DE3634898A1

DE3634898A1 - Optisches ortsnetzwerk unter verwendung von mikrowellen-modulationsverfahren

Info

Publication number: DE3634898A1
Application number: DE19863634898
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Darcie
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1987-04-23
Also published as: JPS62116031A; CA1249341A; GB2181920A; GB2181920B; US4701904A; GB8624276D0

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Nachrichten übertragungsanordnung und im einzelnen eine Anordnung die beispielsweise in einem Ortsbereichsnetzwerk (LAN von Local Area Network) verwendet werden kann, bei dem das gesamte Mikrowellen-Frequenzband des optischen Quellen-Detektor systems in getrennte sich nicht überlappende Frequenzband kanäle unterteilt ist und jeder Benutzer Informationen entweder a) über einen getrennten, fest vorgestimmten Kanal, b) über einen freien Kanal, der selektiv unter Verwendung von über einen von allen Sendern und/oder Empfängern ge meinsam benutzten Kanal übertragenen Steuersignalen zuge ordnet wird oder c) über einen Kanal aussendet und/oder empfängt, der selektiv an einem einem Benutzer zugeordneten Empfänger gewählt wird.

Halbleiterlaser und Leuchtdioden (LEDs) lassen sich direkt durch den zugeführten Strom modulieren und liefern eine optische Ausgangsleistung, die dem Modulations strom linear proportional ist. Eine optische Faser kann ein solches moduliertes optisches Signal bei niedriger Verzerrung und voller Unempfindlichkeit gegen Störungen über viele Dutzende von Kilometern weiterleiten. Zusätzlich haben Fotodetektoren hoher Geschwindigkeit eine außerordent lich gute Linearität und können empfangsseitig eingesetzt werden, um ein ursprüngliches, zur Modulation des Halbleiter lasers oder der Leuchtdiode beim Sender benutztes Informa tionssignal zu reproduzieren.

Lichtwellen-Nachrichtenübertragungsanlagen sind in vielerlei Formen verwirklicht worden, beispielsweise als ringförmige Konfigurationen, die in Ortsbereichsnetz werken benutzt werden. Beispielsweise sind in einem Auf satz "On Survivable Rings" von A. Beardsley et al., Telephony, 15. April 1985, Seiten 53, 56, 60, 62 und 64, Konfigurationen mit einer einzigen Verbindung und n Knoten sowie sternförmige und Doppelring-Konfigurationen darge stellt und erläutert worden. Weiterhin sind in Ortsbereichs netzen zahlreiche Multiplexier- und Modulationsverfahren verwendet worden, um Informationen von jedem der Benutzer zu anderen Benutzern des Netzwerks ohne Störungen zu über tragen. Ein üblicherweise verwendetes Multiplexierverfah ren ist das Zeitmultiplexieren von Informationspaketen aktiver Benutzer auf eine optische Sammelleitung (Bus) . In solchen Anlagen erkennt entweder ein zentrales Zutei lungsgerät eine Bedienungsanforderung durch einen Teilneh mer und ordnet diesem eine freie Zeitlage zu, oder konkurrierende Geräte prüfen die Aktivität in jeder Zeit lage. Wenn eine Zeitlage als frei festgestellt wird, so wird das Informationspaket vom zugeordneten Benutzer in diese Zeitlage eingegeben. Hierzu sei beispielsweise auf den Aufsatz "The Experimental Broadband Network", W.M. Hubbard et al. in Globecom ′82, 29. November bis 2. Dezem ber 1982, Miami, Florida Seiten D 6.2.1-D.6.2.2, hinge wiesen. Ein Phasenwinkel-Multiplexieren ist beispielsweise in der US-PS 43 66 565 (G. J. Herskowitz, 28. Dezember 1982) für eine parallele optische Signalübertragung über eine Multimoden-Faser offenbart. Bei den Modulationsverfahren ist beispielsweise eine Spektralverteilungscodierung benutzt worden, um Störungen zu unterdrücken. Dazu wird beispielsweise auf den Aufsatz "Fiber Optic Bus With Spread Spectrum Techniques", P. Pfeiffer et al. in Proceedings of SPIE, Fiber Optics in Local Area Networks, Band 434, 25. August 1983, San Diego, Kalifornien, Seiten 20 bis 23 verwiesen.

Bekannte Lichtquellensysteme verwenden üblicher weise eine Übertragung im Grundband und benutzen daher im allgemeinen die gesamte Bandbreite, die in dem System zur Verfügung steht. Es ergibt sich demgemäß aus dem Stand der Technik das Problem, eine einfache Lichtwellen-Übertragungs anlage zu schaffen die das verfügbare Frequenzspektrum maximal ausnutzt und dabei Konkurrenzprobleme für mehrere Benutzer der Anlage vermeidet.

Das vorstehend erläuterte Problem ist durch die vorliegende Erfindung gelöst worden. Die Erfindung betrifft eine Lichtwellen-Nachrichtenübertragungsanlage die Mikro wellen-Modulationsverfahren benutzt, um mehrere gleichzei tige Übertragungen in getrennten Frequenzbandkanälen über die Anlage zu ermöglichen.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer optischen Nachrichtenübertragungsanlage, die beispielsweise in einem Ortsbereichsnetz (LAN) verwendet werden kann, bei dem jeder Benutzer digitale oder analoge Informationen aussendet und/oder empfängt. Diese Informatio nen sind zur Intensitätsmodulation einer optischen Quelle benutzt worden, um ein Signal zu erzeugen, das ein getrenn tes vorbestimmtes Frequenzband des gesamten Frequenzspek trums der optischen Anlage belegt. Im einzelnen ist bei der vorliegenden optischen Übertragungsanordnung das ge samte Mikrowellen-Frequenzband des optischen Quellen- Detektorsystems in getrennte Frequenzkanäle unterteilt, und jeder Benutzer überträgt und/oder empfängt Informatio nen entweder a) über einen getrennten, fest vorbestimmten Kanal, b) über einen freien Kanal der selektiv durch eine Kopfstation unter Verwendung von Steuersignalen zugeordnet wird, welche über einen von allen Benutzern verwendeten Steuerkanal übertragen werden, oder c) über einen Kanal, der selektiv an einem einem Benutzer zugeordneten Empfänger gewählt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben.

