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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft das Feld über
ein Speicherprogramm gesteuerter Systeme einschließlich Telefonvermittlungsbüros, Datenroutern
und robotischen Werkzeugmaschinen, aber nicht auf diese beschränkt, und
insbesondere beschreibt diese Erfindung die Installation von Verarbeitungseinheiten eines über ein
Speicherprogramm gesteuerten Systems, wenn die Verarbeitungseinheiten über einen optischen
Kommunikationsweg miteinander verbunden sind.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Der
allgemeine Stand der Technik der vorliegenden Erfindung kann in
einem Wort zusammengefasst werden: „Drähte". Die meisten über ein Speicherprogramm gesteuerten
Systeme selbst geringerer Komplexität bestehen aus mehreren einzelnen oder
beschränkte
Funktionalität
aufweisenden Verarbeitungseinheiten, von denen jede mit einer oder mehreren
der anderen Verarbeitungseinheiten über Drähte verbunden ist. Es befinden
sich buchstäblich Millionen
von Kilometern von Verbindungsdrähten
in momentaner Anwendung in Systemen, die so verschieden sind wie über ein
Speicherprogramm gesteuerte Telefon- und Datenvermittlungssysteme,
robotische Fertigungsstraßen,
Hochgeschwindigkeits-Mainframe-Computer,
moderne Luftfahrzeuge, lokale Netzwerke usw.
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Diese
Drähte
stellen das Medium für
Kommunikationssignale unter Verarbeitungseinheiten bereit, um die
Funktionalität
des Ganzen zu erleichtern. Beispielsweise wird ein Signal, das von
einer Verarbeitungseinheit im Cockpit eines Flugzeugs erzeugt wird, über einen
Draht zu einer Verarbeitungseinheit im Heckabschnitt übertragen,
um die Hecksteuerflächen
zu beeinflussen. In gleicher Weise wird in einem über ein Speicherprogramm
gesteuerten Telefonvermittlungsbüro
ein Signal zum Verbinden eines Anrufs von einer Leitung zu einer
anderen über
Drähte transportiert,
die die Verarbeitungseinheiten miteinander verbinden, mit denen
die Telefonleitungen verbunden sind.
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In
den meisten Speicherprogrammsteuerungssystemen sind die „Verbindungsdrähte" eine komplexe Anordnung
einer Backplaneverdrahtung, die Verarbeitungseinheiten auf Karten,
Fächer
von Karten und Schränke
von Fächern
miteinander verbinden. Jedes davon (Karte, Fach von Karten, Schrank
von Fächern)
kann als „Verarbeitungseinheit" angesehen werden,
weil Karten und Fächer
verwandter Aufgaben üblicherweise
zusammen in funktionalen Einheiten verdrahtet sind und dann im Allgemeinen
zusammen in einem Schrank verdrahtet sind. Schränke umfangreicher über ein
Speicherprogramm gesteuerter Systeme sind über Bündel von Drähten (Kabel) miteinander verbunden.
Somit stellen die Verbindungsdrähte
Kommunikationswege bereit, die es den individuellen Verarbeitungseinheiten des über ein
Speicherprogramm gesteuerten Systems ermöglichen, zu interagieren, womit
die Funktionalität
des Ganzen bereitgestellt wird.
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Eine
einzige Änderung
in einer individuellen Verarbeitungseinheit eines über ein
Speicherprogramm gesteuerten Systems kann buchstäblich zur Folge haben, dass
tausende von Verbindungsdrähten
von einer Verarbeitungseinheit zu einer anderen zu verlegen oder
auf irgendeine Art zu verbinden oder neu zu verbinden sind. Diese
neuen Verbindungen müssen
sorgfältig
geplant und von erfahrenen Handwerkern ausgeführt werden, die jede Verbindung
herstellen und anschließend
testen. Ein geringfügiger
Fehler kann eine größere Fehlfunktion
verursachen.
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Daher
ist ein Problem auf dem Fachgebiet das Miteinanderverbinden von
Verarbeitungseinheiten in einem über ein
Speicherprogramm gesteuerten Verarbeitungssystem mit ausgedehnter
Verdrahtung, die schwierig zu installieren, zu warten und zu modifizieren
ist.
