专利名称:局部区域网络的制作方法
本发明涉及局部区域网络(亦称LAN)，其中至少有部分网络利用光导纤维作为数据传输媒质。
在“以太”计算机网(Ethernet)型的局部区域网络中，通常通过监测传输媒质中的信号电平来检测冲突，这种冲突就是当两个或更多的系统 节点，都试图在同一时刻传输信号时所形成的状态，这种“以太”计算机网型的局部区域网络，是已建立的最好的局部区域网络标准器之一。在金属媒质的情况下，上述对冲突的监测涉及对电压电平的监测，而在采用光导纤维的情况下，则涉及对媒质中的光电平的监测。为了做到这一点，需要获得对衰减状况的显示。本发明的目的就是提供用于测定这类衰减的装置，这种衰减测定是对采用光导纤维的媒质进行的。
根据本发明，提供了光导纤维传输系统，该系统包括光收发器站，每个光收发器站都包含通过一根光导纤维耦合到 星形耦合器上的发射器，和通过另一根光导纤维耦合到该星形耦合器上的接收器，这样，对于几个站，就有2n根光导纤维耦合到星形耦合器上。其中每个站都包括产生专门用于该站的导控信号的装置，该导控信号以一个低于数据传输所用电平的电平传输;而且其中每个这种光收发器站中的装置都接收其所述导控信号;而这种接收是在上述导控信号通过一根光导纤维从光收发器站的发射器传输到星形耦合器，并且通过另一根光导纤维从星形耦合器传输到该光收发器站的接收器之后进行的，对上述导控信号的电平进行监测，从而监测了通过系统传输的信号的衰减。
现在将结合附图来描述本发明的实施方案，在附图中，图1原理地显示了“以太”计算机网型局部区域网络，该网络的一部分由光导纤维所代替;图2显示了一个与本发明有关的节点或介质入口装置(亦称之为MAUs即Meclium Access Units);图3显示了产生基准信号的装置，该基准信号可用于校准的目的。
如图1所示，对本发明在“以太”计算机网型局部区域网络上的应用进行描述。“以太”计算机网是总线型的，即，传输媒质是总线，通常是同轴电缆，这种同轴电缆的每个未端都加有终端设备以避免产生反射。将所用的终端设备连到若干节点上，而每个节点都连接到总线上。这些节点-其每一个都可用于两个或更多的终端设备-也被称为介质入口装置(Meclium Access Units，亦称之为MAUs)。
当两个或更多的介质入口装置都要传输时，就形成了冲突状态;当检测到这种冲突状态时，所有这些冲突信号都被作废，而介质入口装置在延迟之后试图重新传输，上述延迟对不同的介质入口装置可以是不同的。这往往导致一个介质入口装置获得了通向介质的唯一入口。通常在监测总线电压电平的基础上来实现冲突检测;如果该电压电平高于预置的阈值，就假定出现了冲突状态。可以想象到，在某些情况下存在于总线上的经过衰减的电平会使冲突检测处于边缘状态。
参见图1，我们看到的是以图解形式表示的具有五个部分的“以太”计算机网系统，其中的一个部分是由纤维光学元件组成的。考虑到其它的部分，将对部分2作简要的描述。部分2具有同轴电缆总线1，该总线1在2和3处加有终端设备-通常是电阻型终端设备-以防止发生反射。把若干介质入口装置-如4-连在总线1上，如图所示，每个介质入口装置都为一个数字终端设备(亦称之为DTE)-如5-服务。如同已经提到的，介质入口装置可为一个以上的数字终端设备服务。把一个介质入口装置，6，通过中继器7耦合到另外一个部分上，在此情况下就是耦合到部分3上。
现在我们考虑部分1，在部分1中，用纤维光学元件代替了同轴电缆。这里我们有若干象8那样的光收发器，每个光收发器都为如9那样的数字终端设备服务。把一个光收发器，10，连接到部分1和3之间的中继器11上。将所有这些光收发器都耦合到光学星形耦合器12上，而且每个都是用玻璃纤维对耦合的。每对玻璃纤维都包含“去”(GO)光纤和“返回”(RETURN)光纤，而当星形耦合器收到来自“去”光纤的信号时，该星形耦合器就将该信号同等地分配给所有的“返回”光纤。冲突检测依赖于对光导纤维中光电平的检测，而上述光电平-该光电平在“返回”光纤中受到监测-取决于在其中出现的衰减。由于光纤不都是一样长，因此，各收发器的衰减可能也是不同的。因此，由于冲突检测取决于对光电平的估价，所以需要让收发器“知道”在它自己的光纤上的衰减。
