DE68914151T2

DE68914151T2 - Netzwerk-Sender-Empfänger.

Info

Publication number: DE68914151T2
Application number: DE68914151T
Authority: DE
Inventors: Nicholas William C O H Mckeown
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2009-08-12
Also published as: EP0412220A1; US5063612A; DE68914151D1; EP0412220B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sender-/Empfänger-Schaltung für eine Station eines Netzwerks des Typs, in dem eine Nehrzahl von Stationen über Verbindungen mit einem gemeinsamen Netzwerkpunkt verbunden sind, durch den eine Übertragung, die von jeglicher der Stationen empfangen wird, auf ihrem Weg zu allen Stationen hindurchläuft; insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf optische Sender-/Empfänger-Schaltungen zur Anwendung in optischen Sternnetzwerken, die passive Sternkoppler enthalten.
In optischen Sternnetzwerken mit passiven Sternkopplern sind die Netzwerkstationen oft angeordnet, um autonom wirksam zu sein, d.h., ohne jegliche gemeinsame Steuerung; in diesem Fall ist im allgemeinen eine Art von Kollisionserkennung erforderlich, tun den Stationen zu ermöglichen, einen Zusammenstoß zwischen zwei oder mehr Stationen, die gleichzeitig beginnen zu übertragen, zu erkennen. Ein geeignetes Netzwerkprotokoll für eine solche Situation würde ein CSMA/CD-Protokoll, wie z.B. Ethernet, sein (CSMA/CD = Carrier Sense, Multiple Access/Collision Detection = Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung mit Kollisionserkennung). Die Kollisionserkennung unterliegt im allgemeinen der Verantwortlichkeit der oder jeder Station, die eine Übertragung durchführt; bei der Erkennung einer Kollision ist die erkennende Station angeordnet, um einen Stau-Ton über das Netzwerk auszugeben, um alle anderen Stationen zu warnen.
In CSMA/CD LANS (= Carrier-Sense, Multiple Access/Collision Detection Local Area Networks = Vielfachzugriff mit Leitungsüberwachung mit Kollisionserkennung in lokalen Netzwerken) mit koaxialen Kabeln ist die Kollisionserkennung einfach auszuführen. Die Übertragungen von jeder Station enthalten eine Gleichstromspannungskomponente. Während der Übertragung überwacht jede Station die Leitung, wobei sie nach Änderungen des Gleichstromspannungspegels Ausschau hält; wenn eine solche Änderung auftritt, kann angenommen werden, daß eine Kollision stattgefunden hat. Die Technik arbeitet gut, da die Gleichstromdämpfung des Mediums gegenüber der Länge einer einzelnen Verbindung klein ist, und da die Übertragung jeder Station entworfen ist, um eine gleichmäßige Ausgabe abzugeben.
Die Kollisionserkennung in einem optischen Sternnetzwerk mit einem passiven Sternkoppler ist jedoch erheblich schwieriger, da Veränderungen der Verbindungsdämpfung und der Senderausgabe es schwierig machen, eine Kollision zu erkennen. Es wird Z.B. ein optisches Netzwerk mit Verbindungslängen von 0-500m, einer Faserdämpfung von 3dB/km und LED-Sendern mit einer mittleren Leistungsabgabe von -10dBm +2dB angenommen. Für den Sternkoppler des NetZwerks wird angenommen, daß er eine Dämpfung von 20dB 2dB hat. In einem solchen Netzwerk kann eine Station, die nahe an dem Sternkoppler liegt, -20dBm der optischen Leistung ihres eigenen Senders empfangen, aber nur -35,5dBm der optischen Leistung eines Senders einer weiter entfernten Station. Um eine Kollision zwischen sich selbst und der weiter entfernten Station zu erkennen, muß die Station fähig sein, zu erkennen, daß es zwei gleichzeitige optische Signale gibt, die 10dB voneinander entfernt sind, was nicht leicht erreicht werden kann.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0,216,214 (Siemens) beschreibt ein optisches Netzwerk mit einem passiven Sternkoppler, in dem jede Station eine optische Sender-/Empfänger-Schaltung hat, die sowohl in einem normalen Modus, in dem sie zur Übertragung und zum Empf ang von Daten über das Netzwerk dient, als auch in einem Kalibrierungsmodus wirksam ist, wobei die Sender-/Empfänger-Schaltung einen optischen Sender, dessen Ausgangspegel einstellbar ist, einen optischen Empfänger und eine Einstelleinrichtung, die mit dem Sender verbunden ist und wirksam ist, wenn die Sender-/Empfängerschaltung in ihrem Kalibrierungsmodus ist, um den Ausgangsleistungspegel des Senders derart einzustellen, daß die resultierende optische Leistung, die an dem Sternkoppler des Netzwerkes erzeugt wird, für alle Stationen auf demselben Pegel ist, einschließt. Durch Einstellen des Senderausgangsleistungspegels, um dieses Ergebnis zu erreichen, wird der empfangene Leistungspegel an jeglicher bestimmter Station gleich sein, unabhängig davon, welche Station überträgt; sollten zwei Stationen gleichzeitig übertragen, wird die Leistung, die an jeglicher Station empfangen wird, folglich doppelt so groß sein, was selbstverständlich leicht zu erkennen ist.