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EP-A-0
811 862 beschreibt ein optischen Platinen-Platinen- und Einheit-Einheit-Verbindungssystem,
in dem die Kommunikation durch einen optischen Freiraumstrahl erfolgt.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Vorrichtung
und Verfahren gemäß der Erfindung
sind wie in den unabhängigen
Ansprüchen
dargelegt. Bevorzugte Formen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Dieses
Problem wird gelöst
und ein technischer Fortschritt wird auf dem Fachgebiet erreicht durch
ein System und Verfahren, das schnelle und effiziente Installation
und Modifikation von Verarbeitungseinheiten in einem über ein
Speicherprogramm gesteuerten System bewirkt, das Freiraumoptik verwendet,
um Verarbeitungseinheiten miteinander zu verbinden. Kommunikationssignalwege
sind in einem über
ein Speicherprogramm gesteuerten System bereitgestellt, das mehrere
Einheiten umfasst, die konfiguriert sind, um Signale über eine
Strahlleitung im Freiraum zu verarbeiten („Verarbeitungseinheiten"), nahe jeder der
mehreren Einheiten. Die Freiraumstrahlleitung ist konfiguriert,
optisch codierte Kommunikationssignale zu enthalten, die zwischen
und unter den Verarbeitungseinheiten übertragen werden. Jede Verarbeitungseinheit
beinhaltet einen Signalumformer zum Empfangen optisch codierter
Signale aus der Strahlleitung und vorteilhafterweise einen Signalumformer
zum Injizieren optisch codierter Signale in die Strahlleitung.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung, wobei eine Verarbeitungseinheit einen Rahmen umfasst,
beinhaltet der Rahmen eine Öffnung
für den
Durchtritt der Strahlleitung. Der Rahmen beinhaltet einen beweglichen
oder entfernbaren Abschnitt, der aus dem Weg der Strahlleitung bewegt wird,
während
der Rahmen in Position bewegt wird. Nachdem der Rahmen in Position
bewegt ist, wird der bewegliche Abschnitt in seine Position relativ zum
Rahmen bewegt. Zu keiner Zeit stört
der bewegliche Abschnitt mit die Strahlleitung oder blockiert diese.
Vorteilhafterweise beinhaltet der Rahmen einen beweglichen Signalumformer
in der Strahlleitung, der in eine optimale Position zum Senden oder
Empfangen optischer Signale in der Strahlleitung bewegt werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ein
vollständigeres
Verständnis
dieser Erfindung kann durch eine Betrachtung der Spezifikation in
Verbindung mit den Zeichnungen erlangt werden, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Freiraumstrahlleitung ist, die die
Beziehung der Strahlleitung und der Signalumformer veranschaulicht,
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2 eine
Schnittansicht der Freiraumstrahlleitung entlang der Linie 2-2 in 1 ist,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
von Sende- und Empfangssignalumformern von 1 und 2 ist,
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4 ein
anderes Ausführungsbeispiel
von Sende- und Empfangssignalumformern von 1 und 2 ist,
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5 ein
Blockschaltbild unidirektionaler Kommunikation entlang einer Freiraumstrahlleitung ist,
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6 ein
Blockschaltbild eines weiteren Beispiels ist, das bidirektionale
Signalumformer aufweist,
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7 ein
Blockschaltbild eines anderen Beispiels ist, wobei jede der Verarbeitungseinheiten
mit jeder anderen kommunizieren kann,
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8 ein
physikalisches Layout eines über ein
Speicherprogramm gesteuerten Vermittlungsbüros ist,
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9 ein
Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels
der 8 ist, in dem die Freiraumstrahlleitung zu jedem
Fach verteilt ist,
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10 ein
Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels
der 8 ist, in dem die Freiraumstrahlleitung zu jeder
Karte auf jedem Fach verteilt ist,
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11 ein
Ausführungsbeispiel
für Installation
eines Rahmens in einen Schrank ist, der ein arbeitendes über ein
Speicherprogramm gesteuertes System gemäß einem Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung enthält,
und
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12 ein
Ausführungsbeispiel
für Installation
einer Verarbeitungseinheit ist, die eine Karte umfasst.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Übergehend
auf 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Freiraumstrahlleitung 10 gezeigt. Eine
Freiraumstrahlleitung 10 wird durch einen Sender 12 innerhalb
eines Sendesignalumformers 14 generiert, der optisch codierte
Signale projiziert, wie weiter unten in Verbindung mit 3 und 4 beschrieben
wird. Sendesignalumformer 14 erzeugt eine Strahlleitung 10 gewünschten
Durchmessers entlang der Länge
ihres Weges.
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Mehrere
Empfänger 16 innerhalb
von Empfangssignalumformern 18 sind über die Strahlleitung 10 entlang
des äußeren Umfangs
in der Form einer Spirale oder Schraubenlinie verteilt. Andere mögliche Konfigurationen
von Signalumformern entlang der Strahlleitung werden dem Fachmann
nach dem Studieren dieser Beschreibung offensichtlich. Empfangssignalumformer 18 sind
in einer Schraubenlinie derart verteilt, dass es einen minimalen
Betrag an Abschattung gibt, das heißt, dass ein Empfangssignalumformer 18 sich
im Schatten eines vorherigen Empfangssignalumformers 18 in
Strahlleitung 10 befindet, der verursacht, dass der Signalumformer
im Schatten weniger oder keines des optisch codierten Signale in
Strahlleitung 10 empfängt.
