DE3225773A1

DE3225773A1 - Elektrisch-optische schnittstellen-schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE3225773A1
Application number: DE19823225773
Authority: DE
Inventors: Andres 07748 Middletown N.J. Albanese
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1983-02-03
Also published as: JPS5819044A; NL191548C; NL8202852A; CA1180061A; NL191548B; FR2509935A1; DE3225773C2; JPH0259664B2; GB2105133B; GB2105133A; FR2509935B1; US4422179A

Description

Wöstern Electric Co.Inc. Albanese, A. 6

Elektrisch-optische Schnittsteilen-Schaltungsanordnung

Die Erfindung betrifft Schnittstellen-Schaltungsanordnungen zur Verbindung elektrischer Schaltungen mit optischen Leitungen.

Lichtleiter und Rechnernetzwerke sind heute allgemein verfügbar,und ihre Verwendung nimmt kontinuierlich zu. Es läßt sich voraussehen, daß Rechnernetzwerke mit Vorteil Lichtleiter als Übertragungsmedium verwenden, da solche Lichtleiter eine Erdschleifenisolation ermöglichen, elektromagnetische Störungen niedrig halten, Platz sparen und in der Zukunft zu Kosteneinsparungen gegenüber Koaxialkabeln dann führen, wenn eine Dämpfungsentzerrung erforderlich ist.

Übliche Rechnernetzwerke verwenden zwar heute keine Lichtleiter, ihre Benutzung in zukünfigen Einrichtungen wird jedoch untersucht (vgl. einen Aufsatz von E. G. Rawson et al. "Fibernet: A Fiber Optic Computer Network Experiment", 4th European Conference on Optical Communications Conference Proceedings,Genua/Ttalien, September 1978, Conference Proceedings. Der binsatz von Faserverbindungen beinhaltet jedoch mehr als einen einfachen Ersatz eines Koaxialkabels durch eine optische Faser. Das optische Signal muß festgestellt und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, und umgekehrt muß das elektrische Signal in ein optisches Signal verwandelt werden. Da diese Vorgänge getrennt verlaufen, ist die Verwendung von zwei optischen Verbindungen erforderlich. Außerdem" muß in einer Anlage unter Verwendung eines Konkurrenzprotokolls die Ifawandlung so erfolgen, daß jede Station beim Aussenden alle anderen Stationen überwachen kann, um das Vorhandensein anderer störender Signale feststellen zu können. Gleichzeitig muß die Schnittstellenschaltung Reflexionen einfallender Signale vermeiden können.

Zur Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe

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geht die Erfindung aus von einer Schnittstellen-Schal-. tungsanordnung zur Verbindung einer optischen Schaltung mit einer elektrischen Schaltung und ist gekennzeichnet durch eine zwischen einem ersten Lichtleiter in der 5" optischen Schaltung und der elektrischen Schaltung angeordneten Empfangseinrichtung zur Umwandlung optischer Signale in elektrische Signale, eine zwischen der elektrischen Schaltung und einem zweiten Lichtleiter angeordneten Sendeeinrichtung zur Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale und eine einen Koinzidenzsensor enthaltende Einrichtung, die die Übertragung von Signalen zwischen den Lichtleitern verhindert.

In Weiterbildung der Erfindung Kann der Koinzidenzsensor ein Exklusiv-ODER-Gatter oder eine Schmitt-Triggerschaltung sein.

Eine solche Schaltungsanordnung ermöglicht die gleichzeitige Signalübertragung zwischen dem ersten Lichtleiter und der elektrischen Schaltung sowie zwischen dieser und dem zweiten Lichtleiter. Eine Übertragung zwischen dem ersten und zweiten Lichtleiter ist jedoch ausgeschlossen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin,

daß die Verwendung neuer Schaltungsanordnungen ermöglicht wird.
Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines typischen Trägernetzwerks mit Mehrfachzugriff, auf das sich die Erfindung bezieht;

Fig. 2 das Netzwerk nach Fig. 1, bei dem die Koaxial-Sammelleitung durch eine optische Sammelleitung ersetzt worden ist;

. Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer

Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Bildung einer Schnittstelle zwischen dem elektrischen und dem

optischen Teil des Netzwerks nach Fig. 2;

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schnittsteilen-Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die eine Auffrisch-Impuls -

" quelle mit automatischer Verstärkungsrege

lung beinhaltet;

Fig. 5 eine Schnitt-Triggerschaltung; Fig. 6 eine weitere Netzwerk-Ausbildung.

In Fig. 1 ist ein Teil einer typischen Träger Nachrichtenanlage mit Mehrfachzugriff und Konkurrenzfeststellung (CSMA/GD) dargestellt, bei der jede Station 5, 6 über eine Anzapfung 9, 10 und einen Sendeempfänger 7, 8 an eine gemeinsame Koaxial-Sammelleitung 11 angeschlossen ist. Mit Vorteil werden die Koaxial-Sammellei tungen zwischen den Anzapfungen auf die in Fig. 2 dargestellte Weise durch Lichtleiter ersetzt. Dabei wird die Koaxial-Sammelleitung 11 durch eine optische Sammelleitung 20 ersetzt, die ein Lichtleiterpaar 21, 22 und Schnittstellenschaltungen 23, 24 aufweist. Im einzelnen erfolgt die Verbindung mit den Anzapfungen 9, 10 mit Hilfe von Schnittstellenschaltungen 23 bzw. 24, die die optischen und elektrischen Teile der Schaltung verbinden. Auf entsprechende Weise bilden optische Sammelleitungen mit Schnittstellenschaltungen 25, 26 Verbindungen zwischen den Anzapfungen 9, 10,und weitere optische Lichtleiter verbinden Teile der übrigen Anlage.

Wie oben angegeben, besteht die Funktion der Schnittstellen-Schaltungsanordnung darin, eine doppelt gerichtete Übertragung zwischen der elektrischen und optischen Schaltung zu ermöglichen, wobei die Fähigkeit der Konkurrenzfeststellung in der Anlage aufrechterhalten bleibt. Eine solche Schaltungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt, die als Blockschaltbild die Einzelheiten einer Schnittstell en-Schaltungsanordnung 23 zeigt. Entsprechend der Darstellung ist jede Schnittstellen-Schaltungsanordnung ein Netzwerk mit drei Anschlüssen, das einen optischen Empfänger 31 mit einem optischen Eingangsanschluß 1 und einem elektrischen Ausgangsanschluß 1 ■'

■: _; " . .■ 3225773 -δι aufweist. Der Ausgangsanschluß 1' ist über einen ersten • elektrischen Signaltrenner 32, beispielsweise einen Pufferverstärker, mit einem gemeinsamen elektrischen Eingangs/AusgangsanSchluß 2 verbunden. Dieser wiederum 5' ist über einen zweiten elektrischen Signaltrenner 33 und einen Koinzidenzsensor 34 (beispielsweise ein Exklusiv-ODER-Gatter) mit dem elektrischen Eingangsanschluß 3' eines optischen Senders 35 verbunden. Im einzelnen liegt ein Eingangsanschluß des Sensors 34 am Ausgangsan-Schluß des Trenners 33 und ein zweiter Eingangsanschluß des Sensors 34 am Ausgangsanschluß des Empfängers 31.

Die Schnittstellen-Schaltungsanordnung wird in die CSMA/CD-Anlage so eingefügt, daß der eine Lichtleiter 21 mit dem optischen Eingangsanschluß 1, der elektrische Anschluß 2 mit der Anzapfung 9 des elektrischen Teils der Anlage und der zweite Lichtleiter 22 mit dem optischen Ausgangsanschluß 3 des Senders 35 verbunden sind.

Im Betrieb werden dem Eingangsanschluß 1 zugeführte optische Signale vom Empfänger 31 aufgenommen, und das sich ergebende elektrische Ausgangssignal gelangt über den Trenner 32 zum elektrischen Anschluß 2. Das gleiche Signal wird außerdem über den Trenner 33 einem Eingangsanschluß des Sensors 34 zugeführt. Gleichzeitig wird das elektrische Ausgangssignal des Empfängers 31 an den anderen Eingangsanschluß des Sensors 34 gegeben. Da die beiden, dem Sensor zugeführten Signale gleich sind, ist das Ausgangssignal des Sensors Null. Demgemäß wandelt.die Schaltungsanordnung das empfangene Signal um und überträgt es zwischen den Anschlüssen 1 und 2, wobei aber das einfallende optische Signal auf dem Lichtleiter 21 nicht über den Lichtleiter 22 zurückübertragen wird. Wenn dagegen gleichzeitig ein interferierendes Signal am Anschluß 2 vorhanden ist, sind die den beiden Eingangsarischlüssen des Koinzidenzsensors 34 zugeführten Signale nicht, mehr ausgeglichen, und es wird ein Ausgangssignal zum Sender 35 übertragen. Demgemäß kann die Schaltungsanordnung gleichzeitig in entgegengesetzten Riehtun-

