DE3530791A1 - Verfahren zur informationsuebertragung und netzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Infor­ mationsübertragung entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Netzwerk ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Zur Verknüpfung der einzelnen Teilnehmerstationen eines der Informationsübertragung dienenden Netzwerkes bieten sich bekanntlich die Grundformen der Baum-, der Ring- und der Sternstruktur an. Während bei den beiden erst­ genannten Strukturen eine Funktionsstörung auf einem Übertragungsweg unter Umständen auch andere Übertragungs­ wege in Mitleidenschaft zieht, ist bei der Sternstruktur diese Störung auf die Verbindung zwischen einer Teil­ nehmerstation und dem Sternpunkt begrenzt, so daß die letztgenannte Struktur unter dem Gesichtspunkt derar­ tiger Störungen Vorteile bietet.

Es sind derartige Netzwerke mit sternförmiger Struktur be­ kannt, bei welchen der Sternpunkt als rein passives Funktionselement ausgebildet ist, so daß sich die von einer Teilnehmerstation gesendete Energie im Sternpunkt im Idealfall gleichförmig auf die übrigen, zu den Teilnehmer­ stationen führenden Übertragungswege verteilt. Eine Er­ weiterung eines derartigen Netzwerkes wird bei gegebener Sendeenergie jedoch durch die dem Netzwerk innewohnende Systemdämpfung, insbesondere die Länge der Übertragungs­ wege sowie die Anzahl der Teilnehmerstationen begrenzt.

Es ist bei Netzen mit sternförmiger Struktur bekannt, deren Teilnehmerzahl und/oder die Länge der verfügbaren Übertragungswege bzw. die Feldlänge dadurch zu steigern, daß der Sternpunkt mit aktiven Bauelementen ausgerüstet ist. So ist bei einem bekannten Netzwerk jeder Teilnehmer­ station im Sternpunkt ein Empfänger und ein Sender zuge­ ordnet, wobei dieser Empfänger und Sender im Sternpunkt miteinander verknüpft sind. Das von einer Teilnehmer­ station gesendete Signal wird somit im Sternpunkt mit dem dieser zugeordneten Empfänger detektiert und zu allen am Sternpunkt vorhandenen Sendern der übrigen Teilnehmer­ stationen weiter geleitet. Das bei den einzelnen Teil­ nehmerstationen empfangene Signal ist somit stets ein solches, welches von den diesen im Sternpunkt zugeord­ neten Sendern übertragen worden ist. Der Sternpunkt dieser bekannten Netzwerke kann somit als elektrische Ringstruktur bezeichnet werden. Es ergibt sich hierbei jedodch aufgrund der der Anzahl der Teilnehmerstationen entsprechenden, im Sternpunkt unterzubringenden Anzahl an Empfangs- und Sendeeinheiten ein relativ großer Bauteilaufwand.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie ein Netzwerk zu entwickeln, mit welchem bei geringem Bauteilaufwand ein sternförmiges Netzwerk sowohl hin­ sichtlich der Länge der Übertragungswege als auch hin­ sichtlich der Zahl der Teilnehmerstationen erweitert werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe verfahrensgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig anwend­ bar von der Art der zu übertragenden Nachrichten, welche z. B. als Bild, Ton oder Daten vorliegen können. Es ist ebenso unabhängig von der Art des Trägers dieser Infor­ mation. Letztere kann sowohl eine Lichtwelle als auch eine sonstige elektromagnetische Welle sein. Wesentlich ist, daß die von den Teilnehmerstationen dem Sternpunkt übermittelten Nachrichten zu einem diese Nachrichten zusammenfassenden Summensignal umgesetzt werden, wobei im Sternpunkt lediglich dieses Summensignal in irgend­ einer Weise verstärkt wird. Die Verstärkung wird üb­ licherweise durch Anordnung einer Empfangs- und einer Sendeeinheit vorgenommen. Dieses verstärkte Summensignal ist somit ein durch Multiplexbildung im Sternpunkt ent­ standenes Signal, welches vom Sternpunkt in verstärkter Form gesendet wird, wobei im Rahmen der einzelnen Teil­ nehmerstationen, welche wie bei den bekannten Systemen jeweils eine Sende- und eine Empfangseinheit aufweisen, eine Demultiplexbildung stattfindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist naturgemäß unabhängig von der Art der Mul­ tiplexbildung, so daß grundsätzlich Zeit-, Frequenz- oder auch Phasen-Multiplexverfahren angewandt werden können. Durch entsprechende Kodierung der von den Teil­ nehmerstationen gesendeten Signale und Dekodierung der von diesen empfangenen Signale ist es in einfacher, an sich bekannter Weise möglich, alle oder auch nur einen Teil der Teilnehmerstationen zu adressieren. Gegenüber dem bekannten, eingangs geschilderten Verfahren mit ak­ tivem Sternpunkt, bei welchem jeder Teilnehmerstation eine Sende- und eine Empfangseinheit im Sternpunkt zuge­ ordnet ist, ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorteil einer großen Vereinfachung des Sternpunktes, da hier die Anordnung einer einzigen Empfangs- und einer Sendeeinheit bzw. eines Verstärkers ausreichend ist. Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird zu einer besonders einfachen Gestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens beigetragen, da hier ein und derselbe Übertragungsweg mehrfach nämlich sowohl zum Senden als auch zum Empfangen benutzt wird. Derartige Techniken zur Mehrfachausnutzung von Übertragungswegen sind an sich bekannt, so daß hier auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.