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Freiraumstrahlleitung 10 kann
in einem reservierten Volumen oder Kanal 22 in einer Umhüllung enthalten
sein, wie z.B. einem Zylinder oder Rohr, oder alternativ im Freien
liegen. Ist die Strahlleitung 10 in einem Kanal enthalten,
dann kann die innere Fläche
abhängig
von der Länge
des Rohres, der Wellenlänge
des Signals, das vom Laser innerhalb von Sender 12 generiert
wird, und dem Verlustbetrag optisch absorbierend oder optisch reflektierend
sein, um optimalen Empfang optisch codierter Signale durch die mehreren
Empfangssignalumformer 18 über die Länge von Strahlleitung 10 bereitzustellen.
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Kanal 22 beinhaltet
eine erste Terminaleinheit 24 und eine zweite Terminaleinheit 26.
In diesem Ausführungsbeispiel
beinhaltet die erste Terminaleinheit 24 einen Sendesignalumformer 14 und
beinhaltet die zweite Terminaleinheit 26 einen Empfangssignalumformer 18.
Die erste Terminaleinheit 24 erzeugt optische Strahlleitung 12 und
die zweite Terminaleinheit 26 beendet den Abschnitt der
optischen Strahlleitung 12, die über die anderen Signalumformer 18 hinaus
durchtritt. Wie unter weiter diskutiert werden wird, können die
erste Terminaleinheit 24 und/oder die zweite Terminaleinheit 26 sowohl
Sender als auch Empfänger
beinhalten und können
miteinander verbunden sein, um das codierte Signal wieder zu verwenden.
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2 stellt
eine Ansicht auf einen Querschnitt der Freiraumstrahlleitung 10 entlang
der Linie 2-2 in 1 dar. Kanal 22 beinhaltet
mehrere Empfangssignalumformer 18 um seinen inneren Rand.
In der Darstellung der 2 fokussiert der Laser von Sender 12 (1)
Strahlleitung 10, um den inneren Umfang von Kanal 22 zu
umfassen, wobei jeder Signalumformer 18 das codierte optische
Signal empfängt.
Die zweite Terminaleinheit 26 ist hierin als einen Empfangssignalumformer 18 umfassend
dargestellt. (Die zweite Terminaleinheit kann außerdem einen nicht gezeigten
Sender 12 beinhalten.) Alternativ kann die zweite Terminaleinheit 26 eine
Endkappe umfassen. Eine Endkappe kann absorbierend sein, um die
Strahlleitung 10 zu beenden, oder kann reflektierend sein
(also ein Spiegel oder Reflektor), um Strahlleitung 10 in
der entgegengesetzten Richtung wieder zu verwenden.
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Jetzt übergehend
auf 3 werden Ausführungsbeispiele
eines Sendesignalumformers 14 und eines Empfangssignalumformers 18 gezeigt.
Sendesignalumformer 14 beinhaltet einen Sender 12,
der einen Laser 30 umfasst (d.h. eine Laserdiode 32 und einen
Rückkopplungsfotodetektor 34,
wie auf dem Fachgebiet bekannt), der elektronisch codierte Signale
in die optische Freiraumstrahlleitung 10 umwandelt. Die
optische Freiraumstrahlleitung 10 wird durch eine konkave
Linse 36 und eine konvexe Linse 38 projiziert
(die ein umgekehrtes Galileisches Fernrohr bilden, wie auf dem Fachgebiet
bekannt ist). Ein Lasertreiber 40 liefert elektrisch codierte
Signale an und empfängt
Rückmeldung
von Laser 30, wie auf dem Fachgebiet bekannt. Rückkopplungsverstärker 42 regelt
den Eingang für
Laser 30. Laser 30 und Lasertreiber 40 sind
dem Fachmann bekannt. Laser 30 und Lasertreiber 40 sind
hierin als zwei getrennte Einheiten dargestellt, können aber
eine Einheit sein.
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Freiraumstrahlleitung 10 wird
an einem Empfangssignalumformer 18 an einem Empfänger 16 empfangen,
der eine konvexe Linse 44 beinhaltet, die Strahlleitung 10 auf
einen Fotodetektor 46 fokussiert. Fotodetektor 46 emp fängt einen
Abschnitt von Strahlleitung 10 und generiert in Reaktion
darauf ein elektrisches Signal. Das elektrische Signal wird in eine
Empfängerschaltung 48 geliefert,
die einen Transimpedanzverstärker
(Trans-Impedance
Amplifier, TIA) 50, eine Taktregenerierungsschaltung 52 und
eine Entscheidungsschaltung 54 umfasst. Empfänger 16 und
Empfängerschaltung 48 sind
auf dem Fachgebiet wohl bekannt. Empfänger 16 und Empfängerschaltung 48 sind
hierin als zwei getrennte Einheiten dargestellt, mit Empfängertreiber 48 in
einem Signalempfänger 55 enthalten.
Jedoch können
diese zwei Einheiten eine Einheit sein, wie auf dem Fachgebiet bekannt
ist.
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Laser 30 wird
durch ein elektrisches Signal von Signalgenerator 56 angesteuert.
Signalgenerator 56 umfasst Lasertreiber 40, Protokollhandler 58 und Multiplexer 60.