gen übertragen, wodurch die Fähigkeit einer Konkurrenz feststellung in der Anlage aufrecht erhalten bleibt.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ist eine typische optische Sammelleitung an beiden Enden · durch eine Schnittstellenschaltung abgeschlossen. Wenn kein Signal verkehr auf der Sammelleitung vorhanden ist, bewirkt eine automatische Verstärkungsregelschaltung (AGC) in jeder der Schnittstellenschaltungen, daß die Empfänger maximale Verstärkung annehmen, wodurch sich eine Überlastung der Empfänger ergibt, wenn wieder ein Signal verkehr auftritt. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit sind bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 4 in jeder Schnittstellenschaltung Mittel vorgesehen, die zu einer Auffrischung oder Neueinstellung der automatischen Verstärkungsregelung des optischen Empfängers in der entfernten Schnittstellenschaltung führen.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 weist die AGC-Auffrischschaltung ein ODER-Gatter 41 sowie einen Impulsgenerator 42 auf. Das ODER-Gatter 41 befindet sich zwischen dem Sensor 34 und dem Sender 35, wobei die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 3 verwendet werden.

Den Eingängen des ODER-Gatters 41 werden das Ausgangssignal vom Sensor 34 und das Ausgangssignal eines Impulsgenerators 42 zugeführt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters gelangt, zum Sender 35 und zum Generator 42.

Solange ein Signal verkehr vorhanden ist, sperrt das Ausgangssignal des ODER-Gatters den Impulsgenerator 42 für eine vorgeschriebene Zeitspanne. Wenn kein Signal verkehr vorhanden ist, erzeugt der Impulsgenerator Impulse mit einer Dauer von etwa 10 ns anstelle des normalen Signal Verkehrs. Am Ausgang des optischen Empfängers 31 ist ein Filter 40 eingeschaltet, das die AGC-Auffrischimpulse entfernt, die von einer entsprechenden Quelle in einer entfernten Schnittstellenschaltung (z.B. 24) erzeugt werden.

Wie oben angegeben, kann ein Exklusiv-ODER-Gatter . als Koinzidenzsensor 34 benutzt werden, wie auch in Fig. 4 gezeigt. Dies kann die Einschaltung einer gestrichelt dargestellten Verzögerungsschaltung 43 auf dem Verbindungsweg zwischen dem Empfänger 31 und dem Sensor 34 erforderlich machen, um Verzögerungen zwischen den beiden Trennern 32 und 33 zu kompensieren. Alternativ kann eine Schmitt-Triggerschaltung anstelle des Exklusiv-ODER-Gatters verwendet werden. Fig. 5 zeigt eine integrierte Schaltung vom Typ 75115 (Texas Instruments) , die zu diesem Zweck als Schmitt-Trigger geschaltet ist. Im Betrieb geht der Ausgang nur dann auf■hohe Spannung, wenn der Anschluß 2 auf hoher Spannung ist und der Empfängerausgang auf niedrige Spannung geht.

Man beachte, daß durch die Schnittstellen-Schaltungsanordnung das zwischen den Anschlüssen 2 und 3 übertragene Signal verzerrt werden kann, wenn gleichzeitig ein Signal zwischen den Anschlüssen 3 und 2 über- tragen wird. Dies stellt jedoch kein Problem dar, da es sich um eine Konkurrenzsituation handelt, bei der beide Signale neu übertragen werden müssen. Es ist nur erforderlich, daß die Anlage eine Konkurrenzsituation feststellen kann.