为使衰减可以被测量出来，每个收发器都发射一个低电平的导控音频信号，每个收发器的导控音频信号都有其自己的频率。在此系统中，各个导控音频信号都是频率在20千赫兹到40千赫兹范围内的方波，并且其幅度为数据电平的0.5%。这样，虽然该导控信号易于验测，但也不会大到干扰数据电平的地步。为避免解调电路的漂移，将这个导控音频信号每秒通断一次，以便对解调输出信号进行箝位。
用在光接收器中的发光二极管(亦称之为LED)工作在其转换特性区域中，在此区域内发光二极管的非线性足够地小，并且充分地稳定，从而可以用恒定的修正因子对其进行适当的补偿。因此，把一个小的直流电流加到该发光二极管的驱动极上。
由于收发器中的发射器可以保证使导控信号的功率同数据信号的功率比值处于特定的范围之内，该接收器应能在下述条件下精确地测量导控信号的功率(a)只有其自己的导控信号(b)连续的从所有的发射器传来的导控信号(c)叠加上数据传输信号的所有导控信号
(d)叠加上冲突的所有导控信号(e)叠加上多重冲突的所有导控信号我们再来考虑接收器的线性，实际上，可以得到具有足够线性的光接收器。只要接收到的数据信号保持在一定功率之下，一对传输之间的冲突就不会通过接收器造成失真，而且，叠加的数据信号也不会失真。然而，如果发生多重冲突而使接收器饱和，就会暂时忽略掉小的导控信号电平，直到冲突消失。因此，在多数状态下，接收器保持在线性状态，并且，在网络中有传输信号的那些状态下，每个导控音频信号的幅度都保持恒定。
每个接收器都有自己的导控信号源入口，它允许对返回的导控信号进行同步解调。这是有用的，因为由于衰减，这个返回的导控信号的幅度可能会低于接收器的噪声电平。要考虑到该导控音频信号在发射器和接收器之间的相移，这种相移是由于该导控信号运行的光程引起的。
我们现在参看图2，这是一个方框图，显示了图1中的光导纤维部分上的一个光收发器的一部分。把数据输入信号加到光发射器20上，这个发射器调制该发射器中的发光二极管的输出信号。这个输出信号通过收发器的“去”光纤加到星形耦合器上，该耦合器则将该信号同等地分配到所有收发器的“返回”光纤上。
在所示的例子中，低电平的导控音频信号具有20千赫兹的频率，该导控音频信号是通过通断开关22而由音频发生器21加来的，该通断开关22由2赫兹的方波源23控制并以2赫兹的频率工作。下面就会看到，借助于导控音频信号解调器，这避免了用于解调导控音频信号的乘法器中的漂移，从而能够对该乘法器的输出信号进行箝位。上述导控音频信号也调制发射器20，该导控音频信号就是通过上述发射器20，从该收发器中传输出来的。
进入收发器的光到达光接收器24。在这个接收器中，光照射在光电二极管或光晶体管上，并从光接收器24将数据解调，以便通过数据输出端将其传输到相联的数字终端设备上去。
在光发射器中，将该数据加到晶体管的基极上，上述晶体管的发射-集电极通路同发射器的发光二极管相串联。因此，对发光二极管上的电流进行了调制，从而对该发光二极管所发射的光进行了调制。将导控音频信号引入到发光二极管和晶体管之间的点上，并把偏置电阻跨接在晶体管上，以使发射器的转换特性具有更好的线性。
把导控信号加到导控信号解调器25上，作为基准输入。该解调器25也从接收器24的模拟输出端接收基准信号，并把它的输出加到箝位-取样-维持电路26上，该电路26产生加到光接收器24上的自动增益控制信号(亦称之为AGC)。这就保证了上述接收器始终以其最佳增益工作，并能用固定阈值检测器来检测冲突(见以后的说明)。
光接收器24除了产生数据输出之外，还产生上面所提到的模拟输出。这个模拟输出代表通过介质到达上述接收器24的总的光信号。在(如前所述地)用解调器对这个信号的增益进行了调节之后，将该信号加到冲突检测器27上。因此，加到冲突检测器27上的输入信号使后者能够“看到”媒质上的衰减电平，这是该输入信号在经过介质后，将该信号同固定的冲突阈值电平进行比较的结果。所以，如该检测器检测出了过大的电压电平，这就表示存在着冲突状态，并产生出冲突输出。借助于未显示的装置，这个冲突输出使数据传输停止，并使其在适当的延迟之后重新开始。如果冲突检测器“确信”该冲突状态是由于多重冲突所造成的，-如接收器在接近饱和时所显示的那样-则小的导控信号电平-该电平此时不正常地小-就被接收器忽略掉了，直到冲突停止。