Obwohl der Ansatz, der aus der vorangegangenen europäischen Anmeldung übernommen wurde, das Problem löst, Signale mit äußerst unterschiedlichen Stärken zu erfassen, wenn diese die Kollisionserkennung beeinflussen, ist der Kalibrierungsprozeß, der durch die Einstelleinrichtung der Sender-/Empfänger-Schaltung der Station beeinflußt wird, in einem gewissen Umfang komplex. Insbesondere müssen die Sender-/Empfänger-Schaltungen alle zusammen in ihren Kalibrierungsmodus gesetzt werden, und die Einstelleinrichtung der Sender-/EmpfängerSchaltungen führt danach die folgenden zwei Kalibrierungsphasen aus:
1) Jeder Sender sendet seinerseits ein Kalibrierungssignal mit maximaler Leistung und der empfangene Leistungspegel an jeder Station wird überwacht; die Einstelleinrichtung jeder Sender-/Empfänger-Schaltung wird dann wirksam, um den niedrigsten empfangenen Leistungspegel, den sie während dieser ersten Phase überwacht hat, zu speichern.
2) Als nächstes aktiviert jede Sender-/Empfänger-Schal tung ihrerseits ihren Sender und reduziert ihren Ausgangsleistungspegel, bis der Leistungspegel an ihrem Empfänger gleich dem Wert des niedrigsten empfangenen Leistungspegels, der in der ersten Phase gespeichert wurde, ist.
Der Gesamteffekt besteht darin, daß der Leistungspegel, der an dem Sternkoppler durch jeden Sender erzeugt wird, der gleiche sein wird.
Es ist offensichtlich, daß der vorangegangene Kalibrierungsprozeß an einer Anzahl von Nachteilen leidet, wobei der auffallendste die Notwendigkeit der Teilnahme aller Sender-/Empfänger-Schaltungen ist (derart, daß jedesmal, wenn eine neue Station dem Netzwerk beitritt, der Kalibrierungsprozeß wiederholt werden muß), und die Notwendigkeit für die Sender-/Empfänger-Schaltungen ihrerseits wirksam zu sein und allen anderen Sender-/Empfänger-Schaltungen zuzuhören (was entweder erfordert, daß jede Sender-/Empfänger-Schaltung eine Tabelle aller anderen Stationen hat oder daß ineffiziente Annahmen bezüglich der Anzahl der vorhandenen Stationen als immer maximal seiend gemacht werden).
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sender-/Empfänger-Schaltung mit einer verbesserten Einstelleinrichtung zu schaffen, die das Einstellen der Senderausgabe vereinfacht, um einen erwünschten Leistungspegel an dem Sternkoppler zu erzeugen.
Gemäß einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sender-/Empfänger-Schaltung für eine Station eines optischen Sternnetzwerks mit einem passiven Sternkoppler geschaffen, wobei die Sender-/Empfänger-Schaltung mit einer Einste1leinrichtung zum Einstellen des Ausgangsleistungspegels des Senders der Sender-/Empfänger-Schaltung versehen ist, wobei die Einstelleinrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine erste Überwachungseinrichtung, die wirksam ist, um ein erstes Leistungspegelsignal zu erzeugen, das den optischen Ausgangsleistungspegel des Senders anzeigt, eine zweite Überwachungseinrichtung, die wirksam ist, um ein zweites Leistungspegelsignal zu erzeugen, das den empfangenen optischen Leistungspegel an einem Empfänger der Sender-/Empfänger-Schaltung anzeigt,
eine Referenzeinstelleinrichtung zum Schaffen eines Referenzsignales, das einen gewünschten optischen Leistungspegel an dem Sternkoppler des Netzwerks anzeigt, und
eine Steuerungseinrichtung, die wirksam ist, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung in einem Kalibrierungsmodus ist, um den Sender zu veranlassen, ausgangsseitig ein optisches Kalibrierungssignal zu erzeugen, und um das resultierende erste und zweite Leistungspegelsignal und das Referenzsignal zu verwenden, um den Ausgangsleistungspegel des Senders festzustellen, der erforderlich ist, um einen optischen Leistungspegel an dem Sternkoppler zu erzeugen, der dem Pegel, der durch das Referenzsignal dargestellt wird, entspricht, wobei die Steuerungseinrichtung danach den Ausgangsleistungspegel des Senders auf diesen festgestellten Pegel einstellt.
Durch Messen der übertragenen und empfangenen Leistungspegel ist es möglich, die Dämpfung, die durch die optische Verbindung, die die Sender-/Empfänger-Schaltung mit dem Sternkoppler verbindet, verursacht wird, festzustellen (bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein explizierter Dämpfungssignalwert erzeugt). Bei bekannter Verbindungsdämpfung kann der Ausgangsleistungspegel, der erforderlich ist, um den Leistungspegel des Sternkopplers, der durch das Referenzsignal dargestellt ist, zu erzeugen, festgestellt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Sender-/Empfänger-Schaltung wirksam ist, ihren Ausgangsleistungspegel des Senders unabhängig von anderen Stationen des Netzwerks einzustellen, wobei das Referenzsignal das steuernde Eingangssignal darstellt. Als ein Ergebnis kann eine Station, die eine Sender-/Empfänger-Schaltung enthält, zu dem Netzwerk hinzugefügt werden, ohne es dadurch erforderlich zu machen, alle anderen Stationen an einem Kalibrierungsprozeß teilnehmen zu lassen; es ist deshalb für die Sender-/Empfänger-Schaltung nicht notwendig, irgendein Wissen darüber zu haben, welche anderen Stationen mit dem Netzwerk verbunden sind.