Der Multiplexer empfängt
mehrere Eingänge 62 von
einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten, die gemäß einem
vorgegebenen Algorithmus gemultiplext werden (auf dem Fachgebiet
sind zahlreiche Algorithmen zum Multiplexen bekannt und werden somit
hier nicht diskutiert). Die Signale werden anschließend zum
Protokollhandler 58 geleitet. Protokollhandler 58 kapselt
die Signale mit dem Protokoll ein, das von der Strahlleitung 10 verwendet wird.
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Das
von Protokollhandler 58 generierte Signal wird in Lasertreiber 40 geliefert,
der Laser 30 steuert.
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Wenn
Fotodetektor 46 ein Signal empfängt, wird es an Signalempfänger 55 geliefert,
der Empfängerschaltung 48,
Protokollhandler 64 und Demultiplexer/Router 66 umfasst.
Das empfangene Signal wird in Empfängerschaltung 48 decodiert,
wie auf dem Fachgebiet bekannt. Die Empfängerschaltung 48 ist mit
einem Protokollhandler 64 verbunden, der das empfangene
Signal gemäß dem Protokoll
entkapselt, das von Protokollhandler 58 verwendet wird.
Protokollhandler 64 leitet das Signal zu einem Demultiplexer
und Router 66, der das Signal demultiplext und anschließend Signale 68 zu
der/den Empfangsverarbeitungseinheit oder -einheiten sendet.
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4 stellt
ein anderes Beispiel eines Sendesignalumformers 14 und
eines Empfangssignalumformers 18 dar. In diesem Beispiel
ist die Elektronik von der optischen Strahlleitung entfernt. Sendesignalumformer 14 beinhaltet
einen Sender 12, der ein Laserelement 30 umfasst,
wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben,
der von Lasertreiber 40 gelieferte elektrische Signale
in ein optisch codiertes Signal ändert.
Optional wird dieses optisch codierte Signal in Linse 80 geführt, die
das Signal durch Lichtleiter 82 (d.h. eine Lichtleitfaser)
projiziert. Der Fachmann wird verstehen, dass einige Anwendungen
keine Linse 80 erfordern. Lichtleitfaserkanal 82 projiziert das
optisch codierte Signal durch Linsen 36 und 38 (das
umgekehrte Galileische Fernrohr, wie oben beschrieben), der Freiraumstrahlleitung 10 bildet.
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Empfangssignalumformer 18 beinhaltet
einen Empfänger 16,
eine Linse 306, die Licht von Strahlleitung 10 auf
Lichtleitfaserkanal 86 fokussiert. Lichtleitfaserkanal 86 überträgt das optische
Signal durch Linse 88 auf Fotodetektor 46. Fotodetektor 46 sendet
ein elektrisches Signal durch Empfängerschaltung 48,
Protokollhandler 64 und Demultiplexer/Router 66,
wie oben beschrieben. Die Signale werden zu ihrer/ihren jeweiligen
Verarbeitungseinheit oder -einheiten über Leitungen 68 geliefert.
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5 ist
ein Blockschaltbild eines über
ein Speicherprogramm gesteuerten Systems 100. Das über ein
Speicherprogramm gesteuerte System 100 kann ein unidirektionales
lokales Netzwerk umfassen. Im über
ein Speicherprogramm gesteuerten System 100 umfasst eine
erste Verarbeitungseinheit 102 einen Controller, der Signale
an mehrere Verarbeitungseinheiten 104, 106, 108 und 110 verteilt.
Verarbeitungseinheiten 104, 106, 108 und 110 empfangen
Signale von Controller 102 über Empfangssignalumformer 18 (wie
oben beschrieben) und üben ihre
jeweiligen Funktionen auf empfangene Signale aus.
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In
diesem Ein-Richtungs-Kommunikationssystem leitet Verarbeitungseinheit
(Controller) 102 Befehle an Verarbeitungseinheit 104, 106, 108 und 110,
ohne Reaktionen von irgendeiner der Verarbeitungseinheiten zu erwarten.
Controller 102 generiert Signale, um Verarbeitungseinheiten 104, 106, 108 und 110 zu
steuern, und codiert die Signale in eine Form, die in optische Signale übersetzt
werden kann (wie oben in Verbindung mit 3 und 4 diskutiert).
Controller 102 ist mit einem Sendesignalumformer 14 in
einer ersten Terminaleinheit 24 verbunden.
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Somit
ist eine Freiraumstrahlleitung 10 gebildet, die die optisch
codierten Signale für
die Verarbeitungseinheiten 104, 106, 108 und 110 enthält. Das
in 5 gezeigte Beispiel beinhaltet einen Kanal 22. Kanal 22 beinhaltet
eine Endkappe 112 (statt einer zweiten Terminaleinheit),
die abhängig
davon, in welche Richtung die Empfangssignalumformer 18 gerichtet
sind, mit Licht absorbierenden oder alternativ reflektierendem Material
beschichtet sein kann.
