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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein lokales Raummultiplex-Vollduplex-Netzwerk
zum Verbinden von Informations-Datenstationen mit einer gerichteten/sichtlinienbezogenen
optischen Kommunikationsfunktion zur Verwendung in einer Büro- oder
Heimumgebung.
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STAND DER TECHNIK
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Derzeit
ist die optische drahtlose Kommunikation, welche Infrarotstrahlen
bei einer Datenübertragung
zwischen Informations-Datenstationen in Büros oder Wohnungen verwendet,
in Übereinstimmung
mit dem Infrared Data Association(IrDA)-Standard weit verbreitet.
Bei einer derartigen optischen drahtlosen Kommunikation beinhaltet
ein optischer Sender-Empfänger eine
Leuchtdiode (LED) mit einer gewissen Richtungsabhängigkeit
als Sender und eine Photodiode (PD) mit einem geeigneten Sichtfeld als
Empfänger.
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Zwei
Datenstationen, von denen jede einen solchen optischen Sender-Empfänger beinhaltet, sind
in einer kurzen Entfernung voneinander einander gegenüber liegend
platziert. Die Endgeräte
führen
eine Sichtlinienkommunikation mittels Intensitätsmodulation mit direkter Erfassung
(Intensity Modulation/Direct Detection; IM/DD) durch. Eine derartige gerichtete/sichtlinien-bezogene
optische Kommunikation ist am vorteilhaftesten für eine tragbare Datenstation,
welche einen niedrigen Leistungsverbrauch, eine kleine Größe, ein
geringes Gewicht und geringe Kosten erfordert, und wird daher weit
verbreitet verwendet. Bis heute beträgt die Kommunikationsrate der
gerichteten/sichtlinienbezogenen optischen Kommunikation 4 Mbps,
und ist der Übertragungsbereich
derselben 1 m. Zukünftig
wird eine gerichtete/sichtlinienbezogene optische Kommunikation
entwickelt werden, um eine Kommunikationsrate von 100 Mbps und einen Übertragungsbereich
von 5 m zu erreichen. Die gerichtete/sichtlinienbezogene optische
Kommunikation wird unter Endbenutzern durch immer mehr verschiedene
Anwendungen, die Bewegtbilder und dergleichen verarbeiten, zunehmend
wert verbreitet.
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Ein
lokales Netzwerk bzw. LAN (Local Area Network), in welchem eine
Kommunikation mittels IM/DD unter Verwendung infraroten Lichts als
ein Medium durchgeführt
wird, wurde weltweit energisch entwickelt.
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7 zeigt
verschiedene Formen der Infrarotkommunikation, und entspricht 1 in
Veröffentlichung
1 (Joseph M. Kahn et al, Proceedings of the IEEE, Seiten 265–298, 1997). 7 ist
in obere und untere Reihen (Sichtlinie bzw. Nicht-Sichtlinie) unterteilt,
abhängig
davon, ob eine Sichtlinienkommunikation verwendet wird oder nicht. 7 ist
darüber
hinaus in Spalten (gerichtet, gemischt, und nicht gerichtet) unterteilt,
abhängig
davon, ob ein Sender-Empfänger Richtungsabhängigkeit
hat. In einem optischen drahtlosen LAN, in welchem eine Vielzahl
von Datenstationen drahtlos mit jedem Zugangspunkt verbunden sind,
muss vermieden werden, dass Licht durch zum Beispiel ein Hindernis
oder in einem Netzwerkraum gehende Menschen blockiert wird. Daher wird,
wie in der unteren rechten Ecke von 7 gezeigt
ist, Licht gestreut und in einen weiten Feldbereich gesendet, und
wird das Licht durch einen Empfänger
mit einem weiten Sichtfeld empfangen. Die Kommunikation in der Form
einer nicht gerichteten/nicht sichtlinienbezogenen diffusen bzw.
gestreuten Verbindung ist viel versprechend. Alternativ wird ein
in der Mitte von 7 gezeigtes gemischtes System
verwendet, in welchem ein Sender einen gerichteten Strahl verwendet
und ein Empfänger
ein weites Sichtfeld hat. Diese Systeme haben Vorzüge bei dem Aufbau
flexibler LANs, erfordern aber teure Sender-Empfänger mit einem hohen Grad an
Leistungsverbrauch oder mehrstufige Transponder bzw. Umsetzer. Diese
Systeme finden Akzeptanz in stark benutzten Umgebungen im Haus,
wie beispielsweise Büros,
Krankenhäusern
oder Schulen.
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Derartige
existierende LAN-Systeme verwenden ihre eigenen Kommunikationsformen
und Kommunikationsprotokolle, welche nicht kompatibel mit den IrDA-Standards
sind, welche weit verbreitet für
tragbare Datenstationen bzw. Endgeräte und dergleichen verwendet
werden. Auch obwohl Benutzer von IrDA-Datenstationen wünschen,
eine Vielzahl von Datenstationen miteinander zu verbinden, können deren
IrDA-Kommunikationsfunktionen nicht verwendet werden. Ein gesamtes
System muss neu eingeführt
werden. Vor kurzem schlugen Kahn et al. in der Veröffentlichung
1 vor, dass eine simultane Verbindung unter Verwendung eines Raumteilungs-Multiplexens
zwischen einer Vielzahl von Datenstationen mit einer in der oberen
linken Ecke von 7 gezeigten gerichteten/sichtlinienbezogenen
Kommunikationsform erzielt wird. In diesem Vorschlag wird die Datenübertragung
zwischen allen Datenstationen durch einen Winkeldiversitätsempfänger und
einen mehrstrahligen Sender, welche zusammen einen so genannten
optischen drahtlosen Netzknoten bzw. Hub bilden, vermittelt.
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8 zeigt
zwei Beispiele eines Winkeldiversitätsempfängers, welcher eine Hauptkomponente
eines optischen drahtlosen Netzwerkknotens ist, und entspricht 22 der Veröffent lichung 1. In jedem in 8 gezeigten
Beispiel entspricht jeder Winkel, aus welchem Licht kommt, der Koordinate
der Position eines von einer Vielzahl von Photodetektoren.
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Von
den in 8 gezeigten Beispielen wird insbesondere ein Beispiel,
in welchem eine Abbildungslinse mit einer relativ hohen räumlichen
Auflösung
verwendet wird, unter Bezugnahme auf 8(b),
welche eine Darstellung ist, die eine Konfiguration eines Abbildungsempfängers zeigt,
und 8(d), welche eine Darstellung
ist, die vereinfacht die räumliche
Auflösung
des Abbildungsempfängers von 8(b) zeigt, beschrieben. In diesem Fall
ist die Abbildungslinse so ausgestaltet, dass ein optisches Signal
aus einer beliebigen Richtung auf eine Fokussierebene konvergiert
wird. Daher wird ein in einem bestimmten Winkel auf die Abbildungslinse
einfallendes optisches Signal durch eine bestimmte Zelle (und/oder
Zellen in der Umgebung der Zelle) einer monolithischen Photodetektoranordnung
erfasst, welches ein Signal in Antwort auf das einfallende optische
Signal ausgibt. Das erfasste Signal wird durch eine auf jede Zelle
folgende Vorverstärkeranordnung verstärkt. Von
solchen erfassten Signalen wird ein Signal mit der höchsten Intensität selektiv
verarbeitet, so dass Signalquellen mit unterschiedlichen Winkeln in
Bezug den Abbildungsempfänger
separat identifiziert werden können.
Im Prinzip ist eine simultane N-zu-N-Kommunikation möglich.
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Es
gibt jedoch verschiedene, zu überwindende
Probleme, damit die tragbaren Datenstationen direkt in ein schnelles
LAN mit einer zufälligen
mehrfachen Zugangsfähigkeit
integriert werden. Eines der Probleme besteht darin, dass ein Senden
und Empfangen bei der Kommunikation zwischen den tragbaren Datenstationen
nicht gleichzeitig in Übereinstimmung
mit dem IrDA-Standard durchgeführt
werden können,
wodurch die Kommunikation auf eine Halbduplex-Kommunikation beschränkt wird.
Der physikalische Hauptfaktor eines solchen Problems besteht darin,
dass Sende-Empfänger
bzw. Transceiver einfach, klein und preiswert sein müssen und
daher die Sende-Empfänger
keine Struktur zum Verhindern, dass übertragenes Licht abgelenkt
wird und zu den Sende-Empfängern,
die das Licht gesendet haben, zurückkehrt (beispielsweise sind
ein Empfänger
und ein Sender in einem ausreichenden Abstand voneinander positioniert),
haben können.
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Ferner
kann in konventionellen optischen LANs optisches Senden und Empfangen
unter Verwendung eines optischen Signalkanals (beispielsweise diffuses
Licht in einem einzelnen Wellenlängenband
deckt einen gesamten Netzwerkbereich ab) durchgeführt werden.
Eine solche Kommunikation ist auf eine Einwege-1-zu-N(Rundsende)-Kommunikation
beschränkt.
Zeitteilungs-Multiplexen (Time Division Multiplex; TDM) wird in
die Kommunikation eingeführt,
wodurch es möglich
gemacht wird, einen Zeitteilungs-Multiplexzugang (Time Division
Multiplex Access; TDMA) durchzuführen.
Wenn ein System eine Vielzahl von Datenstationen miteinander verbindet,
ist es schwierig, eine Übertragungsrate
zwischen jeder Datenstation signifikant zu erhöhen, und wird der Leistungsverbrauch
des gesamten Systems erhöht.
Das System kam eine Vielzahl von Datenstationen unter Verwendung
eines so genannten zellularen Kommunikationssystems miteinander
verbinden, in welchem ein Netzwerkraum unter Verwendung einer Vielzahl
von Strahlen mit einem gewissen Grad an Richtungsabhängigkeit
in Raumzellen aufgeteilt wird. In diesem Fall muss, wenn TDMA in
einer Halbduplex-Kommunikation durchgeführt wird, kurz bevor jede Datenstation
auf dem LAN zu kommunizieren beginnt, geprüft werden, dass andere Datenstationen bereits
eine Kommunikation durchgeführt
haben. Eine solche Prüfprozedur
wird als Kollisionsvermeidung bezeichnet. Auch dann, wenn die Kollisionsvermeidungsprozedur
durchgeführt
wird, kann ein Kommunikationsfehler auftreten, wenn eine Datenstation in
einem schlechten Kommunikationszustand (versteckte Datenstation)
innerhalb einem Bereich existiert.