Wie oben angegeben, besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß neue Schaltungsanordnungen ermöglicht werden. Wenn beispielsweise ein elektrisches Netzwerk in Sternschaltung verbunden ist, kann die Impedanz-Fehlanpassung am gemeinsamen VerbindungspunKt zu Signalreflexionen führen, die in fehlerhafter Weise eine Konkurrenz situation anzeigen. Wegen der Fähigkeit der Schnittstellen-Schaltungsanordnung , Rückwärtsübertragungen des einfallenden Signals zu verhindern, werden dagegen fehlerhafte Konkurrenzanzeigen vermieden. Demgemäß wird beispielsweise eine Netzwerk-Sternschaltung der in Fig.6 gezeigten Art ermöglicht. Bei diesem, als Beispiel dargestellten Netzwerk ist eine erste Vielzahl von Stationen 58, 60, 61 mit Hilfe einer ersten Vielzahl von optischen Sammelleitungen 59, 64, 65 an einen gemeinsamen Verbin-

1 . dungspunkt 69 angeschaltet. Entsprechend ist eine zweite . Vielzahl von Stationen 62, 63 mit Hilfe einer zweiten Vielzahl von optischen Sammelleitungen 67, 68 mit einem zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt 70 verbunden. Die

5 Verbindungspunkte 69 und 70 stehen wiederum über eine weitere optische Sammelleitung 66 in Verbindung. Jede Sammelleitung umfaßt entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ein Paar von Lichtleitern, die an jedem Ende durch eine optisch-elektrische Schnittstellenschaltung 10 der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art abgeschlossen sind.

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER: ^:-ΕΕ^βΕΝ - KRAMER ZWIR N ER KOFi-MANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Pateniconsutt Redeckestraße« 8000 Miinctien 60 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Pateniconsult Patentconsult Sonnenbetger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 5629437561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Western Electric Company Incorporated Albänese,A.6 222 Broadway, New York 10038, USA

Patentansprüche

V₁J Schnittstellen-Schaltungsanordnung (23) zur Verbindung einer optischen Schaltung (20) mit einer elektrischen Schaltung (5, 7, 9) , gekennzeichnet durch eine zwischen einem ersten Lichtleiter (21) in der optischen Schaltung (20) und der elektrischen Schaltung (5, 7, 9) angeordneten Empfangseinrichtung (31) zur Umwandlung optischer Signale in elektrische Signale, einen zwischen der elektrischen Schaltung (5, 7, 9) und einem zweiten Lichtleiter (22) angeordneten Sende einrichtung (35) zur umwandlung elektrischer Signale in optische Signale,

und eine einen Koinzidenzsensor (34) enthaltende Einrichtung (32, 33, 34), die die Übertragung von Signalen zwischen den Lichtleitern (21, 22) verhindert.
2. Schnittstellen-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Koinzidenzsensor ein Exklusiv-ODER-Gatter (Fig. 4: 34) umfaßt.
3. Schnittstellen-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Koinzidenzsensor eine Schmitt-Triggerschaltung (Fig. 5) umfaßt.

München: R. Kramer Dip!.-Ing. · W. Wnser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmarin Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1973 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
4. Schnittstellen-Schaltungsanordnung nach , Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Koninzidenzsensor (34) einen Eingangsanschluß aufweist, der mit einem Ausgangs- · anschluß (1¹) der Empfangseinrichtung (31) verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluß, der mit der elektrischen Schaltung (5, 7, 9) verbunden ist, und einen Ausgangsanschluß , der mit dem Eingangsanschluß (3') der Sendeeinrichtung (35) gekoppelt ist.
5. Schnittstellen-Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auffrischschaltung (41, 42) für eine automatische Verstärkungsregelschaltung (AGC), die in Abwesenheit eines Signals Impulse in die optische Schaltung (3) einführt.
6. Schnittstellen-Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten elektrischen Signaltrenner (32) zur Verbindung eines Ausgangsanschlusses (I¹) der Empfangseinrichtung (31) mit der elektrischen Schaltung (2) und einen zweiten elektrischen Signaltrenner (33) zur Verbindung der elektrischen Schaltung (2) mit einem Eingangsanschluß des Koinzidenzsensors (34).
7. Netzwerk mit einer Vielzahl von Sta tionen (59, 60, 61) und einer eine optische Sammelleitung (59, 64, 65) enthaltenden Einrichtung zur Verbindung jeder der Stationen mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (69),

dadurch gekennzeichnet , daß jede der Sammelleitungen ein Paar von Lichtleitern (20, 21) aufweist, die an jedem Ende mit Hilfe einer Schnittstellen-Schaltungsanordnung (23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche abgeschlossen sind.