In den Zeichnungen in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Lichtwellen-Übertragungsanlage nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm für eine typische Kanalauslegung bei den Sendeempfängern gemäß Fig. 1;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines beispielhaften Senders für einen Benutzer der Anlage gemäß Fig. 1; wobei ein getrennter Kanal jedem Sendeempfänger fest zugeordnet ist;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Kopfstation zur Verwendung in der Anlage nach Fig. 1;

Fig. 5 ein Flußdiagramm für eine typische Arbeitsfolge des Steuergeräts 36 der Kopfstation gemäß Fig. 4;

Fig. 6 das Blockschaltbild eines beispielhaften Empfängers für einen Benutzer der Anlage nach Fig. 1, wobei jedem Benutzer ein getrennter Kanal fest zugeordnet ist;

Fig. 7 das Blockschaltbild eines beispielhaften Senders zur Verwendung in der Anlage nach Fig. 1, wobei die Kanäle einem Benutzer selektiv zugeordnet sind;

Fig. 8 das Blockschaltbild eines beispielhaften Empfängers für die Anlage nach Fig. 1, wobei die Kanäle dem zugeordneten Benutzer selektiv zugeordnet sind oder von ihm gewählt werden;

Fig. 9 das Blockschaltbild einer optischen Rundspruch Übertragungsanlage, bei der jeder Benutzer selektiv jede von K Mehrkanal-Rundspruchübertra gungen empfangen kann.

Die nachfolgende Erläuterung ist auf eine optische Faser übertragungsanlage gerichtet. Es sei jedoch darauf hingewie sen, daß jede Bezugnahme auf eine optische Faser auch auf die Verwendung eines optischen Übertragungssystems im freien Raum oder auf irgendeine Kombination der in den Fig. 1 und 9 dargestellten Ausführungen gerichtet sein kann.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungs beispiels für eine Lichtwellen-Übertragungsanlage nach der vorliegenden Erfindung. Die Anlage ermöglicht jedem von einer Vielzahl von Benutzern miteinander oder mit Perso nen oder Geräten in Verbindung zu treten, die über ein Nach richtennetz außerhalb der vorliegenden Anlage erreicht werden können. Alternativ läßt sich die vorliegende Lichtwellen- Übertragungsanlage benutzen, um viele Informationskanäle im Rundspruchverfahren zu jedem Benutzer oder Teilnehmer zu führen, wobei die einzelnen Teilnehmer denjenigen Kanal wählen, von dem sie Informationen empfangen möchten.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist jedem Benutzer 1-N ein getrennter Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N zugeordnet, wobei jeder Sendeempfänger 10 _i einen Sender 11 und einen Empfänger 12 enthält. Bei der vorliegenden Anordnung ist die gesamte Mikrowellen-Frequenzbandbreite des optischen Quellen-Detektorsystems in eine Vielzahl von beispielsweise N getrennten Kanälen unterteilt, wie in Fig. 2 gezeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der Empfänger 10₁ bis 10 _N fest einem getrennten Kanal der N Kanäle zugeordnet. Diese Auslegung verringert die Kompli ziertheit jedes Sendeempfängers. Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch alternative Ausführungs beispiele umfassen kann, bei denen jeder der

a) Sender 11 der Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N und/oder jeder der
b) Empfänger 12 der Sendeempfänger selektiv irgendeinem der N Kanäle zugeordnet sein kann.

Bei dem obigen alternativen Ausführungsbeispiel a) kann jeder Sender 11 einem freien Kanal mit Hilfe von entweder

a) Steuersignalen einer zentralen Netzwerkeinheit oder
b) durch Verwendung irgendeines bekannten Konkurrenzzutei lungsverfahrens für die Bestimmung eines inaktiven Kanals zugeordnet werden.

Das letztgenannte Ausführungsbeispiel erhöht jedoch den Aufwand und die Kompliziertheit der Sendeempfänger, da jeder Sendeempfänger in der Lage sein muß, alle möglichen Träger der N Kanäle zu erzeugen, und zwar entweder selektiv bei jedem Sendeempfänger oder automatisch unter Ansprechen auf Steuersignale von entweder der zentralen Netzwerkeinheit oder einer zugehörigen Konkurrenzzuteilungseinrichtung.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist der Ausgang der Sender 11 in den Sendeempfängern 10₁ bis 10 _N über optische Richtungskoppler 14₁ bis 14 _N an eine optische Faser 13 angekoppelt. Jeder der optischen Koppler 14 _i ist so ausge legt, daß er die Informationssignale vom zugeordneten Benutzer in die Faser 13 zwecks Übertragung in die gleiche Richtung einkoppelt, wie die von allen anderen Benutzern in die Faser 13 eingekoppelten Signale, wobei die Informa tionssignale zu einer als Option vorgesehenen Kopfstation oder Kopfeinheit 15 gerichtet sind. Diese führt, wenn sie vorhanden ist, das Signal von jedem der Sender 11, das über die Faser 13 in den getrennten Kanälen empfangen wird, entweder

a) zu einer optischen Faser 16 für alle Ortsverbindungen in der Anlage oder
b) zu dem externen Übertragungsnetzwerk, nachdem alle erforderlichen Verarbeitungsvorgänge durchgeführt worden sind, wie noch genauer erläutert werden soll.