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Auch
dann, wenn jedem Kommunikationskanal ein Code zugewiesen wird (CDMA),
oder wenn jedem Kommunikationskanal eine Trägerfrequenz zugewiesen wird
(FDMA), d. h. Multiplexen unter Verwendung einer elektrischen Schaltung,
ist eine Kommunikationskapazität
pro Benutzer beschränkt.
In diesem Fall ist die Signalverarbeitung sehr komplex, und wird
der Leistungsverbrauch des gesamten Systems unvermeidlich erhöht. Auch
wenn CDMA oder FDMA mit dem zellularen Kommunikationssystem in dem
LAN kombiniert wird, verursacht eine simultane Kommunikation zwischen
einer Vielzahl von Datenstationen Interferenz zwischen den Signalen.
Daher ist die konventionell gut bekannte Kollisionserfassungsprozedur
unvermeidlich unverzichtbar. Daher sind eine Wartezeit und eine
zusätzliche
Signalverarbeitung für
jede Datenstation erforderlich, so dass es schwierig ist, eine zufrieden
stellende, schnelle LAN-Umgebung bereitzustellen.
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Bei
einem Wellenlängenteilungs-Mehrfachzugriff
(Wavelength Division Multiple Access; WDMA) jedoch, bei welchem
jedem Kanal eine Kommunikationswellenlänge zugewiesen wird, kann im
Prinzip ein Mehrfachzugriff gleichzeitig in einer diffusen Verbindung
durchgeführt
werden. In diesem Fall muss die Wellenlänge einer Lichtquelle jedes
Senders variabel sein. Demgegenüber
erfordert dann, wenn eine Lichtquelle jedes Senders eine konstante Wellenlänge hat
und eine Vielzahl von Wellenlängenbändern verwendet
werden, ein Empfänger
ein Bandpassfilter, in welchem nur einzelne Wellenlängen aus
allen in einer Verbindung verwendeten Wellenlängen ausgewählt werden und eine Mittenwellenlänge der Übertragung
variabel ist. Derartige Funktionen werden in einer einzelnen Einrichtung
zu geringen Kosten nicht leicht erreicht. Demgemäß sind ein Sender einschließlich einer
Vielzahl von Lichtquellen, von denen jede eine konstante Wellenlänge hat,
und ein Empfänger
einschließlich
einer Vielzahl von Filtern, von denen jeder konstante Bandpasskennlinien hat,
für jede
Datenstation erforderlich, so dass ein praktisches System nicht
erzielt wird.
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Der
Artikel "Application
of algorithms for DOA estimation and beamforming to infrared photodiode
arrays" von K. Iversen
et al, Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1997 ICASSP-97,
1997 IEEE International Conference in München, Deutschland, 21.–24. April
1997, Los Alamitos, Ca, USA, IEEE Comput. Soc., US, Band 5, 21.
April 1997, Seiten 4053–4056,
präsentiert
ein neues Infrarot-Kommunikationssystem. Das Infrarot-Kommunikationssystem ist
gut geeignet für
große
Zellen und geringe Benutzermobilität. Die vorgeschlagene Sendertechnik
erlaubt eine nahezu perfekte Ankunftsrichtungsabschätzung (direction-of-arrival; DoA) in
Zeitteilungs-Mehrfachzugriff(TDMA)-Umgebungen nur mit drei Photodioden.
Unter Verwendung einer Photodiodenanordnung können bekannte Algorithmen für die DoA-Abschätzung in
Raumteilungs-Mehrfachzugriff(SDMA)-Systemen angewandt werden.
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Der
Artikel "Wireless
Infrared Communication Links Using Multi-Beam Transmitters and Imaging Receivers" von A. P. Tang et
al., 1996 IEEE International Conference on Communications (ICC),
Converging Technologies for Tomorrow's Applications, Dallas, 23.–27. Juni,
1996, IEEE International Conference on Communications (ICC), New
York, IEEE, US, Band 1, 23. Juni 1996, Seiten 180–186, diskutiert zwei
Modifikationen für
die Ausgestaltung von drahtlosen Infrarot-Verbindungen, die dramatische
Leistungsverbesserungen erzielen können. In nicht gerichteten,
nicht sichtlinienbezogenen (non-line-of-sight; non-LOS)-Verbindungen
kann das Ersetzen des diffusen Senders durch einen, der mehrfache
schmale Strahlen projiziert, den Wegverlust verringern, und dadurch
typisch das Verbindungs-Signal/Rausch-Verhältnis
(SNR) um etwa 20 dB erhöhen.
In sowohl nicht gerichteten LOS- als auch nicht gerichteten Nicht-LOS-Verbindungen kann
das Ersetzen des Nicht-Abbildungsempfängers durch einen, der einen
Abbildungslichtkonzentrator und einen segmentierten Photodetektor
verwendet, empfangenes Umgebungslichtrauschen und Multipfadverzerrungen
verringern. Dies kann SNR-Verbesserungen von einigen zehn Dezibel
ergeben.
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Der
Artikel "Free-space
infrared local area network (FIRLAN)" von D. P. Johnson et al., Optical Engineering,
Soc. of Photo-Optical Instrumentation Engineers, Bellingham, US,
Band 32, Nr. 9, 1. September 1993, Seiten 2114–2117, betrifft drahtlose lokale
Netzwerk (LAN)-Systeme
in Gebäuden
basierend auf IR-Technologie. Diese Systeme werden eingeführt, um
traditionelle drahtgebundene Netzwerke zu überbauen oder zu ersetzen.
Ein Freiraum-Infrarot-Lokalbereichsnetzwerk
(FIRLAN), seine Ausgestaltung und seine Implementierung werden beschrieben.
Das FIRLAN-System stellt eine Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Mehrfachpunkt-Übertragung
von Ethernet-Signalen bereit. Es stellt eine nahtlose, volle 10
MBit/s Bitraten-Ethernet-Integration mit einer Leistung gleich der
von drahtgebundenen Systemen bereit.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnelles LAN großer Kapazität bereitzustellen, in
welchem eine Vielzahl von Datenstationen gleichzeitig miteinander
verbunden werden können,
ohne eine signifikante Last für
die Datenstationen zu erzeugen, und in welchem verbesserte Kommunikationsfähigkeiten
(längere
Entfernung oder höhere
Geschwindigkeit) der Datenstationen direkt erzielt werden, unter
Verwendung der Vorzüge
der gerichteten/sichtlinienbezogenen optischen Kommunikation, welche
zur Verwendung in tragbaren Datenstationen weit verbreitet ist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung beinhaltet in einer Sender-Empfänger-Einheit
jeder Datenstation ein Empfänger
ein optisches Filter zum Abtrennen von Signallicht von seinem eigenen
Sender. Eine Raumteilungskommunikation zwischen allen Datenstationen
wird unter Verwendung eines optischen drahtlosen Netzwerkknotens
mit einer Raumteilungsfähigkeit
durchgeführt.
Das Wellenlängenband
jeder Lichtquelle eines mehrstrahligen Senders des optischen drahtlosen
Netzwerkknotens enthält eine
Spektrumkomponente, die sich von den Spektrumkomponenten aller von
jeder Datenstation verwendeten Wellenlängenbänder unterscheidet. Dadurch
wird ein simultanes und Vollduplex-Mehrfachzugangs-LAN zwischen
einer Vielzahl von Datenstationen, die eine gerichtete/sichtlinienbezogene
Kommunikation durchführen,
erzielt. Darüber
hinaus wird die Geschwindigkeit einer gerichteten Eins-zu-Eins-Kommunikation zwischen
Datenstationen so weit als möglich
erhöht.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der Erfindung wird ein optisches, drahtloses lokales Netzwerk
zum Verbinden einer Vielzahl von Datenstationen mit einer optischen,
sichtlinienbezogenen Kommunikationsfunktion miteinander bereitgestellt, in
welchem eine Basisstation mit einer Lichtempfangsfunktion eines
Winkeldiversitätstyps
und eine Vielzahl von optischen Sendern mit Richtungsabhängigkeit
bereitgestellt ist und die Vielzahl von optischen Sendern eine Intensitätsmodulation
separat durchführen
können.
Dadurch wird das vorstehend beschriebene Ziel erreicht.
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Eine
Datenstation allein kann in jeder Raumzelle entsprechend zu jeder
der Vielzahl von optischen Sendern untergebracht sein.
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Ein
Fernfeldmuster einer Lichtquelle des optischen Senders kann zufrieden
stellend durch eine verallgemeinerte Lambert-Funktion angenähert werden;
ein Halbintensitätswinkel ϕ der
Lichtquelle jedes der Vielzahl von optischen Sendern in Bezug auf
einen Winkel θ jeder
Raumzelle kann durch ϕ = C × θ (C ist konstant) gegeben sein,
wobei C in einem Bereich von 0,70 bis 1,00 liegt.
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Die
Basisstation kann ein optisches Kommunikationsanforderungssignal
erfassen, das von einer mit der Basisstation zu verbindenden Datenstation übertragen
wird, und kann die Datenstation über
Intensitätsdaten
des optischen Signals oder Daten über ein optisches Signal/Rausch-Verhältnis informieren.
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Die
Datenstation kann eine Funktion des manuellen Einstellens einer
Richtung eines optischen Sender-Empfängers auf einer Datenstationsseite aufweisen,
während
die Intensitätsdaten
des optischen Signals oder die Daten über das optische Signal/Rausch-Verhältnis, die
von der Basisstation übertragen
wurden, erkannt werden.