Die Merkmale des Anspruchs 4 kommen insbesondere bei Netzwerken auf Lichtwellenbasis zum Tragen, bei welchen bei­ spielsweise den einzelnen Teilnehmerstationen unterschied­ liche Lichtwellenlängen bzw. Farben zugeordnet werden und wobei der Sternpunkt wiederum in einer anderen Licht­ wellenlänge bzw. Farbe sendet. Sowohl die Zusammenfassung unterschiedlich farbiger Lichtwellen zur Bildung eines Summensignals als auch die Ausfilterung einzelner Lichtwellenlängen bzw. Farben aus dem Summensignal ist bauteilmäßig verhältnismäßig einfach durchzuführen.

Die eingangs geschilderte Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 5 gelöst.

Die Vorteile der Merkmale des Anspruchs 6 kommen insbe­ sondere in einem Netzwerk auf Lichtwellenbasis zum Tragen. Die Vorteile der Lawinen-Fotodiode liegen ins­ besondere in ihrer großen Empfindlichkeit sowie in ihren günstigen Rauscheigenschaften. Es kann hierbei im Rahmen der Sendeeinheiten trotz der erhöhten Dämpfung der Licht­ wellenleiter bei dieser Wellenlänge beispielsweise eine 0,8 µm Laserdiode und im Rahmen der Empfangseinheiten eine 0,8 µm Lawinen-Fotodiode oder eine ent­ sprechende pin-Fotodiode eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den anhand der Zeichnung im folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 ein Funktionsschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 eine Funktionsdarstellung des erfindungsgemäßen Sternpunktes.

Mit den Ziffern 1 bis 4 sind in Fig. 1 die Teilnehmersta­ tionen eines Netzwerkes bezeichnet, welches zur Über­ wachung bzw. zum Austausch von Nachrichten wie z. B. Daten, Ton und/oder Bild zwischen den Teilnehmerstationen konzipiert ist. Jeder Teilnehmerstation 1 bis 4 ist jeweils ein Sender und ein Empfänger für die genannten Nachrichtensignale zugeordnet, wobei jedoch auf eine zeichnerische Wieder­ gabe der Sender und Empfänger aus Gründen der Übersicht­ lichkeit verzichtet worden ist.

Das Netzwerk hat eine sternförmige Struktur, wobei der Sternpunkt mit 5 bezeichnet und gestrichelt umrandet wieder­ gegeben ist. Jede Teilnehmerstation 1 bis 4 steht mit dem Sternpunkt 5 über ein Leitungspaar 6, 7; 6′, 7′; 6′′, 7′′; und 6′′′, 7′′′ in Verbindung. Hierbei dienen die Leitungen 6, 6′, 6′′ und 6′′′ der Übertragung von Nachrichten von den Teil­ nehmerstationen 1 bis 4 in Richtung auf den Sternpunkt 5 hin und die Leitungen 7, 7′, 7′′ und 7′′′ der Übertragung von Nachrichten ausgehend von dem Sternpunkt 5 in Richtung auf die Teilnehmerstationen 1 bis 4 hin. Die Pfeile auf den einzelnen Leitungen geben schematisch die Richtung des jeweiligen Informationsflusses an.

