DE2615780A1

DE2615780A1 - Anordnung fuer faseroptische datenuebertragung

Info

Publication number: DE2615780A1
Application number: DE19762615780
Authority: DE
Inventors: Alfred Kaech
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1977-09-22
Also published as: CH607500A5; NO770905L; FR2345015B1; NO147775C; DE2615780C2; FR2345015A1; JPS615301B2; GB1575468A; JPS52113605A; NO147775B; NL7702879A; US4112293A

Description

302/76 Me/Ca

15.3.1976

PATELHOLD Patentverwertungs- & Elektro-Holding AG, Glarus (Schweiz)

Anordnung für faseroptische Datenübertragung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für faseroptische Datenübertragung, wobei die einzelnen Teilnehmerstationen über längs einer Stammleitung in diskreten Abständen angebrachte T-Koppler angeschlossen sind und die Aus- und Einkopplung des Lichtes richtungsgetrennt erfolgt, so dass zum Anschluss einer Teilnehmerstation zwei T-Koppler erforderlich sind, die eine als TT-Koppler bezeichnete konstruktive Einheit bilden, wobei das ankommende Licht in der ersten T-Verzweigung des TT-Kopplers in zwei Beträge geteilt wird, wovon der eine zum Empfänger der Teilnehmerstation gelangt und der zweite den TT-Koppler direkt durchläuft.

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Eine" solche Anordnung eines TT-Kopplers mit richtungsgetrennten Ankopplungen ist in der deutschen Patentanmeldung P 26 I¹I 051.2 vom

1.4.1976

vorgeschlagen worden.

Die Entnahme bzw. Zuführung von Licht aus bzw. zu einem Faserbündel ist im Hinblick auf die optischen und mechanischen Eigenschaften der Lichtleitfasern vorläufig nur möglich, wenn das Bündel an der betreffenden Stelle voll unterbrochen wird und zwischen die Trennflächen entsprechende Koppelelemente geschaltet werden. Für den Empfang an sich wäre auch eine teilweise Unterbrechung zulässig, nicht aber für den Sender, da mit dem neuen Sendesignal einer Teilnehmerstation stets alle Fasern des abgehenden Bündels beaufschlagt werden müssen.

Faseroptische T-Koppler sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei dem z.B. im US-Patent 3'883'217 (Fig. 2) gezeigten T-Koppler sind zwischen die Trennflächen des unterbrochenen Faserbündels zwei in Serie liegende Vollglaskerne geschaltet und an deren Innenflächen die Leitungen zum Empfänger und vom Sender sowie eine Direktverbindung angebracht. Das ankommende Lichtsignal wird dadurch in einen zum Empfänger führenden Teil und einen den Koppler direkt durchlaufenden Betrag geteilt. Das den Koppler direkt durchlaufende Licht und das in gleicher Richtung eingeschleuste Sendesignal vereinigen sich am Ausgang

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des TT-Kopplers zum neuen Uebertragunpssignal. Die beiden in Serie liegenden Vollglaskerne haben die Funktion eines Diffusors (Verwürfler, Scrambler). Punktförmig eingestrahltes Licht verteilt sich nach einer gewissen Kernlänge schliesslich gleichmässig auf den gesamten Kernquerschnitt und gelangt dadurch in alle Fasern des abgehenden Bündels.

Gemäss dem US-Patent 3'870'396 sind zwischen die Trennflächen der Stammleitung u.a. gleichschenklig-rechtwinklige Glasprismen geschaltet und deren Hypotenusenflächen mit einem zur Durchgangsrichtung des Lichtes schräg stehenden Spiegel überbrückt. Dieser ist an der Stelle für die Auskopplung der Empfangsenergie teilreflektierend, an der Stelle für die Zuführung des Sendesignals vollreflektierend. Die Anordnung arbeitet richtungsgetrennt, so dass für Hin- und Rückweg zwei solche Koppler erforderlich sind.

