DE68920495T2

DE68920495T2 - Optoelektronische Vorrichtung für ein optisches Übertragungssystem.

Info

Publication number: DE68920495T2
Application number: DE68920495T
Authority: DE
Inventors: Toyohiro C O Shizuok Kobayashi; Shouji C O Shizuoka S Mukohara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2009-07-15
Also published as: EP0351236A2; DE68920495D1; EP0351236B1; KR920005908B1; EP0351236A3; KR900002585A; US4948218A

Description

Die Erfindung betrifft optoelektronische Kopplungs- und Signalregenerierungsvorrichtungen zur Verwendung in einem optischen Datenübertragungssystem, bei dem Daten auf optischen Datenübertragungsleitungen übertragen werden; insbesondere betrifft sie solche optoelektronische Kopplungs- und Signalregenerierungsvorrichtungen, die speziell zur Verwendung in einem optischen Datenübertragungssystemen geeignet sind, bei dem Daten auf bidirektionalen Einzellichtwellenleitern übertragen werden, die die optischen Datenübertragungsleitungen des Systems bilden.
Lichtwellenleiter bzw. Lichtleitfasern werden auf dem Gebiet der Datenübertragung zunehmend verwendet, da sie wichtige Vorteile gegenüber den herkömmlichen elektrischen Datenübertragungsleitungen bieten. Sie übertragen Strahlungsenergie hoher Frequenzen und sind daher von sich aus fähig, eine größere Datenmenge je Einzelleitung zu übertragen; außerdem sind sie gegenüber schädlichen Einflüssen von elektromagnetischem Rauschen praktisch immun.
In optischen Datenübertragungssystemen, die Lichtwellenleiter als Datenübertragungsleitungen verwenden, können entlang den Übertragungsleitungen Verstärker eingebaut sein, um Datensignale zu entzerren bzw. zu regenerieren und ihre Dämpfung zu überwinden. Es soll nun die Organisation eines charakteristischen bidirektionalen Verstärkers unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben werden, die in Diagrammform die Organisation eines herkömmlichen Verstärkers für ein optischen Datenübertragungssystem zeigt, wobei bidirektionale Einzellichtwellenleiter verwendet werden; dieser Verstärker ist beispielsweise in der JP-OS 60-49526 angegeben.
In Fig. 1 werden die Daten zwischen den Datenstationen A und B über die bidirektionalen Einzellichtwellenleiter 35 und 36 und einen dazwischen angeordneten Verstärker 34 übertraagen. Der Verstärker 34 umfaßt eine Schalteinheit 30, eine Uberwachungs- und Steuereinheit 31 sowie eine Reproduktions- oder Regenerierungseinheit 32, um die optischen Signale zu verstärken und zu regenerieren. Wenn die Übertragungsrichtung von Signalen umgeschaltet werden soll, wird die Schalteinheit 30 von der Überwachungs- und Steuereinheit 31 aufgrund eines Steuersignals betätigt, das von einer der Datenstationen A und B abgegeben wird. Denn unter der üblichen Bedingung, unter der die von der Datenstation A erzeugten Daten zu der Datenstation B übertragen werden, koppelt die Schalteinheit 30 die Ports der Lichtwellenleiter 35 bzw. 36 an den Eingang bzw. den Ausgang der Regenerierungseinheit 32, wie in der Figur in Vollinien gezeigt ist; daher wird das von dem Lichtwellenleiter 35 zugeführte Signal von der Regenerierungseinheit 32 verstärkt und regeneriert, um auf dem Lichtwellenleiter 36 zu der Datenstation B übertragen zu werden. Wenn dagegen die Daten von der Datenstation B zu der Datenstation A zu übertragen sind, gibt die Datenstation A ein Umschaltsteuersignal ab; die Überwachungs- und Steuereinheit 31, die den Ausgang der Regenerierungseinheit 32 ständig überwacht, detektiert das Umschaltsteuersignal und gibt einen Umschaltbefehl an die Schalteinheit 30 ab. Daraufhin wird die Schalteinheit 30 in den Kopplungszustand umgeschaltet, der in der Figur in Strichlinien gezeigt ist, so daß der Port des Lichtwellenleiters 36 mit dem Eingang der Regenerierungseinheit 32 und der Ausgang derselben Einheit 32 mit dem Lichtwellenleiter 35 gekoppelt wird. Somit wird das von der Datenstation B abgegebene Signal von der Regenerierungseinheit 32 verstärkt und regeneriert, um zu der Datenstation A übertragen zu werden. Auf diese Weise ist der Verstärker 34 fähig, Signale zu regenerieren, die sowohl in Aufwärts- als auch in Abwärtsrichtung, d. h. von der Datenstation B zu der Datenstation bzw. von der Datenstation A zu der Datenstation B übertragen werden.
Das herkömmliche optische Datenübertragungssystem, das bidirektionale Einzellichtwellenleiter als Datenübertragungsleitungen verwendet, weist jedoch die folgenden Nachteile auf. Erstens muß das Steuersignal zur Umschaltung der Schalteinheit 30 von anderen Datenstationen zu dem Verstärker 34 übertragen werden; somit verlangt die Übertragung von Daten zwischen den Stationen komplizierte Vorbereitungsschritte, wodurch der Wirkungsgrad der Datenübertragung verringert wird. Zweitens muß der Verstärker 34 mit einer Überwachungs- und Steuereinheit 31 ausgestattet sein; somit wird die Schaltungsorganisation des Verstärkers kompliziert, und das Datenübertragungssystem wird dadurch teurer und größer.
Die oben beschriebene spezielle Orgainsation des herkömmlichen Verstärkers ist nur auf den Fall anwendbar, daß die Ports der beiden Datenübertragungsleitungen über den Verstärker miteinander zu verbinden sind. Daher sind die vorgenannten Nachteile besonders schwerwiegend in dem Fall, in dem mehr als zwei Ports der Datenübertragungsleitungen miteinander an den Stellen zu koppeln sind, an denen die Verstärker vorgesehen werden sollen.
298 N.E.C. Research and Development (1982) Juli, Nr. 66, Tokyo Japan, "Optical Data Highway Using Error-free Bypassing Technique", zeigt eine optoelektronische Vorrichtung, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Diese Vorrichtung kann jedoch nicht adäquat und zuverlässig die bidirektionale Datenübertragung durchführen, weil sie unfähig ist, Reflexion und Störungen zwischen ursprünglichen und regenerierten Signalen zu vermeiden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die die Funktion eines Verstärkers in einem optischen Datenübertragungssystem hat, das bidirektionale Datenübertragungsleitungen verwendet, wobei die Vorrichtung hinsichtlich ihrer Organisation und ihres Betriebsverfahrens einfach ist, so daß sie klein und kostengünstig gebaut werden kann, und einen hohen Wirkungsgrad der Datenübertragung hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer solchen Vorrichtung, die fähig ist zum Empfang und zum Senden von Daten von und zu jeder Anzahl von Datenübertragungsleitungen, wobei die Ports von zwei, drei oder mehr Datenübertragungsleitungen miteinander gekoppelt werden; beispielsweise in dem Fall, in dem die Ports von drei