Wenn die Kopfeinheit 15 nicht vorhanden ist werden die Signale auf der Faser 13 direkt zur optischen Faser 16 geführt. Die Ausgangssignale der Netzwerkeinheit 15, die über die Faser 16 laufen, werden durch optische Koppler 17₁ bis 17 _N den Empfängern 12 in den Sendeempfängern 10₁ bis 10 _N zugeführt. Die Empfänger 12 demodulieren nur die über den ihrem Sendeempfänger zugeordneten Kanal empfange nen Signale und weisen die Signale auf allen anderen Kanä len zurück. Das Ausgangssignal jedes Empfängers 12 wird dann dem zugeordneten Benutzer zugeführt. Es sei darauf hingewiesen, daß die lineare Anordnung der optischen Fasern 13 und 16 gemäß Fig. 1 sowie die nachfolgend zu erläuternde, alternative Anordnung gemäß Fig. 9 nur zur Vereinfachung der Erläuterung der vorliegenden Übertragungsanlage vorge sehen sind. Ferner sei darauf hingewiesen, daß in der Praxis verwendete Fasern 13 und 16 im allgemeinen beispielsweise Kombiniereinrichtungen bzw. Teiler enthalten, um als Option vorhandene Wege in einem beliebigen, baumartigen Verteilungssystem bereitszustellen, wobei jeder Weg einen oder mehrere optische Koppler enthält, wie beispielsweise in Fig. 1 für den Benutzer 3 gezeigt. Ein solches baumför miges Verteilungssystem würde die Wegführung optischer Fasern 13 und 16 in beispielsweise einem Gebäude oder zwischen Gebäuden, falls nötig, erleichtern. Alternativ kann bestimmten Benutzern das Ausgangssignal der Kopfstations- Netzwerkeinheit 15 über eine optische Freiraumverbindung 19 a zugeführt werden, und die Einheit 15 kann Übertragungen von solchen Benutzern über eine optische Freiraumverbindung 19 b empfangen. Für einen Benutzer, der eine solche Freiraum verbindung verwendet, können der Sender 11 und der Empfänger 12 das optische Signal direkt von der Netzwerkeinheit 15 empfangen bzw. zu ihr aussenden. Daher sind die dem Benutzer 3 zugeordneten optischen Koppler 14₃ und 17₃ nur erforderlich, wenn dieser Benutzer an optische Fasern 13 bzw. 16 angeschaltet ist.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines beispielhaf ten Senders 11 zur Verwendung in dem obenerwähnten, bevor zugten Ausführungsbeispiel, bei dem jeder Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N dauernd einem getrennten Kanal der in Fig. 2 gezeigten Kanäle 1-N zugeordnet ist. Ein Modulator 20 kann irgendein geeigneter Modulator sein. Nachfolgend soll jedoch angenommen werden, daß ein spannungsabgestimmter Oszillator (VTO) 20 auf eine an seinen Eingang angelegte Steuergleich spannung anspricht, um eine bestimmte Trägerfrequenz ω _i zu erzeugen. In bekannter Weise wird durch Änderung der an den spannungsabgestimmten Oszillator 20 angelegten Gleichspannung eine entsprechende Änderung der Ausgangs frequenz erzielt. Der getrennte Wert der für jeden VTO 20 der Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N zur Erzeugung der zugeordne ten Trägerfrequenz erforderlichen Steuergleichspannung läßt sich entweder aus getrennten Gleichspannungsquellen, einer zentralen Gleichspannungsquelle oder aus irgendeiner Kombi nation von Quellen gewinnen, und zwar abhängig von der ört lichen Lage jedes der Sendeempfänger und der Benutzer der Anlage.

Gleichzeitig wird ein digitales Datensignal oder ein Informationseingangssignal von einem zugeordneten Be nutzer über eine Kapazität 22 an den Eingang des VTO 20 angelegt, um die zugeordnete Trägerfrequenz ω _i beispielsweise in ihrer Frequenz zu modulieren (FM) und die digitalen Daten oder das Informationssignal über den durch die Trägerfrequenz ω _i bezeichneten Kanal zu übertragen. Es sei beispielsweise angenommen, daß an den Sender 11 des Sendeempfängers 10₁ eine Steuergleichspannung mit einem Wert angelegt ist, der zur Erzeugung der Trägerfrequenz ω₁ im zugeordneten VTO 20 führt. An den Sender 11 des Sendeempfängers 10₂ ist eine Steuergleichspannung angelegt, die Trägerfrequenz ω₂ im zugeordneten VTO 20 erzeugt. An den Sender 11 des Sende empfängers 10 _N ist eine Steuergleichspannung angelegt, die die Erzeugung der zugeordneten Trägerfrequenz ω _N im zuge ordneten VTO 20 bewirkt. Das Ausgangssignal des VTO 20 wird zur direkten Modulation einer optischen Quelle 21 benutzt, die beispielsweise eine Halbleiter-Laserdiode oder irgendeine andere Lasereinrichtung oder eine Leuchtdiode (LED) sein kann. Das Ausgangssignal kann auch zur Beauf schlagung eines externen Lichtintensitätsmodulators benutzt werden, wie beispielsweise ein elektrooptischer Lithium niobat-Modulator oder ein Mehrfach-Quantensprungmodulator (Multiple Quantum Well Modulator). Als Ergebnis wird der Laser 21 intensitätsmoduliert, und zwar mit den zugeordne ten Mikrowellen-Kanalfrequenzen, die vom zugeordneten VTO 20 empfangen werden. Das optische Ausgangssignal der opti schen Quelle 21 wird über eine optische Verbindung zum zugeordneten optischen Koppler 14 _i zur Weiterleitung an die Kopfeinheit 15 über die Faser 13 übertragen.

Bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem jedem der Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N eine getrennte feste Träger frequenz ω _i zugeordnet ist, führt die Kopfeinheit 15 folgende Funktionen aus:

a) Sie empfängt jedes aktive Kanalfrequenzband,
b) sie bestimmt, wohin jeder Kanal zu übertragen ist (an einen anderen örtlichen Benutzer oder an das externe Netz),
c) sie wandelt die empfangenen Kanalfrequenzen
- (1) in die richtige Kanalfrequenz für einen bestimmten örtlichen Benutzer der Anlage um oder
- (2) beispielsweise in ein Grundband-Digitalsignal des externen Netzes, und
d) führt dieses Signal zur optischen Faser 16 zur Übertragung an einen bestimmten örtlichen Benutzer oder zur Übertragungseinrichtung 18 zwecks Weiterleitung über das externe Netz.

Eine beispielhafte Anordnung für eine Kopfeinheit 15 bei diesem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 gezeigt. Es wer den dort die Mehrfach-Kanalsignale auf der Faser 13 von einem Fotodetektor 30 aufgenommen, der die Lichtwellen signale auf der Faser 13 in entsprechende elektrische Signale umwandelt.

Die elektrischen Mehrfach-Kanalsignale mit Mikro wellenfrequenzen werden gleichzeitig zu einer Bank mit N Kanalfiltern 31₁ bis 31 _N übertragen. Jedes Filter 31 _i läßt nur das Signal im zugeordneten, getrennten Kanal frequenzband durch und sperrt alle anderen Signale. Bei spielsweise läßt das Filter 31₁ nur das Frequenzband des Kanals 1 durch, der dem Sendeempfänger 10₁ zugeordnet ist. Das Filter 31₂ läßt nur das Frequenzband des Kanals 2 durch, der dem Sendeempfänger 10₂ zugeordnet ist, und das Filter 31 _N überträgt nur das Frequenzband des Kanals N, der dem Sendeempfänger 10 _N zugeordnet ist. Die Ausgangs signale der Filter 31₁ bis 31 _N werden Demodulatoren 32₁ bis 32 _N zugeführt. Jeder der Demodulatoren 32₁ bis 32 _N wandelt die elektrischen Mikrowellensignale des durch das zugeordnete Filter 31 _i übertragenen, besonderen Frequenz bandes in ein digitales Grundbandsignal um. Demodulatoren sind bekannt,und es kann jede geeignete Anordnung für die Demodulatoren 31 in Fig. 4 benutzt werden, beispielsweise eine Anordnung mit Phasenregelschleife oder ein Begrenzer- Diskriminator für ein frequenzumgetastetes Signal. Die Ausgangssignale der Demodulatoren 32₁ bis 32 _N werden an getrennten Eingängen 33₁ bis 33 _N einer Gatter- (oder Ver mittlungs-) -Einrichtung 34 aufgenommen.

Die Gattereinrichtung 34 verbindet

a) jeden der Eingänge 33₁ bis 33 _N mit entweder dem externen Netz über die Verbindungseinrichtung 18 oder mit Ausgängen 35₁ bis 35 _N und
b) das externe Netz mit jedem der Ausgänge 35₁ bis 35 _N, und zwar unter Ansprechen auf Steuersignale von einem Steuergerät 36. Das Steuergerät 36 enthält einen Speicher 37 der das Programm enthält und einen Kurzzeitspeicher, der
- 1a) bestehende Querverbindungen verfolgt,
- 1b) geeignete Wege über die Gattereinrichtung 34 sucht und
- 1c) in bekannter Weise Verbindungswege über die Gatter einrichtung 34 herstellt wenn eine Verbindung einge leitet wird, oder Wege unterbricht, wenn eine Verbin dung aufhört.

Das Steuergerät 36 kann einen Mikroprozessor oder einen Rechner umfassen, der Ursprungs- und Bestimmungsadressen beim Beginn einer Verbindung aufnimmt, und - wie im Flußdiagramm gemäß Fig. 5 gezeigt - den Speicher 37 nach freien Wegen vom jeweiligen Eingang zum gewünschten Aus gang durchsucht. Wenn ein solcher Weg gefunden ist, sendet das Steuergerät 36 geeignete Steuersignale aus, um die jeweiligen Gatter oder Schalter in der Gatterein richtung 34 zu schließen und den Weg durchzuschalten. Es sei darauf hingewiesen, daß Ursprungs- und Bestimmungs adressen über einen getrennten gemeinsamen Signalkanal von den Sendeempfängern 10₁ bis 10 _N und dem externen Netz übertragen werden können. Bei einer solchen Signal gabeanordnung wäre ein getrenntes Signalkanalfilter 38 mit zugeordnetem Demodulator 39 erforderlich, dessen Ein gangssignal vom Fotodetektor 30 kommt. In entsprechender Weise würde die Signalgabeinformation dem Steuergerät 36 vom externen Netz über eine Leitzung 40 zugeführt. Alter nativ können die Ursprungs- und Bestimmungsadressen in bekannter Weise in einem Kopf- oder Endabschnitt eines Informationspaketes übertragen werden. Bei einer solchen Anordnung können die Ausgangssignale der Demodulatoren 32₁ bis 32 _N und des externen Netzes dem Steuergerät 36 direkt über eine Leitung oder einen Bus 40 zugeführt werden.