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Jede
Datenstation kann einen Sender mit einem oder einer Vielzahl von
Halbleiterlaser(n) oder Leuchtdioden mit demselben Wellenlängenband
wie dem von Lichtquellen und einen Photodetektor mit einem optischen
Filter zum selektiven Abschwächen von
von dem Sender der Datenstation übertragenem Licht
beinhalten.
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Ein
Wellenlängenband
der Lichtquelle des Senders jeder Datenstation kann zwischen den
Datenstationen oder Anwendungen variieren.
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Ein
Wellenlängenband
der Lichtquellen der Sender der Basisstation kann eine Spektrumkomponente
haben, die sich von der der Lichtquelle jeder Datenstation unterscheidet.
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Das
optische, drahtlose lokale Netzwerk kann Mittel zum leichten Entfernen
des optischen Filters beinhalten.
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In Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein optisches drahtloses Kommunikationssystem
zur Verwendung in einem optischen, drahtlosen lokalen Netzwerk zum
Verbinden einer Vielzahl von Datenstationen mit einer optischen
Sichtlinienkommunikationsfunktion miteinander bereitgestellt, in
welchem eine Kommunikation durch eine Prozedur begonnen wird, die
beinhaltet: (a) eine Basisstation mit einer Lichtempfangsfunktion eines
Winkeldiversitätstyps
erfasst ein von jeder Datenstation gesendetes optisches Kommunikationsanforderungssignal;
(b) die Basisstation vergleicht zwischen einem Signal von jedem
Photodetektor, der das optische Kommunikationsanforderungssignal empfängt, und
wählt einen
Photodetektor mit einer höchsten
optischen Signalintensität
oder einem höchsten
optischen Signal/Rausch-Intensitätsverhältnis aus,
oder berechnet ein höchstes
optisches Signal/Rausch-Intensitätsverhältnis basierend
auf Signalen einer Vielzahl von Photodetektoren, und erkennt Raumzellen,
die sich in jeder Datenstation befinden; (c) die Datenstation wird über Intensitätsdaten
des optischen Signals oder Daten eines optischen Signal/Rausch-Verhältnisses
des Kommunikationsanforderungssignals von einem optischen Sender,
der eine optische Raumzelle entsprechend zu jeder Datenstation bildet,
informiert; (d) eine Richtung des optischen Sender-Empfängers der
Datenstation wird manuell eingestellt, während die Intensitätsdaten
des optischen Signals oder die Daten des optischen Signal/Rausch-Verhältnisses
erkannt werden; und (e) ein Signal, das eine Kommunikationserlaubnis
bereitstellt, wird von der Basisstation an die Datenstation gesendet,
wenn die Intensitätsdaten
des optischen Signals oder die Daten des optischen Signal/Rausch-Verhältnisses
des optischen Kommunikationsanforderungssignals einen eine Kommunikation
erlaubenden Wert erreichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vereinfachte Darstellung, das ein lokales Netzwerk gemäß der Erfindung
zeigt.
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2 ist
eine Aufsicht, die eine Konfiguration von Raumzellen zeigt, die
durch einen mehrstrahligen Sender gemäß der Erfindung erzeugt werden.
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3 ist
eine Darstellung, die Spektrumkennlinien einer Sender-Empfänger-Einheit
einer Datenstation gemäß Beispiel
1 der Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Darstellung, die Spektrumkennlinien von Strahlen eines mehrstrahligen
Senders gemäß Beispiel
1 der Erfindung zeigt.
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5 ist
eine Darstellung, die Spektrumkennlinien einer Sender-Empfänger-Einheit
einer Datenstation gemäß Beispiel
2 der Erfindung zeigt.
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6A ist
eine Außendarstellung
einer Datenstation-Sender-Empfänger-Einheit
des Kartentyps gemäß der Erfindung.
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6B ist
eine Außendarstellung
einer Datenstation-Sender-Empfänger-Einheit
des Anschlussverbindungstyps gemäß der Erfindung.
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7 ist
eine Darstellung, die eine Vielzahl von Formen einer konventionellen
optischen drahtlosen Kommunikation zeigt.
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8 ist
eine Darstellung, die zum Erklären eines
Winkeldiversitätsempfängers verwendet
wird.
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BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung beruht auf IM/DD. In nachstehend beschriebenen Beispielen
der Erfindung werden Kommunikationsprotokolle oder Modulations-/Demodulationssysteme
nicht im Einzelnen beschrieben. Es wird eine detaillierte Beschreibung
des Betriebsablaufs eines gesamten LAN-Systems gegeben. Das Ziel
der Erfindung oder die Erfindung selbst sind in einem beliebigen
Protokoll oder Modulations-/Demodulationssystem wirkungsvoll. In
anderen Worten können
die Wirkungen der Erfindung unabhängig von einem beliebigen Protokoll
oder Modulations-/Demodulationssystem erhalten werden.
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(Beispiel 1)
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1 zeigt
ein gesamtes LAN-System gemäß Beispiel
1 der Erfindung. Das LAN-System von Beispiel 1 beinhaltet einen
optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100, der an einer Decke
bereitgestellt ist, eine tragbare Datenstation 110, und
einen Computer 111, wie beispielsweise einen auf einem Schreibtisch
stehenden Computer, und einen Drucker 112. In Beispiel
1 ist eine Sender-Empfänger-Einheit
des Kartentyps 114 ist an der tragbaren Datenstation 110 angebracht.
Eine Sender-Empfänger-Einheit
des Kartentyps 116 ist an dem Drucker 112 angebracht.
Ein Sender-Empfänger
des Anschlussverbindungstyps 115 ist an dem Computer 111 angebracht.
Die Sender-Empfänger
des Kartentyps 114 und 116 und der Sender-Empfänger des
Anschlussverbindungstyps 115 haben jeder eine Achse, deren
Richtung frei geändert
werden kann. Strukturen der Sender-Empfänger 114 bis 116 werden
später
unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben.
Der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 beinhaltet einen
Abbildungsempfänger 101 als einen
Empfänger.
In 1 senden die Sender-Empfänger 114 bis 116 Strahlen
in Richtung des Abbildungsempfängers 101.
Die Strahlen sind jeweils mit Referenzzeichen 120, 121 und 122 bezeichnet.
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2 zeigt
Raumzellen, die durch die jeweiligen Strahlen eines mehrstrahligen
Senders 102 gebildet werden, welches ein Sender des optischen drahtlosen
Netzwerkknotens 100 ist, wobei die Raumzellen direkt von
oben betrachtet werden. Die Größe jeder
Zelle wird durch den Richtungswinkel jedes Strahls des mehrstrahligen
Senders 102 und die Höhe
der Decke bestimmt. In 2 sind die den jeweiligen Datenstationen 110, 111 und 112 entsprechenden
Raumzellen mit Bezugszeichen 210, 211 und 212 bezeichnet.
Der Durchmesser jeder der Raumzellen 210, 211 und 212 beträgt etwa
1 m. In 1 sind die die Raumzellen 210, 211 und 212 bildenden
Strahlen jeweils mit Bezugszeichen 220, 221 und 222 bezeichnet.
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Nachstehend
werden der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 und das
Raumteilungs-Multiplexen
beschrieben. Der Abbildungsempfänger 101, welcher
der Empfänger
des opti schen drahtlosen Netzwerkknotens 100 ist, beinhaltet
zumindest: eine Abbildungslinse bzw. ein Abbildungsobjektiv einschließlich einer
Vielzahl von Linsen, die wie in Bezug auf die konventionellen Techniken
beschrieben miteinander kombiniert sind; eine Anordnung, die auf der
Brennebene der Abbildungslinse bereitgestellt ist und in welcher
eine Siliziumstift-PD mit einem Monolithen integriert ist; eine
rauscharme Vorverstärkeranordnung,
die mit jeder Zelle in der Anordnung verbunden ist; und einen Multiplexer
zum Durchführen
einer Signalverarbeitung wie beispielsweise Berechnen eines Signal/Rausch-Verhältnisses
(SNR) für
ein individuelles Signal jeder Zelle und Vergleichen von Signal/Rausch-Verhältnissen
zwischen jeder Zelle, und zum Bestimmen einer Zelle, welche für den Signalempfang
von einer bestimmten Datenstation verwendet werden wird. Ferner
erfordert der mehrstrahlige Sender 102 einen Treiber, der
für die
Lichtquelle jedes Strahls dediziert ist, so dass individuelle Signale simultan
an alle Raumzelle übertragen
werden können.
Der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 erfordert eine
Treiberschaltung, die mit sowohl dem Abbildungsempfänger 101 als
auch mit dem mehrstrahligen Sender 102 verbunden ist. Die
Treiberschaltung erfordert einen Multiplexer zum Bereitstellen von
Anweisungen, wie beispielsweise Einrichtung oder Vermittlung, Verbindungsverwaltung,
und Zeitpunktsteuerung der Kommunikation zwischen einer Vielzahl von
Datenstationen, während
einer vorübergehenden
Speicherung von Daten, Anweisungsanforderungen und dergleichen Rechnung
getragen wird.
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Die
räumliche
(Winkel-)Auflösung
des Abbildungsempfängers 101 ist
bevorzugt höher
als die räumliche
Auflösung,
die durch die Größen der Raumzellen 210 bis 212,
d. h. die Strahlen 220 bis 222 des mehrstrahligen
Senders 102, bestimmt wird. Wie in Bezug auf die konventionellen
Techniken beschrieben wurde, müssen
eine bestimmte Zelle in der PD-Anordnung, welche durch einen Winkel
bestimmt wird, welchen der Abbildungsempfänger 101 und ein einfallendes
Signallicht einnehmen, und die vorstehend beschriebene Raumzelle,
die durch einen Strahl gebildet wird, der von dem mehrstrahligen Sender 102 in
einer Richtung im Wesentlichen gleich der Richtung des einfallenden
Signallichts emittiert wird, vorab eine Eins-zu-Eins-Entsprechung haben. Die vorstehend
beschriebene Entsprechung sollte als eine inhärente Eigenschaft des optischen
drahtlosen Netzwerkknotens 100 vorab ermittelt werden.