Ein prinzipieller Nachteil des TT-Koplers ist die relativ hohe Durchgangsdämpfung von 3 - 4 db infolge der Verluste durch den Ballast- und Mantelquerschnitt des abgehenden Faserbündels. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass es äusserst schwierig ist, diese Dämpfung durch Massnahmen am Koppler selbst nennenswert zu verhindern. Bezogen auf eine maximal zulässige Uebertragungsdämpfung von z.B. lJ0 db zwischen zwei

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Stationen darf somit die Stammleitung, abgesehen von der Faserdär.pfung, höchstens 10 solche TT-Koppler enthalten, wenn man ohne Zwischenverstärker auskommen will. Denkbar sind allerdings auch Anwendungsfälle, in denen die Längsverluste des Kopplers weniger ins Gewicht fallen.

In modernen Kraftwerkanlagen ist bezüglich Datenverkehr mit bis zu 500 Anschlüssen zu rechnen. Man wird hier in jedem Fall Zwischenverstärker verwenden müssen, selbst wenn es gelingen würde, die Durchgangsdämpfung des TT-Kopplers um einen Faktor 10 zu vermindern.

Vorgeschlagen wurde auch, die Teilnehmerstationen im Sinne von Zwischenverstärkern direkt in die Stammleitung zu schalten. Nachteilig ist hier, dass bei Ausfall einer Station der gesamte Datenverkehr unterbrochen ist. Im Prinzip wäre allerdings eine direkte optische Ueberbrückung einer ausgefallenen Station mittels optischer Schalter (z.B. Kerr-Zelle, Pockels-Zelle) möglich, welches Vorgehen jedoch sehr aufwendig und optisch keinesfalls problemlos ist.

Von Nachteil bei den bekannten Koppelsystemen ist ferner, dass vom Sendesignal u.U. ein gewisser Teil direkt in den Empfangszweig des stationseigenen Empfängers gelangen kann. In gewissen Anwendungsfällen, wie z.B. beim nachfolgend geschilderten Erfindungsgegenstand, ist ein solches Verhalten unzulässig.

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Es kommt hier nur ein TT-Koppler mit praktisch vollständiger Entkopplung von Sende- und Empfangspfad in Betracht, wie er z.B. in der erwähnten deutschen Patentanmeldung P 26 14 051.2 vom 1.4.76

beschrieben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus einem TT-Koppler und einer Teilnehmerstation bestehende Uebertragungsanordnung zu schaffen, die derart ausgelegt ist, dass eine beliebige Zahl solcher Stationen längs einer Stammleitung zugeschaltet werden kann und dass bei Ausfall einer oder mehrerer Station(en) der Datenverkehr zwischen den übrigen Stationen mit Sicherheit erhalten bleibt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art jede Teilnehmerstation auch Zwischenverstärker-Eigenschaften besitzt, so dass ein zur Teilnehmerstation gelangendes, nicht an diese adressiertes Signal in dieser demoduliert, regeneriert und/ oder verstärkt wird, und dass im Hinblick auf die Grenzempfindlichkeit des Empfängers und die jeweilige Senderleistung die Dämpfungen der einzelnen Uebertragungsstrecken so gewählt sind, dass bei Ausfall von einer oder mehreren Station(en) der dadurch entstehende Pegelabfall vom Empfänger der nächstfolgenden intakten Station wieder aufgeholt werden kann.

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Die· Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 1 und 2 beispielsweise näher erläutert. Der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Anordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Verwendet wird ein TT-Koppler im Sinne der erwähnten deutschen Patentanmeldung P 26 m 051.2 vom 1.4.1976. Zwischen die Trennflächen des Stamm-Faserbündels ist ein einziger Vollglaske-n 1 geschaltet, der etwa in der Mitte trapezförmig ausgenommen ist. Die Randpartien sind 45°-Anschrägungen an den Stellen 2a, 2b der T-Ankopplungen, während die Längsseite den die beiden T-Koppler verbindenden Zwischensteg 3 abgrenzt. An der Spiegelfläche 2a wird ein Teil des einfallenden Lichtes rechtwinklig in die zum Empfänger E führende Leitung k ausgelenkt, mit dem Spiegel 2b das vom Sender S über die Leitung 5 kommende Lichtsignal wieder in die Stammleitung in der ursprünglichen Uebertragungsrichtung eingeschleust. Empfänger E und Sender S der Teilnehmerstation sind über den Zwischenverstärker ZV verbunden. Die empfangenen, nicht an die Teilnehmerstation adressierten Lichtsignale werden demoduliert, regeneriert und schliesslich in verstärkter Form wieder mit den die Leitung 3 direkt durchlaufenden Lichtsignalen vereinigt. Voraussetzung hierzu ist allerdings, dass (wie bei der Anordnung gemäss Fig. 1) der Empfängereingang stets genügend vom Senderausgang entkoppelt ist, damit keine

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interne Rückkopplung bzw. Selbsterregung auftreten kann.