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Die
Gesamtheit von Freiraumstrahlleitung 10 ist mit optisch
codierten Signalen gefüllt,
wenn diese Terminaleinheit 24 verlässt. Jeder Signalumformer empfängt das
optisch codierte Signal direkt. Alternativ können Linsen 36 und 38 in
Sender 12 (3) von Sendesignalumformer 14 die
Strahlleitung 10 derart fokussieren, dass sie Kanal 22 nicht
vollständig
füllt, bis
sie auf Endkappe 112 trifft. Endkappe 112 umfasst
reflektierende Fläche,
die eine volle Strahlleitung 10 über den gesamten Kanal 22 bereitstellt.
Betrachtungen von Signalstärke,
Strahldivergenz, Bitrate, Abstand zwischen Verarbeitungseinheiten 104, 106, 108 und 110,
Störabstand
usw. müssen
berücksichtigt
werden, um zu ermitteln, welches Verfahren (direkt oder reflektierend)
der Übertragung
in einer gegebenen Anwendung zu bevorzugen ist.
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Jetzt übergehend
auf 6 ist ein Beispiel, das bidirektionale Signalumformer
verwendet, unter 120 im Allgemeinen gezeigt. Verarbeitungseinheit (Controller) 122 kommuniziert
mit mehreren Verarbeitungseinheiten 124, 126, 128 und 130.
Wie in den vorherigen Beispielen kommuniziert Controller 122 mit
einer ersten Terminaleinheit 24, die einen Sendesignalumformer 14 beinhaltet,
der Freiraumstrahlleitung 10 erzeigt. Strahlleitung 10 ist
nicht umschlossen.
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Jede
Verarbeitungseinheit 124, 126, 128 und 130 weist
einen zugeordneten Empfangssignalumformer 18 zum Empfangen
von Signalen von Controller 122 auf. Darüber hinaus
beinhaltet jede Verarbeitungseinheit 124, 126, 128 und 130 einen
Sendesignalumformer 14 zum Senden von Rücksignalen an Empfangssignalumformer 16 in
Terminaleinheit 24. Die empfangenen Signale (Rückkopplung)
werden an Controller 122 geliefert, der diese Signale anschließend zur
weiteren Steuerung der über
ein Speicherprogramm gesteuerten Einheit verarbeitet.
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Jetzt übergehend
auf 7 wird ein weiteres Beispiel gezeigt. Freiraumstrahlleitung 10 ist
unidirektional, d.h., Signale fließen in der Richtung von der unidirektionalen
ersten Terminaleinheit 132 zur zweiten unidirektionalen
Terminaleinheit 134, die Empfangsterminalsignalumformer 135 verwendet,
und werden danach wieder in Umlauf gebracht, wie unten weiter beschrieben
werden wird. Freiraumstrahlleitung 10 ist umschlossen in
Kanal 22. Ein Verarbeitungseinheitencontroller 136 und
Verarbeitungseinheit 138, 140, 142 und 144 sind
jeweils mit einem entsprechenden Sendesignalumformer 14 verbunden. Die
Verarbeitungseinheiten 138, 140, 142 und 144 sowie
die zweite unidirektionale Terminaleinheit 134 sind mit
entsprechenden Empfangssignalumformern 18 verbunden.
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In
dem in 7 gezeigten System erzeugt Verarbeitungseinheit
oder Controller 136 elektrische Steuersignale für Verarbeitungseinheiten 138, 140, 142 und 144 und
kommuniziert derartige Signale an Router 146. Router 146 umfasst
einen herkömmlichen
Router, wie er auf dem Fachgebiet bekannt ist. Router 146 kommuniziert
Signale für
Verarbeitungseinheiten 138, 140, 142 und 144 an
einen Signalgenerator 56 (wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben).
Sender 14 in der unidirektionalen ersten Terminaleinheit 132 codiert
die Signale optisch und sendet optische Strahlleitung 10.
Empfangssignalumformer 18 empfangen die optisch codierten
Signale, decodieren sie und befördern
sie zu ihren entsprechenden Verarbeitungseinheiten 138, 140, 142 und 144.
Jede Verarbeitungseinheit 138, 140, 142 und 144 kann
Rückmeldung
oder andere Informationen an Controller 136 senden, indem
Signale in Freiraumstrahlleitung 10 injiziert werden, die
alle an Terminalempfangssignalumformer 135 in der unidirektionalen
zweiten Terminaleinheit 134 empfangen werden. Die Signale
werden dann zurück
an Router 146 geführt,
wo sie weiter in Strahlleitung 10 in Umlauf gebracht oder
an Controller 136 geliefert werden können.