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In
Beispiel 1 wird die Größe (eine
dicke, durchgezogene Linie) jeder Raumzelle auf der Grundlage des
Strahlrichtungswinkels des mehrstrahligen Senders 102,
der Höhe
der Decke, der Position der Raumzelle, und der kleinsten Empfangsempfindlichkeit
des Empfängers
der Datenstation bestimmt. Der Abbildungsempfänger 101 des optischen drahtlosen
Netzwerkknotens 100 hat vorwiegend eine höhere räumliche
Auflösung.
Wenn die Größe einer
Raumzelle ausreichend ist, um nur eine Datenstation unterzubringen,
kann eine existierende IrDA-Datenstation
in ein lokales Netzwerk integriert werden, welches einen hohen Grad
an Durchsatz bei geringen Kosten und geringem Leistungsverbrauch garantiert,
ohne eine andere Mul tiplex-Technik zu erfordern. In diesem Fall
können
die Wirkungen der Erfindung maximal erhalten werden. Die Größe eines überlappten
Bereichs wird näherungsweise
auf der Grundlage der berechneten oder gemessenen Bitfehlerrate
ermittelt, obwohl sie von der Größe einer Totzone
abhängt,
die für
das Netzwerk tolerierbar ist. Was die räumlichen Positionen der mehrfachen Strahlen
anbelangt, können
die mehrfachen Strahlen eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen
sein, oder alternativ können
die mehrfachen Strahlen direkt unter dem Sende 102 bereitgestellt
sein (eine dünne ausgezogene
Linie).
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Ein
bevorzugtes Beispiel einer Lichtquelle mit einem verallgemeinerten
Lambert-Fernfeldmuster, die als eine Lichtquelle der mehrstrahligen
Senders verwendet wird, wird nachstehend beschrieben. Stärker bevorzugt
ist ein Winkel einer Raumzelle gegeben durch θ = arctan(R/D), worin R der
Radius einer Raumzelle ist, die nur eine Datenstation umfasst, und
D der Abstand von dem mehrstrahligen Sender zu einem Punkt ist,
an welchem die strahlenförmige Intensität des mehrstrahligen
Senders einen Spitzenwert in einer Raumzelle erreicht. D wird in
Abhängigkeit
von einem maximal möglichen
Bereich für
die Kommunikation, der von einem die Erfindung nutzenden Benutzer
angegeben wird, geändert.
Der Radius R wird auf einer Ebene ausgewertet, welche eine Datenstation
beinhaltet und normal zu einer Linie ist, die zwischen dem mehrstrahligen
Sender und dem Punkt, an dem die Strahlungsintensität des mehrstrahligen
Senders in einer Raumzelle einen Spitzenwert erreicht. Der Radius
R wird geeignet in einem Bereich ausgewählt, welcher von einem die
Erfindung nutzenden Benutzer als ein optimaler Bereich betrachtet
wird.
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In
diesem Fall ist es schwierig, die Zellenpositionen und die Einstellungen
der Lichtausgabe des Senders zu optimieren, um einen möglichst
großen Abdeckungsbereich
zu erhalten, während
die Interferenz zwischen den überlappenden
angrenzenden Raumzellen berücksichtigt
wird. Theoretische und experimentelle Studien, welche die Erfindung
der vorliegenden Erfindung durchgeführt haben, haben demonstriert,
dass eine für
einen mehrstrahligen Sender erforderliche Lichtausgabe in einer
Kommunikationsentfernung minimiert wird, welche typisch in einer
Netzwerkumgebung eines Raums eines typischen Kleinbüros oder
eines Raums einer Wohnung verwendet wird, unter einer allgemeineren
Bedingung von ϕ gegeben durch ϕ = C × θ (C ist
konstant), worin ϕ der Halbwinkel einer Lichtquelle eines
mehrstrahligen Senders ist, der jede Raumzelle bildet, und C in
dem Bereich von 0,70 bis 1,00 ausgewählt wird.
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Speziell
wurde die Kommunikation simultan zwischen einer Vielzahl von Kanälen durchgeführt, wobei
die Übertragungsentfernung
D = 100 bis 500 cm und entsprechend der Zellenradius R = 20 bis
100 cm waren. Zwischenzeitlich wurden die Bitfehlerraten eines Downlinks
in Bezug auf verschiedene Halbwinkel ϕ ausgewertet und
studiert. Im Ergebnis lag die Kon stante C, die einen großen Abdeckungsbereich erreichte,
während
der Leistungsverbrauch minimiert wurde, in dem Bereich von etwa
0,80 bis etwa 0,90. Es wurde festgestellt, dass ein zu bevorzugender Halbwinkel
der Lichtquelle des mehrstrahligen Senders erhalten wurde, wenn
C in einem solchen Bereich lag.
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Es
wird angemerkt, dass das vorstehend beschriebene Ergebnis erhalten
wurde, wenn der Radius R in der Ebene definiert ist, die eine Datenstation beinhaltet
und normal zu einer Linie ist, die zwischen einem mehrstrahligen
Sender und dem Punkt verbunden ist, an welchem die Strahlungsintensität des mehrstrahligen
Senders einen Spitzenwert in einer Raumzelle erreicht. Wenn der
mehrstrahlige Sender wie in Beispiel 1 an einer Decke bereitgestellt
ist, wird eine Raumzelle an dem peripheren Abschnitt der Ebene,
an welchem die Datenstation existiert, um einen Winkel von dem mehrstrahligen
Sender vergrößert. In
diesem Fall wird, um einen optimalen Zustand zu erhalten, dem peripheren
Abschnitt ein relativ kleines ϕ zugewiesen, während ein
relativ großes ϕ Raumzellen
direkt unter dem mehrstrahligen Sender zugewiesen wird. Für Kommunikationsentfernungen
in einer Netzwerkumgebung eines Raums eines typischen Kleinbüros oder
eines Raums einer Wohnung einschließlich aller der vorstehend
beschriebenen Fälle
wir dann, wenn C in dem Bereich von 0,70 bis 1,00 liegend bestimmt
wird, ein Downlinksystem einfach durch Bestimmen der Geometrie von
Strahlungsintensitäts-Spitzenwertpositionen
von Raumzellen aufgebaut werden. Eine solche einfache Ausgestaltung
ist in der praktischen Verwendung wirkungsvoll.
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Als
Nächstes
wird eine Spektrumkennlinie eines Sender-Empfängers einer Datenstation beschrieben.
Die Lichtquellen der Strahlen 120 bis 122 von
Sendern der Datenstationen 110 bis 112, die in 1 gezeigt
sind, sind Fabry-Perot-Laserdioden (LDs) aus AlGaAs mit einem Wellenlängenband
von 780 bis 850 nm. Die Empfänger
der Datenstationen 110 bis 112 sind Silizumstiftdioden
(PDs). Bandsperrfilter sind um die PDs herum bereitgestellt, um
zu verhindern, dass von den LDs emittiertes Licht abgelenkt bzw.
gebeugt und zu den PDs in denselben Datenstationen zurückgeführt wird
(vgl. 5). Die Bandsperrfilter haben eine Remission,
welche in Bezug auf die Wellenlänge
des von den LDs emittierten Lichts selektiv hoch ist.
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4 zeigt
Lichtintensitätsspektren
der Sender und Reflexionsspektren der in den Empfängern enthaltenen
Bandsperrfilter der Sender-Empfänger 114 bis 116 der
jeweiligen Datenstationen 110 bis 112. Speziell
beträgt
die Wellenlänge
der LD in dem Sender der Sender-Empfänger-Einheit 114,
die in der tragbaren Datenstation 110 enthalten ist, 780
nm. Die Mittenwellenlänge
des Bandsperrfilters in dem Empfänger
derselben ist ebenfalls auf 780 nm festgelegt. Die Bandbreite der
Lichtsperre beträgt
etwa 10 nm. Das bei 780 nm zentrierte Band mit einer Breite von 10
nm wird als das in der tragbaren Datenstation 110 verwendete Wellenlängenband
bezeichnet. Auf ähnliche
Art und Weise ist die in der Sender-Empfänger-Einheit 115 des Computers 111 verwendete
Wellenlänge
auf 800 nm festgelegt, und ist die in der Sender-Empfänger-Einheit 116 des
Druckers 112 verwendete Wellenlänge auf 820 nm festgelegt.
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Das
Bandsperrfilter kann aus einem planaren dielektrischen, mehrschichtigen
Film hergestellt sein. Die Mittenwellenlänge, die Bandbreite, die Remission
und dergleichen des Bandsperrfilters kann durch geeignetes Bestimmen
von Materialien, der Anzahl der Materialien, der Dicke jeder Schicht,
von Wiederholungsmustern und dergleichen auf gewünschte Werte festgelegt werden.
Ein Problem bei dem planaren dielektrischen, mehrschichtigen Film besteht
darin, dass, da die optische Weglänge mit dem Lichteinfallswinkel
geändert
wird, die Mittenwellenlänge
sowie der Lichteinfallswinkel verschoben werden. Bei der vorliegenden
Erfindung jedoch wird angenommen, dass die Übertragung und der Empfang
von Licht zusammen eine Sichtlinienkommunikation bilden, die einen
so hohen Grad an Richtungsabhängigkeit
aufweist, wie sie bei der Kommunikation zwischen tragbaren Datenstationen
verwendet wird. Daher kann der vorstehend beschriebene Einfluss
einer Winkelverschiebung ausreichend verringert werden, und ist
der planare dielektrische, mehrschichtige Film für die praktische Verwendung
ausreichend. Es erübrigt
sich zu sagen, dass in 3 der Einfluss von Rauschen
aufgrund von Sonnenlicht, Leuchtstofflampen, Glühlampen oder dergleichen um
so geringer ist, je breiter die Bandbreite von durch das Bandsperrfilter
gesperrtem bzw. abgeschnittenem Licht ist.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, beinhaltet in jeder Datenstation ein
Empfänger
ein Filter zum Sperren von von ihrem eigenen Sender emittiertem Licht.