Optisch ist die Zusammenschaltung des vom Sender der Teilnehmerstation abgegebenen Lichtes mit dem den TT-Koppler direkt durchlaufenden Licht bei den in der Multimode-Technik üblichen inkohärenten Lichtquellen (z.B. LE-Diode) problemlos. Insbesondere bestehen wegen der zeitlich und örtlich statistischen Verteilung der Photonen keine Phasen- und Polarisationsprobleme. Im abgehenden Lichtimpuls erscheint lediglich die Ueberlagerung der in der Zeiteinheit die beiden Zweige durchsetzenden Photonen, d.h. die Summe der jeweiligen Lichtleitungen.

Fig. 2 zeigt ein Prinzipschema für die Zuschaltung der TT-Koppler. (K) mit Teilnehmerstation (TS) in linien-bzw. ringförmigen Fasernetzen. Mit b. sind die Abzweigdämpfungen jeder Teilnehmerstation, mit b_, die Streckendämpfungen zwischen den Statt
tionen bezeichnet.

Beim Signaldurchgang einerseits über den Verstärkerzweig und andererseits direkt durch den TT-Koppler entstehen am Kopplerausgang zwischen den korrespondierenden Lichtsignalen Laufzeitunterschiede, die bei der Demodulation in der nächstfolgenden Station zu Störerscheinungen führen können. Um solche auszu-

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schliessen, sind gewisse zusätzliche Massnahmen erforderlich, die nachstehend näher erläutert werden. Diese beziehen sich hier auf die Informationsübertragung mit Impulsen, was jedoch keine Einschränkung bedeutet, da entsprechende Massnahmen auch bei analoger Uebertragung zur Anwendung gelangen können.

Im Hinblick auf die vorgegebene maximal zulässige Uebertragungsdämpfung zwischen zwei benachbarten intakten Stationen dürfen die Dämpfungen der einzelnen Uebertragungsstrecken, wenn man fordert, dass bei Ausfall einer oder auch von mehreren aufeinanderfolgenden Station(en) der Informationsfluss zwischen den übrigen Stationen erhalten bleibt, gewisse Werte nicht überschreiten. Anderseits aber sollen sich die einzelnen Uebertragungselemente (TT-Koppler, Stammleitung) noch mit tragbarem Aufwand realisieren lassen. Eine wichtige Rolle hierbei spielt das jeweilige Verhältnis der Leistungsteilung Empfangspfad/Direktdurchgang beim Kopplereingang. Sowohl eine hohe Abzweigdämpfung (und damit eine kleine Direkt-Durchgangsdämpfung) als auch eine sehr kleine Abzweigdämpfung (und damit eine hohe Direkt-Durchgangsdämpfung) vermindern die zulässige Uebertragungsdämpfung der Stammleitung. Offensichtlich existiert bezüglich Leistungsteilung Empfangspfad/Direktdurchgang für jede Zahl η der ausfallzulässigen Stationen ein bestimmtes Verhältnis, bei dem die zulässige Streckendämpfung

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zwischen zwei benachbarten intakten Stationen ein Maximum ist. Die optimalen Koppeldämpfungen Abzweig-Empfangspfad bzw. Koppler-Direktdurchgang sind dabei bestimmt durch

b_E = 10 · lg(n + 1) db, b = 10 · Ig(I + l/n) db.