Datenübertragungsleitungen miteinander gekoppelt werden sollen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die fähig ist, Signale von jedem der drei Ports der drei Datenübertragungsleitungen zu empfangen, sie zu regenerieren und zu verstärken und in drei Richtungen in sämtlichen drei Datenübertragungsleitungen zu übertragen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung bereitzustellen, die fähig ist, die optischen Signale auch dann durchzulassen, wenn Regenerierungs- oder Verstärkungsfunktion ausfällt, so daß das optische Datenübertragungssystem, das die Vorrichtungen gemäß der Erfindung aufweist, selbst dann insgesamt richtig funktionieren kann, wenn die Regenerierungsfunktion von einigen der Vorrichtungen innerhalb des Systems ausfällt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung bereitzustellen, die nicht nur als ein Verstärker, sondern auch als Schnittstelle zwischen einer elektronischen Datenverarbeitungseinheit einer Datenstation und dem optischen Datenübertragungssystem funktioniert, wobei das gleiche Übertragungsprotokoll, das bei herkömmlichen elektrischen Datenübertragungssystemen verwendet wird, bei denen die Daten auf elektrischen Leitungen übertragen werden, ohne jede Modifikation verwendet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer solchen Vorrichtung, die besonders geeignet ist zur Verwendung in einem optischen Datenübertragungssystem, das bidirektionale Signal-Lichtwellenleiter als Datenübertragungsleitungen verwendet.
Gemäß der Erfindung wird eine optoelektronische Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß dem Prinzip der Erfindung ist also die Dauer der Impulse, die von der Impulsdauer-Festlegeeinrichtung regeneriert und abgegeben werden, kleiner als die der ursprünglichen Impulssignale, die von der Impulsgeneratoreinrichtung des optischen Datenübertragungssystems erzeugt werden. Selbst wenn daher ein optisches Datenübertragungssystem mit einer Vielzahl von optoelektronischen Vorrichtungen gemäß der Erfindung entlang seinen optischen Datenübertragungsleitungen versehen ist, können nachteilige Auswirkungen, die aus den Reflexionen von regenerierten Signalen zwischen den optoelektronischen Vorrichtungen resultieren können, wenn die Dauer der ursprünglichen und der regenerierten Impulssignale gleich ist, vermieden werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Datenübertragung unter den elektronischen Endgerät- Datenverarbeitungseinrichtungen wie etwa Mikrocomputern durch optische Datenübertragungsleitungen ohne jede Modifikation des Kommunikationsprotokolls (d. h. einer Gruppe von Regeln, die den Weg definieren, auf dem die Daten in einem Datenübertragungssystem fließen dürfen) erfolgen, das bei herkömmlichen elektrischen Datenübertragungssystemen verwendet wird, die Koaxialkabel usw. als ihre Datenübertragungsleitungen verwenden.
Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 9 angegeben.
Die Erfindung selbst ergibt sich sowohl hinsichtlich ihrer Organisation als auch ihres Betriebsverfahrens gemeinsam mit weiteren Zielen und Vorteilen aus der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Organisation eines herkömmlichen Verstärkers zeigt, der in einer bidirektionalen Einzelfaser-Übertragungsleitung für optische Daten eines optischen Datenübertragungssystems angeordnet ist;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das die Organisation einer Ausführungsform einer optoelektronischen Vorrichtung der Erfindung zeigt, wobei die Zahl der optischen Datenübertragungsleitungen, die durch die optoelektronische Vorrichtung miteinander zu koppeln sind, zwei ist;
Fig. 3 zeigt gemeinsam mit einem optischen Datenübertragungssystem, das eine Vielzahl der optoelektronischen Vorrichtungen ähnlich denen von Fig. 2 aufweist, die tatsächlichen und imaginären Wellenformen der in dem optischen Datenübertragungssystem erzeugten Signale; dabei zeigt Fig. 3(a) imaginäre Wellenformen, die erzeugt werden können, wenn die Dauer der von den optoelektronischen Vorrichtungen erzeugten, regenerierten Impulse gleich der Dauer der ursprünglichen Impulse ist, die ursprünglich von einer der elektronischen Datenendgeräteinrichtungen erzeugt wurden; (b) zeigt die Wellenformen der Signale, die tatsächlich erzeugt werden, und (c) zeigt die Organisation eines Teils des optischen Datenübertragungssystems;
Fig. 4 ist eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch eine andere Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Anzahl der optischen Datenübertragungsleitungen, die miteinander durch die optoelektronische Vorrichtung gekoppelt werden sollen, drei ist;
Fig. 5 ist eine Perspektivansicht eines optoelektronischen Kopplers von Fig. 4;
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Datenübertragungsleitung, die mit vier Lichtwellenleitern optisch gekoppelt ist, die die Durchgangs- sowie die empfangenden und sendenden optischen Kopplereinrichtungen der optoelektronischen Vorrichtung von Fig. 4 bilden;
Fig. 7 zeigt in Verbindung mit einem optischen Datenübertragungssystem, das eine Vielzahl der optoelektronischen Vorrichtungen ähnlich denen von Fig. 4 aufweist, die tatsächlichen und imaginären Wellenformen der Signale, die in dem optischen Datenübertragungssystem erzeugt werden, wobei Fig. 7(a) die Organisation eines Teils des optischen Datenübertragungssystems zeigt, (b) imaginäre Wellenformen zeigt, die erzeugt werden können, wenn die Dauer der Impulse, die von den optoelektronischen Vorrichtungen regeneriert werden, gleich der Dauer der ursprünglichen Impulse ist, und (c) die Wellenformen zeigt, die tatsächlich erzeugt werden;
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das die Organisation einer Klimaanlage zeigt, die ein optisches Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung enthält;
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Organisation eines Kleincomputernetzwerks zeigt, das ein optisches Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung enthält;
Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm eines Transportflugzeugs, das als sein Steuernetzwerk ein optisches Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung verwendet; und
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm eines Kraftfahrzeugs, das als sein Steuernetzwerk ein optisches Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung verwendet.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Zur Vereinfachung und zum leichten Verständnis der Beschreibung werden nachstehend im einzelnen die beiden Fälle beschrieben, bei denen die Anzahl der optischen Datenübertragungsleitungen, die miteinandder durch die optoelektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung zu koppeln sind, zwei bzw. drei ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 soll zuerst eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der die Anzahl der miteinander zu koppelnden optischen Datenübertragungsleitungen zwei ist. In Fig. 2, die die Gesamtorganisation der Ausführungsform zeigt, sind zwei optische Datenübertragungsleitungen 1a und 1b des optischen Datenübertragungsnetzwerks 1, die jeweils aus einer einzigen Lichtleitfaser bzw. einem Lichtwellenleiter bestehen, jeweils mit einer benachbarten optoelektronischen Vorrichtung ähnlich derjenigen von Fig. 2 gekoppelt. Die optoelektronische Vorrichtung 11 gemäß der Erfindung weist eine optoelektronische Kopplereinheit 2, eine erste Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 zum Regenerieren der Impulssignale und eine zweite Impulsdauer-Festlegeschaltung (Impulsdauer-Normalisierungsschaltung) 5 auf. Eine elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6, die mit der optoelektronischen Vorrichtung 11 gekoppelt ist, besteht beispielsweise aus einem Mikrocomputer.
Die optoelektronische Kopplereinheit 2 kann in zwei Bereiche unterteilt sein: den Optokopplerbereich 2a, der aus Lichtwellenleitern ab, Ar, Br, At und Bt besteht; und den optoelektronischen Wandlerbereich, der aus dem optisch/elektrischen Wandler 3a und dem elektrisch/optischen Wandler 3b besteht. Der Optokopplerbereich 2a ist entsprechend der Figur wie folgt organisiert: Der Durchgangs-Lichtwellenleiter ab koppelt die beiden Ports der beiden optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b miteinander; die zwei Empfangs- Lichtwellenleiter Ar und Br zum Empfang von Daten verbinden die Ports der beiden Datenübertragungsleitungen 1a bzw. 1b mit dem Eingang des optisch/elektrischen Wandlers 3a; und die beiden Sende-Lichtwellenleiter At und Bt zum Senden von Daten verbinden den Ausgang des elektrisch/optischen Wandlers 3b mit den Ports der beiden Datenübertragungsleitungen 1a bzw. 1b. Der optisch/elektrische Wandler 3a, der beispielsweise eine Photodiode aufweisen kann, wandelt die ihm zugeführten optischen Impulse in entsprechende elektrische Impulse um; der elektrisch/optische-Wandler 3b dagegen, der beispielsweise eine lichtemittierende Diode aufweisen kann, wandelt die ihm zugeführten elektrischen Impulse in entsprechende optische Impulse um.
Über den Ausgang des optisch/elektrischen Wandlers 3a und den Eingang des elektrisch/optischen Wandlers 3b ist die erste Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 gekoppelt, die ein monostabiles Kippglied 4c und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 4a und einem Widerstand 4b aufweist, um die Ausgangsimpulsdauer zu bestimmen. Wenn ein Impulszug von anderen Stationen (nicht gezeigt) auf der optischen Datenübertragungsleitung 1a oder 1b übertragen wird, wird die erste Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 von der Anstiegsflanke jedes einzelnen der ihr von dem optisch/elektrischen Wandler 3a zugeführten Impulse auf einen Hochpegel angestoßen, um jedesmal nach einer Zeitdauer auf den Niedrigpegel zurückzukehren, die von der Kapazität und dem Widerstandswert des Kondensators 4a und des Widerstands 4b bestimmt ist. Infolgedessen erzeugt die Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 Impulse von vorbestimmter unveränderlicher Dauer aufgrund von elektrischen Impulsen, die ihr von dem optisch/elektrischen Wandler 3a zugeführt werden; somit führt die erste Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 nicht nur eine Verstärkung und Regenerierung der ihr zugeführten elektrischen Impulssignale aus, sondern begrenzt auch die Dauer der von ihr an den elektrisch/optischen Wandler 3b abgegebenen Impulse auf einen vorbestimmten Festwert.
Der Ausgang des optisch/elektrischen Wandlers 3a ist außerdem mit der Impulsdauer-Normalisierungsschaltung (der zweiten Impulsdauer-Festlegeschaltung) 5 gekoppelt, die ebenso wie die oben beschriebene Schaltung 4 ein monostabiles Kippglied 5c und eine Serienschaltung aus einem Kondensator 5a und einem Widerstand 5b aufweist, um die Ausgangsimpulsdauer zu bestimmen. Wenn ein Impulszug von anderen Stationen (nicht gezeigt) auf der Leitung 1a oder 1b übertragen wird, wird die Impulsdauer-Normalisierungsschaltung 5 durch die Anstiegsflanke jedes einzelnen der von dem optisch/elektrischen Wandler 3a zugeführten Impulse auf einen Hochpegel angestoßen und kehrt jedesmal nach einer Zeitdauer auf den Niedrigpegel zurück, die durch die Werte des Kondensators 5a und des Widerstands 5b bestimmt ist. Somit gibt sie an den Eingang der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 ein elektrisches Impulssignal ab, dessen Impulsdauer auf den gleichen Wert eingestellt ist, der in herkömmlichen elektrischen Datenübertragungssystemen verwendet wird, die die elektronische Endgerät-Einrichtung 6 beinhalten.
Die elektronische Endgerät-Einrichtung 6, die einen Eingang bzw. einen Ausgang hat, die mit dem Ausgang der Impulsdauer- Normalisierungsschaltung 5 bzw. mit dem Eingang des elektrisch/optischen Wandlers 3b gekoppelt sind, kann gemäß der Figur einen Mikrocomputer aufweisen, der eine serielle Schnittstelle (Ein/Ausgabe) zum Empfangen und Senden von Daten, eine CPU (Zentraleinheit), ein Register, einen ROM (Festwertspeicher), einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und einen Ein/Ausgabebaustein umfaßt. Die elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 empfängt und decodiert das von anderen Stationen auf den optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b übertragene Signal; außerdem sendet sie verschiedene Daten (Impulssignale) zu anderen Stationen über den elektrisch/optischen Wandler 3b und auf den optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b.
Das Betriebsverfahren der optoelektronischen Vorrichtung von Fig. 2 ist nunmehr leicht verständlich. Ein optisches Impulssignal, das von einer anderen Station auf einer der beiden optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b übermittelt wird, geht durch den Durchgangs-Lichtwellenleiter ab, um direkt in die andere der beiden Leitungen 1a und 1b eingekoppelt zu werden; gleichzeitig wird es über den Empfangs- Lichtwellenleiter Ar oder Br zu dem optisch/elektrischen Wandler 3a geführt, um dort in ein entsprechendes elektrisches Impulssignal umgewandelt zu werden. Die Impulsdauer dieses elektrischen Impulssignals kann beispielsweise aufgrund der Signallaufzeit des optischen Impulssignals verschieden sein; aber die Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 erzeugt Impulse von vorbestimmter festgelegter Dauer ungeachtet der Impulsdauern der empfangenen Impulssignale. Das elektrische Impulssignal, das so durch die Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 regeneriert wird, wird von dem elektrisch/ optischen Wandler 3b erneut in ein entsprechendes optisches Impulssignal umgewandelt, um über die Sende-Lichtwellenleiter At und Bt in die optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b eingekoppelt zu werden, so daß die Übertragung durch sie in beiden Richtungen stattfindet.