Das Referenzsignal stellt einen erwünschten Leistungspegel an dem Sternkoppler dar. Selbstverständlich sollten die Referenzsignale der Sender-/Empfänger-Schaltungen aller Netzwerkstationen denselben erwünschten Leistungspegel darstellen, wenn eine Kollision zwischen Zwei Übertragungen zu der Verdopplung des Leistungspegels an jedem Empfänger führen soll. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als auf Sender-/Empfänger-Schaltungen für optische Netzwerke, die von der Kollisionserkennung abhängen, beschränkt angesehen werden, da die Fähigkeit, den Leistungspegel, der an dem Sternkoppler erzeugt wird, einzustellen, vorteilhafterweise für andere Anwendungen verwendet werden kann; z.B. kann eine Leistungspegelüberwachung an dem Sternkoppler vorgesehen sein, um ein Alarmsignal beim Erfassen von Übertragungen, die einen Leistungspegel unterhalb des vorher festgelegten Referenzwertes haben, zu erzeugen.
Bevorzugterweise umfaßt der Sender der Sender-/Empfänger-Schaltung ein Lasersendegerät, das eine Photodiode mit rückseitiger Facette aufweist, wobei diese Photodiode als erste Überwachungseinrichtung der Einstelleinrichtung verwendet wird.
Vorteilhafterweise ist, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung in ihrem Kalibrierungsmodus ist, die Steuerungseinrichtung wirksam, um zu veranlassen, daß das optische Kalibrierungssignal mehrere Male in Folge übertragen wird, wobei die Steuerungseinrichtung beim Feststellen des Ausgangsleistungspegels des Senders dieses eine der sich ergebenden zweiten Leistungspegelsignale, das die niedrigste empfangene Leistung an dem Empfänger darstellt, verwendet. Das Ziel dieses Vorganges ist es, der Tatsache Rechnung zu tragen, daß das Kalibrierungssignal mit einer Übertragung von einer anderen Station kollidieren kann, und daß bis die Sender-/Empfänger-Schaltung, die das Kalibrierungssignal überträgt, kalibriert worden ist, diese nicht fähig sein wird, eine solche Kollision zu erkennen. Durch mehrmaliges Übertragen des Kalibrierungssignals in enger Folge ist es sehr unwahrscheinlich, daß alle diese Übertragungen mit anderen Übertragungen kollidieren, so daß das Übernehmen des empfangenen Signals mit der niedrigsten Leistung eine kollisionsfreie Messung der empfangenen Leistung darstellen sollte.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls optische Netzwerke des oben erwähnten Types, die die Sender-/Empfänger- Schaltungen der Erfindung enthalten. Diese Sender-/Empfänger-Schaltungen können vorteilhafterweise nicht nur angeordnet sein, um in ihren Kalibrierungsmodus zu gehen, wenn das Netzwerk Zuerst gestartet wird, sondern auch in Intervallen danach. Wenn eine neue Station hinzugefügt wird, wird sie, wie bereits beschrieben, eine Kalibrierung ihres Senders ausführen, ohne daß die Zusammenarbeit der anderen Stationen erforderlich ist.
Tatsächlich kann die vorliegende Erfindung bei jeglichem optischen Netzwerk mit einem gemeinsamen Netzwerkpunkt, durch den eine Übertragung von jeglicher Station auf ihrem Weg zu allen Stationen läuft, angewendet werden; in diesem Fall verwendet die Steuerungseinrichtung das Referenzsignal, tun einen erwünschten optischen Leistungspegel an dem oben erwähnten gemeinsamen Netzwerkpunkt zu erzeugen (dieser Punkt ist durch den passiven Sternkoppler in der vorher betrachteten Ausführung der Erfindung gebildet). Ferner hat die vorliegende Erfindung ebenfalls Anwendungen auf nichtoptische Netzwerke, bei denen es erwünscht ist, Leistungspegel an einem gemeinsamen Netzwerkpunkt einzustellen.
Eine optische Sender-/Empfänger-Schaltung, die die vorliegende Erfindung ausführt, wird nun durch ein nicht-beschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Darstellung ist, die die allgemeine Form eines sternförmig konfigurierten optischen Netzwerks darstellt, in dem eine Mehrzahl von Stationen über einen passiven optischen Koppler verbunden sind;
Fig. 2 eine schematisches Darstellung einer optischen Sender-/Empfänger-Schaltung für eine Station aus den Netzwerk aus Fig. 1 ist; und
Fig. 3 eine Darstellung ist, die die Form eines allgemeineren Types von Netzwerk darstellt, auf das die vorliegende Erfindung angemeldet werden kann.
Fig. 1 stellt ein sternförmig konfiguriertes optisches Netzwerk dar, in dem eine Mehrzahl von Stationen 10, jede mit einer jeweiligen optischen Sender-/Empfänger-Schaltung 11, über jeweilige optische Verbindungen 12 mit einem Sternkoppler 13 kommunizieren.
Jede optische Verbindung umfaßt eine Übertragungsleitung 12A und eine Empfangsleitung 12B.
Der Sternkoppler 13 dient dazu, eine Übertragung, die von jeglicher der Stationen 10 auf der entsprechenden Übertragungsleitung 12A empfangen wurde, auf die Empfangsleitungen 12B aller Stationen 10 zu verteilen, einschließlich der Station, von der die Übertragung ausgegangen ist. Soweit durchführbar, wird die Leistung der ankommenden Übertragung gleichmäßig auf die Empfangsleitungen 12B verteilt.
In dem vorliegenden Beispiel wird das Netzwerk gemäß einem CSMA/CD-Protokoll betrieben und hat typischerweise eine Größe von 1 bis 2 km im Durchmesser, eine Datenrate von 10Mbit/s und bis zu 32 Stationen (eine oder mehrere dieser können ein Zwischenverstärker/Brücke zu einem weiteren, ähnlichen Netzwerk sein).
Fig. 2 zeigt die Details einer Sender-/Empfänger-Schaltung 11 einer der Stationen, wobei die anderen Sender-/Empfänger- Schaltungen die gleiche Form haben. Die Sender-/Empfänger- Schaltung 11 umfaßt einen optischen Sender 20, dessen Ausgangsleistungspegel einstellbar ist, einen optischen Empfänger 21 und eine Einstelleinrichtung 30 bis 39. Die Sender-/Empfänger-Schaltung 11 ist angeordnet, um in zwei Moden wirksam zu sein, nämlich:
einen Kalibrierungsmodus, in dem die Einstelleinrichtung den Ausgangsleistungspegel des Senders 20 auf einen Pegel setzt, um einen erwünschten Leistungspegel an dem Sternkoppler zu erzeugen, und
einen normalen Modus, in dem die Sender-/Empfänger-Schaltung 11 wirksam ist, sowohl Daten, die auf einer Leitung 28 empfangen wurden, zu übertragen, als auch Daten von ihrer Verbindung 12 zu empfangen und diese über eine Entscheidungsschaltung 29 auszugeben, wobei die Einstelleinrichtung in diesem Modus dazu dient, eine Kollisionserkennung vorzusehen.
Der optische Sender 20 umfaßt ein Laserdiodengerät 22, eine Treiberschaltung 24, die angeordnet ist, um das Laserdiodengerät 22 abhängig von Signalen, die an seinem Übertragungseingang TX empfangen werden, zu treiben, eine Überwachungsphotodiode 23 mit rückseitiger Facette, die dem Laserdiodengerät 22 zugeordnet ist, und einen Verstärker 25, dem das Ausgangssignal der Überwachungsphotodiode 23 eingegeben wird und der mit einem Rückkopplungseingang FB der Treiberschaltung 24 verbunden ist. Die Treiberschaltung 24 hat ebenfalls einen Eingang SET zum Einstellen eines Ausgangsleistungspege1s durch eine Einrichtung, durch die ein gewünschter Leistungsausgangspegel eingestellt werden kann. Die Überwachungsphotodiode 23 mißt den tatsächlichen optischen Ausgangsleistungspegel des Laserdiodengeräts 22 und erzeugt ein Rückkopplungssignal an die Treiberschaltung, um das Einstellen der Ausgangsleistung auf den erwünschten Pegel, der durch ein Signal bestimmt wird, das an den Eingang SET der Treiberschaltung angelegt wird, zu vereinfachen.
Der optische Empfänger 21 umfaßt eine Empfangsphotodiode 26, die mit dem Eingang eines Transimpedanzverstärkers 27 verbunden ist, dessen Ausgangssignal die Entscheidungsschaltung 29 versorgt.
Der Sender 20 und der Empfänger 21 sind aus einem Standardentwurf und werden hier deshalb nicht genauer beschrieben.
Die Einstelleinrichtung der Sender-/Empfänger-Schaltung schließt eine Steuerungseinrichtung in der Form eines Mikroprozessors 32 ein. Der Mikroprozessor 32 wird mit einem Modus-Steuerungssignal auf Leitung 35 versorgt, um die Einstelleinrichtung einzustellen (und damit die Sender-/Empänger-Schaltung), um in dem einen oder in dem anderen vorher erwähnten normalen Modus oder Kalibrierungsmodus wirksam zu sein.
Wenn die Einstelleinrichtung der Sender-/Empfänger-Schaltung 11 auf ihren Kalibrierungsmodus eingestellt ist, ist der Mikroprozessor 32 angeordnet, tun den Sender 20 zu veranlassen, ein optisches Kalibrierungssignal aus zugeben und dann bezüglich dieses vorZeichenbehaftete, digitale Werte abzuleiten, die den Ausgangsleistungspegel des Senders 20 und den empfangenen Leistungspegel an den Empfänger 21 darstellen.
Der Mikroprozessor 32 erzeugt das Ausgangssignal eines Kalibrierungssigna1s durch Anlegen eines Kalibrierungspakets über Leitung 37 an den Sendeeingang TX der Treiberschaltung 24. Dieses Paket ist eine Rechteckwelle (aufeinanderfolgende "01"-Paare), das lang genug ist, um sicherzustellen, daß der Empfänger 21 die ankommenden Rechteckwellen empfängt, bevor der Sender 20 die Übertragung beendet.
Beim Messen des Ausgangsleistungspegels des Senders während der Übertragung des Kalibrierungspakets wird der Vorteil genutzt, daß der Ausgangsleistungspegel Paus in analoger Form an dem Ausgang des Verstärkers 25 vorhanden ist. Um diesen in einen digitalen Wert umzuwandeln, ist der Ausgang des Verstärkers 25 mit einem Vergleicher 30 verbunden, der ebenfalls mit einem analogen Ausgangssignal eines Digital-/Analog-Wandlers 31 versorgt wird, dessen Eingang durch den Nikroprozessor 32 gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 30 ist mit einem Eingang des Mikroprozessors 32 verbunden. Ein digitaler Meßwert von Paus wird durch den Mikroprozessor 32 erreicht, der den digitalen Wert, der an den Wandler 31 abgegeben wird, progressiv erhöht, bis das Ausgangssignal des Vergleichers 30 seinen Zustand ändert, und der digitale Wert, der an diesem Punkt an den Umwandler abgegeben wird, wird als der digitale Wert von Paus genommen; alternativ kann eine nachfolgende binäre Approximationstechnik verwendet werden.
Ein digitaler Wert, der den empfangenen Leistungspegel Pein darstellt, wird auf ähnliche Weise erreicht, wobei das Ausgangssignal des Empfängerverstärkers 27 zuerst in einem integrierenden Verstärker 33 integriert wird, bevor es an einen Vergleicher 34 gegeben wird, der, wie der Vergleicher 33, ebenfalls mit dem Ausgangssignal des Wandlers 31 versorgt wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 34 versorgt einen Eingang des Mikroprozessors 32. Um den empfangenen Leistungspegel zu messen, erhöht der Mikroprozessor 32 progressiv den digitalen Wert, der an den Wandler ,31 gegeben wird, bis das Ausgangssignal des Vergleichers 34 seinen Zustand ändert, wobei der derzeitige Wert des Eingangssignals an dem Wandler als der digitale Wert des empfangenen Leistungspegels Pein genommen wird (wiederum kann stattdessen eine nachfolgende binäre Approximationstechnik verwendet werden). Die Messung von Paus und Pein erfolgt selbstverständlich nacheinanderfolgend, nachdem beide Operationen die Verwendung des Wandlers 31 erfordern.