Jede Datenstation führt
eine Kommunikation über
den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 unter Verwendung
einer Sendelichtquelle mit einer Spektrumkomponente einer Wellenlänge durch,
die sich von der in den Datenstationen 110 bis 112 verwendeten
unterscheidet. Dies erlaubt eine Vollduplex-Kommunikation. Das Raummultiplexen erlaubt
es jeder Datenstation, einen Mehrfachzugang in dem LAN zu erzielen.
Ferner können
dann, wenn sich die von den Datenstationen verwendeten Wellenlängen voneinander
unterscheiden, eine Eins-zu-Eins-Vollduplex-Kommunikation zwischen
den Datenstationen sowie eine simultane Verbindung zwischen einer Vielzahl
von Datenstationen erreicht werden. Es wird angemerkt, dass eine
in jeder Datenstation verwendete Wellenlänge und eine Beziehung zwischen
der Wellenlänge
und den Spektren der Strahlen 220 bis 222 des
mehrstrahligen Senders 102 im Einzelnen nach dem Beschreiben
des Betriebsablaufs des gesamten LAN-Systems des Beispiels 1 beschrieben werden.
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Der
Betriebsablauf des gesamten LAN-Systems in Übereinstimmung mit Anweisungen
wird beschrieben. Die Anweisungen sind: Daten werden von der tragbaren
Datenstation 110 an den Computer 111 übertragen;
die Daten werden zu einer gemeinsam verwendeten Datei hinzugefügt; und
das Ergebnis wird über
den Drucker 112 ausgegeben. Die Kommunikation zwischen
den Datenstationen 110 bis 112 und dem optischen
drahtlosen Netzwerkknoten 100 wird über die gerichteten Strahlen,
die in 1 oder 2 gezeigt sind, durchgeführt. Nachstehend
wird eine solche Kommunikation einfach als "Übertragung von
A an B" oder dergleichen
beschrieben, falls sie nicht besonders spezifiziert zu werden braucht.
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Eine
Einstelleinrichtung für
eine optische Achse, auf welche die Sender-Empfänger-Einheit 114 der
tragbaren Datenstation 110 visuell und manuell in Bezug
auf den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 eingestellt
wird, ist bereitgestellt. Lichtquellen haben einen gerichteten Halbwinkel
von etwa ±15°, welcher
eine leichte Achsenausrichtung erlaubt. Darüber hinaus erzielen die Lichtquellen
Augensicherheit in Übereinstimmung
mit der Klasse I des internationalen Standards IEC60825-1. Zu diesem
Zweck wird der Durchmesser von von den Lichtquellen emittiertem
Licht unter Verwendung von Linsen und Diffusorplatten auf 4,5 mm
vergrößert. Die tolerierbaren
maximalen Ausgaben der Lichtquellen sind zu 58 mW bestimmt. Derartige
Ausgaben haben einen ausreichenden Leistungspegel, um eine Bitfehlerrate
von 10–8 oder
kleiner in einer Eins-zu-Eins-Kommunikation zu bewirken, bei der die Übertragungsentfernung
3 m beträgt
und die Kommunikationsrate 100 Mbps ist. In diesem Fall wird angenommen,
dass der Quantenwirkungsgrad der Siliziumstiftdiode (PD) 0,7 beträgt, und
der Radius des effektiv empfangenen Lichts 7,5 mm ist.
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Wenn
eine Kommunikationsanforderung über
den Strahl 120 von dem Sender der tragbaren Datenstation 110 an
den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 gesendet wird,
empfängt
der Abbildungsempfänger 101 (Empfänger) des
optischen drahtlosen Netzwerkknotens 100 die Kommunikationsanforderung
und kann, wie vorstehend beschrieben wurde, erkennen, dass die Kommunikationsanforderung
ein aus der Raumzelle 210, in welcher sich die tragbare
Datenstation 110 befindet, gesendetes Signal ist. Der optische
drahtlose Netzwerkknoten 100 sendet ein Kommunikationsbestätigungssignal über den
Strahl 220, die Raumzelle 210, in welcher sich
die tragbare Datenstation 110 befindet versorgend, unter
den Strahlen des mehrstrahligen Senders 102, um der tragbaren
Datenstation 110 eine Kommunikationsbestätigung zu
geben. In diesem Fall kann dann, wenn die Ausrichtung der optischen Achse
der Sender-Empfänger-Einheit 114 der
tragbaren Datenstation unzureichend ist, so dass der Abbildungsempfänger 101 die
vorstehend beschriebene Kommunikationsanforderung, d. h. den Strahl 120,
nicht empfangen kann, in der tragbaren Datenstation 110 in Übereinstimmung
mit der Tatsache, dass die tragbare Datenstation 110 die
Kommunikationsanforderung gesendet hat, aber nach einem Bereitsein
für eine
gegebene Zeitspanne die vorstehend beschriebene Kommunikationsbestätigung nicht
gesendet hat, nicht erkannt werden, dass eine Achsenausrichtung
erzielt ist. Daher führt
ein Benutzer visuell und manuell erneut eine Ausrichtung der op tischen
Achse durch. Wenn jedoch der von der Sender-Empfänger-Einheit 114 der
tragbaren Datenstation 110 gesendete Strahl 120 einen
gerichteten Halbwinkel von etwa ±15° haben darf und die Übertragungsentfernung
3 m ist, beträgt
die Genauigkeit der Achsenausrichtung etwa ±70 cm, und ist eine komplexe
Funktion, wie beispielsweise eine automatische Nachführung, nicht
erforderlich.
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Als
Nächstes
wird der Betriebsablauf des optischen Netzwerkknotens 100 dann,
wenn eine Verbindung hergestellt ist, beschrieben. Es wird angenommen,
dass eine Ausrichtung der optischen Achse der Sender-Empfänger-Einheit 114 erzielt
ist, bei der der Abbildungsempfänger 101 ein
Signal empfängen kann,
aber das Signal/Rausch-Verhältnis
(SNR) derselben unzureichend ist. Der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 kann
Daten, welche Zunahmen oder Abnahmen in der Intensität des durch
den Abbildungsempfänger 101 empfangenen
Lichts (oder das SNR) repräsentieren,
an die tragbare Datenstation 110 in Echtzeit unter Verwendung
des mehrstrahligen Senders 102 übertragen (eine derartige Kommunikation
erfordert keine hohe Bitrate). Daher kann ein Benutzer der Sender-Empfänger-Einheit 114 die
optische Achse der Sender-Empfänger-Einheit 114 einstellen,
um die optimale Richtung der optischen Achse zu erhalten, so dass
die Intensität
des empfangenen Lichts (oder das SNR) auf der Grundlage der vorstehend
beschriebenen Daten maximiert wird. Der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 sendet
ein Signal, das den Abschluss der vorstehend beschriebenen Verbindungsherstellungsprozedur
repräsentiert,
an die tragbare Datenstation 110, wenn der optische drahtlose
Netzwerkknoten 100 ermittelt, dass ein ausreichendes SNR
für die
Kommunikation erzielt ist.
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Nach
dem Abschluss der vorstehenden Eins-zu-Eins-Verbindungsherstellung
fordert die tragbare Datenstation 110 den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 auf,
die vorstehen beschriebene Anweisung auszuführen. In diesem Fall überträgt die tragbare
Datenstation 110 an den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 Daten,
die zu einer Datei in dem Computer 111 hinzuzufügen sind,
eine Anforderung zur Datenhinzufügung
zu einer Anwendungsdatei in dem Computer 111, eine Anforderung zur Übertragung
der aus der Hinzufügung
resultierenden Daten an den optischen drahtlosen Netwerkknoten 100,
und eine Anforderung, dass die aus der Hinzufügung resultierenden Daten,
welche an den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 übertragen
wurden, von dem optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 an
den Drucker 112 gesendet und ausgegeben werden. Derartige
Anweisungen werden vorübergehend
in einem Speicher des optischen drahtlosen Netzwerkknotens 100 gespeichert
und danach sequenziell ausgeführt.
Aus Gründen
der Einfachheit wird angenommen, dass die Ausrichtung der optischen
Achse und die Verbindungsherstellung zwischen dem optischen drahtlosen
Netzwerkknoten 100 und dem Computer 111 sowie
dem Drucker 112 bereits durchgeführt worden sind. Falls die
Ausrichtung der optischen Achse einer festen Datenstation einmal
un ter Verwendung der vorstehend beschriebenen Prozedur durchgeführt worden
ist, ist keine nachfolgende Ausrichtung erforderlich. Eine Vielzahl der
vorstehend beschriebenen Verbindungsherstellungen kann simultan
durchgeführt
werden.
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Als
Nächstes
sucht der optische drahtlose Netzwerkknoten 100 den Computer 111 unter
Verwendung des mehrstrahligen Senders 102. Bei der Suche
sendet, im Gegensatz zu dann, wenn die vorstehend beschriebene Verbindung
hergestellt wird, der mehrstrahlige Sender 102 Kommunikationsanforderungen
an alle Zellen. In diesem Fall wird, unter Verwendung einer Prozedur ähnlich zu
der, die verwendet wird, wenn die vorstehend beschriebene Ausrichtung
der optischen Achse durchgeführt
wird, eine Kommunikation zwischen jeder Datenstation (Computer 111 und
Drucker 112) und dem optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 durchgeführt, so dass
ein in der Datenstation gehaltener Inhalt erkannt wird.
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Speziell
wird nach einer Datenstation mit einer durch die vorstehend beschriebene
Anweisung angeforderten Adresse gesucht. Alternativ wird, wenn im
voraus keine Adresse zugewiesen wird, eine Datenstation mit einer
angeforderten Datei oder angeforderten Daten gesucht. Nachdem eine
solche Datenstation gefunden wurde, wird die Anweisung sequenziell
ausgeführt.