Der Sternpunkt 5 umfaßt eine Koppeleinrichtung 8, eine Sende- und Empfangseinheit 9 und eine Verteileinrichtung 10. Die Koppeleinrichtung 8 dient im wesentlichen der Zusammenfassung der über die Leitungen 6, 6′, 6′′ und 6′′′ eingehenden Signale, so daß am Ausgang der Koppelein­ richtung 8 an der Stelle 11 ein sämtliche eingehenden Signale enthaltendes Mulitplexsignal ansteht. Bei dieser Muliplexbildung können grundsätzlich alle üblichen Multi­ plexverfahren Anwendung finden, insbesondere Frequenz- und Zeit-Multiplexverfahren. Das auf diese Weise gebil­ dete Mulitplexsignal gelangt in die Sende- und Empfangs­ einheit, durch welche eine Verstärkung desselben herbei­ geführt wird, wobei das verstärkte Signal in der Verteil­ einrichtung 10 allen Leitungen 7, 7′, 7′′ und 7′′′ über­ mittelt wird. Während somit eingangsseitig bezüglich des Sternpunktes, d. h. über die Leitungen 6, 6′, 6′′ und 6′′′ unterschiedliche Signale der einzelnen Teilnehmerstationen 1 bis 4 anstehen, werden über die Leitungen 7, 7′, 7′′ und 7′′′ stets gleichartige Signale übertragen. Die Verteil­ einrichtung 10 dient somit lediglich der Verteilung des über den einen Übertragungsweg 12 zugeführten Multiplex­ signales auf die unterschiedlichen Leitungen 7 bis 7′′′.

Von dem, über die Leitungen 7 bis 7′′′ den Teilnahme­ stellen 1 bis 4 zugehenden Mulitplexsignal wird durch entsprechende teilnehmerspezifische Demultiplexbildung die Teilnachricht abgetrennt, die für den jeweiligen Teilnehmer bestimmt ist. Durch entsprechende Kodierung des von einem Teilnehmer ausgesendeten Signals ist es beispielsweise möglich, eine bestimmte mittels dieses Netzwerkes zu übertragenden Information jeweils nur einem oder einer ausgewählten Gruppe von Teilnehmern zu über­ mitteln.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Variante des sternförmigen Netzwerkes, bei welcher einem Sternpunkt 13 Teilnehmersta­ tionen 14 bis 20 zugeordnet sind. Die Teilnehmerstationen 14 bis 20 stehen jeweils über Leitungen bzw. Übertra­ gungswege 21 bis 27 mit dem Sternpunkt 13 in Verbindung, wobei nunmehr in Abweichung von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 diese Übertragungswege sowohl zur Übertragung von Nachrichten von den Teilnehmerstationen in Richtung auf den Sternpunkt als auch zur Übertragung von Nachrichten von dem Sternpunkt in Richtung auf die Teilnehmerstationen hin benutzt werden. Fig. 3 zeigt in stark schematischer Form den Aufbau des Sternpunktes 13, welcher im wesent­ lichen wiederum aus einer Koppeleinrichtung 28 und einer Sende- und Empfangseinheit 29 besteht. Diese zwei Grundkomponenten des Sternpunktes 13 haben grundsätzlich die gleiche Funktion wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, wobei nunmehr lediglich die Übertragungswege 21 bis 27 in beiden Übertragungsrichtungen benutzt werden und wobei das am Ausgang der Sende- und Empfangseinheit 29 anstehende verstärkte Summensignal wiederum der Koppel­ einrichtung 28 zugeführt wird.