这样，通过在每个发射器上都使用低电平导控音频信号，可以调节相联的接收器的增益，从而使来自发射器的高电平数据信号产生已知的输出电压电平。如果上述数据信号超过上述电压电平，比如超过了50%以上，则就超过了冲突阈值，并且产生误差信号。然而，就其在星形耦合器上的光功率电平而言，在该接收器上得不到任何信息。在一些情况下，可以假定在去耦合器的光路上的衰减同自该耦合器返回的光路上的衰减是一样的;但是，当把所有的变化都考虑进去时，这种假定在某些情况下会导致若干分贝的误差。
为了确保在星形耦合器上能得到功率电平的可能最佳匹配，确定了两个导控音频信号频率以校准介质入口装置。任何介质入口装置在需要进行校准时都可以使用这种方法。这点是如图3所示的那样来实现的。图3显示了一个连接到星形耦合器上的介质入口装置，并显示了使用导控音频信号进行校准的方案。在此，我们有基准电平发生器，该发生器包括耦合到星形耦合器上的位相锁定接收器。所用的校准频率由需要校准的介质入口装置送来，例如，通过由安装者按下校准按钮，并且通过星形耦合器由基准电平发生器进行接收。这个频率f1通过位相锁定接收器31加到倍频器上，该倍频器的输出被加到连到星形耦合器的光纤上。因此，上述输出到达“呼叫”的介质入口装置，在该介质入口装置处，该输出的电平得到接收和检测，以提供出接收器所用的基准电平。
介质入口装置中的接收器对返回的信号进行同步解调，并对介质入口装置的发射器增益进行调节，以产生与基准电平相同的返回信号。这是通过在校准过程的进行中交替地传送“校准”导控音频信号和介质入口装置自己的稳定音频信号而达到的。
在上面所描述的系统中，通过为每个介质入口装置分配专用频率，从而满足了辨别来自各个介质入口装置的导控信号的需要。另一可供选择的方法是将互斥的伪随机序列分配给介质入口装置。这将各个导控传输信号的功率谱展开在更宽的带宽上。在介质入口装置上的导控信号可用另一种解调过程来实现，这种解调过程同用于导控音频信号的方法是类似的。然而在此情况下，使用上面所描述的消隐技术不如将相对于基准信号的序列反相。这将使导控解调器所需的增益减半。然而，这要比使用导控音频信号的系统更为复杂。
权利要求
1.光导纤维传输系统，该系统包括若干光收发器站，每个光收发器站都包含通过一根光导纤维耦合到星形耦合器上的发射器，和通过另一根光导纤维耦合到星形耦合器上的接收器，从而对于n根光收发器站就有2n根光导纤维耦合到星形耦合器上，其中每个上述光收发器站都包含用于产生专用于该站的导控信号的装置，该导控信号以低于数据传输所用电平的电平传输，并且其中每个上述光收发器站中的装置都在上述导控信号通过一根光导纤维从光收发器站的发射器传到星形耦合器并通过另一根光导纤维从该星形耦合器传到光收发站的接收器之后接收它的上述导控信号，在接收时对导控信号的电平进行监测，从而监测通过系统传输的信号的衰减。
2.如权利要求
1所要求的系统，其中利用由上述监测所得到的衰减水平来调节冲突检测器的阈值。
3.如权利要求
1或2所要求的系统，其中导控信号是在此数据信号电平还要低的电平上传输的音频信号，例如，该电平为数据信号幅度的0.5%，并且，其中每个连接到星形耦合器上的上述站，都配有它自己的音频信号频率。
4.如权利要求
3所要求的系统，其中在所述站上的光接收器的增益在其衰减监测的控制下受到了调节，以使该光接收器工作在最佳增益条件下。
5.如权利要求
3或4所要求的系统，该系统包含有由光导纤维耦合到星形耦合器上的基准信号发生器，响应来自发送出第一基准信号的所述站的校准请求并发出频率为其所接收信号频率的二倍的信号的装置，和位于所述站的用于测量信号电平，并在该电平的基础上对这个站进行调节的装置。
6.如权利要求
1所要求的系统，其中导控信号是伪随机数字序列。
7.光导纤维传输系统，该系统基本上如同结合附图所描述的那样。
专利摘要
在以太计算机型局部区域网络中，用由光纤对连到若干站的星耦合器取代一部分，即一条总线。每对光纤包括去光纤和回光纤。在普通以太系统中，检测冲突靠测量媒质信号电平，若它太大就表示有冲突。在光纤系统中类似地检测冲突。调节冲突检测器阈值要知道站“看见”的衰减。为此从各有自己信号频率的各站发出低电平导控信号，它回到自己站时的幅度表示着系统衰减，并用于调节检测器阈值。在另一方案中导控信号是伪随机比特序列。
文档编号H04B3/04GK85104635SQ85104635
公开日1986年12月24日 申请日期1985年6月15日
发明者安德罗·迪安 申请人:国际标准电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan