-
-
Datenverteilnetz mit aktiven optischen Sternkopplern
-
Die Erfindung betrifft ein Datenverteilnetz zur Übertragung von Daten
eines Teilnehmers auf die übrigen Teilnehmer, mit aktiver optischer Sternverteilung
mittels Hybridkopplern, bei denen die interne Verteilung elektrisch erfolgt und
zur Bildung der elektrischen Ebene für jeden Sternzweig ein optischer Sendeempfänger
eingesetzt ist.
-
Ein derartiges Datenverteilnetz ist aus der DE-OS 32 41 942 (vergl.
insbesondere Fig. 3 A - 3 C mit zugehörigem Text) bekannt.
-
Im Vergleich zu Datenverteilnetzen mit passiven Sternkopplern, wie
sie beispielsweise in der Firmenzeitschrift "Fiber Optics Now" der Firma CANSTAR,
Vol. 5 No. 1, 1983 (Druckschrift 1) und dem Prospekt für ein "Net 10 Transmission
System" der Firma Siecor Fiber LAN, 1983 (Druckschrift 2) offenbart sind und bei
denen die Eingangslichtleistung gleichmäßig auf eine Vielzahl von Ausgangsleitungen
aufgeteilt wird, sodaß die Teilnehmeranzahl entsprechend der vorhandenen Lichtleistung
begrenzt und eine Erweiterung darüberhinaus nur mit hohem Aufwand erreichbar ist,
kann dieses Datenverteilnetz wegen der vollständigen Signalgeneration in jedem Sendeempfänger
beliebig erweitert werden.
-
Allerdings kann in jedem dieser bekannten Datenverteilnetze nur ein
einziger Sternkoppler eingesetzt werden, weil sich seinem Ausgangssignal in unzulässiger
Weise die Echosignale der weiteren Sternkoppler überlagern würden (siehe z.B. Fig.
3 der Druckschrift 1 mit zugehörigem Text).
-
In der Praxis ist es, insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen in
vielen Fällen (z.B. bei einem Universitätsgelände mit mehreren Institutsgebäuden)
wünschenswert, eine der Gebäudezahl entsprechende
Anzahl von Sternkopplern
einzusetzen, weil dabei die Leitungen vom Sternkoppler zu den einzelnen Teilnehmern
eines Gebäudes nur in diesem selbst verlaufen und dadurch erheblich kürzer sind
als Leitungen von einem zentralen Sternkoppler zu allen Teilnehmern. Beim Stand
der Technik müßten hierzu in äußerst aufwendiger Weise mehrere (Sub-)Netze über
sehr teuere Ankoppelelektroniken zusammengefaßt werden.
-
Weiterhin ist die Erkennung von Kollisionen (zwei oder mehr Teilnehmer
speisen gleichzeitig Daten in das Netz ein) bei digitaler Datenübertragung auf Netzwerken,
die nach dem häufig verwendeten CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access/Collision
Detection) -Prinzip aufgebaut sind, beim Stand der Technik kompliziert und insbesondere
bei der aus der Druckschrift 2 bekannten Ausführung in den meisten praktischen Fällen
untragbar aufwendig.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Datenverteilnetz nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, welches auf möglichst einfache und
kostengünstige Weise durch mehrere Sternpunkte beliebig erweiterbar und an die topologischen
Gegebenheiten des Einzelfalles anpaßbar ist und bei dem im Falle digitaler Datenübertragung
mit möglichst geringem Aufwand eine Kollisionserkennung möglich ist.
-
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß wenigstens ein aktiver optik
scher Sternkoppler vorgesehen ist und die Sendeempfänger miteinander derart durch
ein elektrisches Koppel feld verknüpft sind, daß das an einem Sternzweig empfangene
Signal nicht zum eigenen Sender, sondern nur an die Sender der übrigen Sendeempfänger
gelangt.
-
Dadurch ist auf einfache und wirksame Weise vermieden, daß auf den
jeweils empfangenden Sternzweigen Echosignale zurückgeführt werden, sodaß die Sternkoppler
voneinander entkoppelt und somit kaskadierbar sind. Datenverteilnetze der eingangs
genannten Art können damit - auch nachträglich - beliebig erweitert und entsprechend
den jeweiligen Verhältnissen durch Minimierung der Kabellängen optimal kostengünstig
gestaltet werden.