Ferner wird das elektrische Impulssignal, das von dem optisch/elektrischen Wandler 3a abgegeben wird, in die Impulsdauer-Normalisierungsschaltung 5 eingegeben, die es in ein elektrisches Impulssignal umwandelt, dessen Impulsdauer gleich derjenigen ist, die in den herkömmlichen elektrischen Datenübertragungssystemen genutzt wird, die die elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 enthalten. Das Ausgangssignal der Impulsdauer-Normalisierungsschaltung 5 wird in die Endgerät-Einrichtung 6 eingegeben.
Andererseits wird das elektrische Impulssignal, das von der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 abgegeben wird, von dem elektrisch/optischen Wandler 3b zu einem entsprechenden optischen Signal umgewandelt, um in beiden Richtungen auf den Sende-Lichtwellenleitern At und Bt und durch die optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b übertragen zu werden.
Es soll nun das Betriebsverfahren eines optischen Datenübertragungssystems beschrieben werden, das eine Vielzahl von optoelektronischen Vorrichtungen ähnlich der in Fig. 2 gezeigten aufweist. Fig. 3(c) zeigt einen Teil eines solchen Datenübertragungssystems, wobei drei Stationen (d. h. optoelektronische Vorrichtungen, die jeweils mit einer zugeordneten elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung versehen sind) X, Y und Z, deren Organisation jeweils der in Fig. 2 gezeigten ähnlich ist, entlang einer optischen Datenübertragungsleitung 1 angeordnet sind. Es sei angenommen, daß ein Impulssignal (serielles Digitalsignal) einer Impulsdauer t1, dargestellt durch die Wellenform in der obersten Reihe in Fig. 3(b), in der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6x der Station X erzeugt wird; es wird dann von dem elektrisch/optischen Wandler der optoelektronischen Vorrichtung 11x in ein entsprechendes optisches Impulssignal umgewandelt, um von dort zu den Stationen Y und Z übertragen zu werden. Ferner sei angenommen, daß die Signallaufzeit zwischen den Stationen X und Y gleich t2 und diejenige zwischen den Stationen Y und Z gleich t3 ist. Wie die Wellenform in der dritten Reihe in Fig. 3(b) zeigt, ist dann das an der Station Y empfangene optische Impulssignal um die Signallaufzeit t2 zwischen den Stationen X und Y verzögert; das Impulssignal, das an der Station Z empfangen wird, wird andererseits weiter um eine Signallaufzeit t3 zwischen den Stationen Y und Z verzögert, wie die Wellenform in der untersten Reihe in Fig. 3(b) zeigt.
Bei Empfang dieser Impulssignale regenerieren die Stationen Y und Z die Impulssignale mittels ihrer Impulsdauer-Festlegeschaltungen 4y und 4z und übertragen die so regenerierten Impulssignale vorbestimmter unveränderlicher Impulsdauer t5; die Wellenformen der von den Stationen Y und Z übertragenen Impulssignale sind in der zweiten bzw. der vierten Reihe in Fig 3(b) wiedergegeben. Insbesondere kann das wie folgt erläutert werden: Die Impulsdauer-Festlegeschaltungen 4y und 4z werden bei jeder Anstiegsflanke der an den Stationen Y bzw. Z empfangenen Impulse auf den Hochpegel angestoßen; sie kehren jedesmal auf den Niedrigpegel nach einer vorbestimmten unveränderlichen Zeitdauer t5 zurück, die durch die Werte des Kondensators und des Widerstands innerhalb der Impulsdauer-Festlegeschaltungen 4y und 4z bestimmt ist.
Gemäß dem Prinzip der Erfindung ist die vorbestimmte unveränderliche Zeitdauer (d. h. die Impulsdauer der regenerierten Impulssignale) t5 mit einer Länge gewählt, die kürzer als die Impulsdauer der ursprünglichen Impulsdauer t1 ist; der genaue Wert der regenerierten Impulsdauer t5 ist auf der Basis der ursprünglichen Implulsdauer t1 und der Signallaufzeiten t2, t3, ... zwischen den Stationen X und Y, den Stationen Y und Z usw. des optischen Datenübertragungssystems bestimmt. Der Grund hierfür wird nachstehend erläutert.
Gemäß der Erfindung werden nicht nur die ursprünglichen Signale, die von den Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtungen 6x, 6y, 6z usw. erzeugt werden, sondern auch die regenerierten Signale (d. h. die von den Impulsdauer-Festlegeschaltungen 4x, 4y, 4z usw. regenerierten und verstärkten Signale) in beiden Richtungen entlang der Datenübertragungsleitung oder dem Netzwerk 1 übertragen. Wenn also die Impulsdauern der ursprünglichen und der regenerierten Impulssignale einander gleich sind, wird aufgrund der Reflexion der optischen Signale zwischen den Stationen ein nachteiliger Effekt erzeugt.
Es soll nun diese Situation unter Bezugnahme auf Fig. 3(a) beschrieben werden, wobei die Wellenform des Impulssignals (des seriellen Digitalsignals), das ursprünglich von der Endgerät-Einrichtung 6x der Station X erzeugt wurde, zuoberst wiedergegeben ist. Es sei angenommen, daß die Impulsdauer t5 des regenerierten Signals gleich der ursprünglichen Impulsdauer t1 ist, so daß ersichtlich wird, was aus der Reflexion der Signale resultiert. Der Einfachheit halber wird die Aufmerksamkeit auf den Signalfluß zwischen den Stationen X und Y konzentriert. Wenn ein elektrisches Impulssignal, das in der obersten Reihe in Fig. 3(a) wiedergegeben ist, von der Endgerät-Einrichtung 6x der Station X erzeugt wird, wird dieses Signal in ein entsprechendes optisches Signal umgewandelt, um durch das optische Datenübertragungsnetzwerk 1 in beiden Richtungen übertragen zu werden. Die benachbarte Station Y empfängt dieses optische Impulssignal nach einer Signallaufzeit t2; aufgrund der Anstiegsflanke des empfangenen Impulssignals wird die Impulsdauer-Festlegeschaltung 4y der Station Y auf den Hochpegel angestoßen, wie die Wellenform in der Mittelreihe in Fig. 3(a) zeigt. Das von der Impulsdauer-Festlegeschaltung 4y an der Station Y so verstärkte und regenerierte Impulssignal wird zur Station X mit einer zusätzlichen Signallaufzeit t2 von der Station Y zur Station X zurückübertragen. Auch nachdem die Zeitdauer, die gleich der ursprünglichen Impulsdauer t1 des elektrischen Impulssignals ist, das von der Endgerät-Einrichtung 6x erzeugt wurde, nach der Anstiegsflanke ihres ersten Impulses abgelaufen ist, um dann das Ausgangssignal der Endgerät- Einrichtung 6x wieder auf den niedrigeren Pegel zu verringern, bleibt das an der Station X von der Station Y empfangene Signal auf dem Hochpegel aufgrund der Signallaufzeit zwischen den beiden Stationen X und Y; die Station X regeneriert das empfangene Signal und fährt somit fort, das optische Hochpegelsignal abzugeben, auch nachdem die Zeitdauer t1 seit der Vorderflanke des ersten ursprünglichen Impulses abgelaufen ist. Somit empfängt die Station Y ein kontinuierlich den Hochpegel aufweisendes Signal und wird somit unfähig zum Empfang des ursprünglichen Impulssignals, wie oben in Fig. 3(a) wiedergegeben ist. Auf ähnliche Weise wird auch die Station Z unfähig, das ursprüngliche Signal zu empfangen.
