WO2000031902A1 - Übertragungssystem mit transponder - Google Patents

Abstract

Es wird ein Übertragungssystem mit zumindest einer optischen Übertragungsstrecke im Freiraum, welche zumindest ein Sende- und Empfangselement (K1, K2) umfasst, angegeben, bei der in zumindest eine optische Übertragungsstrecke vor das Sendeelement und vor das Empfangselement jeweils ein optischer Transponder (T1, T2) in der Weise eingefügt ist, dass zwischen Transponder und Sende- bzw. Empfangselement eine erste optische Übertragungsstrecke mit einer ersten Übertragungswellenlänge und zwischen den Transpondern eine zweite optische Übertragungsstrecke mit einer zweiten Übertragungswellenlänge verwirklicht ist.

Description

Übertragungssystem mit Transponder

Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem mit zumindest einer optischen Ubertragungsstrecke im Freiraum, welche zumindest ein Sende- und Empfangselement umfaßt.

Die optische Datenübertragung im Freiraum erfolgte in der Vergangenheit ausschließlich im Wellenlängenbereich von 800 bis 950 nm, vorzugsweise bei rund 880 nm, wo z.B. die unter dem Namen IrDA (Infrared Data Association) bekannten

Übertragungskomponenten arbeiten. Diese sind nur für eine

Kurzstreckenverbindung (typisch 1 m) und für direkte Sicht der Übertragungspartner konzipiert. Wegen der geringen

Übertragungsdistanz sind auch bei Betrieb mehrerer solcher

Übertragungsstrecken im selben Raum gegenseitige Störungen nicht zu befürchten. Weiters sind UmlichtStörungen bei den für kurze Distanzen ausgelegten Empfängern wegen deren Unempfindlichkeit selten.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn eine raumfüllende Übertragung über etliche Meter angestrebt wird. Hier stört eine raumfüllende Ubertragungsstrecke die Kurzstrecken- Verbindungen und andere Infrarot (IR) -Anlagen im selben Wellenlängenbereich. Die empfindlichen Empfänger einer solchen Ubertragungsstrecke sind weiterhin voll den Störungen durch Leuchtstofflampen ausgesetzt, die besonders in einem Wellenlängebereich unterhalb von 900 nm besonders stark ausgeprägt sind.

Ferner stellt die IR-Sendeleistung, die für eine effektive Übertragung über eine größere Distanz benötigt wird, ein Problem hinsichtlich der Augengefährdung dar, da in Wellenlängenbereich um 900 nm die zulässige Augenbelastung relativ gering ist. Im Rahmen von IrDA wurde ein Datenübertragungsprotokoll entwickelt, das gewährleisten soll, daß eine raumfüliende Übertragungseinheit nur dann zu senden beginnt, wenn kein IR-Signal im selben Raum detektiert wird. Das setzt voraus, daß der dem Sender zugeordnete Empfänger (es liegt ein Halbduplexverfahren vor) alle im Raum potentiell auftretenden IR-Signale auch empfangen kann. Andernfalls wird eine im Betrieb befindliche IR-Strecke übersehen und könnte damit gestört werden. Eine unabhängige, gegenseitig störungsfreie Übertragung zweier oder mehrerer IR-Strecken ist daher nicht garantiert.

Gegenüber der Augengefährdung kann nur durch den Einsatz relativ schwacher Sendedioden etwas getan werden. Das Problem der Störung anderer nicht im Verbund mit IrDA stehender Anlagen ist ungelöst .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungssystem anzugeben, bei dem die angeführten Probleme nicht auftreten.

Erfindungsgemäß geschieht dies mit einem Übertragungssystem der eingangs genannten Art, bei dem in zumindest eine optische Ubertragungsstrecke vor das Sendeelement und vor das Empfangselement jeweils ein optischer Transponder in der Weise eingefügt ist, bei dem zwischen Transponder und Sende- bzw. Empfangselement eine erste optische Ubertragungsstrecke mit einer ersten Übertragungs- wellenlänge und zwischen den Transpondem eine zweite optische Ubertragungsstrecke mit einer zweiten Ubertragungswellenlange verwirklicht ist.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung in der Weise, daß die ersten optischen Übertragungsstrecken als Kurzscreckenverbindung ausgeführt sind und die zweiten optischen Übertragungsstrecken als raumfüllende Verbindungen ausgeführt sind. Günstig ist es weiterhin, wenn als Sendeelemente für die zweiten optischen Übertragungsstrecken jeweils zumindest ein Freiraumlaser mit oder ohne Diffusor oder zumindest eine spontan emittierende Diode verwendet werden und wenn als Empfangselemente für die zweiten optischen Übertragungsstrecken jeweils eine oder mehrere Halbleiterdioden aus einer binären, ternären oder quaternären Verbindung oder aus Germanium verwendet werden und wenn vor diese Empfangselemente ein Halbleiterfilter angebracht ist, welches Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 1200 nm absorbiert.

Die Erfindung wird anhand eines in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt zwei optische Transponder Tl, T2 die eine übliche Kurzstreckenübertragungeinrichtung Kl, K2 mit einer Wellenlänge von 880 nm zu einer raumfüllenden Übertragungseinrichtung erweitern :

Die Transponder Tl, T2 umfassen jeweils zwei Einheiten: eine erste Komponente A, A* mit einer ersten Empfängereinrichtung sowohl für das Empfangen der von der Kurzstreckeneinrichtung emittierten optischen Signale mit einer Wellenlänge von 880 nm und mit einer ersten Sendeeinrichtung für das Aussenden von optischen Signalen mit der von der Kurzstreckeneinrichtung detektierbaren Wellenlänge von 880 nm.

Die erste Empfängereinrichtung umfaßt dabei zumindest eine Silizium-Empfangsdiode. Dl,. Dl* mit Tageslichtfilter und einem Empfangsbereich mit einer Wellenlänge von 800 bis 1100 nm, während die erste Sendeeinrichtung eine oder mehrere Freiraumlaserdioden D2 , D2* mit oder ohne Diffusor bzw. eine oder mehrere spontan emittierenden Dioden für den Bereich um 880 nm aufweist. Eine zweite Komponente B, B* der Transponder enthält ;e eine Sende- und Empfangseinrichtung für raumfüllende

Übertragung mit einer Wellenlänge größer 1200 nm, z.B. 1300 nm. Die von der ersten Komponente A bzw. A* empfangenen Signale der Kurzstreckenverbindung werden elektrisch gewandelt dem jeweiligen Sendeteil der zweiten Komponente B bzw. B* weitergereicht. Dieser Sender emittiert diese

Signale in einem für die langwellige Übertragung geeigneten

Format raumfüllend bevorzugt mittels Laserdioden D3 , D3* mit oder ohne Diffusor. Wenn z.B. die zweite Komponente B des ersten Transponders Tl sendet, empfängt die zweite Komponente B* des zweiten Transponders T2 , ausgestattet mit mindestens einer Empfangsdiode D4* für den langwelligen Bereich größer 1200 nm, die Signale, setzt sie in elektrische Signale um, die ihrerseits den Sender der ersten Komponente A* des zweiten Transponders mit der Standardwellenlänge von z.B. 880 nm ansteuern.

Das Übertragungsformat ist hier so, daß der Empfänger der Kurzstreckenverbindung die Signale empfangen kann. In umgekehrter Richtung sendet die zweite Komponente B* des zweiten Transponders über eine oder mehrere Sendedioden D3*, deren Signale vom ersten Transponder Kl mittels einer oder mehrerer Empfangsdioden D4 empfangen werden.

Die Verwendung eines transparenten Übertragungsprσtokolles durch die Transponder bringt besonders bei wechselnden Datenraten Vorteile, da dabei eine automatische Anpassung an die jeweils aktuelle Datenrate erfolgt.

Damit die Empfangsdioden, der zweiten Komponenten B bzw. B* nicht durch die Signale im Bereich von 800 bis 1100 nm (Standardwellenlänge) gestört werden, sind den Empfangsdioden in bekannter Weise Filter F bzw. F* vorgeschaltet, die die Strahlung der Standardwellenlänge absorbieren, z.B. Filter aus Silizium. Damit besitzen die zweiten Komponenten B bzw . B* selektive Empfänger für Wellenlängen größer 12 00 nm .

Diese Transponderidee kann auch dahingehend weitergeführt werden, daß zwischen zwei Transpondem ein weiteres

Transponder- Paar gestellt werden kann, um so auf einer weiteren Wellenlänge eine abermalige Reichweitenerhöhung zu bekommen oder um gegenseitige Störungen zu vermeiden.

Das Prinzip des Wellenlängenmultiplex mit den entsprechenden selektiven Empfängern - wie im österreichischen Patent AT 401 322 B Übertragungssystem mit voneinander unabhängigen optischen Übertragungsstrecken beschrieben - ist für die verschiedenen Transponder-Paare anzuwenden.

Weiterhin ist es denkbar, zusätzlich zu dem beschriebenen Wellenlangenmultiplexverfahren im Freiraum durch Wahl des Übertragungsformates ein Multiplexen auf Basis von Trägerfrequenz, Zeitmultiplex oder Codemultiplex durchzuführen .

Claims

Patentansprüche

1) Übertragungssystem mit zumindest einer optischen Ubertragungsstrecke im Freiraum, welche zumindest ein Sende- und Empfangselement umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest eine optische

Ubertragungsstrecke vor das Sendeelement und vor das Empfangselement jeweils ein optischer Transponder (Tl, T2) in der Weise eingefügt ist, daß zwischen Transponder (Tl, T2) und Sende- bzw. Empfangselement (Kl, K2 ) eine erste optische Ubertragungsstrecke mit einer ersten Ubertragungswellenlange und zwischen den Transpondem (Tl, T2) eine zweite optische Ubertragungsstrecke mit einer zweiten Ubertragungswellenlange verwirklicht ist.

2) Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten optischen Übertragungs- strecken als Kurzstreckenverbindung ausgeführt sind und die zweiten optischen Übertragungsstrecken als raumfüllende Verbindungen ausgeführt sind.

3) Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sendeelemente für die zweiten optischen Übertragungsstrecken (D3, D3*) jeweils zumindest ein Freiraumlaser mit oder ohne Diffusor oder zumindest eine spontan emittierende Diode verwendet werden und daß als Empfangselemente für die zweiten optischen Übertragungsstrecken (D4, D4*) jeweils eine oder mehrere Halbleiterdioden aus einer binären, ternären oder quaternären Verbindung oder aus Germanium verwendet werden und daß vor diese Empfangselemente (D4, D4*) ein Halbleiterfilter (F, F*) angebracht ist, welches Licht mit einer Wellenlänge kleiner als 1200 nm absorbiert.