-
Im Einzelfall sind sogar Einsparungen aufgrund der geringeren Kabeldämpfung
erzielbar.
-
Darüberhinaus ermöglicht die Erfindung bei digitaler Datenübertragung
nach dem CSMA/CD-Verfahren die notwendige Erkennung von Datenkollisionen mit einfachsten
Mitteln, nämlich nach dem von elektrischen Verteilnetzen (z.B. Ethernet) bekannten
Verfahren.
-
Bei den aus der DE-OS 32 41 942 und der Druckschrift 1 offenkundigen
Datenverteilnetzen müssen dagegen teurere Verfahren angewendet werden, bei denen
jeweils die unterschiedlichen Laufzeiten des gesendeten und des reflektierten eigenen
Signals jedes Sendeempfängers bei der Überlagerung (Kollision) mit wenigstens einem
anderen Signal zu berücksichtigen sind.
-
Eine Kollisionserkennung im Sternkoppler selbst, wie sie beispielsweise
im letzten Bild der Druckschrift 2 angegeben ist, erfordert einen noch wesentlich
höheren Aufwand, da über die Kollisionserkennungsschaltung hinaus Maßnahmen bzw.
Einrichtungen nötig sind, die daraus ein Kollisionssignal (JAM-Signal) erzeugen,
dieses zu den Teilnehmern weiterleiten und dort auswerten.
-
Den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Datenverteilnetzes zu entnehmen.
-
Besonders rationell und kostengünstig in Herstellung und Handhabung
ist das Datenverteilnetz, wenn gemäß Anspruch 2 die Sendeempfänger mechanisch und
elektrisch gleich aufgebaut sind. Durch die Unverwechselbarkeit ist auch eine günstige
Lagerhaltung und problemlose Austauschbarkeit bzw. Erweiterbarkeit derartiger Datenverteilnetze
erreicht.
-
Eine sehr zweckmäßige Ausführung stellt nach Anspruch 3 der an sich
bekannte und damit jedem Fachmann geläufige Steckkartenaufbau dar, wobei die Steckkarten
beispielsweise in 19"-Einschüben angeordnet sind und das Koppel feld auf einer Platine
als Matrix aufgeba6t und vorzugsweise als einfache sowie preisgünstige Rückwandverdrahtung
des 19"-Gestells mit den fest am Gerät angebrachten Steckverbinderteilen (z.B. Buchsenleiste)
leitend verbunden ist.
-
In den Ansprüchen 4 und 5 sind zwei Alternativen für die Verknüpfung
der zu den Sendern der Sendeempfänger führenden Leitungen aufgeführt. Bei der Verknüpfung
im Koppelfeld selbst ist eine Ausführung als Dioden-Matrix zweckmäßig, wobei eine
"Oder"-Funktion realisiert wird und jeweils die Verknüpfungsstellen eines Empfängers
mit dem eigenen Sender unbestückt ist.
-
Die zweite Lösung gemäß Anspruch 5 weist demgegenüber einen noch geringeren
Platzbedarf und Materialaufwand auf, weil dabei weniger Leitungen sowie beim geräteseitigen
Teil des Kartensteckverbinders weniger Pole nötig sind und, insbesondere bei einer
Vielzahl von Sternästen, durch den Wegfall der Diodenmontage ein geringerer Herstellungsaufwand
erforderlich ist.
-
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Datenverteilnetzes
bei einem Teil eines Universitätsgeländes mit drei Institutsgebäuden. Sie stellen
in jeweils schematischer Darstellung die topologische Anordnung des Datenverteilnetzes
(Fig.l) bzw. der durch ein Koppelfeld verbundenen Sendeempfänger des Sternkopplers
im ersten Institutsgebäude dar, wobei der Übersichtlichkeit halber nur zwei der
insgesamt fünf Sendeempfänger gezeichnet sind.
-
In dem dargestellten Teil des Universitätsgeländes liegen in gegenseitigen
Abständen von etwa 500 m drei Institutsgebäude G1, G2 und G3 mit vier, fünf bzw.
sechs Teilnehmern T1 ... T4, T7 T12, T15 ... T19 (Rechner, Drucker, Bildschirm-Terminals,
Speicher),die miteinander bidirektional durch ein Datenverteilnetz verbunden sind.
Dieses ist so aufgebaut, daß in jedem Gebäude G1, G2, G3 ein aktiver optischer Sternkoppler
SK1, SK2, SK3 mit den hausinternen Teilnehmern T1 ... T4 T7 ... T12, 15 ... T19
über kurze optische Datenleitungen (Sternzweige) L1 ... L4 L7 ... L12, L15 ... All9
verbunden ist und die Sternkoppler SK1, SK2, SK3 durch elektrische Datenleitungen
L5,6> L13,14 kaskadiert sind. Auf diese Weise ist gegenüber den aus dem Stand
der Technik bekannten Fällen mit nur einem zentralen Sternkoppler, von dem aus zu
jedem Teilnehmer eine Datenleitung führt, eine erhebliche Einsparung an optischem
Kabel erreicht. Außerdem ist dieses Datenverteilnetz durch
weitere,
entweder in den vorhandenen Gebäuden G1, G2, G3 selbst oder in zusätzlichen Gebäuden
untergebrachte Teilnehmer auf einfache Weise beliebig erweiterbar. Dazu ist allerdings
notwendig, daß die in den Sternkopplern SK1, SK2, SK3 in einer der Zahl der jeweils
an diese angeschlossenen Datenleitungen entsprechenden Anzahl enthaltenen Sendeempfänger
SE1 ... SE5, SE6 ... SE13 sowie SE14 ... SE19 elektrisch derart verknüpft sind,
daß das über eine Datenleitung L1 an einem Empfänger E1 empfangene Datensignal nicht
zum eigenen Sender S1 gelangt, sondern nur zu den Sendern S2 ...
-
13 57 ... 513 bzw. S15 ... S19 der übrigen Sendeempfänger SE2 S7 ...
5 bzw 5 der SE5, SE7 ... SE13 bzw. SE15 ... SE19. Hierzu ist für jeden Sternkoppler
SK1, SK2 und SK3 ein in Matrix-Ausführung ausgeführtes, auf einer Platine P1, P2
bzw. P3 aufgebautes Koppelfeld K1, K2, K3 vorgesehen. Die Sendeempfänger SE1 ...
SE19 sind als identisch aufgebaute Euronorm-Steckkarten für ein 19"-Gestell ausgeführt,
wobei den Steckerstiften jeder Steckkarte eine entsprechende, mit der Gestellrückwand
fest verbundene Steckbuchsenleiste BL1 ... BL19 zugeordnet ist. Die als Rückwandverdrahtung
kostengünstig ausgebildeten Koppelfelder K1, K2, K3 verknüpfen die Sendeempfänger
SE1 SE5, SE6 ... SE13 und SE14 ... SE19 über die Steckbuchsenleisten BL1 ... BL5,
BL6 ... BL13 und BL14 ...bis BLl9 derart, daß jeder Empfänger eines Sendeempfängers
mit den Sendern aller übrigen Sendeempfänger des betreffenden Sternkopplers verbunden
ist.
-
Bei dem in Fig. 2 teilweise ausgeführten Sternkoppler SK1 ist beispielsweise
der Empfänger E1 des Sendeempfängers SE1 nur mit den Sendern S2 bis 55, nicht aber
mit dem eigenen Sender S1 verknüpft.
-
Die zu jedem Sender, beispielsweise S1, führenden Datenleitungen der
Empfänger E2 ... E5 jedes der übrigen Sendeempfänger, SE2 ...
-
SE5, sind in dem betreffenden Sendeempfänger SE1 vor dem Sender durch
ein Oder-Glied Dl zusammengefaßt.
-
Die Ausführung aller Sendeempfänger SE1 ... SE19 als identisch aufgebaute
Steckkarten-Einschübe für 19"-Gestelle gewährleistet eine kostengünstige Herstellung
sowie eine zuverlässige und einfache Handhabbarkeit bei der Montage bzw. der Reparatur
oder Erweiterung derartiger Anlagen. Darüberhinaus bietet die Verknüpfung
der
zusammengehörenden Sendeempfänger über ein in der beschriebenen Weise ausgeführtes
Koppel feld den Vorteil eines geringen Platzbedarfs und Material- sowie Herstellaufwandes.