Aber gemäß der Erfindung wird die Impulsdauer t5 auf der Basis der Signallaufzeiten t2 und t3 zwischen den Stationen X und Y und den Stationen Y und Z usw. bestimmt; um die Signallaufzeit t2 zwischen den Stationen X und Y als Beispiel zu nehmen, wird die Impulsdauer t5 nach Maßgabe der folgenden Überlegungen bestimmt: Vor dem Zeitpunkt, zu dem der Pegel des Impulssignals, das ursprünglich von der Endgerät-Einrichtung 6x der Station X erzeugt wurde, von dem Hochpegel auf den Niedrigpegel nach der Zeitdauer, die gleich der ursprünglichen Impulsdauer t1 ist, zurückkehrt, kehrt das von der Station Y regenerierte und an der Station X (mit einer doppelten Signallauf zeit 2t2) empfangene Signal auf den Niedrigpegel zurück. Gleichartige Überlegungen gelten für die Reflexion des Signals zwischen den Stationen X und Z usw. Auf diese Weise wird eine Signalübertragungs- Sperrdauer t4 (siehe Fig. 3(b)), während der kein regenerierter Impuls auf den optischen Datenübertragungsleitungen übertragen wird, durch die Impulsdauer-Festlegeschaltungen 4x, 4y und 4z geschaffen, um eine exakte und zuverlässige Übertragung der Impulssignale durch das optische Datenübertragungssystem sicherzustellen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 der Zeichnungen soll nun eine Ausführungsform beschrieben werden, bei der die Anzahl der optischen Datenübertragungsleitungen, die miteinander durch die optoelektronische Vorrichtung gekoppelt werden sollen, drei ist.
Die Gesamtorganisation der Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt, wobei drei optische Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c, die drei Anschlußstiftbereiche haben, die mit den Anschlußbuchsen A, B und C der optoelektronischen Vorrichtung 11 verbunden sind, jeweils an einem anderen Ende davon mit einer weiteren benachbarten optoelektronischen Vorrichtung oder Station (in der Figur nicht gezeigt) gekoppelt sind; die drei optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c bestehen jeweils aus einem einzigen Lichtwellenleiter. Wie in dem oben beschriebenen Fall, wobei die Anzahl der miteinander zu koppelnden Datenübertragungsleitungen zwei ist, weist die optoelektronische Vorrichtung 11 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eine optoelektronische Kopplereinheit 2, eine erste Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 und eine zweite Impulsdauer-Festlegeschaltung (eine Impulsdauer-Normalisierungsschaltung) 5 auf. Eine elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6, die einen Mikrocomputer aufweist, ist mit der optoelektronischen Vorrichtung 11 gekoppelt. Ebenso wie in dem obigen Fall weist die optoelektronische Kopplereinheit 2 den Optokopplerbereich 2a und den optoelektronischen Wandlerbereich, bestehend aus dem optisch/elektrischen Wandler 3a und dem elektrisch/optischen Wandler 3b, auf. Mit Ausnahme des Optokopplerbereichs 2a der optoelektronischen Kopplereinheit 2 haben sämtliche anderen Einheiten, Schaltungen oder Einrichtungen 3a, 3b, 4, 5 und 6 eine Organisation und ein Betriebsverfahren, das der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung gleicht; somit wird diese Beschreibung hier nicht wiederholt.
Andererseits ist der Optokopplerbereich 2a der Optokopplereinheit 2 wie folgt organisiert. Drei Durchgangs-Lichtwellenleiter ab, bc und ac, die jeweils aus einem einzigen Lichtwellenleiter mit kleinerem Durchmesser als dem der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c bestehen, sind an den Verbindungsbuchsen A, B und C und den drei Ports der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c miteinander optisch gekoppelt. Insbesondere koppeln die Durchgangs-Lichtwellenleiter ab an den Anschlußbuchsen A und B die Ports der optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b miteinander; die Lichtwellenleiter bc koppeln an den Verbindern B und C die Ports der Leitungen 1b und 1c miteinander; und die Lichtwellenleiter ac koppeln an den Verbindern A und C die Ports der Leitungen 1a und 1c miteinander. Drei Empfangs-Lichtwellenleiter Ar, Br und Cr für den Datenempfang koppeln ferner die Ports der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c an den Eingang des optisch/ elektrischen Wandlers 3a. Drei Sende-Lichtwellenleiter At, Bt und Ct koppeln andererseits den Ausgang des elektrisch/ optischen Wandlers 3b mit den Ports der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c. Jeder dieser Empfangs- und Sende-Lichtwellenleiter besteht außerdem aus einem einzigen Lichtwellenleiter mit kleinerem Durchmesser als dem der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c. Somit verzweigt sich der Port der optischen Datenübertragungsleitung beispielsweise in vier dünne Lichtwellenleiter ab, ac, At und Ar und ist damit gekoppelt, wie schematisch in Fig. 6 gezeigt ist. Die Ports der Leitungen 1b und 1c sind ebenfalls in vier dünne Lichtwellenleiter des Optokopplerbereichs 2a unterteilt und damit gekoppelt.
Die optoelektronische Kopplereinheit 2 (oder die ganze optoelektronische Vorrichtung 11) von Fig. 4 kann ein kastenförmiges Äußeres haben, wie Fig. 5 zeigt, wobei die Lichtwellenleiter der Optokopplereinheit 2a und die optoelektronischen Wandler (d. h. der optisch/elektrische Wandler 3a und der elektrisch/optische Wandler 3b) schematisch und graphisch an der Oberseite davon dargestellt sind. Wie Fig. 5 zeigt, kann die Kastenkonstruktion, die die optoelektronische Kopplereinheit 2 aufnimmt, mit Anschlußbuchsen A, B und C versehen sein, um die rechteckprismenförmigen Anschlußstiftbereiche 1A, 1B und 1C der optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b bzw. 1c aufzunehmen.
Das Betriebsverfahren der optoelektronischen Vorrichtung 11 gleicht demjenigen von Fig. 2. Wenn also ein optisches Signal auf einer der drei optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c übertragen wird (z. B. auf der optischen Datenübertragungsleitung 1a), koppeln die Durchgangs-Lichtwellenleiter ab, bc und ac es direkt in die beiden anderen optischen Datenübertragungsleitungen (z. B. die Leitungen 1b und 1c) ein, um es durch diese zu übertragen. Gleichzeitig wird das extrahierte optische Signal auf einem der drei Empfangs-Lichtwellenleiter Ar, Br und Cr (z. B. dem Lichtwellenleiter Ar) zu dem optisch/elektrischen Wandler 3a übertragen, der das optische Impulssignal in ein entsprechendes elektrisches Impulssignal umwandelt. Ferner wird das elektrische Ausgangssignal einer vorbestimmten unveränderlichen Impulsdauer, das von der Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 regeneriert wurde, von dem elektrisch/optischen Wandler 3b in ein entsprechendes optisches Impulssignal umgewandelt, das in die drei optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c eingekoppelt wird, so daß das regenerierte optische Signal auf allen drei optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c übertragen werden kann. Das Betriebsverfahren der Schaltungen 4 und 5 und das der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 ist das gleiche wie im Fall der Vorrichtung von Fig. 2.
Das Betriebsverfahren eines optischen Datenübertragungssystems, das die optoelektronischen Vorrichtungen von Fig. 4 aufweist, gleicht somit dem Fall, der oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wurde, mit Ausnahme des offensichtlichen Unterschieds, daß jede optoelektronische Vorrichtung 11 mit drei anstatt mit zwei optischen Datenübertragungsleitungen gekoppelt ist. Wie Fig. 7(a) zeigt, die einen Teil eines optischen Datenübertragungssystems mit den optoelektronischen Vorrichtungen ähnlich Fig. 4 zeigt, ist jede optoelektronische Vorrichtung mit drei jeweiligen Datenübertragungsleitungen gekoppelt. Beispielsweise ist die optoelektronische Vorrichtung 11x an der Station X mit den optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c gekoppelt; die optoelektronische Vorrichtung 11y an der Station Y ist mit den Leitungen 1c, 1d und 1e gekoppelt; und die optoelektronische Vorrichtung 11z an der Station Z ist mit den Leitungen 1e, 1f und 1g gekoppelt. Somit wird das Impulssignal, das ursprünglich beispielsweise von der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6x der Station X erzeugt wurde, über die optoelektronische Vorrichtung 11x in drei Richtungen durch die drei Datenübertragungsleitungen 1a, 1b und 1c übertragen; ferner wird das an der Station Y auf der Datenübertragungsleitung 1c von Station X empfangene und von der optoelektronischen Vorrichtung 11a der Station Y regenerierte optische Signal erneut in drei Richtungen auf den Datenübertragungsleitungen 1c, 1d und 1e übertragen. Im übrigen ist das Betriebsverfahren des optischen Datenübertragungssystems gemäß Fig. 7(a), das die optoelektronischen Vorrichtungen ähnlich derjenigen von Fig. 4 aufweist, gleichartig mit dem Betriebsverfahren des Systems, das die Vorrichtungen ähnlich derjenigen von Fig. 2 aufweist; so zeigen die Fig. 7(b) und 7(c) Wellenformen, die mit denen der Fig. 3(a) bzw. 3(b) identisch sind. Daher wird die Beschreibung des Betriebsverfahrens des optischen Datenübertragungssystems von Fig. 7(a) hier nicht wiederholt. In dieser Beziehung ist zu beachten, daß die Impulsdauer t5 der regenerierten Impulse, die von der Impulsdauer-Festlegeschaltung 4 abgegeben werden, mit geringerer Länge als die Impulsdauer t1 der von der elektronischen Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung 6 abgegebenen ursprünglichen Impulse gewählt ist; das ist notwendig, um die nachteiligen Auswirkungen zu vermeiden, die aus der Reflexion der optischen Signale zwischen den Stationen entlang den optischen Datenübertragungsleitungen resultieren können.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 der Zeichnungen sollen als nächstes Anwendungen des optischen Datenübertragungssystems beschrieben werden, das die optoelektronischen Vorrichtungen gemäß der Erfindung aufweist. Alle nachstehend beschriebenen optischen Datenübertragungssysteme enthalten zwar die optoelektronische Vorrichtung des in Fig. 4 gezeigten Typs, es ist aber für den Fachmann ersichtlich, daß das optische Datenübertragungssystem die optoelektronischen Vorrichtungen des in Fig. 2 gezeigten Typs aufweisen kann.
Fig. 8 zeigt den Fall, daß die optoelektronischen Vorrichtungen gemäß der Erfindung in dem optischen Datenübertragungssystem für eine Klimaanlage verwendet werden. Eine Außeneinheit 51 der Klimaanlage weist eine optoelektronische Vorrichtung 11 gemäß der Erfindung und eine damit gekoppelte Endgerät-Kommunikationseinrichtung 6 auf; ferner wird von einer Steuereinheit 52 für einen drehzahlgeregelten Stromrichtermotor, die mit der Endgeräteinrichtung 6 gekoppelt ist, der Betrieb des Verdichters 53 und des Gebläses 54 gesteuert. Die jeweiligen Raumeinheiten 55, 56 und 57 und die Fernsteuereinrichtung 58 weisen jeweils darin eine kleine optoelektronische Vorrichtung 11 auf; diese optoelektronischen Vorrichtungen 11 sind miteinander über die Lichtwellenleiter (die optischen Datenübertragungsleitungen) OF gekoppelt, um die Datenübertragung durch ein verzweigtes Vielfach-Busnetzwerk durchzuführen. So können die elektronischen Endgeräteinrichtungen 6 der Außen- und der Raumeinheiten miteinander über die Lichtwellenleiter OF gekoppelt werden, ohne daß irgendeine Modifikation des herkömmlichen elektrischen Datenübertragungs-Protokolls vorgenommen wird.
Fig. 9 zeigt den Fall, daß eine Vielzahl von Kleincomputern (sogenannten Personalcomputern) und vollautomatischen Steuerungen (oder Ablaufsteuerungen) miteinander durch ein optisches Datenübertragungssystem gekoppelt sind, das die optoelektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung aufweist. Die Computer 61, 62 und 64 usw. und die Ablaufsteuerungen 63 weisen darin jeweils eine optoelektronische Vorrichtung 11 gemäß der Erfindung auf (die Endgeräteinrichtungen 6, die mit den jeweiligen optoelektronischen Vorrichtungen 11 gekoppelt sind, sind in Fig. 9 ebenso wie in den Fig. 10 und 11, die anschließend beschrieben werden, weggelassen). Zur Erläuterung des Betriebs des Systems soll der Fall besprochen werden, daß ein optisches Signal von einem Computer 61 zu einem anderen Computer 64 usw. übertragen werden soll; auch wenn der elektronische Teil der optoelektronischen Vorrichtung 1 in dem Computer 62 ausfällt, wird das optische Signal auf den Durchgangs-Lichtwellenleitern (entsprechend den Lichtwellenleitern ab, bc und ac in Fig. 4) darin übertragen, um die Ablaufsteuerung 63 und den Computer 64 zu erreichen. Somit ist das optische Datenübertragungsnetzwerk hochzuverlässig; auch wenn Quellen von elektromagnetischem Rauschen in der Nachbarschaft existieren, kann die Kommunikation über die optischen Datenübertragungsleitungen ohne jede Gefahr einer Fehlfunktion stattfinden.