Für die maximal zulässige Streckendämpfung folgt die Beziehung

-Ϊ

^bSmax = ^bDmax-^^2bA ^{+ (n + 1)b}F * " · Ig ⁽^^}

Hierin bedeuten: b_n die maximal zulässige Uebertragungs-

Umax « . , ,

intakten

dämpfung zwischen zwei benachbartenV"Stationen, 2b die gleich gross angenommenen Dämpfungen der Abzweigleitungen h und 5 (vgl. Fig. 1), b_p die jeweilige Uebergangsdämpfung TT-Koppler/ Faserbündel und η die Zahl der aufeinanderfolgenden ausfallzulässigen Stationen.

Die Leistungsteilung Empfangspfad/Direktdurchgang muss sich somit wie l/n verhalten. Die Dämpfungen der Abzweigleitungen 4 und 5 haben effektiv eine Verminderung der maximal zulässigen Uebertragungsdämpfung b_ zur Folge und sind daher möglichst klein zu halten. Im Optimalfall b_A = 0 erhält man beispielsweise für b_n = 40 db als maximal zulässige Uebertragungsdämpfung und b_ = Ί db Uebergangsdämpfung TT-Koppler/Faserbündel für die jeweils zulässige totale Streckendämpfung und

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- yp-

die· entsprechenden Koppeldämpfungen die folgenden Zahlenwerte

(z = Zahl der zwischen den aufeinanderfolgenden ausfallzulässigen Stationen liegenden Teilstrecken)

η	0	1	2	3	9,1	Dim.
Smax	36	26	19,7	14,2	6,99	db
^bE	0	3,01	4,77	6,02	0,97	db
^bK	OO	3,01	1,76	1,25	5	db
z=n+l	1	2	3	H

Die Verteilung der Gesamtdämpfung b,, auf die ζ Teilstrecken

olUaX

ist dabei innerhalb gewisser Grenzen freigestellt. Die erlaubten Streckendämpfungen nehmen bei wachsendem η ziemlich schnell ab. Mit den heute verfügbaren dämpfungsarmen Lichtleitfasern sollte jedoch auch die Realisierung von relativ kleinen Werten möglich sein. Je grosser η gewählt werden kann, umso grosser ist die üebertragungssicherheit. Praktisch dürfte der Fall η = 1 bereits genügen, in Sonderfällen kann man jedoch auch bis η s 2 oder η = 3 gehen.

Um den Dynamikbereich des Empfängers voll ausnützen zu können, muss im Normalbetrieb möglichst mit optimaler Senderleistung und angemessen hoher Empfangsleistung gearbeitet werden. Im Extremfall, wobei die Streckendämpfungen den höchstzulässigen Werten entsprechen, beträgt der Pegelabfall bei Ausfall einer

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Station (η = 1) etwa 20 db, beim gleichzeitigen Ausfall von zwei aufeinanderfolgenden Stationen (n = 2) rund 25 db. Als Nutzsignal wirken dann die Sendeimpulse der letzten davor liegenden intakten Station. Der Dynamikbereich des Empfängers muss einschliesslich einer gewissen Reserve etwa 30 db betragen, welcher Wert sich noch gut realisieren lässt.

Eine erste Möglichkeit zur Störunterdrückung besteht darin, dafür zu sorgen, dass in der Ebene einer jeden Sendereinkopplung alle Lichtsignale der voranliegenden Stationen dermassen geschwächt erscheinen, dass diese in der nächstfolgenden Station bei der Impulsabtastung mit einer gleitenden Schwelle,/auf der halben Impulshöl^ unterdrückt werden. Da die Amplitude der detektierten Impulse der jeweiligen Lichtleistung proportional ist, dürfte hierfür ein Leistungs-

bereits

unterschied um einen Faktor lCfeenügen. Dies ergibt allerdings eine Bedingung dafür, dass die totale Uebertragungsdämpfung zwischen den Ebenen der Sendereinkopplungen zweier benachbarter Stationen einen gewissen Wert (z.B. 10 db) nicht unterschreiten darf. Mit den jeweiligen Dämpfungen der einzelnen Uebertragungselemente (TT-Koppler, Stammleitung) ist jedoch diese Forderung praktisch bereits erfüllt. Die von Natur aus relativ hohe Durchgangsdämpfung des TT-Kopplers wird hier direkt dazu ausgenutzt, um die Störimpulse von den

