangt. (Figur 2).
  2. 2. Aktives optisches Stern-Netz für stochastische Zugriffsverfahren, bei dem Datenkollisionen auftreten können, bestehend aus einer Anzahl Transceivern (Tcl,. .. ,Tcn), von denen jeder je einen optischen Sender (S) und Empfänger (E) für die Daten aufweist, und aus einem aktiven optischen Sternkoppler (aSK), der aus einem passiven optischen Sternkoppler (pSK), dem die Signale jedes Senders (S) über je eine zuführende optische Faser (zFl,...,zFn) zugeleitet sind, und der die zugeleiteten Signale über fort führende optische Fasern (fFl,...,fFn) auf sämtliche Empfänger (E) verteilt, einer Auskoppeleinrichtung (AKl,...,AKn), die aus jeder zuführenden optischen Faser (zFl,...,zFn) einen Signalanteil auskoppelt, und aus einer zentralen Kollisionserkennungseinrichtung (zKE), gebildet ist, der sämtliche ausgekoppelten Signalanteile zugeleitet sind und die in Abhängigkeit von den zugeleiteten Signalanteilen ein optisches Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugt, das eine stattgefundene Datenkollision erkennen läßt und das mittels passivem optischem Sternkoppler und fort führenden optischen Fasern (fFl,...,fFn) sämtlichen Transceivern (Tcl,..., Tcn) zugeleitet ist, gekennzeichnet durch einen von dem einen passiven optischen Sternkoppler (pSK) getrennten zweiten passiven optischen Sternkoppler (pSK), dem nur das Kollisionssignal aus der Kollisiotserkennungseinrichtung (zKE) zugeleitet ist, und der dieses Signal über eigene, von den fortführenden optischen Fasern (fFl,...,fFn) getrennte zweite fortführende optische Fasern (fF'l,...,fF'n) auf sämtliche Transceiw ver (Tnl,...,Tcn) verteilt, von denen jeder einen von dem Empfänger (E) getrennten zweiten Empfänger (E') aufweist, der nur für den Empfang des Kollisionssignals (JAM-Signal) vorgesehen ist. (Figur 3).
  3. 3. Aktives optisches Stern-Netz für stochastische Zugriffsverfahren, wobei Datenkollisionen auftreten können, bestehend aus einer Anzahl Transceivern (Tcl,...,Tcn), von denen jeder einen optischen Sender (S) und Empfänger (E) für die Daten aufweist, und aus einem aktiven optischen Sternkoppler (aSK), der aus einem passiven optischen Sternkoppler (pSK), den die Signale jedes Senders (S) über je eine zuführende optische Faser (zFl,.. .1zFn) zuleitbar sind und der die zugeleiteten Signale über fort führende optische Fasen (fFl,...,fFn) auf sämtliche Empfänger (E) verteilt, einer Auskoppeleinrichtung (AKl,...,AKn), die aus jeder zuführenden optischen Faser (zFl,... ,zFn) einen Signalanteil auskoppelt, und aus einer zentralen Kollisionserkennungseinrichtung (zKE) gebildet ist, der sämtliche ausgekoppelten Sginalanteile zugeleitet sind und die in Abhängigkeit von den zugelei teten Signalanteilen ein optisches Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugt, das eine stattgefundene Datenkollision erkennen läßt und das durch den passiven optischen Sternkoppler (pSK) auf sämtliche Transceiver (Tcl,...,Tcn) verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollisionssignal (JAM-Signal) durch den passiven Sternkoppler (pSK) und die zu führenden optischen Fasern (zFl,...,zFn) auf sämtliche Transceiver (Tcl,...,Tcn) verteilt ist, von denen jeder einen von seinem Empfänger (E) getrennten zweiten Empfänger (E") aufweist, dem nur das Kollisionssignal (JAM-Signal) in Form eines aus der zugeordneten zuführenden optischen Faser (zFl,...,zFn) durch eine Koppeleinrichtung (Kl,... ,Kn) ausgekoppelten Anteils zugeleitet ist. (Figur 4).
  4. 4. Aktives optisches Stern-Netz für stochastische Zugriffsverfahren, wobei Datenkollisionen auftreten können, bestehend aus einer Anzahl Transceivern (Tcl, ...Tcn), von denen jeder je einen optischen Sender (S) und Empfänger (E) für die Daten aufweist, und aus einem aktiven optischen Sternkoppler (aSK), der aus einem passiven optischen Sternkoppler (pSK), dem die Signale jedes Senders (S) über je eine zuführende optische Faser (zFl,...,zFn) zugeleitet sind und der die zugeleiteten Signale über fort führende optische Fasern (fF1,..., fFn) auf sämtliche Empfänger (E) verteilt, aus einer Auskoppeleinrichtung (AKl,.. . ,AKn), die aus jeder zuführenden optischen Faser (zFl,...,zFn) einen Signalanteil auskoppelt, und aus einer zentralen Kollisionserkennungseinrichtung (zKE), gebildet ist, der sämtliche ausgekoppelten Signalanteile zugeleitet sind und die in Abhängigkeit von den zugeleiteten Signalanteilen ein optisches Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugt, das eine stattgefundene Datenkollision erkennen läßt und das durch den passiven optischen Sternkoppler (pSK) und die fort führenden optischen Fasern (fFl,...,fFn) sämtlichen Transceivern (Tcl,...,Tcn) zugeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollisionssignal (JAM-Signal) über einer anderen Wellenlänge (a2) transportiert wird als die Signale der Sender (S), daß in jeder fortführenden optischen Faser (fFl,...,fFn) ein optischer Wellenlängendemultiplexer (WDl,. ..,WDn) zum Trennen der Signale der Sender (S) vön dem Kollisionssignal (JAM-Signal) vorgesehen ist, und daß jeder Transceiver (Tcl,...,Tcn) neben dem Empfängt für die Signale der Sender (S) einem Empfänger (E"') für das Kollisionssignal (JAM-Signal) über der anderen Wellenlänge ( t2) aufweist (Fig. 5).
  5. 5. Passives optisches Stern-Netz für stochastische Zugriffsverfahren, wobei Datenkollisionen auftreten können, bestehend aus einer Anzahl Transceivern (Tcl,... ,Tcn), von denen jeder je einen optischen Sender (S) und Empfänger (E) für die Daten aufweist, und aus einem passiven optischen Sternkoppler (pSK), dem die Signale jedes Senders (S) über je eine zuführende optische Faser (zFl,...,zFn) zugeleitet sind und der die zugeleiteten Signale über fort führende optische Fasern (fFl,...,fFn) auf sämtliche Transceiver (TCl,...,Tcn) verteilt, wobei jedem Transceiver (Tcl,...,Tcn) je eine Kollisionserkennungseinrichtung zugeordnet ist, die aus den ihrem zugeordneten Transceiver zugeleiteten Signalen eine stattgefundene Datenkollision erkennt und beim Erkennen einer solchen Kollision ein Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugt, das die Kollision erkennen läßt und das von diesem zugeordneten Transceiver auf die an seinen Sender angeschlossene zuführende optische Faser abgegeben wird, wodurch die Kenntnis über die stattgefundene Kollision an alle Transceiver (TCl,. . . ,Tcn) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollisionssignal (JAM-Signal) über einer anderen Wellenlänge (Z2) übertragen wird als die Signale der Sender (S), wobei in jeder zuführenden Faser (zFl,...
    ,zFn) ein Wellenlängenmultiplexer (WMl,. .. ,WMn) zum Einkoppeln des Kollisionssignals (JAM-Signal) in die betreffende zuführende optische Faser und in jeder fortführenden optischen Faser (fFl,...,fFn) ein Wellenlängendemultiplexer (WDl,...,WDn) zum Trennen der Signale der Sender von dem Kollisionssignal (JAM-Signal) vorgesehen ist, das einem vom Empfänger (E) für die Signale der Sender (S) getrennten Empfänger (E') des betreffenden Transceivers zugeführt ist, oder daß für die Daten ein begrenztes Frequenzspektrum verwendet ist, daß das Kollisionssingal (JAM-Signal) so gewählt ist, daß es im wesentlichen nur dort Frequenzanteile hat, wo das Frequenzspektrum der Daten keine Frequenzanteile hat, und daß die bei jedem Transceiver einlaufenden Signale auf zwei Zweige, einen Datenerkennungszweig (DZ) und einen Kollisionssignalerkennungszweig (KsZ) gelangen, wobei in dem Kollisionssignalerkennungszweig (KsZ) ein Frequenzfilter (TpF) vorgesehen ist, das im wesentlichen nur das Kollisionssignal (JAM-Signal) und nicht die Daten passieren läßt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0315331A1 (de) * 1987-11-02 1989-05-10 Amp Incorporated Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Lichtwellenleiter-Knotenpunkten
US4834483A (en) * 1987-05-06 1989-05-30 Bell Communications Research, Inc. Fast optical cross-connect for parallel processing computers

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