Fig. 10 zeigt einen Fall, wobei das optische Datenübertragungssystem in einem großen Transportflugzeug angewendet wird. Wie die Figur zeigt, sind die optoelektronischen Vorrichtungen 11 des Multibus-Kommunikationssystems gemäß der Erfindung an den jeweiligen Steuereinheiten der Haupteinrichtungen angeordnet, um miteinander über die Lichtwellenleiter (die optischen Datenübertragungsleitungen) OF gekoppelt zu werden. So können die Steuerinformationen unter Steuerung durch die Betriebssteuereinheit 71 zwischen der Anzeigeeinheit 75 für die Stewardess-Dienste, die Steuereinheiten 72 und 73 für das linke und das rechte Triebwerk E sowie die Steuereinheit 74 für das Heckleitwerk übertragen werden.
Luftfahrzeuge, die mit Hochleistungs-Triebwerken ausgestattet sind, können viele Quellen von elektromagnetischem Rauschen aufweisen; wenn daher die Steuereinheiten von Haupteinrichtungen miteinander über elektrische Koaxialkabel verbunden sind, um die Multibus-Datenübertragung durchzuführen, sind die zusätzlichen Schaltungen für den Störsignalschutz usw., die dadurch erforderlich werden, mit hohen Kosten verbunden. Das sogenannte optische FBL-Datenübertragungssystem (FBL = Kraftsteuerung mit optischer Signalübertragung) gemäß der Erfindung beseitigt die Gefahr nachteiliger Auswirkungen von elektromagnetischem Rauschen; außerdem kann das Datenübertragungsprotokoll des herkömmlichen seriellen elektrischen Multibus-Datenübertragungssystems ohne Modifikation der Steuereinheiten des Luftfahrzeugs genutzt werden; auch wenn ferner eine der optoelektronischen Vorrichtungen 11 hinsichtlich der Elektronik ausfällt, funktioniert das Gesamt-Datenübertragungsnetzwerk ordnungsgemäß unter der Voraussetzung, daß nicht zwei konsekutive Stationen (optoelektronische Vorrichtungen) gleichzeitig ausfallen.
Fig. 11 zeigt einen Fall, wobei das optische Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung bei dem Steuersystem einer Kraftfahrzeugs angewandt wird. Diese Anwendung ist ähnlich der oben für das Luftfahrzeug beschriebenen. Wie die Figur zeigt, sind optoelektronische Vorrichtungen 11 gemäß der Erfindung beispielsweise an den folgenden Ausrüstungseinheiten angeordnet: Motordrehzahlanzeiger 81, Motordrehzahldetektor 83, Zündverteiler 82, Steuereinrichtungen 84 und 85 für den linken und den rechten Scheinwerfer sowie Steuereinrichtungen 86 und 87 für die linke und die rechte hintere Blinkleuchte; die optoelektronischen Vorrichtungen 11 an diesen Ausrüstungseinheiten sind miteinander über die Lichtwellenleiter (die optischen Datenübertragungsleitungen) OF gekoppelt, um die serielle Multibus-Daten- und -Steuersignalübertragung zwischen diesen Einheiten durchzuführen. Somit kann die Vielzahl von elektrischen Verdrahtungen, die bei dem herkömmlichen elektrischen Datenübertragungssystem zwischen den Einheiten notwendig war, entfallen; außerdem ist das optische Datenübertragungssystem unempfindlich gegenüber dem elektromagnetischen Rauschen, das nahe dem Motor erzeugt wird. Das optische Datenübertragungssystem der Erfindung kann auf kleinem Raum und mit niedrigen Kosten implementiert werden.
Vorstehend wurden die speziellen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben; für den Fachmann ist aber ersichtlich, daß viele Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. In diesem Zusammenhang sind die nachstehenden Punkte zu beachten.
Die Anzahl der optischen Datenübertragungsleitungen, die miteinander durch eine optoelektronische Vorrichtung der Erfindung gekoppelt werden können, kann anstatt zwei oder drei mehr als drei betragen. Wenn beispielsweise vier optische Datenübertragungsleitungen 1a, 1b, 1c und 1d miteinander durch die optoelektronische Vorrichtung gekoppelt werden sollen, sollte der Optokopplerbereich 2a der optoelektronischen Kopplereinheit 2 folgendes aufweisen: sechs Durchgangs-Lichtwellenleiter ab, ac, ad, bc, bd und cd, die jeweils die beiden Ports von optischen Datenübertragungsleitungen 1a und 1b, der Leitungen 1a und 1c, der Leitungen 1a und 1d, der Leitungen 1b und 1c, der Leitungen 1b und 1c sowie der Leitungen 1c und 1d miteinander koppeln; vier Empfangs-Lichtwellenleiter Ar, Br, Cr und Dr, die die vier Ports der vier optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b, 1c und 1d jeweils mit dem Eingang des optisch/elektrischen Wandlers 3a koppeln; und vier Sende-Lichtwellenleiter At, Bt, Ct und Dt, die den Ausgang des elektrisch/optischen Wandlers 3b jeweils mit den vier Ports der vier optischen Datenübertragungsleitungen 1a, 1b, 1c und 1d koppeln. Im übrigen sind Organisation und Betriebsverfahren einer solchen optoelektronischen Vorrichtung 11 oder des optischen Datenübertragungssystems, das solche optoelektronischen Vorrichtungen aufweist, ähnlich wie in dem oben beschriebenen Fall.
Ferner kann die Impulsdauer-Festlegefunktion der optoelektronischen Vorrichtung durch eine Einrichtung erreicht werden, die die Dauer der intermittierenden Impulse dadurch fixiert (oder normalisiert), daß daran eine Hochfrequenzmodulation innerhalb der Übertragungsimpulsdauer des herkömmlichen elektrischen seriellen NRZ-Datenübertragungssystems durchgeführt wird.
Somit sollen die anhängenden Ansprüche alle solchen Modifikationen umfassen, die im Rahmen der Erfindung liegen, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Optoelektronische Vorrichtung, um Ports einer Vielzahl von bidirektionalen optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) eines optischen Datenübertragungssystems miteinander zu verbinden, wobei das Datenübertragungssystem eine Signalgeneratoreinrichtung aufweist, um optische Impulssignale zu erzeugen, die über die optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) übertragen werden, wobei die optoelektronische Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Durchgangs-Optokopplereinrichtung (ab), um Ports einer Vielzahl von optischen Datenübertragungsleitungen des optischen Datenübertragungssystems optisch miteinander zu verbinden, wobei die Durchgangs-Optokopplereinrichtung (ab) Lichtwellenleitereinrichtungen (ab) aufweist, die die Ports der optischen Übertragungsleitungen (1a, 1b) miteinander verbinden,

eine optisch/elektrische Wandlereinrichtung (3a), um optische Impulse in entsprechende elektrische Impulse umzuwandeln;

Empfangs-Optokopplereinrichtungen (Ar, Br), um die genannten Ports der optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) optisch mit einem Eingang der optisch/elektrischen Wandlereinrichtung (3a) zu verbinden, um der optisch/elektrischen Wandlereinrichtung (3a) die genannten optischen Impulssignale zuzuführen, die von der Signalgeneratoreinrichtung erzeugt, über die optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) übertragen und an den Ports der optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) abgegeben werden, wobei die Empfangs-Optokopplereinrichtungen (Ar, Br) Lichtwellenleitereinrichtungen (Ar, Br) aufweisen, die die genannten Ports der optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) mit dem Eingang der optisch/elektrischen Wandlereinrichtung (3a) verbinden;

eine elektrisch/optische Wandlereinrichtung (3b), um elektrische Impulse in entsprechende optische Impulse umzuwandeln;

Sende-Optokopplereinrichtungen (At, Bt), um einen Ausgang der elektrisch/optischen Wandlereinrichtung (3b) mit den Ports der optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) optisch zu verbinden, um in die genannten Ports der optischen Übertragungsleitungen (1a, 1b) optische Impulssignale einzukoppeln, die von der elektrisch/optischen Wandlereinrichtung (3b) abgegeben werden, wobei die Sende-Optokopplereinrichtungen (At, Bt) Lichtwellenleitereinrichtungen (At, Bt) aufweisen, die den Ausgang der elektrisch/optischen Wandlereinrichtung mit den genannten Ports der optischen Übertragungseleitungen verbinden; und

eine erste Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (4), die einen Eingang und einen Ausgang hat, die jeweils mit einem Ausgang der optisch/elektrischen Wandlereinrichtung (3a) bzw. mit einem Eingang der elektrisch/optischen Wandlereinrichtung (3b) gekoppelt sind, um elektrische Impulse einer ersten vorbestimmten unveränderlichen Dauer aufgrund von elektrischen Impulsen, die der Festlegeeinrichtung von der optisch/ elektrischen Wandlereinrichtung (3a) zugeführt werden, zu erzeugen;

wobei die erste vorbestimmte unveränderliche Dauer der von der ersten Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (4) erzeugten Impulse kleiner als eine Impulsdauer der optischen Impulssignale ist, die von der Signalgeneratoreinrichtung erzeugt und über die optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) übertragen werden, wobei die unveränderliche Impulsdauer hinreichend klein ist, um eine nachteilige Auswirkung aufgrund der Reflexion der optischen Signale zwischen Stationen zu vermeiden, und der exakte Wert auf der Basis der ursprünglichen Impulsdauer und der Laufzeiten zwischen Stationen bestimmt ist.

2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist:

eine zweite Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (5), die einen Eingang hat, der elektrisch mit dem Ausgang der optisch/elektrischen Wandlereinrichtung (3a) gekoppelt ist, um elektrische Impulse einer zweiten vorbestimmten unveränderlichen Dauer aufgrund von der Festlegeeinrichtung zugeführten elektrischen Impulsen zu erzeugen; und

eine elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung (6), die einen Eingang und einen Ausgang hat, die jeweils mit einem Ausgang der zweiten Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (5) bzw. dem Eingang der elektrisch/optischen Wandlereinrichtung (3b) elektrisch gekoppelt sind, um Informationsdaten, die in den auf den optischen Datenübertragungsleitungen übertragenen optischen Impulssignalen enthalten sind, über die von der zweiten Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (5) zugeführten elektrischen Impulse zu empfangen, und um an die elektrisch/optische Wandlereinrichtung (3b) elektrische Impulssignale abzugeben, deren Impulsdauer größer als die erste vorbestimmte unveränderliche Dauer ist.

3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Signalgeneratoreinrichtung des optischen Datenübertragungssystems die elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung (6) aufweist und die Impulsdauer der elektrischen Impulssignale, die von der elektronischen Endgerät- Datenverarbeitungseinrichtung (6) abgegeben werden, gleich der Impulsdauer der optischen Impulssignale ist, die von der Signalgeneratoreinrichtung erzeugt und über die optischen Datenübertragungsleitungen (1a, 1b) übertragen werden.

4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elektronische Endgerät-Datenverarbeitungseinrichtung (6) einen Mikrocomputer aufweist.

5. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (4) ein monostabiles Kipplied (4c) aufweist.

6. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Impulsdauer-Festlegeeinrichtung (4, 5) jeweils ein monostabiles Kippglied (4c, 5c) aufweisen.

7. Optisches Datenübertragungssystem vom Mehrstationen-Typ, das eine Vielzahl von optoelektronischen Vorrichtungen nach Anspruch 1 aufweist, die entlang optischen Datenübertragungsleitungen (1a-1g) der Vorrichtungen angeordnet sind, wobei die optoelektronischen Vorrichtungen miteinander durch die optischen Datenübertragungsleitungen (1a-1g) optisch gekoppelt sind.

8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl von bidirektionalen optischen Datenübertragungsleitungen zwei ist.

9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Anzahl von Datenübertragungsleitungen drei ist.