專利名稱:局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的制作方法
本發(fā)明涉及局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(亦稱LAN)，其中至少有部分網(wǎng)絡(luò)利用光導(dǎo)纖維作為數(shù)據(jù)傳輸媒質(zhì)。
在“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)(Ethernet)型的局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中，通常通過監(jiān)測傳輸媒質(zhì)中的信號(hào)電平來檢測沖突，這種沖突就是當(dāng)兩個(gè)或更多的系統(tǒng) 節(jié)點(diǎn)，都試圖在同一時(shí)刻傳輸信號(hào)時(shí)所形成的狀態(tài)，這種“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)型的局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是已建立的最好的局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)器之一。在金屬媒質(zhì)的情況下，上述對(duì)沖突的監(jiān)測涉及對(duì)電壓電平的監(jiān)測，而在采用光導(dǎo)纖維的情況下，則涉及對(duì)媒質(zhì)中的光電平的監(jiān)測。為了做到這一點(diǎn)，需要獲得對(duì)衰減狀況的顯示。本發(fā)明的目的就是提供用于測定這類衰減的裝置，這種衰減測定是對(duì)采用光導(dǎo)纖維的媒質(zhì)進(jìn)行的。
根據(jù)本發(fā)明，提供了光導(dǎo)纖維傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光收發(fā)器站，每個(gè)光收發(fā)器站都包含通過一根光導(dǎo)纖維耦合到 星形耦合器上的發(fā)射器，和通過另一根光導(dǎo)纖維耦合到該星形耦合器上的接收器，這樣，對(duì)于幾個(gè)站，就有2n根光導(dǎo)纖維耦合到星形耦合器上。其中每個(gè)站都包括產(chǎn)生專門用于該站的導(dǎo)控信號(hào)的裝置，該導(dǎo)控信號(hào)以一個(gè)低于數(shù)據(jù)傳輸所用電平的電平傳輸;而且其中每個(gè)這種光收發(fā)器站中的裝置都接收其所述導(dǎo)控信號(hào);而這種接收是在上述導(dǎo)控信號(hào)通過一根光導(dǎo)纖維從光收發(fā)器站的發(fā)射器傳輸?shù)叫切务詈掀?，并且通過另一根光導(dǎo)纖維從星形耦合器傳輸?shù)皆摴馐瞻l(fā)器站的接收器之后進(jìn)行的，對(duì)上述導(dǎo)控信號(hào)的電平進(jìn)行監(jiān)測，從而監(jiān)測了通過系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)的衰減。
現(xiàn)在將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中，圖1原理地顯示了“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)型局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的一部分由光導(dǎo)纖維所代替;圖2顯示了一個(gè)與本發(fā)明有關(guān)的節(jié)點(diǎn)或介質(zhì)入口裝置(亦稱之為MAUs即Meclium Access Units);圖3顯示了產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)的裝置，該基準(zhǔn)信號(hào)可用于校準(zhǔn)的目的。
如圖1所示，對(duì)本發(fā)明在“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)型局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用進(jìn)行描述。“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)是總線型的，即，傳輸媒質(zhì)是總線，通常是同軸電纜，這種同軸電纜的每個(gè)未端都加有終端設(shè)備以避免產(chǎn)生反射。將所用的終端設(shè)備連到若干節(jié)點(diǎn)上，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都連接到總線上。這些節(jié)點(diǎn)-其每一個(gè)都可用于兩個(gè)或更多的終端設(shè)備-也被稱為介質(zhì)入口裝置(Meclium Access Units，亦稱之為MAUs)。