Ein derartiges Netzwerk entsprechend den Fig. 2 und 3 ist beispielsweise auf Lichtquellenbasis besonders einfach realisierbar, und zwar derart, daß den einzelnen Teil­ nehmern Lichtwellen von unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Farbe zugeordnet werden, deren Kopplung bzw. Zu­ sammenfassung in einer Koppeleinrichtung 28 schaltungs­ mäßig einfach erreichbar ist. Es wird in diesem Fall von der Sende- und Empfangseinheit ein Signal gesendet, dessen Farbe bzw. Wellenlänge sich von demjenigen des bzw. der Teilnehmerstationen unterscheidet. Bei den einzelnen Teil­ nehmerstationen 14 bis 20 wird in diesem Fall eine jeweils teilnehmerspezifische Lichtwellenlänge aus dem Gesamtsig­ nal abgespalten und auf diese Weise die dieser Teilnehmer­ station zu übermittelnde Information gewonnen. Auch bei diesem Netzwerk können durch entsprechende Kodierung der jeweils übertragenen Nachrichten alle oder ein bestimmter Teil der angeschlossenen Teilnehmer erreicht werden.

Besonders vorteilhaft können bei Netzwerken auf Lichtwel­ lenbasis als Sender sowohl beim Teilnehmer als auch im Rahmen des Sternpunktes Halbleiterlaser, z. B. 0,8 µm Laserdioden bzw. sonstige lichtemittierende Dioden und als Empfänger jeweils pin-Fotodioden oder Lawinen-Fotodioden eingesetzt werden, letztere insbesondere mit Hinblick auf ihre Empfindlichkeit.

Auch in den Fig. 2 und 3 bezeichnen die Pfeile auf den ein­ zelnen Übertragungswegen die Richtung des jeweiligen In­ formationsflusses.

Claims (6)

1. Verfahren zur Informationsübertragung innerhalb eines Netzes von sternförmiger Struktur, in dessen Stern­ punkt eine Verstärkung der von den einzelnen, an den Endpunkten der sternförmigen Struktur angeordneten Teilnehmerstationen übertragenen, die jeweils In­ formation tragenden Signale stattfindet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von den Teilnehmerstationen dem Sternpunkt übermittelten Signale im Sternpunkt zu ei­ nem Summensignal zusammengefaßt werden, daß das Sum­ mensignal im Sternpunkt verstärkt wird, daß das ver­ stärkte Summensignal allen Teilnehmerstationen des Netzes übermittelt wird und daß bei jeder Teilnehmer­ station aus dem Summensignal das für diese Teilneh­ merstation bestimmte Signal herausgefiltert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Teilnehmerstation gesendete Signal und das Summensignal über einen gemeinsamen, der jeweiligen Teilnehmerstation zugeordneten Übertragungsweg geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Teilnehmerstation gesendete Signal und das Summensignal jeweils über einen eigenen, der Teilneh­ merstation zugeordenten Übertragungsweg geführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertra­ gung der Siganle einer Teilnehmerstation in Richtung auf den Sternpunkt hin jeweils eine für diese Teil­ nehmerstation charakteristische Wellenlänge benutzt wird.

5. Sternförmiges Netzwerk zur Informationsübertragung zwischen Teilnehmerstation (1, 2, 3, 4; 15, 16, 17, 18, 19, 20), die sich an den Enden der sternförmigen Struktur be­ finden, mit einem, zur Verstärkung der von den ein­ zelnen Teilnehmerstationen dem Sternpunkt (5, 13) über­ mittelten Signalen eingerichteten Sternpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternpunkt (5, 13) eine Koppel­ einrichtung (8) zur Bildung eines Summensignals, einen Verstärker bzw. eine Sende- und Empfangseinheit (9, 29) zur Verstärkung des Summensignales sowie eine Verteil­ einrichtung (10, 30) zum Verteilen des Summensignales auf die einzelnen Teilnehmerstationen (1 bis 4; 14 bis 20) aufweist und daß in an sich bekannter Weise jede Teil­ nehmerstation mit einer Sende- und einer Empfangsein­ heit ausgerüstet ist.

6. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Sendeeinheiten der Teilnehmerstation und/oder des Sternpunktes (5, 13) eine Laserdiode oder eine sonstige, lichtemittierende Diode und daß im Rahmen der Empfangseinheit der Teilnehmerstationen und/oder des Sternpunktes (5, 13) eine pin-Fotodiode oder eine Lawinen-Fotodiode eingesetzt ist.