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Zahlreiche
Systeme (d.h. 7) müssen Merkmale beinhalten, um
zu verhindern, das Nachrichten in der Freiraumstrahlleitung 10 wieder
in Umlauf gebracht werden. Sind diese Merkmale nicht enthalten,
sind Endlos-Rückkopplungsschleifen
möglich,
in denen eine einzelne Nachricht ständig zwischen zwei Endpunkten
bzw. Signalumformern weitergeleitet wird, wobei schnell alle verfügbare Bandbreite
absorbiert wird. Um dies zu verhindern, wird ein Mittel zum Unterbrechen
dieser Schleifen bereitgestellt. Router 146 ist programmiert
(oder in Verbindung mit den Signalumformern oder End punkten programmiert),
Adressen zu detektieren, die zur Schleifenbildung führen, und
jene Nachrichten nicht in die Strahlleitung zurück weiterzuleiten. Alternativ
werden die optischen Eigenschaften der Strahlleitung, der Sender
und der Empfänger
gesteuert, um Nachrichten von einer gegebenen Quelle daran zu hindern, endlos
zu zirkulieren.
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8 präsentiert
ein Blockschaltbild eines beispielhaften über ein Speicherprogramm gesteuerten
Systems, das eine optische Freiraumstrahlleitung 10 verwendet,
um seine Verarbeitungseinheiten und andere optische Komponenten
miteinander zu verbinden. In diesem System umfasst das über ein
Speicherprogramm gesteuerte System ein Telefonvermittlungssystem 200 wie
z.B. eine 5ESS®-Vermittlung oder
7R/E-Vermittlung, die von Lucent Technologies hergestellt wird.
Es gibt mehrere Verarbeitungseinheiten 202, 204, 206, 208, 210 und 212.
Die Verarbeitungseinheiten 202, 204, 206, 208, 210 und 212 umfassen „Rahmen" wie sie auf dem
Fachgebiet bekannt sind. Jeder Rahmen umfasst mehrere Fächer 214,
und auf jedem Fach befinden sich eine oder mehrere Karten 216 (auf
dem Fachgebiet auch „Platinen" genannt). Jede Karte 216 nimmt
eine oder mehrere vordefinierte Funktionen wahr, wie auf dem Fachgebiet
bekannt ist.
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In
dem Beispiel einer 5ESS®-Vermittlung umfasst Rahmen 202 ein
Kommunikationsmodul (KM), das Kommunikation unter den anderen Rahmen
im System bewirkt. Rahmen 204 umfasst ein Administrationsmodul
(AM), das die gesamte Steuerung des Systems und der Mensch-Maschine-Schnittstelle
bereitstellt. Rahmen 206, 208, 210 und 212 umfassen Vermittlungsmodule
(VM), die mehrere Leitungs- und/oder
Amtsleitungseinheiten (oder irgendeine Kombination daraus) unterstützen und
Verbindungen von Telefon- oder Datenanrufen bewirken. Sämtliche Verarbeitungseinheiten
(Rahmen 202, 204, 206, 208, 210 und 212)
kommunizieren miteinander (im Allgemeinen über KM 202), um Telefonanrufe
zu vermitteln.
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Gegenwärtig sind
Rahmen wie z.B. 202, 204, 206, 208, 210 und 212 miteinander
durch mehrere Drahtbusse und/oder Lichtleitfasern verbunden, die in
Deckenfächen
oder unter erhöhten
Böden untergebracht
sind. Das Verkabeln eines neuen Büros oder selbst das Hinzufügen einen
neuen Rahmens kann das Installationsteam veranlassen, die gesamte Verkabelung
der Systems zu revidieren, um die ordnungsgemäße Funktionalität des gesamten über ein Speicherprogramm
gesteuerten Systems 200 sicherzustellen, wenn die Verbindung
hergestellt wird.
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Eine
optische Freiraumstrahlleitung 10 stellt Verbindung der
Rahmen 202, 204, 206, 208, 210 und 212 miteinander
bereit. Signale werden auf einer oder mehreren optischen Wellenlängen transportiert, wie
auf dem Fachgebiet bekannt ist. Es kann auch einen Pilotstrahl 218 in
den Wellenlängen
sichtbaren Lichts geben, um Handwerker beim Ausrichten von Signalumformern 14 und 18 der
Verarbeitungseinheiten zu unterstützen.
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Jede
Verarbeitungseinheit 202, 204, 206, 208, 210 und 212 beinhaltet
einen Sendesignalumformer 14 und einen Empfangssignalumformer 18, die
in Strahlleitung 10 positioniert sind, um Signale in System 200 zu
senden bzw. zu empfangen. Jeder Sendesignalumformer 14 und
jeder Empfangssignalumformer 18 kann vorteilhafterweise
bidirektional sein. Es liegt im Ermessen eines Fachmanns, nach dem
Lesen dieser Spezifikation die Sende- und Empfangssignalumformer von 3 und 4 dazu
zu bringen, in beide Richtungen zu senden/zu empfangen. Sendesignalumformer 14 und
Empfangssignalumformer 18 auf Rahmen 202 umfassen
eine erste Terminaleinheit 24 und Sendesignalumformer 14 und Empfangssignalumformer 18 auf
Rahmen 208 umfassen eine zweite Terminaleinheit 26.