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Nutzimpulsen zu trennen. Bei η ausfallzulässigen Stationen werden die Mindestdämpfungen b_ . der Teilstrecken (Stammleitung) über die ζ = η + 1 Teilstrecken aufsummiert. Man hat deshalb zusätzlich darauf zu achten, dass bezüglich der totalen Uebertragungsdämpfung zwischen zwei benachbarten intakten Stationen stets die Bedingung (n + Db_n, _m.^ b„ ^

erfüllt ist. Mit den obgenannten Zahlenwerten z.B. lässt sich diese Ungleichung für η = 1 und η = 2 noch mit Reserve einhalten.

Eine zumindest theoretisch noch günstigere Lösung würde darin bestehen, die Dämpfungen der einzelnen Uebertragungselemente möglichst klein zu machen und dafür in die Zwischenleitung 3 des TT-Kopplers ein Dämpfungsglied einzubauen. Da dieses stets nach der Empfängerabzweigung zugeschaltet ist, kommen für die totale Uebertragungsdämpfung bei η ausfallzulässigen Stationen statt n+1 nur η solche Dämpfungen in Betracht. Die dadurch erzielte Einsparung an Uebertragungsdämpfung wird allerdings durch die nicht ganz vermeidbaren Dämpfungen der einzelnen Uebertragungselemente mindestens z.T. wieder aufgewogen, so dass der tatsächliche Gewinn u.U. kaum nennenswert in Erscheinung tritt.

Zu rechnen ist auch mit dem Fall, dass eine Station langsam

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ausfällt, z.B. infolge eines allmählichen Rückganges der Emission der LE-Diode. Es könnte dann der Zustand eintreten, dass die Sendeimpulse und die den Koppler direkt durchlaufenden Störimpulse gleiche Amplituden haben, so dass eine eindeutige Demodulation in der nachfolgenden Station nicht mehr möglich wäre. Ein solcher Betriebsfall lässt sich leicht mit einem Monitor im Sender erfassen, welcher ein unzulässiges Absinken der Sendeleistung signalisiert und u.U. die betreffende Teilnehmerstation ausser Funktion setzt. Dieser Mehraufwand fällt praktisch kaum ins Gewicht, da eine ständige Ueberwachung der einzelnen Sendepegel ohnehin erwünscht ist. Zur Kontrolle genügt ein Anteil von etwa 10 %, welcher einer Leistungseinbusse von nur 0,²I db entspricht.

Eine weitere Möglichkeit zur Störunterdrückung ist ein Ausgleich des Laufzeitunterschiedes zwischen Sende- und Störimpulsen durch eine entsprechende Länge £ der Zwischenleitung 3. Dieser Ausgleich dürfte nicht kritisch sein. Laufzeitunterschiede zwischen korrespondierenden Informationen machen sich bei der Demodulation im Sinne von Jitter bemerkbar, wodurch eine gewisse Verschlechterung des Geräuschabstandes entsteht. Zulässig sind Werte bis etwa - 15 % der jeweiligen Pulsperiode. Im Hinblick auf eine möglichst kurze Ausgleichslänge ist von vornherein eine möglichst geringe

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Laufzeit im Verstärkerzweig anzustreben, d.h. kurze Längen der Abzweigleitungen 4 und 5, geringe Laufzeiten der elektrischen Schaltungen u.a.m. Bei Verwendung der heute üblichen, relativ billigen TTL-Schottky-Low-Power-Technik kann man hier minimale Laufzeiten von etwa 50 ns erwarten. Mittels der schnelleren ECL-Schaltkreise.. lassen sich noch beachtlich kürzere Laufzeiten erzielen.