Nachdem die digitalen Werte für Paus und Pein abgeleitet wurden, leitet der Mikroprozessor 32 dann einen Wert A für die optische Dämpfung auf dem nach außen führenden Weg über Leitung 12A an den Sternkoppler 13 ab, wobei dieser Wert gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird:
A = 1/2 (Paus - Pein)
Die vorhergehende Formel nimmt an, daß die optische Dämpfung auf dem nach außen führenden Weg mit dem Verlust auf dem Rückweg übnereinstimmt. Ferner muß der gemessene Wert von Paus bezüglich Pein kalibriert werden; dies kann durch vorsichtigen Entwurf oder durch eine Kalibrierung von Hand erreicht werden.
Der Mikroprozessor verwendet den Dämpfungswert A auf dem nach außen führenden Weg, um den Ausgangsleistungspegel Pset zu bestimmen, der notwendig ist, um einen erwünschten Leistungspegel Preq an dem Sternkoppler 13 zu erreichen, wobei der Wert von Preg durch ein Referenzsignal REF bestimmt ist, das an den Mikroprozessor 32 über Leitung 36 abgegeben wird und digital in den Mikroprozessor gespeichert wird. Der Wert von Pset wird gemäß der folgenden Formel bestimmt: Pset = Preq + A
Nachdem Pset bestimmt worden ist, gibt der Mikroprozessor 32 ein entsprechendes Signal auf Leitung 38 an den SET-Eingang der Treiberschaltung 24 aus, wobei folglich der Ausgangsleistungspegel auf Pset gesetzt wird.
Die Berechnung von Pein, Paus, A und Pset muß nicht besonders schnell sein (einige wenige Millisekunden werden im allgemeinen das Netzwerkverhalten nicht nachteilig beeinflussen). Durch Anordnen, daß Preq für alle Sender-/Empfänger-Schaltungen gleich ist, sobald alle Sender-/Empfänger-Schaltungen den oben beschriebenen Kalibrierungsprozeß ausgeführt haben, werden sie alle den gleichen Leistungspegel an dem Sternkoppler 13 erzeugen. Eine Konseguenz hieraus ist, daß für jegliche gegebene Station der empfangene Leistungspegel für jegliche einzelne empfangene Übertragung der gleiche sein wird, unabhängig davon, von welcher Station sie ausgeht; sollten zwei Übertragungen kollidieren, wird ferner der empfangene Leistungspegel an jeder Station das doppelte des normalen empfangenen Pegels an dieser Station sein und dies ermöglicht allen Stationen, sofort eine Kollision zu erkennen.
Die Schaltung der Einstelleinrichtung der Sender-/Empfänger-Schaltung 11 kann ebenfalls für Kollisionserkennungs-Ziele verwendet werden, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung in ihrem normalen Modus arbeitet. Dies wird erreicht, durch Anordnen des Mikroprozessors 32, an den Wand1er 31 einen digitalen Wert auszugeben, der den erwarteten, empfangenen Leistungspegel für eine einzelne Übertragung (dieser Pegel ist Preq - A) etwas überschreitet. Wenn nun der tatsächliche empfangene Leistungspegel den erwarteten Pegel überschreitet, wird der Vergleicher 34 seinen Ausgangszustand ändern und eine Kollision anzeigen.
Im allgemeinen wird, wenn eine Station das erste Mal mit dem Netzwerk verbunden wird oder wenn das Netzwerk zum ersten Mal gestartet wird, die Sender-/Empfänger-Schaltung der Station in ihren Kalibrierungsmodus gesetzt, um den Ausgangsleistungspegel des Senders einzustellen; sobald dies durchgeführt wurde, wird die Sender-/Empfänger-Schaltung in ihren normalen Modus gesetzt. Bevorzugterweise wird die Sender-/Empfänger-Schaltung von Zeit zu Zeit in ihren Kalibrierungsmodus zurückgesetzt, um den Ausgangsleistungspegel des Senders einzustellen. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß wenn der Kalibrierungsprozeß nicht die Assistenz der anderen Stationen benötigt, die Hinzufügung einer neuen Station ohne Störung des Netzwerkbetriebs durchgeführt werden kann.
Wenn eine Station das erste Mal mit dem Netzwerk verbunden wird oder das Netzwerk das erste Mal gestartet wird, kann die Sender-/Empfänger-Schaltung selbstverständlich kein Urteil bezüglich Kollisionen machen. Es ist deshalb möglich, daß das Kalibrierungspaket, daß durch die Sender-/Empfänger- Schaltung, wenn sie in ihrem Kalibrierungsmodus ist, gesendet wurde, mit einer Übertragung einer weiteren Station kollidieren kann und zu einer falschen Messung eines hohen empfangenen Leistungspegels führen kann. Um diese potentielle Schwierigkeit Zu überkommen, erzeugt der Mikroprozessor 32 das Kalibrierungspaket, das übertragen wird, mehrere Male nacheinander auf eine zufällige Art (z.B. kann das Kalibrierungspaket fünfmal übertragen werden, wobei jede Übertragung zufällig innerhalb eines festen Zeitfensters, typischerweise mit einer Dauer von einer Sekunde, auftreten kann). Für jede Übertragung des Kalibrierungspakets wird der empfangene Leistungspegel gemessen und an dem Ende der Serie von Übertragungen wird der niedrigste empfangene Leistungspegel als derjenige genommen, der Pein darstellt. Mit den typischen Netzwerkparametern, die im Vorhergehenden gegeben wurden, kann statistisch gezeigt werden, daß die Wahrscheinlikchkeit, das eine Kollision während jeder Übertragung des Kalibrierungspaketes auftritt, klein ist.