Die Ausgänge 35₁ bis 35 _N der Gattereinrichtung 34 sind mit Modulatoren 41₁ bis 41 _N verbunden. Wenn die Modulatoren 41₁ bis 41 _N beispielsweise spannungsabgestimmte Oszillatoren (VTO) sind, modulieren sie unter Ansprechen auf getrennt zugeordnete Gleichspannungspegel das Eingangs signal von der Gattereinrichtung 34 auf die für den VTO 20 in Fig. 3 beschriebene Weise in das Frequenzband der Kanäle 1 bis N. Im einzelnen erzeugt der VTO 41₁ abhängig von einem Gleichspannungspegel die Trägerfrequenz ω₁ und moduliert diese Trägerfrequenz mit dem vom Ausgang 35₁ der Gattereinrichtung 34 kommenden Eingangssignal, um ein Ausgangssignal im Frequenzband des Kanals 1 zu liefern. Die VTOs 41₂ bis 41 _N erzeugen in entsprechender Weise unter Verwendung von Trägerfrequenzen ω₂ bis ω _N Ausgangs signale in den entsprechenden Kanälen 2 bis N.

Die einzelnen Ausgangssignale der Kanäle 1 bis N von den VTOs 41₁ bis 41 _N werden einem Kombinierer 42 zuge führt, und das kombinierte Ausgangssignal wird als Ein gangssignal an eine optische Quelle 43 gegeben. Diese kann jeden geeigneten Halbleiterlaser oder eine andere Einrich tung umfassen, wie oben für die optische Quelle 21 in Fig. 3 beschrieben, und sie wird durch das Eingangssignal vom Kombinierer 42 intensitätsmoduliert. Das Lichtwellen- Ausgangssignal, das die kombinierte Information der Kanäle 1 bis N enthält, wird über die Faser 16 übertragen. Obwohl die Möglichkeit besteht, alle Signale von den VTOs 41₁ bis 41 _N in einem einzigen Kombinierer 42 zu kombinieren, können auch Untergruppen dieser VTO-Ausgangssignale kombi niert werden, beispielsweise die Ausgangssignale der VTOs 41₁ bis 41₂ im Kombinierer 42 und die Ausgangssignale der VTOs 41₃ bis 41 _N in einem Kombinierer 44. Die Ausgangs signale der Kombinierer 42 und 44 können dann entweder zu einem einzigen Eingangssignal für die optische Quelle 43 kombiniert werden, oder die Ausgangssignale der Kombi nierer 42 und 44 können als getrennte Eingangssignale für optische Quellen 43 bzw. 45 vorgesehen werden, wobei die Ausgangssignale der optischen Quellen 43 und 45 in einem optischen Kombinierer 46 zwecks Übertragung auf der opti schen Faser 16 und/oder über eine Freiraumverbindung 19 kombiniert werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erreichen die Ausgangskanal signale der Kopfeinheit 15, die über die optische Faser 16 laufen die optischen Koppler 17₁ bis 17 _N nacheinander. Jeder der Koppler 17 _i gibt einen Teil des über die Faser 16 laufenden Signals zum Empfänger 12 des zugeordneten Sendeempfängers 10 _i Eine typische Anordnung für einen Empfänger 12 bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem jedem Sendeempfänger 10₁ bis 10 _N ein fester, getrennter Kanal der Kanäle 1 bis N zugeordnet ist, ist in Fig. 6 gezeigt.

Bei dem Empfänger gemäß Fig. 6 wird das Eingangs signal vom zugeordneten optischen Koppler 17 _i durch einen Fotodetektor 50 aufgenommen, der das Lichtwellensignal der empfangenen Kanäle 1 bis N in ein entsprechendes elektri sches Signal mit der Mikrowellenfrequenz der zugeordneten Kanäle umwandelt. Das elektrische Ausgangssignal vom Fotodetektor 50 kann im Verstärker 51 auf den richtigen Pegel verstärkt und an den Eingang eines Bandpaßfilters 52 angelegt werden. Dieses Filter läßt nur die Signale des dem jeweiligen Sendeempfänger 10 _i zugeordneten Kanals durch und sperrt alle anderen Kanalsignale. Wenn beispielsweise der Sendeempfänger 10₁ auf dem Kanal 1 sendet und empfängt, läßt das Filter 52 im Empfänger 12 des Sendeempfängers 10₁ nur das empfangene Frequenzband des Kanals 1 durch und sperrt die Signale aller anderen Kanäle. Das Kanalsignal vom Filter 52 wird einem Demodulator 53 (beispielsweise einem PLL oder in Verbindung mit frequenzumgetasteten Signalen einem Begrenzer-Diskriminator) zugeführt, um die elektrischen Mikrowellensignale vom Filter 52 zur Verwen dung durch den jeweiligen Benutzer in ein digitales Grund bandsignal umzuwandeln. Wenn bei einem alternativen Aus führungsbeispiel die Signalgabe über einen Signalkanal durchgeführt wird, der getrennt von den Kanälen 1 bis N ist, dann enthält der Empfänger 12 außerdem ein getrenntes Bandpaßfilter 54 , das nur das Frequenzband des Signalgabe kanals durchläßt und alle anderen Signale sperrt, so daß die Signalgabeinformation nach Durchlaufen eines getrennten Demodulators 55 zum zugeordneten Benutzer gesendet werden kann.

Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer beispiel haften Anordnung für einen Sender 11 gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel bei dem die Kanäle 1 bis N selektiv zugeordnet werden können. Der Sender 11 weist einen VTO 20 , eine optische Quelle 21 und eine Kapazität 22 auf. Die Bauteile arbeiten auf die für die entsprechenden Bauteile in Fig. 3 beschriebene Weise. Der Sender 11 enthält weiterhin eine Gattereinrichtung 60 und ein Steuergerät 61. Die Gattereinrichtung 60 liefert, abhängig vom Steuergerät 61, die jeweilige Steuergleich spannung für den dem Sender 11 zugeordneten Kanal an den VTO 20. Wenn beispielsweise angenommen wird daß die Anlage einen getrennten Kanal für Signalgabezwecke zur Kopfeinheit 15 benutzt, dann wird ein Aushängesignal vom jeweiligen Benutzer durch das Steuergerät 61 festgestellt, das die Gattereinrichtung 60 zur Lieferung der Steuergleichspannung veranlaßt, die bewirkt, daß der Steuerkanal (beispielsweise der Kanal X) im VTO 20 erzeugt wird. Der Benutzer sendet dann die Ursprungs- und Bestimmungsadresse über den VTO 20 und den Laser 21 zur Kopfeinheit 15. Dort nimmt deren Steuergerät 36 die Ursprungs- und Bestimmungsadresse über den Fotodetektor 30 , das Bandpaßfilter 38 und den Demodu lator 39 auf und stellt einen freien Kanal fest. Die ent sprechende Information wird über die Faser 16 zu dem dem Sender 11 zugeordneten Empfänger 12 übertragen und dann über eine Leitung 62 dem Steuergerät 61 des Senders 12 zugeführt. Das Steuergerät 61 trennt daraufhin den Weg für die dem Steuerkanal zugeordnete Steuergleichspannung und baut einen Weg auf, über den diejenige Steuergleichspannung dem VTO 20 zugeführt wird, welche zur Übertragung der Daten vom Benutzer über den zugeordneten freien Kanal führt. Am Ende einer Verbindung nimmt das Steuergerät 61 vom Benutzer über die Leitung 63 außerdem ein Einhängesignal beispiels weise im Kopfabschnitt einer Übertragung zur Einheit 15 auf, das dann als Schlußsignal erkannt wird. Unter Ansprechen darauf trennt das Steuergerät 61 den Weg über die Gatter einrichtung 60 für die Steuergleichspannung, die für den zugeordneten Übertragungskanal benutzt worden ist, und die Kopfeinheit 15 gibt ihren Weg über die Gattereinrichtung 34 frei und aktualisiert ihren Speicher 37 , um sowohl den freien Weg und außerdem anzuzeigen daß der zugeordnete Kanal jetzt für eine nachfolgende Zuordnung frei ist.

Die Anordnung gemäß Fig. 7 kann auch in der Anlage nach Fig. 1 verwendet werden, bei der die als Option vor handene Kopfeinheit 15 nicht benutzt wird und die optischen Fasern 13 und 16 zu einem Ortsbereichsnetz (LAN) verbunden sind. Bei einer solchen LAN-Anordnung kann jeder Empfänger 12 einem getrennten Kanal der Kanäle 1-N fest oder selektiv zugeordnet werden, indem beispielsweise die Anordnung nach Fig. 6 oder 8 benutzt wird. Bei einer solchen Anordnung liefert ein Benutzer, der mit irgendeinem anderen Benutzer in Verbindung treten will, die entsprechende Bestimmungs adresse über die Leitung 63 an das zugeordnete Steuergerät 61. Auf der Grundlage der gelieferten Bestimmungsadresse veranlaßt das Steuergerät 61 das Durchschalten des jeweils richtigen Weges über die Gattereinrichtung 60, um die ge eignete Steuergleichspannung an den VTO 20 anzulegen, bei der die Information über den richtigen Kanal übertragen wird, den der Empfänger des gewünschten Benutzers über die optische Faser 13 und dann die Faser 16 aufnehmen kann.

Fig. 8 zeigt eine alternative Anordnung des Empfängers 12, bei der das Eingangssignal vom Koppler 17 _i über einen Fotodetektor 50 und einen Verstärker 51 laufen, die auf die für die entsprechenden Bauteile in Fig. 6 beschriebene Weise arbeiten. Das Ausgangssignal des Ver stärkers 51 wird einem Mischer 70 als erstes Eingangssig nal zugeführt. Das zweite Eingangssignal des Mischers 70 wird von einem VTO 71 geliefert, dessen Ausgangsfrequenz durch den Wert einer Eingangsgleichspannung bestimmt wird. Eine Gleichspannungs-Auswahleinrichtung 72 liefert selek tiv irgendeine Spannung aus einer Vielzahl von 1 bis N (oder 1 bis N und X) unterschiedlichen Steuergleich spannungen an den VTO 71, und zwar abhängig von einer Steuereinrichtung 73. Im einzelnen erzeugt durch Auswahl einer vorbestimmten Spannung der 1 bis N Steuergleich spannungen der VTO 71 eine entsprechende Ausgangsfrequenz, mit der der Mischer 70 die Eingangssignale vom Koppler 17 _i und VTO 71 mischt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, bei dem der gewünschte Kanal immer innerhalb eines vorbe stimmten Durchlaßbandes liegt. Ein festes Bandpaßfilter 74 läßt das vorbestimmte Frequenzband durch, das den gewünsch ten Kanal enthält. Das gewünschte Kanalsignal wird dann zur Übertragung zum zugeordneten Benutzer im Demodulator 53 demoduliert. Für die alternative Anordnung, bei der die Kopfeinheit 15 Steuersignale auf beispielsweise dem Kanal X überträgt, um einem Benutzer anzuzeigen, welcher Kanal für ihn zwecks Nachrichtenübertragung zugeordnet ist, kann während des Zeitabschnitts, in welchem ein solcher Empfang des Kanals X angegeben wird, die Steuereinrichtung 73 die Gleichspannungs-Auswahleinrichtung 72 veranlassen , eine Gleichspannung zu erzeugen, die bewirkt, daß der VTO 71 die jeweilige Frequenz für den Kanal X erzeugt. Das sich erge bende Steuersignal kann dann über das Bandpaßfilter 74 und den Demodulator 53 zum Sender 12 gegeben werden, so daß dieser über den zugeordneten Kanal sendet.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der optischen Ubertragungsanlage nach Fig. 5 ist in Fig. 9 dargestellt. Dort wird eine Rundspruchanlage gezeigt, bei der die jewei ligen Benutzer 1 bis N je gleichzeitig beispielsweise K unterschiedliche Kanalübertragungen empfangen können und gelegentlich irgendeinen der Kanäle auswählen. Wie in Fig. 9 gezeigt enthält die Rundspruchanlage eine Kopfeinheit 80, die die 1 bis K unterschiedlichen Eingangssignale aufnimmt und sie als Eingangssignale an Modulatoren 41₁ bis 41 _K an legt. Diese können beliebige Modulatoren enthalten, zur Erläuterung sei aber angenommen, daß es sich um VTOs 41₁ bis 41 _K handelt. An den Eingang jedes VTG ist eine getrenn te Steuergleichspannung derart angelegt, daß die VTO′s 41₁ bis 41 _K auf Kanälen 1 bis K senden. Die Ausgangssignale der VTOs 41₁ bis 41 _K werden im Kombinierer 32 kombiniert, und das kombinierte Signal wird an die optische Quelle 43 gegeben, um diese in ihrer Intensität zu modulieren, wie oben für die entsprechenden Bauteile in Fig. 4 beschrieben worden ist. Das Ausgangssignal der optischen Quelle 43 wird über die optische Faser 16 übertragen und mit Hilfe von optischen Kopplern 17₁ bis 17 _N an jeden der getrennten Benutzer 1 bis N zugeordneten Empfänger 12 verteilt wie oben für die entsprechenden Bauteile in Fig. 1 beschrieben. Wie dort erläutert, kann die Kopfeinheit 15 das Signal vom Kombinierer 52 über einen Freiraumsender 80 und eine optische Verbindung 19 a zu einem Benutzer i aussenden. Jeder der Empfänger 12 ist ähnlich wie der Empfänger gemäß Fig. 8 mit der Ausnahme aufgebaut, daß das Steuergerät 74 manuell oder auch von fern durch den zugeordneten Benutzer so gesteuert werden kann, daß, ähnlich wie bei einem Rund funk- oder Fernsehempfänger, willkürlich ein bestimmter Kanal der K Empfangskanäle ausgewählt werden kann.