Mit der Serieschaltung mehrerer Stationen längs einer Stammleitung treten naturgemäss die jeweiligen Laufzeitunterschiede immer mehr in Erscheinung. Andererseits wird jedes die Stammleitung direkt durchlaufende Signal infolge der relativ hohen Durchgangsdämpfung der TT-Koppler allein so geschwächt, dass es, wie die obgenannten Dämpfungswerte zeigen, nach höchstens fünf Stationen (gesamte Streckendämpfung kO - 50 db) bereits unwirksam geworden ist. Bezüglich einer Vielzahl solcher Stationen genügt es in diesem Fall, allfällige Laufzeiteinflüsse lediglich auf ein Intervall von fünf Stationen zu beziehen.

beispielsweise

UmVeine Laufzeit von 50 ns auszugleichen, muss die Leitungslänge etwa 10 m betragen. Bezogen auf eine maximale Bitfrequenz von z.B. 10 Mbit/s (d.h. 100 ns pro Impulsperiode) und - 10 % Gesamtjitter über fünf Stationen muss die Länge dieser Leitung auf - 40 cm genau stimmen. Ueberdies kann man zusätzlich im Verstärkerzweig noch Abgleichglieder anbringen, die innerhalb des Streubereiches einer abgeschnittenen Leitungs-

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länge einen gewissen Peinabgleich ermöglichen. Für die. Zuschaltung von Verzögerungsleitungen ist natürlich im TT-Koppler der Zwischensteg 3 aufzutrennen, so dass dann der Vollkern 1 aus zwei vorzugsweise gleichen Teilen besteht.

Zwecks Unterdrückung von Grundgeräuschen wird man auch hier im Empfänger mit Impulsabtastung bei gleitender Schwelle auf halber Impulsamplitude arbeiten. Zudem besteht im Normalfall wegen der Dämpfung der Ausgleichsleitung eine u.U. sogar höhere Uebertragungsdämpfung zwischen den Stationen, d.h. ebenfalls eine Abschwächung der Störsignale gegenüber den Nutzsignalen um mindestens 10 db. Ein Laufzeitausgleich kann bei diesem Konzept erst wirksam werden, falls die Nutzimpulse und die Störimpulse etwa gleiche Amplitude aufweisen. Solche Fälle sind denkbar, z.B. falls wegen der örtlichen Gegebenheiten speziell lange Abzweigleitungen vorgesehen werden müssen, so dass relativ kleine Sendeleistungen zur Verfügung stehen. Die Methode des Laufzeitausgleichs ergänzt bei diesen Pegelverhältnissen die erstgenannte Möglichkeit der Störunterdrückung.

Am zweckmässigsten erscheint eine gemischte Anwendung der beiden erläuterten Möglichkeiten. Man wird ja auch auf eine ständige Kontrolle der jeweiligen Sendeleistungen nicht ver-

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ziehten können. Im Normalfall sind somit stets alle Voraussetzungen für die Anwendung der erstgenanten Methode erfüllt. Der Einsatz von Laufzeit-Ausgleichsleitungen dürfte sich daher vorwiegend auf Einzelfälle beschränken.

Für den Vollglaskern 1 kommt jeder durchsichtige Stoff (Silicatglas, Acrylglas) in Betracht. Statt kreisförmig kann der Querschnitt auch rechteckig oder quadratisch sein, die Enden der Faserbündel lassen sich leicht jeder Form anpassen. Für die Abzweigleitungen 4 und 5 wird wegen der geringeren Eingangsverluste, speziell bei kurzen Längen, mit Vorteil Vollmaterial verwendet. Man kann aber die Foto- und LE-Diode auch unmittelbar auf dem Vollkern 1 direkt gegenüber den Koppelflächen 2a, 2b anbringen. Zur Kontrolle der Sendeleistung kann man z.B. einen geringen Teil unmittelbar von der LE-Diode abzweigen oder auch auf der zur Senderankopplung 5 abgewandten Seite des Vollglaskernes 1 eine Fotodiode anordnen, welche das Streulicht des Sendesignales erfasst oder durch eine kleine Oeffnung im Spiegel 2b beleuchtet wird. Eine Dämpfung in der Leitung 3 lässt sich z.B. durch eine absorbierende Mantelschicht 6 realisieren, vorzugsweise aus einem

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Stoff, dessen Brechungsindex gleich oder etwas grosser ist als der des Leiterstoffes. Die Leitung für einen allfälligen Laufzeitausgleich kann, je nach Länge, ein Faserbündel wie auch Vollmaterial (z.B. Acrylglas) sein, wobei sich bei letzterem wiederum geringere EingangsVerluste ergeben. Infolge der möglichst kurzen Längen der Leitungen b und 5 zwischen TT-Koppler und Teilnehmerstation werden die beiden Systeme mit Vorteil in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wie dies in Fig. 1 mit der Umrandung 7 angedeutet ist.