Dort wo eine Sender-/Empfänger-Schaltung bereits den Kalibrierungsprozeß durchlaufen hat, ist es nicht notwendig, eine mehrfache Übertragung des Kalibrierungspakets durch zuführen, wenn eine Re-Kalibrierung durchgeführt wird; der Grund hierfür ist, daß die Sender-/Empfänger-Schaltung das Auftreten einer Kollision, wenn eine auftreten sollte, erkennen kann und die erneute Sendung des Kalibrierungspaketes nur unter solchen Umständen beginnt.
Verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Sender-/Empfänger-Schaltung sind selbstverständlich möglich. Der Dämpfungswert A muß z.B. folglich nicht explizit aus der Bestimmung von Pset abgeleitet werden. Ferner kann die Bestimmung von Pset durch eine analoge Verarbeitungsschaltung anstelle der beschriebenen digitalen Verarbeitungsschaltung durchgeführt werden.
Zusätzlich können die optischen Sender-/Empfänger-Schaltungen aus Fig. 2 nicht nur bei Sternnetzwerken mit passiven Sternkopplern vorteilhaft verwendet werden, sondern im allgemeinen in optischen Netzwerken, die einen gemeinsamen Netzwerkpunkt haben, durch den eine Übertragung von jeglicher Station auf ihrem Weg zu allen anderen Stationen durchläuft (in dem Fall eines Sternnetzwerks, stellt der Sternkoppler einen solchen gemeinsamen Netzwerkpunkt dar). Fig. 3 zeigt eine nicht-sternförmige Netzwerkkonfiguration, in deren Verbindung die Sender-/Empfänger-Schaltung aus Fig. 2 vorteilhaft verwendet werden kann.
Bei der Netzwerkkonf iguration aus Fig. 3 hat jede Netzwerkstation 10 ihre Sender-/Empfänger-Schaltung, die mit einer optischen Hauptleitung 12C durch eine Übertragungsleitung 12D und durch einen zugeordneten einfach gerichteten optischen Koppler 40 und durch eine Empfangsleitung 12E und einen zugeordneten einfach gerichteten optischen Koppler 41 verbunden ist. Optische Signale, die durch die Sender-/Empfänger-Schaltung 11 jeder Station 10 übertragen werden, laufen derart im Uhrzeigersinn um die Schleife der Leitung 12C, daß die Übertragungen aller Stationen, die an den oberen Teil der Leitung 12C geleitet werden über den unteren Teil der Leitung 12C zurück an alle Stationen gekoppelt werden. Der Mittelpunkt 43 auf dem Abschnitt der Leitung 12C zwischen den Kopplern 40X und 41X kann als ein gemeinsamer Netzwerkpunkt betrachtet werden, nachdem die Übertragungen von allen Stationen diesen Punkt auf ihrem Weg zu allen Stationen durchlaufen. Die Sender-/Empfänger-Schaltung 11 agiert in der Art, die bereits beschrieben wurde, um einen erwünschten Leistungspegel, wie durch das Referenzsignal vorbestimmt, an dem gemeinsamen Netzwerkpunkt 43 einzustellen.
Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die Bestimmung des Dämpfungswerts A, die oben in bezug auf die Sender-/Empfänger-Schaltung aus Fig. 2 beschrieben wird, annimmt, daß der gemeinsame Netzwerkpunkt auf halbem Weg entlang der Hin- und Rück-Verbindung zwischen dem Sendertor der Sender-/Empfänger-Schaltung und dem Empfängertor der Sender-/Empfänger- Schaltung liegt. Dies trifft im allgemeinen bezüglich optischer Sternnetzwerke zu, da die Übertragungs- und Empfangsleitung normalerweise der gleichen Route folgen. Ferner wird für die Netzwerkkonfiguration, die in Fig. 3 gezeigt ist, das Auswählen des gemeinsamen Netzwerkpunkts als der Mittelpunkt auf dem Bogen zwischen den Kopplern 40X und 41X im allgemeinen den gemeinsamen Punkt an der Position auf dem halben Weg zwischen den Übertragungs- und Empfangstoren für alle Sender-/Empfänger-Schaltungen plazieren. Es ist jedoch nicht wesentlich, daß dies der Fall ist, vorausgesetzt, daß eine geeignete Einstellung beim Berechnen des Dämpfungswertes A zwischen dem Sendertor der Sender-/Empfänger-Schaltung und dem Punkt des Netzwerks, der als gemeinsamer Netzwerkpunkt ausgewählt wurde, gemacht wird. Wenn der gemeinsame Netzwerkpunkt, durch Wahl oder aus einer Notwendigkeit heraus nur ein Drittel des Weges entlang der ganzen Schleife zwischen dem Sendertor der Sender-/Empfänger-Schaltung und seines Empfangstores ist, folglich wird dann z.B. beim Berechnen des geeigneten Dämpfungswertes A die Differenz zwischen den Werten Paus und Pein durch drei geteilt (und nicht durch zwei, wie in dem vorherigen gegebenen Beispiel). Selbstverständlich wird es in dem Fall, in dem das Verhältnis der Leitungslängen zwischen einem Sendetor der Sender-/Empfänger-Schaltung und dem gemeinsamen Netzwerkpunkt und der Leitungslänge zwischen dem Empfangstor der Sender-/Empfänger-Schaltung und dem gemeinsamen Netzwerkpunkt nicht derselbe für alle Sender-/Empfänger-Schaltungen ist, dann notwendig sein, jede Sender-/Empfänger-Schaltung individuell einzustellen, um einen geeigneten Wert A für die Dämpfung auf der Sendetor/gemeinsamer Netzwerkpunkt-Leitung abzuleiten.
Die oben beschriebene Leistungspegeleinstelltechnik kann ebenfalls auf geeignete nicht-optische Netzwerke angewendet werden.