Die Signalumformer 14 und 18 in der ersten Terminaleinheit 24 und der
zweiten Terminaleinheit 26 können unidirektional sein.
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Jeder
Sendesignalumformer 14 ist mit einem Signalgenerator 56 verbunden,
und jeder Empfangssignalumformer 18 ist mit einem Signalempfänger 55 verbunden.
Signalgenerator 56 und Signalempfänger 55 können, wie
dargestellt, separate Karten 216 sein, können eine
integrierte Karte sein oder können
beide mit anderer Funktionalität
ihres entsprechenden Fachs 214 bzw. Rahmens 202, 204, 206, 208, 210 oder 212 integriert
sein.
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Darüber hinaus
kann die erste Terminaleinheit 24 mit der zweiten Terminaleinheit 26 über einen Verbinder 220 verbunden
sein. Die Router 222 und 224 sind hierin so dargestellt,
dass sie Verbinder 220 mit der ersten Terminaleinheit 24 bzw.
der zweiten Terminaleinheit 26 verbinden. Gewöhnliche
Router 222 und 224 führen ausgewählte Nachrichten zwischen den
Terminaleinheiten 24 und 26 und verhindern Enlosschleifenbildung
von Nachrichten. Verbinder 220 kann einen anderen optischen
Freiraumkanal wie Strahlleitung 10 umfassen oder kann eine Lichtleitfaser-
oder elektrische Verbindung umfassen, wie sie auf dem Fachgebiet
bekannt ist.
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Freiraumstrahlleitung 10 kann
durch Drehspiegel 226, Prismen oder dergleichen (nicht
dargestellt, aber auf dem Fachgebiet wohl bekannt) beeinflusst werden,
um beispielsweise eine kontinuierliche Strahlleitung 10 durch
mehrere Reihen von Verarbeitungseinheiten (oder Stockwerken usw.)
bereitzustellen. Strahlleitung 10 ist in 1 als
oberhalb der Verarbeitungseinheiten verlaufend dargestellt. Strahlleitung 10 kann
auch unter einem erhöhten
Fußboden oder
in einem Raum oder Kanal verlaufen, der den Verarbeitungseinheiten
anderweitig benachbart ist oder durch diese verläuft.
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Jetzt übergehend
auf 9 ist ein anderes System gezeigt, wobei „Verarbeitungseinheiten" auf einer Ebene
unterhalb eines Rahmens definiert sind. In diesem System ist Freiraumstrahlleitung 10 gezeigt,
wie oben beschrieben. Jeder Rahmen, beispielsweise Rahmen 204,
umfasst mehrere Fächer 214,
hier als 214A–D
gezeigt. In diesem System ist ein Drehspiegel 226 in Haupt-Freiraumstrahlleitung 10 eingestellt,
um Haupt-Strahlleitung 10 in Freiraumstrahlleitungen auf
Rahmenebene 228 zu drehen. In diesem System senden und
empfangen Sendesignalumformer 14 und Empfangssignalumformer 18 optische
Signale für
jedes Fach 214A–D.
Endkarten 230 auf jedem Fach 214A–D umfassen
Signalgeneratoren 56 und Signalempfänger 55 (nicht gezeigt),
wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben.
Die Spiegel 226 können
teilweise reflektierend sein, um so einen Abschnitt des Signalstrahls
zu drehen und einem anderen Abschnitt das Durchtreten zu erlauben,
wie auf dem Fachgebiet bekannt ist.
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Jetzt übergehend
auf 10 ist ein anderes System gezeigt, wobei eine „Verarbeitungseinheit" als eine Karte 21 definiert
ist. Wieder werden Drehspiegel 226 verwendet, um Haupt-Freiraumstrahlleitung 10 in
Rahmen-Freiraumstrahlleitungen 228 zu drehen.
Jedes Fach 214A–214D beinhaltet
jeweils ein Paar zusätzlicher
Drehspiegel auf Kartenebene 240 in Freiraumstrahlleitung 228.
Die Drehspiegel auf Kartenebene 240 stellen Karten-Freiraumstrahlleitungen 242 bereit.
Es kann eine oder mehrere Strahlleitungen auf Kartenebene 242 pro
Fach 214 geben. In diesem Ausführungsbeispiel gibt es zwei Freiraumstrahlleitungen 242 pro
Fach. Jedes Fach 214 beinhaltet dann mindestens eine Platine 216,
die mit einem Sende- und/oder Empfangssignalumformer 14 und 18 (wie
in 3 dargestellt) und dem unterstützenden Signalgenerator und
Signalempfänger ausgestattet
ist.
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Rahmen-Signalumformer 249 wird
für Kommunikation
auf Rahmenebene und Steuerfunktionen verwendet. Beispielsweise können Leistungssteuerung,
Temperaturmessung und Alarmmeldung von Rahmen-Signalumformer 249 an
eine zentrale Steuerung kommuniziert werden.