Anstelle des in Fig. 1 dargestellten TT-Kopplers kann aber auch jedes andere bekannte Kopplungssystem verwendet werden, bei dem die Sende- und Empfangswege genügend entkoppelt sind. Die hierbei vorgesehenen Empfangs- und Sendestationen sind lediglich zum Zwischenverstärker zu ergänzen, und es ist im obengenanten Sinne dafür zu sorgen, dass bei der Demodulation zwischen den verstärkten und den das Kopplungssystem direkt durchlaufenden Lichtsignalen keine Störungen auftreten.

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Jede Teilnehmerstation ist also zugleich Zwischenverstärker. Ein für diese bestimmtes Programm wird dabei ausgeschieden, eine abgerufene Information neu hinzugefügt. Nicht an die Station adressierte Programme werden lediglich im Pegel verstärkt und unverändert weitergegeben.

Die Vorteile der vorgeschlagenen Anordnung sind offensichtlich. Bei Ausfall einer Station ist immer noch das den TT-Koppler direkt durchlaufende Signal vorhanden, womit der gesamte übrige Datenverkehr erhalten bleibt. Die auftretende Pegelabsenkung ist nicht gross und kann leicht von der nachfolgenden Station aufgefangen werden. Falls die jeweiligen Uebertragungsdämpfungen genügend klein gehalten werden, dürfen gleichzeitig sogar zwei und mehr aufeinanderfolgende Stationen ausfallen. Es dürfen überdies beliebig viele solche Gruppen ausfallen, vorausgesetzt, dass sich dazwischen jeweils wieder eine intakte Station befindet. Gemäss diesem Schema können somit aus einer Vielzahl von längs einer Stammleitung zugeschalteten Stationen 50 % ausfallen, falls die ausfallzulässige Gruppe nur eine Station (n = 1) umfasst, 2/3 aller Stationen, falls η = 2 ist, 3/4 aller Stationen, falls η = 3 usf. Zwischen den restlichen Stationen ist dann immer noch ein ungehinderter Datenverkehr möglich. Da die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen Ausfalles von mehreren aufeinanderfolgenden Stationen äusserst

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gering ist, ist mit dieser Anordnung bereits eine sehr grosse Uebertragungssicherheit gewährleistet.

Den zulässigen Streckendänpfungen sind scheinbar ziemlich enge Grenzen gesetzt. D\e angeführter Zahlenwerte entsprechen indessen lediglich eineir. momentan en Stand der Technik. Die Verhältnisse werden sofort rünst U-^r, falls man z.B. mit einer höheren maximal zulässigen Jebertragungsdämpfung rechnen kar.n. Möglichkeiten hierzu sind u.a. grössere Senderleistung, höhere Grenzempfindlichkeit des Empfängers, bessere Diodenankopp^ur . ·-.: welche Grossen z.Z . noch keinesfalls optimiert sind.

"as vorgeschlagene Kupplungssystem ermöglicht bei grosser- L-'-. tragungssicherheit den Informationsaustausch in linienforrir. · Fasernetzen. Jede Teilnehmerstation arbeitet zugleich als Z- schenverstärker und ist im Nebenschluss in die Stammleir --.g --<■ schaltet. Die Zuschaltung von über hundert solcher Stationen ist möglich.