Claims

1. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung für eine Station eines Netzwerks desjenigen Typs, bei dem eine Mehrzahl von Stationen über Verbindungen mit einem gemeinsamen Netzwerkpunkt, durch den eine Übertragung, die von irgendeiner der Stationen empfangen wird, auf ihrem Weg zu allen Stationen läuft, verbunden ist, wobei die Sender- /Empfänger-Schaltung sowohl in einem normalen Modus, in dem sie zur Übertragung und zum Empfang von Daten über das Netzwerk dient, als auch in einem Kalibrierungsmodus wirksam ist, wobei die Sender-/Empfänger-Schaltung einen Sender, dessen Ausgangsleistungspegel einstellbar ist, einen Empfänger und eine Einstelleinrichtung, die mit dem Sender verbunden ist und wirksam ist, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung in ihrem Kalibrierungsmodus ist, um den Ausgangsleistungspegel des Senders derart einzustellen, daß die resultierende Leistung, die an dem gemeinsamen Netzwerkpunkt erzeugt wird, auf einem erwünschten Pegel ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (30 - 34) folgende Merkmale aufweist:

- eine erste Überwachungseinrichtung (23, 25), die wirksam ist, um ein erstes Leistungspegelsignal zu erzeugen, das den Ausgangsleistungspegel (Paus) des Senders (20) anzeigt,

- eine zweite Überwachungseinrichtung (33), die wirksam ist, um ein zweites Leistungspegelsignal zu erzeugen, das den empfangenen Leistungspegel (Pein) an dem Empfänger (21) anzeigt,

- eine Referenzeinstellungseinrichtung (36) zum Schaffen eines Referenzsignals (REF), das einen erwünschten Leistungspegel (Preq) an dem gemeinsamen Netzwerkpunkt (13) anzeigt, und

- eine Steuerungseinrichtung (32), die angeschlossen ist, um das erste und das zweite Leistungspegelsignal und das Referenzsignal zu empfangen, wobei die Steuerungseinrichtung (32) wirksam ist, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung in ihrem Kalibrierungsmodus ist, um durch den Sender (20) die Ausgabe eines Kalibrierungssignals zu veranlassen und um das resultierende erste und zweite Leistungspegelsignal und das Referenzsignal (REF) zu verwenden, um den Ausgangsleistungspegel des Senders (Pset) zu bestimmen, der erforderlich ist, um einen Leistungspegel an den gemeinsamen Netzwerkpunkt (13) zu erzeugen, der dem Pegel (Preg) entspricht, der durch das Referenzsignal (REF) dargestellt wird, wobei die Steurungseinrichtung (32) danach den Ausgangsleistungspegel des Senders auf diesen bestimmten Pegel einstellt.

2. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerungseinrichtung (32) wirksam ist, um von dem ersten und dem zweiten Leistungspegelsignal, die als Ergebnis des Kalibrierungssignals erzeugt werden, ein Dämpfungssignal abzuleiten, das die Dämpfung, die auf der Verbindung (12), die den Sender mit dem gemeinsamen Netzwerkpunkt (13) kombiniert, darstellt, wobei die Steuerungseinrichtung (32) das Referenz- und das Dämpfungssignal verbindet, um den erforderlichen Ausgangsleistungspegel (Pset) des Senders zu bestimmen.

3. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der die erste und die zweite Überwachungseinrichtung (23, 25, 33) wirksam sind, tun die Leistungspegelsignale in analoger Form zu erzeugen, wobei die Steuerungseinrichtung (32) eine Wandlereinrichtung einschließt, die wirksam ist, um die analogen Leistungspegelsignale in digitale Werte umzuwandeln, und wobei die Referenzeinstellungseinrichtung eine digitale Speichereinrichtung zum Speichern eines digitalen Wertes, der das Referenzsignal bildet, umfaßt, wobei die Steuerungseinrichtung (32) ferner wirksam ist, die digitalen Werte, die dem ersten und dem zweiten Leistungspegelsignal und dem Referenzsignal entsprechen, zu verarbeiten, um den erforderlichen Leistungspegel (Pset), zur Einstellung des Senders (20) zu bestimmen.

4. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der, wenn die Sender-/Empfänger-Schaltung (11) in ihrem Kalibrierungsmodus ist, die Steuerungseinrichtung (32) wirksam ist, um zu veranlassen, daß das Kalibrierungssignal eine Mehrzahl von Malen in Folge übertragen wird, wobei die Steuerungseinrichtung (32) beim Bestimmen des Ausgangsleistungspegels des Senders das eine der sich ergebenden zweiten Leistungspegelsignale verwendet, das die niedrigste empfangene Leistung an dem Empfänger (21) darstellt.

5. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 4, bei der jede Übertragung des Kalibrierungssignals zufällig innerhalb eines jeweilig vorbestimmten Zeitfensters auftritt.

6. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Sender-/Empfänger-Schaltung (11) wirksam ist, optische Signale über ein optisches Sternnetzwerk von dem Typ, bei dem der gemeinsame Netzwerkpunkt durch einen passiven Sternkoppler vorgesehen ist, zu übertragen und zu empfangen.

7. Eine Sender-/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 6, bei der der Sender ein Lasersendegerät umf aßt, das mit einer Überwachungsphotodiode mit einer rückseitigen Facette (23) versehen ist, wobei die erste Überwachungseinrichtung die Überwachungsphotodiode mit rückseitiger Facette umfaßt.

8. Ein optisches Netzwerk, mit einer Mehrzahl von Stationen (10), einem passiven Sternkoppler (13) und einer Mehrzahl von optischen Verbindungen (12), die die Stationen (10) und den passiven Sternkoppler (13) verbinden, wobei der Sternkoppler (13) wirksam ist, um eine Übertragung, die von irgendeiner der Stationen (10) empfangen wird, an alle Stationen zu verteilen, wobei die Station (10) mit einer optischen Sender-/Empfänger-Schaltung (11) gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7 versehen ist, wobei das Referenzsignal (REF) jeder Sender-/ EmpfängerSchaltung (11) eingestellt ist, um denselben erwünschten optischen Leistungspegel (Preq) an dem Sternkoppler (13) für alle Sender-/Empfänger-Schaltungen (11) darzustellen.

9. Ein optisches Netzwerk gemäß Anspruch 8, bei der beim ersten Starten des Netzwerkes die Sender-/Empf änger-Schaltungen (11) aller verbundenen Stationen anfänglich in ihren Kalibrierungsmodus eintreten, um die Ausgangsleistungspegel ihrer Sender einzustellen und um danach in ihren normalen Modus eintreten.

10. Ein optisches Netzwerk gemäß Anspruch 7 oder 8, bei der beim Hinzufügen einer neuen Station (10) zu dem Netzwerk die Sender-/Empfänger-Schaltung (11) der neuen Station (10) in ihren Kalibrierungsmodus eintritt, um den Ausgangsleistungspegel ihres Senders einzustellen, und danach in ihren normalen Modus tritt, wobei die existierenden Stationen (10) des Netzwerks fortfahren, ohne Betracht des Betriebsmodus der neuen Station wie zuvor wirksam zu sein.

11. Ein optisches Netzwerk gemäß jeglichem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Sender-/Empfänger-Schaltung (11) jeder Station (10) wirksam ist, um in Intervallen in ihren Kalibrierungsmodus einzutreten, um den Ausgangsleistungspegel ihres Senders rückzusetzen.