Speziell werden Daten von der tragbaren Datenstation 110 zu
einer entsprechenden Anwendungsdatei in dem Computer 111 hinzugefügt. Die
aus der Hinzufügung
resultierenden Daten werden von dem Computer 111 an den
optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 übertragen. Die
aus der Hinzufügung
resultierenden Daten, welche an den optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 übertragen
wurden, werden von dem optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 an
den Drucker 112 übertragen
und ausgegeben. Alle so weit diskutierten Prozesse können bei
der Vollduplex-Kommunikation unter Verwendung eines Wellenlängenmultiplexens in
Verbindung mit einem Raummultiplexen, welche später beschrieben werden, simultan
parallel durchgeführt
werden. Daher ist es, auch wenn eine Kommunikation angefordert wird,
falls eine Datenstation die Kommunikation in einem Netzwerk durchgeführt hat,
möglich,
eine zufrieden stellende Netzwerkumgebung zu erzielen, anders als
bei konventionellen optischen drahtlosen lokalen Netzwerken bzw.
LANs, in welchen eine gegebene Wartezeit erforderlich ist.
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In
Beispiel 1 bilden nur drei Datenstationen ein LAN. In dem LAN empfängt nicht
jede Datenstation ihr eigenes Signallicht, und führt eine Kommunikation unter
Verwendung einer Lichtquelle mit einer Spektrumkomponente durch,
die sich von einem Wellenlängenband
unterscheidet. Daher wird ein Vollduplex-Mehrfachzugangs-LAN erhalten.
Wenn die Anzahl von Datenstationen erhöht wird, muss die Eins-zu-Eins-Kommunikationsform
zwischen jeder Datenstation verfügbar
sein, um die Überlappung
der in jeder Datenstation verwendeten Wel lenlänge zu vermeiden, solange jede
Datenstation das vorstehend beschriebene Filter aufweist.
-
Daher
verwenden in Beispiel 1 alle Datenstationen LDs mit unterschiedlichen
Wellenlängen
als Senderlichtquellen auf den Seiten der Datenstationen. Es wird
angenommen, dass die Senderlichtquellen auf AlGaAs (780 nm bis 850
nm) beschränkt sind.
Auch wenn ein Abstand zwischen jedem Wellenlängenkanal 10 nm unter Verwendung
eines Bandsperrfilters mit einer Bandbreite (10 nm) ähnlich zu
Beispiel 2 beträgt,
können
8 Wellenlängenkanäle bereitgestellt
werden. In diesem Fall ist die maximale Anzahl von Datenstationen,
die mit einem LAN des Beispiels 1 verbunden sind und eine Eins-zu-Eins-Vollduplex-Kommunikation
miteinander durchführen
können,
8.
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Wenn
jede Datenstation eine LD als eine Senderlichtquelle verwendet,
ist eine Linienbreite gut unterhalb von 1 nm. Ein Abstand zwischen
jedem der vorstehend beschriebenen Wellenlängenkanäle wird durch eine schmale
Bandbreite des Bandsperrfilters bestimmt. Wie vorstehend beschrieben
wurde, braucht, was das Filter anbelangt, der tolerierbare Bereich
einer Winkelverschiebung gegenüber
der optischen Achse nicht signifikant vergrößert zu werden. Alternativ
kann das Filter mit einem Kondensor kombiniert werden, der eine
parabolische Ebene verwendet, oder kann das Filter so auf einer
Krümmung bereitgestellt
werden, dass die Bandsperrbreite auf 5 nm oder weniger verringert
wird und die Wellenlängenkanäle in einem
Intervall von 5 nm beabstandet sind. Daher können 15 Kanäle zwischen 780 und 850 nm
bereitgestellt werden. Wenn eine rote AlGaInP-Laserdiode bzw. LD
(630 bis 680 nm), welcher gegenwärtig
in praktischen Gebrauch genommen wird, und eine InGaAs/AlGaAs-LD
(980 nm) verwendet werden, können
14 Kanäle
bereitgestellt werden, falls die Wellenlängenkanäle in einem Intervall von 10
nm beabstandet sind, oder können
26 Kanäle
bereitgestellt werden, falls die Wellenlängenkanäle in einem Intervall von 5
nm beabstandet sind, während in
einem Empfänger
noch immer eine preiswerte Siliziumstift-PD verwendet wird. Alternativ
kann, um eine Verbindung mit längerer
Reichweite und hyperschneller Geschwindigkeit zu erzielen, eine
Kombination aus einer LD aus InP/InGaAsP oder GaAs/GaInNAs mit einem
langen Wellenlängenband von
etwa 1,2 bis etwa 1,6 μm
und einer PD aus GE oder InGaAs eingesetzt werden. Bis zu diesem
Punkt wurde der Fabry-Perot-Halbleiterlaser als ein Beispiel beschrieben.
Für jegliches
der vorstehend beschriebenen Materialien kann ein Laser mit verteilter Rückkopplung
oder ein Laser mit verteilter Reflexion verwendet werden. Ferner
kann, wenn planare Licht emittierende Laser in einer feldartigen
Anordnung bereitgestellt werden, der Durchmesser des emittierten
Lichts wirkungsvoll vergrößert werden.
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Als
Nächstes
wird eine Beziehung zwischen einem von einer Lichtquelle des mehrstrahligen
Senders 102 verwendeten Wellenlängenband und einem von jeder
Datenstation verwendeten Wellenlängenband
beschrieben. Die Anzahl von Strahlen aus dem mehrstrahligen Sender 102 ist
gleich der Anzahl von Zellen, die einen Raum aufteilen. Die Richtung
jedes Strahls ist fixiert. Ein Winkel, den die Decke und der Strahl
erreichen, kann einstellbar sein, aber der Winkel ist während der
Kommunikation fixiert. Jeder Strahl kann von einer Lichtquelle mit
einem unterschiedlichen Wellenlängenband
emittiert werden. Bevorzugt wird in Anbetracht der Kosten oder der Einfachheit
eines Systems grundlegend ein einzelnes Wellenlängenband verwendet. Wem jedoch
ein Netzwerkraum durch Zellen belegt ist, und kein Raum freigelassen
ist, überlappen
die Zellen einander. Ferner werden in diesem Fall Lichtquellen mit unterschiedlichen
Wellenlängenbändern für benachbarte
Zellen verwendet. Diese Konfiguration ist gut bekannt und wird als
Wellenlängenmultiplex-Kommunikation
bezeichnet. Die Größe und die Überlappung
jeder Zelle kann in Anbetracht einer tolerablen Bitfehlerrate zur
Kommunikation in einem LAN auf geeignete Art und Weise ausgestaltet
werden.
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In
jedem Fall müssen
die Lichtstrahlquellen des mehrstrahligen Senders 102 Spektrumkomponenten
mit einer ausreichenden Intensität
beinhalten, die sich von in jeder Datenstation (110 bis 112)
verwendeten Wellenlängenbändern unterscheiden. 4 zeigt
ein Beispiel eines gewünschten
Spektrums einer Lichtquelle des mehrstrahligen Senders 102,
die einen Strahl entsprechend zu jeder Raumzelle emittiert, wenn
jede Datenstation (110 bis 112) das in 3 gezeigte
Wellenlängenband
verwendet. In 4 gibt eine durchgezogene Linie
den Fall an, in dem LDs als Lichtquellen des mehrstrahligen Senders 102 verwendet
werden. Durchbrochene Linien geben den Fall an, in dem eine oder
mehrere Leuchtdioden bzw. LEDs als Lichtquellen des mehrstrahligen
Senders 102 verwendet werden. Alle Strahlen können von
jeder LD und LED emittiert werden, oder können von anderen Lichtquellen
emittiert werden.
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Wenn
die Lichtquellen der Strahlen 220 bis 222 aus
dem mehrstrahligen Sender 102 LDs sind, wie in jeder Datenstation,
ist es leicht, ein Wellenlängenband
auszuwählen,
während
das in jeder Datenstation verwendete vermieden wird. Bei einer Downlink-Übertragung
von dem optischen drahtlosen Netzwerkknoten 100 haben LDs
einen Vorteil dahin gehend, dass im Vergleich zu LEDs mit einer
Modulationsbandbreite von einigen zehn MHz eine schnelle Modulation
in der Bandbreite von 1 GHz oder mehr durchgeführt werden kann. Wenn die Lichtquellen der
Strahlen 220 bis 222 aus dem mehrstrahligen Sender 102 LEDs
sind, in welchen ein Spektrum von mehreren zehn nm eine volle Breite
bei halbem Maximum hat, haben die LDs einen Vorteil dahin gehend,
dass für
eine Datenstation mit der LD als einer Lichtquelle und einem Bandsperrfilter
zum Sperren eines schmalen Bands von etwa 10 nm oder weniger ein
kleiner Teil eines solchen Spektrums abgeschnitten wird, wodurch
es leicht gemacht wird, ein System auszugestalten. Ferner ist es
in diesem Fall, wenn LEDs mit einer Vielzahl von Spitzenwellenlängen bereitgestellt
sind, um ein breites Spektrum von 200 nm oder mehr für eine Raumzelle
zu erhalten, leichter zu bewirken, dass die Strahlen 220 bis 222 eine
ausreichende Intensität
einer Spektrumkomponente enthalten, die sich von den Spektrumkomponenten
des in jeder Datenstation (110 bis 112) verwendeten
Wellenlängenbands
unterscheidet.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann bei der vorliegenden Erfindung
eine beliebige Kommunikation in Vollduplex durchgeführt werden,
so dass eine Prozedur für
die Kommunikation, wie beispielsweise Anforderung und Bestätigung,
sowie die tatsächliche
Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Datenstationen simultan
durchgeführt
werden können.
Daher wird der Durchsatz eines LAN im Vergleich zu konventionellen
LANs signifikant erhöht, und
kam eine zufrieden stellende Netzwerkumgebung ohne Wartezeit erzielt
werden.