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Claims

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Patentansprüche

1. /Anordnung für faseroptische Datenübertragung, wobei die einzelnen Teilnehmerstationen über längs einer Stanunleitung in diskreten Abständen angebrachte T-Koppler angeschlossen sind und die Aus- und Einkopplung des Lichtes richtungsgetrennt erfolgt, so dass zum Anschluss einer Teilnehmerstation zwei T-Koppler erforderlich sind, die richtungsgetrennte Ankopplungen aufweisen und eine als TT-Koppler bezeichnete konstruktive Einheit bilden, wobei das ankommende Licht in der ersten T-Verzweigung des TT-Kopplers in zwei Beträge geteilt wird, wovon der eine zum Empfänger der Teilnehmerstation gelangt und der zweite den TT-Koppler direkt durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung eines auch bei Ausfall von Teilnehmerstationen funktionierenden Datenverkehrs zwischen den übrigen, längs der Stammleitung angeschalteten Teilnehmerstationen jede Teilnehmerstation (E, ZV, S) auch Zwischenverstärker-Eigenschaften besitzt, so dass ein zur Teilnehmerstation (E, ZV, S) gelangendes, nicht an diese adressiertes Signal in dieser demoduliert, regeneriert und/oder verstärkt wird, woraaf es über den zweiten T-Koppler wieder in die Standleitung gelangt, und dass im Hinblick auf die Grenzempfindlichkeit des Empfängers (E) und die jeweilige

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ORIGINAL INSPECTED

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Lichtleistung des Senders (S) die Dämpfungen der einzelnen Uebertragungsstrecken so gewählt sind, dass bei Ausfall von einer oder mehreren Stationen der dadurch entstehende Pegelabfall vom Empfänger der nächstfolgenden intakten Station wieder aufgeholt werden kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Teilnehmerschaltung für nicht an den Teilnehmer adressierte Signale der Empfänger (E) ausgangsseitig auf den Eingang eines Zwischenverstärkers (ZV) und der Ausgang des Zwischenverstärkers (ZV) auf den Eingang des Senders (S) geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Störerscheinungen bei der Demodulation infolge der Laufzeitunterschiede zwischen den in der Teilnehmerstation verstärkten Lichtsignalen und den den TT-Koppler direkt durchlaufenden Lichtsignalen Mittel vorgesehen sind, die bezüglich der Ebene einer jeden Sendereinkopplung alle Lichtsignale der voranliegenden Stationen - falls nötig - dermassen abschwächen, dass diese in der nächstfolgenden Station bei der Impulsabtastung mit gleitender Schwelle auf der halben Impulshöhe unterdrückt werden.

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Ί. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ausgleich der Laufzeitunterschiede zwischen den Sende- und Störimpulsen mittels entsprechender Bemessung der Länge der Direktverbindung im TT-Koppler zwischen dem ersten T-Koppler der Empfängerauskopplung und dem zweiten T-Koppler der Sendereinkopplung.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsteilung Empfangszweig/Direktdurchgang im ersten T-Koppler sich zumindest angenähert wie l/n verhält, so dass die zulässige Streckendämpfung innerhalb einer Gruppe von η aufeinanderfolgenden ausfallzulässigen Teilnehmerstationen zumindest angenähert ein Maximum ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsteilung l/n im Sinne von η = ler ausfallzulässigen Stationen dem Verhältnis 1 : 1 entspricht.

7. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsteilung l/n im Sinne von η : 2 ausfallzulässigen Stationen dem Verhältnis 1 : 2 entspricht.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Direktverbindung gegenüber

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dem Vollquerschnitt des TT-Kopplers gerade um soviel kleiner ist als von der in den TT-Koppler eingestrahlten Lichtleistung im ersten T-Koppler verhältnismässig in den Empfangszweig ausgelenkt wird.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der TT-Koppler mittels eines einzigen, zwischen die Trennflächen des Stamm-Faserbündels geschalteten Vollglaskernes (1) realisiert ist, dass der Kern (1) etwa von der Mitte aus nach beiden Seiten über eine gewisse Länge auf den erforderlichen Querschnitt der Direktverbindung (3) ausgenommen ist, und dass die Endpartien dieser Ausnehmung spiegelnde ^5°-Anschrägungen (2a, 2b) sind, die zur Verwirklichung der T-Verzweigungen dienen.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zur Auskopplung dienenden Anschrägung (2a) und dem Empfänger (E) sowie zwischen der zur Einkopplung dienenden Anschrägung (2b) und dem Sender (S) Lichtleitungen (4, 5) vorgesehen sind.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodiode des Empfängers (E) und die LE-Diode

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des Senders (S) unmittelbar auf dem Vollkern (1) direkt gegenüber den Koppelflächen (2a, 2b) angebracht sind.

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