Claims

1. Optische Nachrichtenübertragungsanlage, gekennzeichnet durch eine Kopfstation mit einer Einrichtung (41 bis 43) zur Umsetzung einer Vielzahl von getrennten, elektrischen Eingangsinformationssignalen in eine entsprechende Vielzahl von getrennten Kanalsignalen, die je einen getrennten nicht überlappenden Teil eines vorbestimm ten Frequenzspektrums einnehmen, und dann zur Umsetzung in ein einziges Lichtwellenausgangssignal das am Aus gang der Umsetzeinrichtung alle Signale der Vielzahl von Kanalsignalen enthält,
durch eine optische Verteilungseinrichtung (16, 17, 19 a) zur Aufnahme und Ausbreitung des Lichtwellenaus gangssignals von der Umsetzeinrichtung und
durch einen Empfänger (12) mit einer Transformations einrichtung (Fig. 6: 50 bis 53; Fig. 8: 50, 51, 70, 71, 53), die einen Teil des Lichtwellensignals von der Kopfstation aufnimmt und ein vorbestimmtes Signal der Kanalsignale in dem aufgenommenen Lichtwellensignal in ein zugeordnetes elektrisches Informationssignal zur Verwendung durch einen zugeordneten Benutzer trans formiert.

2. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Sendern (11), die je eine Transformationseinrichtung zur Umsetzung eines elektrischen Eingangsinformationssignals von einem zuge ordneten Benutzer in ein vorbestimmtes getrenntes Kanal signal von einer Vielzahl von Kanalsignalen die einen getrennten, nicht überlappenden Teil des vorbestimmten Frequenzspektrums einnehmen, und dann in ein entsprechendes Lichtwellen-Kanalausgangssignal, und durch eine zweite optische Verteilungseinrichtung (13, 14 19 b) , die an die Kopfstation angeschlossen ist und das Lichtwellen- Kanalausgangssignal von jedem der Vielzahl von zugeordneten Sendern zur Übertragung an die Kopfstation aufnimmt.

3. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30), die unter Ansprechen auf ein Lichtwelleneingangssignal, das eines oder mehrere, von der zweiten optischen Verteilungsein richtung empfangene Kanalsignale enthält, das Lichtwellen eingangssignal in ein entsprechendes elektrisches Signal an ihrem Ausgang umwandelt, das alle empfangenen Kanal signale enthält,
durch eine Einrichtung (31), die unter Ansprechen auf das elektrische Ausgangssignal der Umwandlungseinrichtung jedes der empfangenen Kanalsignale zur Übertragung über einen getrennten Weg abtrennt,
durch eine Demodulationseinrichtung (32), die unter An sprechen auf die getrennten Kanalsignale von der Auftrenn einrichtung jedes der Kanalsignale in ein getrenntes elektrisches Grundband-Informationsausgangssignal umsetzt, und
durch eine Schalteinrichtung, die jedes der elektrischen Grundband-Informationsausgangssignale von der Demodulations einrichtung als getrenntes und vorbestimmtes Signal der elektrischen Eingangsinformationssignale an die Umsetz einrichtung der Kopfstation oder eine externe Nachrichten anlage anlegt.

4. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verteilungseinrich tung eine Vielzahl von optischen Kopplern oder Freiraum optiken aufweist, die an getrennten Punkten entlang der von der Umwandlungseinrichtung der Kopfstation ausgehenden ersten Verteilungseinrichtung angeordnet sind und einen Teil eines in dem optischen Lichtleiter laufenden Licht wellensignals auskoppelt und daß eine Vielzahl von Empfängern vorgesehen ist, die je eine Transformationseinrichtung aufweisen welche einen ausgekoppelten Teil des Lichtwellensignals von jeweils einem getrennten optischen Koppler oder einer getrennten Freiraum-Optik aufnehmen und ein getrenntes, zugeordnetes Kanalsignal im aufgenommenen Teil des Lichtwellensignals in ein entsprechendes elektrisches Informationssignal zur Verwendung durch einen getrennten, zugeordneten Benutzer transformiert.

5. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger selektiv jedes der Vielzahl von getrennten Lichtwellen-Kanalsignale im aufgenommenen Teil des Lichtwellensignals in ein entspre chendes elektrisches Informationssignal zur Verwendung durch den zugeordneten Benutzer umwandelt.

6. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, 3 oder 5, bei der die Umwandlungseinrichtung der Kopfstation gekenn zeichnet ist durch eine Vielzahl von Modulatoren (41) die je so angeordnet ist, daß sie sowohl

a) ein getrenntes Signal der Vielzahl von elektrischen Eingangsinformationssignalen als auch
b) einen getrennten, vorbestimmten Gleichspannungswert zur Erzeugung eines getrennten Ausgangssignals aufnehmen, das eines der Vielzahl von Kanalsignalen umfaßt,

durch eine Einrichtung (42), die unter Ansprechen auf die Ausgangssignale der Vielzahl von Modulatoren diese zu einem einzigen Ausgangssignal kombiniert, und eine optische Quelle (43) zur Intensitätsmodulation eines Lichtwellen-Ausgangssignals der optischen Quelle unter Ansprechen auf Änderungen der Amplitude des kombinierten Ausgangssignals der Kombiniereinrichtung.

7. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verteilungsein richtung getrennte optische Koppler oder Freiraum-Optiken aufweist, die entlang der von der Umwandlungseinrichtung der Kopfstation ausgehenden optischen Verteilungseinrichtung angeordnet sind und einen Teil des über den optischen Lichtleiter laufenden Lichtwellensignals auskoppeln, und daß eine Vielzahl von Empfängern vorgesehen ist, die je eine Transformationseinrichtung aufweisen die so ange ordnet ist, daß sie einen ausgekoppelten Teil des Licht wellensignals von einem getrennten Koppler der Vielzahl von optischen Kopplern oder einer Freiraum-Optik aufnehmen und ein getrenntes, zugeordnetes Signal der Kanalsignale im aufgenommenen Teil des Lichtwellensignals in ein entsprechendes elektrisches Informationssignal zur Verwen dung durch einen getrennten, zugeordneten Benutzer umsetzen.

8. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 1 oder 5, bei der jeder Empfänger gekennzeichnet ist durch eine Fotodetektoreinrichtung (50) zur Umwandlung des von der Koppeleinrichtung aufgenommenen Lichtwellensignals in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal, das die Vielzahl von Kanalsignalen enthält welche in getrenn ten nicht überlappenden Teilen des vorbestimmten Frequenz spektrums angeordnet sind,
durch eine Filtereinrichtung (52, 71), die nur ein ge wünschtes Kanalsignal der Vielzahl von Kanalsignalen, die im Ausgangssignal der Fotodetektoreinrichtung enthalten sind, zu einem Ausgang der Filtereinrichtung durchläßt, und
eine Demodulatoreinrichtung (53), die unter Ansprechen auf das Kanalsignal am Ausgang der Filtereinrichtung das Kanalsignal in ein elektrisches Grundband-Ausgangssignal zur Übertragung zum zugeordneten Benutzer umsetzt.

9. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 8, bei der die Filtereinrichtung gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von Bandpaßfiltern (71), die je so ausgelegt sind, daß sie ein getrenntes Signal der Vielzahl von Kanal signalen im elektrischen Ausgangssignal der Fotodetektor einrichtung zur Demodulatoreinrichtung durchlassen, und eine Gattereinrichtung (70) zur selektiven Weiterleitung des elektrischen Ausgangssignals von der Fotodetektorein richtung zu einem der Vielzahl von Bandpaßfiltern.

10. Optische Nachrichtenübertragungsanlage, gekennzeichnet durch einen Sender (11) mit einer Transfor mationseinrichtung zur selektiven Transformierung eines elektrischen Eingangsinformationssignals von einem zugeord neten Benutzer in ein gewähltes Signal einer Vielzahl von Kanalsignalen und dann in ein repräsentatives Lichtwellen- Kanalausgangssignal , wobei jedes der Vielzahl von Kanal signalen in einem getrennten, nicht überlappenden Teil eines vorbestimmten Frequenzspektrums liegt, durch eine optische Verteilungseinrichtung (13, 16) zur Aufnahme und zur Verbreitung des Lichtwellen-Ausgangssig nals von dem Sender über die optische Verteilungseinrichtung und
eine Vielzahl von Empfängern (12), die je eine Transforma tionseinrichtung (50-53) aufweisen, welche so angeordnet ist, daß sie das über die optische Verteilungseinrichtung laufende Lichtwellensignal aufnimmt und ein getrenntes vorbestimmtes Signal der Vielzahl von Kanalsignalen im aufgenommenen Lichtwellensignal in ein entsprechendes elektrisches Informationssignal zur Verwendung durch einen zugeordneten Benutzer umsetzt.

11. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Sendern, die je eine Transformationseinrichtung zur selektiven Umsetzung eines elektrischen Eingangsinformationssignals von einem getrennt zugeordneten Benutzer in ein gewähltes, vorbe stimmtes Signal der Vielzahl von Kanalsignalen, das im Augenblick nicht durch einen der anderen Sender benutzt wird, aufweisen, und dann in ein repräsentatives Licht wellen-Kanalausgangssignal zur Übertragung über die optische Verteilungseinrichtung umsetzen.

12. Optische Nachrichtenübertragungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfänger weiterhin so ausgelegt ist, daß er selektiv jedes Signal der Vielzahl von getrennten Lichtwellen-Kanalsignalen im empfangenen Lichtwellensignal in ein entsprechendes elektrisches Informationssignal zur Verwendung durch den zugeordneten Benutzer umwandelt.