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Wie
der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist, beinhaltet der optische
drahtlose Netzwerkknoten 100 eine breite Vielfalt an Funktionen, wie
beispielsweise das Suchen und die Erkennung jeder Datenstation,
die Übertragung
und den Empfang von Daten und die Herstellung einer Verbindung zwischen
jeder Datenstation, die Verwaltung von simultan erzeugten Verbindungen,
und die vorübergehende
Speicherung von Daten. Mit einem derartigen intelligenten Netzwerkknoten
können
dann, wenn der optische Sender-Empfänger einer Datenstation eine weite
Reichweite oder eine hohe Geschwindigkeit hat, welches durch konventionelle
Entwicklung erzielt werden wird, eine Vielzahl von Datenstationen
eine Mehrfachzugangsfähigkeit
ohne Last in jeder Datenstation haben. Wenn sich die Wellenlängen, die
zwischen jeder Datenstation verwendet werden, voneinander unterscheiden,
kann eine Vollduplex-Kommunikation
in einer gerichteten Eins-zu-Eins-Kommunikation zwischen Datenstationen,
die mit dem LAN verbindbar sind, erzielt werden.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann mit der vorliegenden Erfindung
unter Verwendung einer Laserdiode als Lichtquelle eines Senders
einer Datenstation ein hyperschnelles drahtloses LAN mit großer Kapazität für tragbare
Datenstationen aufgebaut werden, in welchem die Anzahl von Kanälen erhöht werden
kann, die Übertragungsrate
potenziell erhöht
wird, und eine Verbesserung der Kommunikationsfähigkeit in den Datenstationen
direkt erzielt werden können.
-
(Beispiel 2)
-
In
Beispiel 1 wird eine LD als die Lichtquelle des Senders einer Datenstation
verwendet. Jedoch kann die LD eine unnötig große Kommunikationskapazität in einem
kleinen Büro
oder einer Wohnung mit einer kleinen Anzahl von Menschen haben.
In einer derartigen Umgebung kann eine preiswerte LED als die Lichtquelle
des optischen Senders einer Datenstation anstelle der relativ teuren
LD eingesetzt werden, so dass die Kosten des gesamten LAN-Systems auf
Kosten einer Verringerung der Anzahl von Kanälen verringert werden können. Nachstehend
wird Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden
dieselben Figuren und Bezugszeichen verwendet, wie sie auch in Beispiel
1 verwendet werden, solange nichts anderes angegeben ist.
-
LEDs
werden als die Lichtquellen der Sender der Datenstationen 110 bis 112 verwendet.
Aus diesem Grund ist die gegenüber
Beispiel 1 signifikant zu ändernde
Hauptkomponente das Bandsperrfilter, welches in dem Empfänger einer
Datenstation bereitgestellt ist, um zu verhindern, dass von dem
Sender der Datenstation emittiertes Licht abgelenkt und dorthin
zurückgeführt wird,
und welches einen hohen Grad an Remission selektiv in Bezug auf
eine Wellenlänge
nahe der Wellenlänge
der das Licht emittierenden Lichtquelle aufweist.
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5 zeigt
eine Spektrumkennlinie einer Sender-Empfänger-Einheit einer Datenstation
gemäß Beispiel
2 der Erfindung. Ähnlich
zu 3 zeigt 5 Wellenlängenspektren
der Lichtquellen einer Datenstation 1 (110), einer Datenstation
2 (111), und einer Datenstation 3 (112) für 3 Wellenlängenkanäle, und
Reflektanz- bzw. Remissionsspektren der in den Empfängern der
Datenstationen 1, 2 und 3 enthaltenen Bandsperrfilter. Die abzuschneidende
bzw. zu sperrende Bandbreite wird durch Ändern der Struktur eines dielektrischen
mehrschichtigen Films in Übereinstimmung
mit der Lichtquelle jeder Datenstation vergrößert. Speziell haben in den
Datenstationen 1, 2 und 3 enthaltene LEDs Wellenlängenbänder, die
jeweils um 800 nm, 870 mit und 950 nm zentriert sind, und jedes
hat eine volle Breite von etwa 40 nm bei halbem Maximum. Die Bandbreite
der Filter zum Sperren der jeweiligen Spektren beträgt etwa
50 nm. Daher sind die Wellenlängenbänder der
Datenstationen 1, 2 und 3 Spektren mit einer Bandbreite von etwa
50 nm, die um jeweils etwa 800 nm, 870 nm und 950 nm zentriert sind.
-
Die
Beziehung zwischen in 5 gezeigten Spektren, d. h.
die Bestimmung einer durch ein Filter abzuschneidenden Bandbreite
und eines Intervalls zwischen Wellenlängenkanälen, wird nicht für einen Mehrfachzugang
unter Verwendung typischen Wellenlängenmultiplexens verwendet.
Die in 5 gezeigte Beziehung dient dazu, eine Vollduplex-Kommunikation
durch Reduzieren eines von dem Sender einer Datenstation emittierten
und dorthin zurückgeführten Signals
auf einen Pegel viel kleiner als der eines von einem anderen Sender,
d. h. einem mehrstrahligen Sender, empfangenen Signals zu erhalten. Es
sollte angemerkt werden, dass das Multiplexen mittels Raummultiplexen
durchgeführt
wird. Wie in Beispiel 1 beschrieben wurde, bedeutet die Anzahl von
Wellenlängenkanälen die
maximale Anzahl von Datenstationen, welche simultan mit einem LAN
gemäß Beispiel
1 verbunden sind, und wel che eine Eins-zu-Eins-Vollduplex-Kommunikation
zwischen jeder Datenstation durchführen können.
-
Die
Anzahl von Wellenlängenkanälen sollte auf
der Grundlage der Ausgestaltung der internen Struktur eines Sender-Empfängers einer
Datenstation, dessen Richtungswinkel und interne Remission berücksichtigt
werden, der Ausgestaltung und dem Herstellungsverfahren eines Bandsperrfilters,
und einer Kommunikationsentfernung und einer Kommunikationsrate,
die bei der SNR-Auswertung erforderlich sind, in welcher ein von
einer Datenstation emittiertes und dorthin zurückgeführtes Signal als eine Rauschquelle
für die
Datenstation betrachtet wird, bestimmt werden. In einen experimentellen
Beispiel, in dem im Wesentlichen dieselbe Kommunikationsform wie
in einer konventionellen IrDA-Datenstation benutzt verwendet wurde,
und eine "peeking"-Schaltung, welche eine
schnelle Modulation erlaubt, auf eine LED und eine PD angewendet
wurde, musste die in 5 gezeigte Beziehung im Wesentlichen
erfüllt
sein, um eine Vollduplex-Kommunikation in einer Kommunikationsentfernung
von 1 m, bei einer Kommunikationsrate von 100 Mbps, und bei einer
Eins-zu-Eins-Verbindung zu erzielen. Stärker bevorzugt wird die Sperrbreite
eines Bandsperrfilters vergrößert. In
dem LAN-System der vorliegenden Erfindung wird ein zu modulierendes
Band bevorzugt verschoben, um die Kommunikation zwischen Geräten (beispielsweise einer
Fernsteuerung für
ein Fernsehgerät)
unter Verwendung eines Infrarotstrahls, welche sich in dem Bereich
befinden, aber keinen Bezug zu dem LAN haben, nicht zu beeinträchtigen.
-
Ferner
zeigt Beispiel 2 den Fall, in dem die Lichtquelle eines Senders
aus AlGaAs hergestellt ist und der Detektor eines Empfängers eine
Siliziumstift-PD ist. Ähnlich
zu Beispiel 1 kann ein System unter Verwendung einer Vielzahl von
Materialien erweitert werden.
-
Als
Nächstes
wird eine Lichtquelle eines mehrstrahligen Senders beschrieben. Ähnlich zu
Beispiel 1 beinhaltet bevorzugt jede der Lichtquellen, die die Strahlen 220 bis 222 und
dergleichen entsprechend zu den jeweiligen Raumzellen bereitstellen,
in Anbetracht der Kosten oder der Einfachheit des Systems grundlegend
eine oder eine Vielzahl von LEDs mit einem einzelnen Wellenlängenband.
In diesem Fall muss jeder der Strahlen 220 bis 222 und
dergleichen des mehrstrahligen Senders 102 eine Spektrumkomponente
mit einem Wellenlängenband,
das sich von dem in jeder Datenstation verwendeten unterscheidet,
und mit einer ausreichenden Intensität beinhalten. In Beispiel 2
jedoch wird, da die Sender der Datenstationen LEDs als Lichtquellen
verwenden, ein Wellenlängenband
im Wesentlichen durch die Sender der Datenstationen belegt. Im Gegensatz zu
Beispiel 1 wird die Anzahl verwendeter Datenstationen vorteilhaft
erhöht,
wenn die Lichtquellen der mehrstrahligen Sender 102 LDs
mit einem Signallängenband
sind. Ähnlich
zu 4, die Beispiel 1 darstellt, können die vorstehend beschriebenen
Anforderungen erfüllt
werden, wenn ein sehr breites Spektrum durch Kombinieren von LEDs
mit unterschiedlichen Spitzenwellenlängen für jede Raumzelle erzielt wird.
Diese Fälle
sind leicht anhand der 3, 4 und 5 zu
verstehen. Es wird keine zusätzliche
Figur zur Erklärung
dieser Fälle
bereitgestellt.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann bei der vorliegenden Erfindung
eine beliebige Kommunikation in Vollduplex durchgeführt werden,
so dass eine Prozedur für
die Kommunikation, wie beispielsweise Anforderung und Bestätigung,
und eine tatsächliche
Kommunikation zwischen einer Vielzahl von Datenstationen simultan
durchgeführt
werden können.
Daher wird der Durchsatz eines LAN im Vergleich zu konventionellen
LANs signifikant erhöht, und
kann eine zufrieden stellende Netzwerkumgebung ohne eine Wartezeit
erzielt werden.
-
Wie
der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist, beinhaltet der optische
drahtlose Netzwerkknoten 100 eine breite Vielfalt von Funktionen, wie
beispielsweise das Suchen und die Erkennung jeder Datenstation,
die Übertragung
und den Empfang von Daten und die Herstellung einer Verbindung zwischen
jeder Datenstation, die Verwaltung von simultan erzeugten Verbindungen,
und die vorübergehende
Speicherung von Daten. Mit einem derartigen intelligenten Netzwerkknoten
können
dann, wenn der optische Sender-Empfänger einer Datenstation eine weite
Reichweite oder eine hohe Geschwindigkeit hat, welches durch konventionelle
Entwicklung erzielt werden wird, eine Vielzahl von Datenstationen
eine Mehrfachzugangsfähigkeit
ohne Last in jeder Datenstation haben. Wenn sich die Wellenlängen, die
zwischen jeder Datenstation verwendet werden, voneinander unterscheiden,
kann eine Vollduplex-Kommunikation
in einer gerichteten Eins-zu-Eins-Kommunikation zwischen Datenstationen,
die mit dem LAN verbindbar sind, erzielt werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann mit der vorliegenden Erfindung
unter Verwendung einer Laserdiode als Lichtquelle eines Senders
einer Datenstation ein hyperschnelles drahtloses LAN mit großer Kapazität für tragbare
Datenstationen aufgebaut werden, in welchem eine Verbesserung der Kommunikationsfähigkeit
in den Datenstationen direkt kann. Ein solches LAN ist relativ preiswert
und für
kleine Büros
oder Wohnungen gut geeignet.
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(Beispiel 3)
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Zusätzlich zu
den in Beispiel 1 oder 2 beschriebenen Situationen wird der Fall,
in dem sich Datenstationen, die Lichtquellen (LDs oder LEDs) verwenden,
die Licht desselben Wellenlängenbands aussenden,
in einem Bereich befinden, als Beispiel 3 beschrieben.
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Eine
solche Situation kann eintreten, wenn eine ähnliche Datenstation neu in
ein LAN eingeführt wird,
das vorangehend aufgebaut wurde. In dem LAN der vorliegenden Erfindung
tritt kein Problem auf. Dies ist deshalb so, weil eine bidirektionale
Kommunikation über
einen optischen drahtlosen Netzwerkknoten durchgeführt wird,
wobei Lichtquellen eines mehrstrahligen Senders ein Wellenlängenband
haben, welches von allen Datenstationen empfangen werden kann, und
die Erkennung jeder Datenstation durch Raumteilung mittels einem
Abbildungsempfänger
durchgeführt
wird. Jedoch können
die LDs oder LEDs mit derselben Wellenlänge verwendenden Datenstationen
noch immer keine gerichtete Eins-zu-Eins-Kommunikation miteinander
durchführen.
Daher werden Probleme durch Verwenden eines in dem Sender einer
Datenstation enthaltenen, entfernbaren Bandsperrfilters vermieden.
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6A zeigt
ein Beispiel einer Sender-Empfänger-Einheit 400 des
Kartentyps. 6B zeigt ein Beispiel einer
Sender-Empfänger-Einheit 400 des Anschlussverbindungstyps.
Wie in jeder der 6A und 6B gezeigt
ist, beinhaltet die Sender-Empfänger-Einheit 400 einen
Sender 401 und einen Empfänger 402, und ist
ein Bandsperrfilter 403 außerhalb der Sender-Empfänger-Einheit 400 bereitgestellt.
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Was
die Größe der Sender-Empfänger-Einheit 400 anbelangt,
wurde eine Plattenform von etwa 2 cm × 2 cm selbst in einem gegenwärtigen,
im Inneren einer Datenstation enthaltenen Sender-Empfänger realisiert.
In 6A ist das vorangehend bereitgestellte Bandsperrfilter 403 aus
dem Empfänger 402 benachbart
zu dem Sender 401 entfernt. Alternativ kann das Bandsperrfilter 403 nicht
entfernt sein, aber kann der Winkel des Bandsperrfilters 403 so
geändert
sein, dass ein Detektor nicht abgeschirmt wird. Das Filter kann
eine Kombination aus einer Vielzahl von Platten sein, oder kann
in der Form einer Halbkugel vorliegen, welche einen Detektor umgibt, wie
in 6B gezeigt ist.
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Ferner
kann, wie in 6B gezeigt ist, bevorzugt das
halbkugelförmige
Filter nicht entfernt sein, sondern kann um eine Achse verschwenkt
werden, so dass das Filter von der PD entfernt werden kann. Die
Gründe,
weshalb eine Datenstation externes Signallicht mit demselben Wellenlängenband
wie das in der Datenstation verwendete empfangen kann und die Kommunikation
auf eine Halbduplex-Kommunikation beschränkt ist, wurden in Bezug auf
die konventionellen Techniken beschrieben. Eine Eins-zu-Eins-Kommunikationsform
in dem Zustand, in dem das Bandsperrfilter 403 entfernt
ist, ist eine gegenwärtige
Kommunikationsform zwischen IrDA-Datenstationen. Daher kann dann,
wenn ein optischer Sender-Empfänger,
der in einer Datenstation mit dem vorstehend beschriebenen, entfernbaren
Filter und einem Karten- oder Anschlussadapter enthalten ist, in
eine konventionelle IrDA-Datenstation integriert wird, eine solche
Datenstation sehr leicht mit einem drahtlosen LAN für die erfindungsgemäße Datenstation
zur hyperschnellen optischen Sichtlinien-Kommunikation verbunden
werden.
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Wenn
die optischen Sender aller Datenstationen LEDs mit einem Wellenlängenband
von etwa 850 nm (das Spektrum weist Intensität in dem Wellenlängenbereich
von etwa 800 nm bis 1000 nm auf) als Lichtquellen haben und die
Empfänger
aller Datenstationen Siliziumstift-PDs haben, ähnlich einer gegenwärtigen IrDA-Datenstation,
wird die nachfolgende Konfiguration als ein am stärksten bevorzugtes
Beispiel bereitgestellt, in der die Vielzahl von Datenstationen
simultan mit dem LAN der vorliegenden Erfindung verbunden sind.
Speziell werden LDs, die alle ein Wellenlängenband von etwa 780 nm haben, als
Lichtquellen des mehrstrahligen Senders 102 verwendet.
Solche LDs sind die preiswertesten LDs, die weit verbreitet als
Lichtquellen zum Lesen oder Schreiben von Daten von oder auf existierende(n) Aufzeichnungsmedien,
wie beispielsweise CDs, CD-ROMS, MOs, und MDs, verwendet werden.
Ein optisches Filter, welches in dem Empfänger einer Datenstation enthalten
ist und welches selektiv ein von der Datenstation emittiertes Signal
abschwächt,
ist nicht notwendiger Weise das Bandsperrfilter mit einem relativ
schmalen Band, wie es in Beispiel 1 oder 2 beschrieben wurde. Ein
optisches Filter mit einer so genannten Kurzbus-Filterkennlinie,
welches eine Durchlässigkeit
von nahezu 100% in Bezug auf eine Wellenlänge von 780 nm und eine Remission
von nahezu 100% in Bezug auf ein Band einer längeren Wellenlänge aufweist
und zumindest den Bereich von 790 bis 1000 nm einschließt, ist
ausreichend.
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Wie
der vorstehenden Beschreibung der Beispiele 1 und 3 entnehmbar ist,
können
dann, wenn verschiedene Arten von Sender-Empfängern der Datenstationen kombiniert
werden, d. h. eine Vielzahl von Datenstationen mit Lichtquellen
wie beispielsweise LDs oder LEDs und Filter verschiedener Bandbreiten
in demselben LAN bereitgestellt sind, eine LAN-Verbindung und eine
gerichtete Eins-zu-Eins-Kommunikation erzielt werden. Daher kann
ein sehr flexibles LAN, welches es erlaubt, eine gerichtete/sichtlinienbezogene
Kommunikationstechnologie voranzubringen, erzielt werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, werden in Übereinstimmung mit dem Raumteilungs-Multiplex-Lokalbereichnetzwerk
gemäß der Erfindung
die folgenden Vorteile erhalten:
- (1) die gerichtete/sichtlinienbezogene
Kommunikation über
längere
Entfernung zur Verwendung in einer tragbaren Datenstation erlaubt
eine Netzwerkumgebung, in welcher simultaner Mehrfachzugang und
eine Vollduplex-Kommunikation zwischen den vorstehend beschriebenen
Datenstationen durchgeführt
werden, und eine Vollduplex-Kommunikation selbst bei gerichteter Eins-zu-Eins-Kommunikation
zwischen jeder mit dem Netzwerk verbindbaren Datenstation möglich ist;
- (2) die gerichtete/sichtlinienbezogene Kommunikation mit längerer Reichweite
zur Verwendung in einer tragbaren Datenstation erlaubt eine Netzwerkumgebung,
in welcher simultaner Mehrfachzugang und eine Vollduplex-Kommunikation
zwischen den vorstehend beschriebenen Datenstationen durchgeführt werden;
- (3) die gerichtete/sichtlinienbezogene Kommunikation mit längerer Reichweite
zur Verwendung in einer tragbaren Datenstation erlaubt eine Netzwerkumgebung,
in welcher simultaner Mehrfachzugang und eine Vollduplex-Kommunikation
zwischen den vorstehend beschriebenen Datenstationen durchgeführt werden,
so dass das Problem mit dem Wellenlängeband bei gerichteter Kommunikation
zwischen jeder Datenstation vermieden werden kann;
- (4) der optische Sender-Empfänger
erlaubt es, eine Datenstation mit einer konventionellen optischen
Kommunikationsfunktion mit dem vorstehend beschriebenen hyperschnellen
drahtlosen LAN mit hoher Kapazität
für tragbare
Datenstationen zu verbinden; und
- (5) Datenstationen mit verschiedenen Arten von Sender-Empfängern existieren
in demselben LAN, wodurch ein sehr flexibles LAN, welches es erlaubt,
die gerichtete/sichtlinienbezogene Kommunikation, d. h. hohe Geschwindigkeit
und große Entfernung,
voranzutreiben, erzielt werden kann.