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Jetzt übergehend
auf 11 ist ein Blockschaltbild der Installation eines
Rahmens in ein über ein
Speicherprogramm gesteuertes System gezeigt, das optische Freiraumverbindung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung einsetzt. In diesem Ausführungsbeispiel tritt Strahlleitung
durch Rahmen 300 hindurch. Ein an Ort und Stelle befindlicher
Rahmen wie z.B. Rahmen 300 (in Seitenansicht gezeigt) beinhaltet
eine Öffnung 302 oder
einen Durchtritt in Rahmen 300 für die Strahlleitung 10 in
einem Kanal 304. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet Rahmen 300 Fächer 310, 312 und 314,
wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind, die mehrere Karten beherbergen,
die Funktionalität
für eine
Verarbeitungseinheit auf Rahmenebene bereitstellen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist Rahmen 320 Rahmen 300 benachbart zu
installieren. Rahmen 320 beinhaltet auch eine Öffnung für die optische
Verbindung 322 und einen Kanal 324. Rahmen 320 beinhaltet
auch Fächer 330, 332 und 334,
die mehrere Karten enthalten (nicht gezeigt, aber auf dem Fachgebiet
wohl bekannt). Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
beinhaltet Kanal 324 Gelenk 350, sodass ein Abschnitt
von Kanal 352 sich bewegen oder aufwärts schwingen kann. Ferner beinhaltet
Rahmen 320 auch Gelenk 354, sodass der Deckel
und ein Abschnitt der Seite, die gemeinsam mit 356 bezeichnet
sind, ebenfalls aufwärts
schwingen können.
Rahmen 320 kann dann auf Rollen 360 in Ausrichtung
mit Rahmen 300 geschoben werden, wie auf dem Fachgebiet
bekannt, oder auch nach einem anderen Verfahren, wie z.B. mit Kufen.
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Wichtig
ist, das die Installation von Rahmen 320 den Durchtritt
der optischen Freiraumverbindung durch Kanal 302 nicht
blockiert oder stört.
Sobald sich Rahmen 320 vollständig an Ort und Stelle befindet
und seine Signalumformer in der Strahlleitung positioniert sind,
kann der sich bewegende Kanalabschnitt 352 abwärts geschwungen
und im Körper
von Kanal 324 durch Riegel 360 befestigt werden.
In gleicher Weise kann Rahmenabschnitt 356 abwärts geschwungen
und mithilfe von Riegel 362 in dieser Lage verriegelt und
gesichert werden. Auf diese Weise kann ein Rahmen wie z.B. 320 hinzugefügt oder entfernt
werden, ohne den Betrieb des über
ein Speicherprogramm gesteuerten Systems zu unterbrechen. Natürlich sind
die Gelenke 350 und 354 für diese Erfindung nicht notwendig,
da die beweglichen Abschnitte des Kanals 352 und des Rahmens 356 für die Installation
entfernt und anschließend
an Ort und Stelle befestigt werden können.
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Jetzt übergehend
auf 12 ist ein anderes Beispiel gezeigt, das die Installation
einer Karte darstellt. 12 stellt eine Seitenansicht
eines Rahmen 400 dar, der vier Fächer 402, 404, 406, 408 umfasst, wobei
sich auf jedem davon eine oder mehrere Karten befinden, die durch
Karten 410, 412, 414 und 416 repräsentiert
sind. Auf der Rückseite
des Rahmens 418 befindet sich eine Backplane, wie sie auf
dem Fachgebiet bekannt ist. Es gibt zwei Strahlwege 242 für jedes
Fach 402, 404, 406. Jede Karte enthält zwei Signalumformer 460,
wie oben in Verbindung mit 3 und 4 beschrieben.
In der Ausführungsform
der 12 können
sich Signalumformer 460 in einer von zahlreichen unterschiedlichen
Positionen um die Strahlleitung befinden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
gibt es in jeder Karte Kerben 470, um den Durchtritt von
Freiraumstrahlleitung 242 zu gestatten. Ferner gestatten
es Kerben 470, dass Karten wie z.B. 412, die teilweise
eingesetzt gezeigt ist, entfernt oder hinzugefügt werden, ohne die Strahlleitung
oder die anderen Karten zu stören.
An der Hinterkante von Platine 412 ist ein Verbinder 490 gezeigt,
der zur Kommunikation den Rahmen 400 aufwärts und
abwärts
in Backplane 418 gesteckt wird, wie dies auf dem Fachgebiet
bekannt ist. Beispielsweise kann Strom von Fach 408 durch
Backplane 418 übertragen
werden. Auf diese Weise kann eine Karte hinzugefügt oder entfernt werden, ohne
Strahlweg 242 zu unter brechen, und somit Installation und Austausch
von in Betrieb befindlichen Einheitenplatinen erleichtert werden,
ohne dass hierzu das gesamte Fach oder der Rahmen heruntergefahren
werden muss.