當(dāng)兩個(gè)或更多的介質(zhì)入口裝置都要傳輸時(shí)，就形成了沖突狀態(tài);當(dāng)檢測到這種沖突狀態(tài)時(shí)，所有這些沖突信號(hào)都被作廢，而介質(zhì)入口裝置在延遲之后試圖重新傳輸，上述延遲對(duì)不同的介質(zhì)入口裝置可以是不同的。這往往導(dǎo)致一個(gè)介質(zhì)入口裝置獲得了通向介質(zhì)的唯一入口。通常在監(jiān)測總線電壓電平的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)沖突檢測;如果該電壓電平高于預(yù)置的閾值，就假定出現(xiàn)了沖突狀態(tài)?？梢韵胂蟮剑谀承┣闆r下存在于總線上的經(jīng)過衰減的電平會(huì)使沖突檢測處于邊緣狀態(tài)。
參見圖1，我們看到的是以圖解形式表示的具有五個(gè)部分的“以太”計(jì)算機(jī)網(wǎng)系統(tǒng)，其中的一個(gè)部分是由纖維光學(xué)元件組成的?？紤]到其它的部分，將對(duì)部分2作簡要的描述。部分2具有同軸電纜總線1，該總線1在2和3處加有終端設(shè)備-通常是電阻型終端設(shè)備-以防止發(fā)生反射。把若干介質(zhì)入口裝置-如4-連在總線1上，如圖所示，每個(gè)介質(zhì)入口裝置都為一個(gè)數(shù)字終端設(shè)備(亦稱之為DTE)-如5-服務(wù)。如同已經(jīng)提到的，介質(zhì)入口裝置可為一個(gè)以上的數(shù)字終端設(shè)備服務(wù)。把一個(gè)介質(zhì)入口裝置，6，通過中繼器7耦合到另外一個(gè)部分上，在此情況下就是耦合到部分3上。
現(xiàn)在我們考慮部分1，在部分1中，用纖維光學(xué)元件代替了同軸電纜。這里我們有若干象8那樣的光收發(fā)器，每個(gè)光收發(fā)器都為如9那樣的數(shù)字終端設(shè)備服務(wù)。把一個(gè)光收發(fā)器，10，連接到部分1和3之間的中繼器11上。將所有這些光收發(fā)器都耦合到光學(xué)星形耦合器12上，而且每個(gè)都是用玻璃纖維對(duì)耦合的。每對(duì)玻璃纖維都包含“去”(GO)光纖和“返回”(RETURN)光纖，而當(dāng)星形耦合器收到來自“去”光纖的信號(hào)時(shí)，該星形耦合器就將該信號(hào)同等地分配給所有的“返回”光纖。沖突檢測依賴于對(duì)光導(dǎo)纖維中光電平的檢測，而上述光電平-該光電平在“返回”光纖中受到監(jiān)測-取決于在其中出現(xiàn)的衰減。由于光纖不都是一樣長，因此，各收發(fā)器的衰減可能也是不同的。因此，由于沖突檢測取決于對(duì)光電平的估價(jià)，所以需要讓收發(fā)器“知道”在它自己的光纖上的衰減。
為使衰減可以被測量出來，每個(gè)收發(fā)器都發(fā)射一個(gè)低電平的導(dǎo)控音頻信號(hào)，每個(gè)收發(fā)器的導(dǎo)控音頻信號(hào)都有其自己的頻率。在此系統(tǒng)中，各個(gè)導(dǎo)控音頻信號(hào)都是頻率在20千赫茲到40千赫茲范圍內(nèi)的方波，并且其幅度為數(shù)據(jù)電平的0.5%。這樣，雖然該導(dǎo)控信號(hào)易于驗(yàn)測，但也不會(huì)大到干擾數(shù)據(jù)電平的地步。為避免解調(diào)電路的漂移，將這個(gè)導(dǎo)控音頻信號(hào)每秒通斷一次，以便對(duì)解調(diào)輸出信號(hào)進(jìn)行箝位。
用在光接收器中的發(fā)光二極管(亦稱之為LED)工作在其轉(zhuǎn)換特性區(qū)域中，在此區(qū)域內(nèi)發(fā)光二極管的非線性足夠地小，并且充分地穩(wěn)定，從而可以用恒定的修正因子對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。因此，把一個(gè)小的直流電流加到該發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)極上。
由于收發(fā)器中的發(fā)射器可以保證使導(dǎo)控信號(hào)的功率同數(shù)據(jù)信號(hào)的功率比值處于特定的范圍之內(nèi)，該接收器應(yīng)能在下述條件下精確地測量導(dǎo)控信號(hào)的功率(a)只有其自己的導(dǎo)控信號(hào)(b)連續(xù)的從所有的發(fā)射器傳來的導(dǎo)控信號(hào)(c)疊加上數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)的所有導(dǎo)控信號(hào)
(d)疊加上沖突的所有導(dǎo)控信號(hào)(e)疊加上多重沖突的所有導(dǎo)控信號(hào)我們?cè)賮砜紤]接收器的線性，實(shí)際上，可以得到具有足夠線性的光接收器。只要接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)保持在一定功率之下，一對(duì)傳輸之間的沖突就不會(huì)通過接收器造成失真，而且，疊加的數(shù)據(jù)信號(hào)也不會(huì)失真。然而，如果發(fā)生多重沖突而使接收器飽和，就會(huì)暫時(shí)忽略掉小的導(dǎo)控信號(hào)電平，直到?jīng)_突消失。因此，在多數(shù)狀態(tài)下，接收器保持在線性狀態(tài)，并且，在網(wǎng)絡(luò)中有傳輸信號(hào)的那些狀態(tài)下，每個(gè)導(dǎo)控音頻信號(hào)的幅度都保持恒定。
每個(gè)接收器都有自己的導(dǎo)控信號(hào)源入口，它允許對(duì)返回的導(dǎo)控信號(hào)進(jìn)行同步解調(diào)。這是有用的，因?yàn)橛捎谒p，這個(gè)返回的導(dǎo)控信號(hào)的幅度可能會(huì)低于接收器的噪聲電平。要考慮到該導(dǎo)控音頻信號(hào)在發(fā)射器和接收器之間的相移，這種相移是由于該導(dǎo)控信號(hào)運(yùn)行的光程引起的。
我們現(xiàn)在參看圖2，這是一個(gè)方框圖，顯示了圖1中的光導(dǎo)纖維部分上的一個(gè)光收發(fā)器的一部分。把數(shù)據(jù)輸入信號(hào)加到光發(fā)射器20上，這個(gè)發(fā)射器調(diào)制該發(fā)射器中的發(fā)光二極管的輸出信號(hào)。這個(gè)輸出信號(hào)通過收發(fā)器的“去”光纖加到星形耦合器上，該耦合器則將該信號(hào)同等地分配到所有收發(fā)器的“返回”光纖上。
在所示的例子中，低電平的導(dǎo)控音頻信號(hào)具有20千赫茲的頻率，該導(dǎo)控音頻信號(hào)是通過通斷開關(guān)22而由音頻發(fā)生器21加來的，該通斷開關(guān)22由2赫茲的方波源23控制并以2赫茲的頻率工作。下面就會(huì)看到，借助于導(dǎo)控音頻信號(hào)解調(diào)器，這避免了用于解調(diào)導(dǎo)控音頻信號(hào)的乘法器中的漂移，從而能夠?qū)υ摮朔ㄆ鞯妮敵鲂盘?hào)進(jìn)行箝位。上述導(dǎo)控音頻信號(hào)也調(diào)制發(fā)射器20，該導(dǎo)控音頻信號(hào)就是通過上述發(fā)射器20，從該收發(fā)器中傳輸出來的。
進(jìn)入收發(fā)器的光到達(dá)光接收器24。在這個(gè)接收器中，光照射在光電二極管或光晶體管上，并從光接收器24將數(shù)據(jù)解調(diào)，以便通過數(shù)據(jù)輸出端將其傳輸?shù)较嗦?lián)的數(shù)字終端設(shè)備上去。
在光發(fā)射器中，將該數(shù)據(jù)加到晶體管的基極上，上述晶體管的發(fā)射-集電極通路同發(fā)射器的發(fā)光二極管相串聯(lián)。因此，對(duì)發(fā)光二極管上的電流進(jìn)行了調(diào)制，從而對(duì)該發(fā)光二極管所發(fā)射的光進(jìn)行了調(diào)制。將導(dǎo)控音頻信號(hào)引入到發(fā)光二極管和晶體管之間的點(diǎn)上，并把偏置電阻跨接在晶體管上，以使發(fā)射器的轉(zhuǎn)換特性具有更好的線性。
把導(dǎo)控信號(hào)加到導(dǎo)控信號(hào)解調(diào)器25上，作為基準(zhǔn)輸入。該解調(diào)器25也從接收器24的模擬輸出端接收基準(zhǔn)信號(hào)，并把它的輸出加到箝位-取樣-維持電路26上，該電路26產(chǎn)生加到光接收器24上的自動(dòng)增益控制信號(hào)(亦稱之為AGC)。這就保證了上述接收器始終以其最佳增益工作，并能用固定閾值檢測器來檢測沖突(見以后的說明)。
光接收器24除了產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出之外，還產(chǎn)生上面所提到的模擬輸出。這個(gè)模擬輸出代表通過介質(zhì)到達(dá)上述接收器24的總的光信號(hào)。在(如前所述地)用解調(diào)器對(duì)這個(gè)信號(hào)的增益進(jìn)行了調(diào)節(jié)之后，將該信號(hào)加到?jīng)_突檢測器27上。因此，加到?jīng)_突檢測器27上的輸入信號(hào)使后者能夠“看到”媒質(zhì)上的衰減電平，這是該輸入信號(hào)在經(jīng)過介質(zhì)后，將該信號(hào)同固定的沖突閾值電平進(jìn)行比較的結(jié)果。所以，如該檢測器檢測出了過大的電壓電平，這就表示存在著沖突狀態(tài)，并產(chǎn)生出沖突輸出。借助于未顯示的裝置，這個(gè)沖突輸出使數(shù)據(jù)傳輸停止，并使其在適當(dāng)?shù)难舆t之后重新開始。如果沖突檢測器“確信”該沖突狀態(tài)是由于多重沖突所造成的，-如接收器在接近飽和時(shí)所顯示的那樣-則小的導(dǎo)控信號(hào)電平-該電平此時(shí)不正常地小-就被接收器忽略掉了，直到?jīng)_突停止。
這樣，通過在每個(gè)發(fā)射器上都使用低電平導(dǎo)控音頻信號(hào)，可以調(diào)節(jié)相聯(lián)的接收器的增益，從而使來自發(fā)射器的高電平數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生已知的輸出電壓電平。如果上述數(shù)據(jù)信號(hào)超過上述電壓電平，比如超過了50%以上，則就超過了沖突閾值，并且產(chǎn)生誤差信號(hào)。然而，就其在星形耦合器上的光功率電平而言，在該接收器上得不到任何信息。在一些情況下，可以假定在去耦合器的光路上的衰減同自該耦合器返回的光路上的衰減是一樣的;但是，當(dāng)把所有的變化都考慮進(jìn)去時(shí)，這種假定在某些情況下會(huì)導(dǎo)致若干分貝的誤差。
為了確保在星形耦合器上能得到功率電平的可能最佳匹配，確定了兩個(gè)導(dǎo)控音頻信號(hào)頻率以校準(zhǔn)介質(zhì)入口裝置。任何介質(zhì)入口裝置在需要進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)都可以使用這種方法。這點(diǎn)是如圖3所示的那樣來實(shí)現(xiàn)的。圖3顯示了一個(gè)連接到星形耦合器上的介質(zhì)入口裝置，并顯示了使用導(dǎo)控音頻信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)的方案。在此，我們有基準(zhǔn)電平發(fā)生器，該發(fā)生器包括耦合到星形耦合器上的位相鎖定接收器。所用的校準(zhǔn)頻率由需要校準(zhǔn)的介質(zhì)入口裝置送來，例如，通過由安裝者按下校準(zhǔn)按鈕，并且通過星形耦合器由基準(zhǔn)電平發(fā)生器進(jìn)行接收。這個(gè)頻率f1通過位相鎖定接收器31加到倍頻器上，該倍頻器的輸出被加到連到星形耦合器的光纖上。因此，上述輸出到達(dá)“呼叫”的介質(zhì)入口裝置，在該介質(zhì)入口裝置處，該輸出的電平得到接收和檢測，以提供出接收器所用的基準(zhǔn)電平。
介質(zhì)入口裝置中的接收器對(duì)返回的信號(hào)進(jìn)行同步解調(diào)，并對(duì)介質(zhì)入口裝置的發(fā)射器增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生與基準(zhǔn)電平相同的返回信號(hào)。這是通過在校準(zhǔn)過程的進(jìn)行中交替地傳送“校準(zhǔn)”導(dǎo)控音頻信號(hào)和介質(zhì)入口裝置自己的穩(wěn)定音頻信號(hào)而達(dá)到的。
在上面所描述的系統(tǒng)中，通過為每個(gè)介質(zhì)入口裝置分配專用頻率，從而滿足了辨別來自各個(gè)介質(zhì)入口裝置的導(dǎo)控信號(hào)的需要。另一可供選擇的方法是將互斥的偽隨機(jī)序列分配給介質(zhì)入口裝置。這將各個(gè)導(dǎo)控傳輸信號(hào)的功率譜展開在更寬的帶寬上。在介質(zhì)入口裝置上的導(dǎo)控信號(hào)可用另一種解調(diào)過程來實(shí)現(xiàn)，這種解調(diào)過程同用于導(dǎo)控音頻信號(hào)的方法是類似的。然而在此情況下，使用上面所描述的消隱技術(shù)不如將相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)的序列反相。這將使導(dǎo)控解調(diào)器所需的增益減半。然而，這要比使用導(dǎo)控音頻信號(hào)的系統(tǒng)更為復(fù)雜。
權(quán)利要求
1.光導(dǎo)纖維傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干光收發(fā)器站，每個(gè)光收發(fā)器站都包含通過一根光導(dǎo)纖維耦合到星形耦合器上的發(fā)射器，和通過另一根光導(dǎo)纖維耦合到星形耦合器上的接收器，從而對(duì)于n根光收發(fā)器站就有2n根光導(dǎo)纖維耦合到星形耦合器上，其中每個(gè)上述光收發(fā)器站都包含用于產(chǎn)生專用于該站的導(dǎo)控信號(hào)的裝置，該導(dǎo)控信號(hào)以低于數(shù)據(jù)傳輸所用電平的電平傳輸，并且其中每個(gè)上述光收發(fā)器站中的裝置都在上述導(dǎo)控信號(hào)通過一根光導(dǎo)纖維從光收發(fā)器站的發(fā)射器傳到星形耦合器并通過另一根光導(dǎo)纖維從該星形耦合器傳到光收發(fā)站的接收器之后接收它的上述導(dǎo)控信號(hào)，在接收時(shí)對(duì)導(dǎo)控信號(hào)的電平進(jìn)行監(jiān)測，從而監(jiān)測通過系統(tǒng)傳輸?shù)男盘?hào)的衰減。
2.如權(quán)利要求
1所要求的系統(tǒng)，其中利用由上述監(jiān)測所得到的衰減水平來調(diào)節(jié)沖突檢測器的閾值。
3.如權(quán)利要求
1或2所要求的系統(tǒng)，其中導(dǎo)控信號(hào)是在此數(shù)據(jù)信號(hào)電平還要低的電平上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)，例如，該電平為數(shù)據(jù)信號(hào)幅度的0.5%，并且，其中每個(gè)連接到星形耦合器上的上述站，都配有它自己的音頻信號(hào)頻率。
4.如權(quán)利要求
3所要求的系統(tǒng)，其中在所述站上的光接收器的增益在其衰減監(jiān)測的控制下受到了調(diào)節(jié)，以使該光接收器工作在最佳增益條件下。
5.如權(quán)利要求
3或4所要求的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有由光導(dǎo)纖維耦合到星形耦合器上的基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，響應(yīng)來自發(fā)送出第一基準(zhǔn)信號(hào)的所述站的校準(zhǔn)請(qǐng)求并發(fā)出頻率為其所接收信號(hào)頻率的二倍的信號(hào)的裝置，和位于所述站的用于測量信號(hào)電平，并在該電平的基礎(chǔ)上對(duì)這個(gè)站進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。
6.如權(quán)利要求
1所要求的系統(tǒng)，其中導(dǎo)控信號(hào)是偽隨機(jī)數(shù)字序列。
7.光導(dǎo)纖維傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本上如同結(jié)合附圖所描述的那樣。
專利摘要
在以太計(jì)算機(jī)型局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中，用由光纖對(duì)連到若干站的星耦合器取代一部分，即一條總線。每對(duì)光纖包括去光纖和回光纖。在普通以太系統(tǒng)中，檢測沖突靠測量媒質(zhì)信號(hào)電平，若它太大就表示有沖突。在光纖系統(tǒng)中類似地檢測沖突。調(diào)節(jié)沖突檢測器閾值要知道站“看見”的衰減。為此從各有自己信號(hào)頻率的各站發(fā)出低電平導(dǎo)控信號(hào)，它回到自己站時(shí)的幅度表示著系統(tǒng)衰減，并用于調(diào)節(jié)檢測器閾值。在另一方案中導(dǎo)控信號(hào)是偽隨機(jī)比特序列。
文檔編號(hào)H04B3/04GK85104635SQ85104635
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1985年6月15日
發(fā)明者安德羅·迪安 申請(qǐng)人:國際標(biāo)準(zhǔn)電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan