DE102019208986B4

DE102019208986B4 - Vorrichtung und netzwerk zur drahtlosen, optischen kommunikation

Info

Publication number: DE102019208986B4
Application number: DE102019208986.0A
Authority: DE
Inventors: René Kirrbach; Tobias Schneider; Alexander Noack; Michael Faulwasser; Frank Deicke
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: WO2020254524A1; DE102019208986A1

Abstract

Vorrichtung (10) mit einer Kommunikationseinrichtung (12), die Folgendes aufweist:eine Empfangseinrichtung (14); die ausgebildet ist, um ein erstes drahtloses, optisches Kommunikationssignal (16) durch ein freies Übertragungsmedium zu empfangen, um ein elektrisches Signal (18) basierend auf dem drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) zu erhalten;eine Verarbeitungseinrichtung (22), die ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal (24) zu erhalten; undeine Sendeeinrichtung (26), die ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal (24) in ein zweites drahtloses optisches Kommunikationssignal (28) zu überführen, so dass das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) zumindest teilweise dem ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) entspricht, und um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) durch ein freies Übertragungsmedium zu senden;wobei die Vorrichtung (10) als Laufkatze für ein Transportsystem gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drahtlosen, optischen Kommunikation und auf ein Netzwerk zur drahtlosen, optischen Kommunikation. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kommunikationssystem mit mehreren in Serie angeordneten, optischen drahtlosen Transceivern für lineare, dynamische Kommunikationsszenarien.
Die fortschreitende Digitalisierung im Rahmen von Industrie 4.0 setzt eine zuverlässige Datenkommunikation zwischen Maschinen voraus. in der drahtlosen Datenübertragung findet man hauptsächlich RF-basierte (RF = radio frequency, Funkfrequenzen) Technologien. Der große Umfang der Vernetzung offenbart insbesondere die Probleme dieser Funknetzwerke: Elektromagnetische Interferenz zwischen verschiedenen Kommunikationskanälen oder andere Störer senken die Zuverlässigkeit. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Reichweite oder im Extremfall zum vollkommenen Erliegen der Datenübertragung. Dieses Problem zeigt sich insbesondere bei Laufkatzen an industriellen Krananlagen. Darüber hinaus sind Funk-basierte Technologien in aller Regel nicht echtzeitfähig, was in industriellen Kommunikationsprotokollen wie Profinet, EtherCat, ... allerdings obligatorisch ist.
Aktuelle drahtlose Übertragungssysteme basieren auf stark regulierten Frequenzbändern. Da Funk-Antennen in der Regel omnidirektional abstrahlen und Funkwellen verschiedene Hindernisse passieren können oder an ihnen reflektiert werden, kommt es in der Praxis zur Überlagerung verschiedener Kommunikationskanäle. Mehrere Systeme im selben Einsatzbereich müssen sich deshalb die verfügbaren Frequenzbänder teilen. Sowohl die reale Datenrate als auch die mögliche Reichweite sind daher stark von der Umgebung abhängig und schränken deshalb die Zuverlässigkeit des Systems ein. Aktuelle RF-Technologien begegnen diesem Problem mit komplexen Modulationsverfahren wie z. B. dem orthogonalen Frequenzmultiplexverfahren OFDM (orthogonal frequency divisional multiplex). Die aufwendige Modulation, Demodulation und die lange Symboldauer führt allerdings zu einer Übertragungslatenz im ein- und zweistelligen Millisekundenbereich, welche nicht ausreichend gering für die Echtzeitanforderungen mancher Systeme ist.
US 9,838,119 B1 bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum automatischen Steuern eines optischen Datensignals von einem Transceiver einer Basisstation.
WO 2017/011649 A1 bezieht sich auf ein Polarisations-Grating, das mittels eines verstärkten Halbleiterschalter ersetzt wird.
„Comparison of Optical and Electrical based Amplify and-Forward Relay-Assisted FSO Links over Gamma-Gamma Channels“ (Nor, N.A.M. et al in IEEE International Symposium on Communications Systems, Networks and Digital Signal Processing (CSNDSP), Juli 2016 bezieht sich auf eine Relay-unterstützte oder multi-hop optische Kommunikation.
Wünschenswert wären Kommunikationsnetzwerke und Vorrichtungen zur drahtlosen Kommunikation, die eine hohe Bandbreite und/oder eine zuverlässige Kommunikation trotz veränderlicher Relativposition von Kommunikationspartnern über hohe Distanzen ermöglichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein drahtloses, optisches Kommunikationsnetzwerk und eine hierin einsetzbare Vorrichtung zur drahtlosen, optischen Kommunikation zu schaffen, die eine zuverlässige Kommunikation über hohe Reichweiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch Konversion eines optischen Signals in ein elektrisches Signal zum Verarbeiten des elektrischen Signals und erneutem Erzeugen eines optischen Signals aus dem verarbeiteten elektrischen Signal sowohl eine Signalanpassung ausgeführt werden kann, als auch durch die erneute Generierung eine optische Leistung wieder erzeugt werden kann, so dass eine hohe Reichweite des Kommunikationslinks erreicht werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Vorrichtung eine Kommunikationseinrichtung, die eine Empfangseinrichtung, eine Verarbeitungseinrichtung und eine Sendeeinrichtung aufweist. Die Empfangseinrichtung ist ausgebildet, um ein erstes drahtloses, optisches Kommunikationssignal durch ein freies Übertragungsmedium zu empfangen, um ein elektrisches Signal aus dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal zu generieren. Die Verarbeitungseinrichtung ist ausgebildet, um das elektrische Signal zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal zu erhalten. Die Sendeeinrichtung ist ausgebildet, um das verarbeitete elektrische Signal in ein zweites drahtloses, optisches Kommunikationssignal zu überführen, so dass das zweite drahtlose, optische Kommunikationssignal zumindest teilweise dem ersten drahtlosen, optischen Kommunikationssignal entspricht, und um das zweite drahtlose, optische Kommunikationssignal durch ein freies Übertragungsmedium zu senden. Dies ermöglicht eine Aufbereitung und Verarbeitung des Signals und eine erneute Generierung des optischen Signals, um gegebenenfalls hohe Distanzen zu überbrücken. Die Vorrichtung ist als Laufkatze für ein Transportsystem gebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein drahtloses, optisches Kommunikationsnetzwerk zumindest eine Vorrichtung und eine Basisstation, die für eine drahtlose, optische Kommunikation unter Verwendung des drahtlosen, optischen Signals eingerichtet ist. Die Vorrichtung ist mit einer Kommunikationseinrichtung gebildet und weist auf: eine Empfangseinrichtung; die ausgebildet ist, um ein erstes drahtloses, optisches Kommunikationssignal durch ein freies Übertragungsmedium zu empfangen, um ein elektrisches Signal basierend auf dem drahtlosen optischen Kommunikationssignal zu erhalten; eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um das elektrische Signal zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal zu erhalten; und eine Sendeeinrichtung, die ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal in ein zweites drahtloses optisches Kommunikationssignal zu überführen, so dass das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal zumindest teilweise dem ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignal entspricht, und um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal durch ein freies Übertragungsmedium zu senden. Die Teilnehmervorrichtung ist bezogen auf die Basisstation beweglich angeordnet. Dies ermöglicht ein flexibles drahtloses, optisches Kommunikationsnetzwerk mit hoher Reichweite.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, die eine Verstärkereinrichtung aufweist;
3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der die Verarbeitungseinrichtung ein Verstärkerelement aufweist, das ausgebildet ist, um ein elektrisches Signal basierend auf einer Signalkompression zu verstärken;
4 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der eine Verarbeitungseinrichtung zur digitalen Datenverarbeitung ausgebildet ist;
5 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, um ein erstes Signal ohne durch digitale Datenverarbeitung verursachte Zeitverzögerung direkt weiterzuleiten und um ein digital verarbeitetes elektrisches Signal in einem späteren Zeitintervall zu senden;
6 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, die ausgebildet ist, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal entlang einer Richtung auszusenden aus der ein drahtloses optisches Kommunikationssignal empfangen wird;
7 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem eine Richtungsumlenkung von Strahlengängen zwischen einer Kommunikationsachse und Teilnehmervorrichtungen erfolgt;
8 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Kommunikationsachse umgelenkt wird;
9 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei den die Basisstation ausgebildet ist, um drahtlose, optische Signale entlang zumindest einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung auszusenden;
10 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei die Basisstation ausgebildet ist, um die drahtlosen, optischen Kommunikationssignale entlang einer identischen Richtung parallel zueinander auszusenden;
11 ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines drahtlosen, optischen Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Kommunikationsrichtungen der gleiche Sender und/oder der gleiche Empfänger zugeordnet ist;
12 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
13 ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen optischen Kommunikationsnetzwerks gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bei dem eine Ringkonfiguration implementiert ist.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Nachfolgende Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine drahtlose optische Signalübertragung oder Datenübertragung. Diese wird im Rahmen der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele auch als Li-Fi (Light-Fidelity; Lichtübertragung) bezeichnet. Der Begriff Li-Fi bezieht sich dabei auf Begriffe IrDA (Infrared Data Association) oder OWC (Optical Wireless Communication; optische drahtlose Kommunikation). Das bedeutet, die Ausdrücke drahtlose optische Datenübertragung und Li-Fi werden synonym verwendet. Als optische drahtlose Datenübertragung wird hierbei verstanden, ein elektromagnetisches Signal durch ein freies Übertragungsmedium, beispielsweise Luft oder ein anderes Gas oder Fluid, zu übertragen. Hierfür können beispielsweise Wellenlängen im ultravioletten (UV) Bereich mit zumindest 350 nm und dem Infrarotbereich, beispielsweise höchstens 1550 nm verwendet werden, wobei auch andere Wellenlängen möglich sind, die sich von für Funkstandards benutzten Wellenlängen unterscheiden. Eine drahtlose optische Datenübertragung ist auch von einer drahtgebundenen optischen Datenübertragung zu unterscheiden, die beispielsweise mittels Lichtwellenleiter oder Lichtwellenleiterkabel erhalten wird.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Kommunikationseinrichtung 12. Die Kommunikationseinrichtung 12 umfasst eine Empfangseinrichtung 14, die ausgebildet ist, um ein drahtloses, optisches Kommunikationssignal 16 zu empfangen. Die Empfangseinrichtung 14 ist ausgebildet, um ein elektrisches Signal 18 basierend auf dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal zu erhalten. Die Empfangseinrichtung 14 kann beispielsweise einen Photodetektor, eine Photodiode, einen Fototransistor oder Ähnliches umfassen, der ausgebildet ist, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 zu empfangen und in das elektrische Signal 18 zu konvertieren.
Die Kommunikationseinrichtung 12 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 22, die ausgebildet ist, um das elektrische Signal 18 zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal 24 zu erhalten. Die Verarbeitung kann eine Verstärkung und/oder Veränderung des Informationsgehalts des elektrischen Signals 18 umfassen, das elektrische Signal 24 basiert dabei jedoch immer noch, zumindest zum Teil auf dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 16. Das verarbeitete elektrische Signal 24 ist somit zu unterscheiden von einem Antwortsignal auf das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16, welches ebenfalls basierend auf dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 16 erstellt würde, jedoch einen beliebigen Informationsgehalt aufweisen und zurückgeleitet würde, während das optische Kommunikationssignal 28 der Weiterleitung des optischen Kommunikationssignals 16 dient.
Die Kommunikationseinrichtung 12 umfasst eine Sendeeinrichtung 26, die ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal 24 in ein drahtloses, optisches Kommunikationssignal 28 zu überführen. Die Sendeeinrichtung 26 kann hierzu beispielsweise einen Emitter aufweisen, beispielsweise eine Leuchtdiode, eine Laserdiode, einen Laser oder dergleichen.
Basierend auf der durchgehenden, möglicherweise einer auf „verstärken und weiterleiten“ (amplify and forward) oder „decodieren und weiterleiten“ (decode and forward) ausgelegten Signalkette kann das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 ganz oder teilweise dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 16 im Hinblick auf den Informationsgehalt entsprechen, selbst wenn sich zwischen dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 28 und dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 16 einzelne Signalparameter unterscheiden können, beispielsweise ein Wellenlängenbereich, eine Polarisation, eine Modulationsart, eine räumliche Form des Strahlbündels, eine Taktung oder dergleichen. Die Sendeeinrichtung 26 ist ausgebildet, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 zu senden.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 20 kann so ausgeführt sein, dass die Verarbeitungseinrichtung 22 eine Verstärkereinrichtung 31 umfasst, die ausgebildet ist, um das elektrische Signal 18 zu verstärken. Das bedeutet, das verarbeitete elektrische Signal 24 kann basierend auf einer Verstärkung des elektrischen Signals 18 erhalten werden. Die Verstärkereinrichtung 31, die bspw. ein Verstärkerelement 32 aufweist, etwa einen Transimpedanzverstärker oder einen Stromverstärker. Bspw. ist die Empfangseinrichtung mit einem Photodetektor ausgestattet, die aus dem optischen Signal einen elektrischen Strom erzeugen kann, weshalb hierzu ein Stromverstärker oder ein Transimpedanzverstärker eingesetzt werden kann. Die Vorrichtung 20 kann ferner so ausgestaltet sein, dass die Sendeeinrichtung 26 einen Treiberschaltkreis 34 umfasst, der ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal 24 in ein Ansteuersignal 36 für einen optischen Emitter 38, beispielsweise eine Leuchtdiode, eine Laserdiode, einen Laser oder dergleichen zu überführen. Alternativ kann hier ein externer Modulator (z.B. Mach-Zehnder Modulator) vorgesehen sein, der die optische Intensität moduliert.
Die Vorrichtung 20 kann ausgebildet sein, um das optische Kommunikationssignal 28 entsprechend dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 16 bereitzustellen, wobei dies ohne Einschränkungen unter Vornahme von Änderungen in einem Wellenlängenbereich oder Spektrum der Signale erfolgen kann. Das bedeutet, das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 kann einer, bezogen auf die Signalamplitude, verstärkten Version des drahtlosen, optischen Kommunikationssignals 16 entsprechen.
Die Sendeeinrichtung 26 kann beispielsweise eine Optik zum Formen des drahtlosen, optischen Kommunikationssignals 28 umfassen, beispielsweise eine Sammellinse oder dergleichen. Dies ermöglicht die Kollimierung optischer Strahlen, was eine hohe Reichweite ermöglichen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Empfangseinrichtung 14 eine Optik aufweisen, etwa um das drahtlose optische Kommunikationssignal 16 auf den Detektor 14 zu fokussieren oder zu bündeln.
In anderen Worten kann in der Ausführung gemäß 2 der Vorrichtung 20, die in einem Netzwerk auch als mobile Station betrieben werden kann, das Einfallen des Kommunikationssignals 16 zunächst mittels Photodetektor 14 (beispielsweise Photodiode, Fototransistor, der Ähnlichem) detektiert werden. Das Signal kann mittels Verstärker 32 (beispielsweise Transimpedanzverstärker) zunächst verstärkt und dann direkt in den Treiber 34 des Senders eingespeist werden. Dieser steuert dann einen Emitter 38 (Leuchtdiode, Laserdiode, Laser oder Ähnliches), so dass das Signal 24 in ein optisches Kommunikationssignal 28 konvertiert wird.
3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der die Verarbeitungseinrichtung 22 gegenüber der Vorrichtung 20 eine Verstärkereinrichtung 31' aufweist, die alternativ oder zusätzlich zu dem Verstärkerelement 32 ein Verstärkerelement 38 aufweist, das ausgebildet ist, um ein auf dem elektrischen Signal 24 basierendes Eingangssignal, das bedeutet, das elektrische Signal 24 oder beispielsweise eine durch das optionale Verstärkerelement 32 verstärkte Version hiervon, basierend auf einer Signalkompression zu verstärken, um das elektrische Signal 24 basierend hierauf zu erhalten. Das bedeutet, das Signal 18 kann bis in die Signalkompression verstärkt werden. Die Signalkompression ermöglicht es, die Signalform aufzubereiten, ohne hierfür eine digitale Signalverarbeitung mit dediziertem analog/digital Wandler vorsehen zu müssen. Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann somit ausgebildet sein, um das elektrische Signal 24 ohne digitale Datenverarbeitung zu verarbeiten oder aufzubereiten.
In anderen Worten kann in der Ausführung der mobilen Stationen 30 das einfallende Kommunikationssignal 16 zunächst mittels Photodetektor 14 (beispielsweise Photodiode, Fototransistor oder Ähnlichem) detektiert werden. Das Signal kann mittels Verstärker 32 (beispielsweise Transimpedanzverstärker) zunächst verstärkt und im Anschluss ohne digitale Datenverarbeitung aufbereitet werden. Dies kann beispielsweise mittels elektrischem Verstärker 42 mit sehr hoher Verstärkung (beispielsweise Limiting-Verstärker, Komparator oder Ähnlichem) geschehen, indem das Signal in die Kompression getrieben wird. Das Signal kann durch das Verstärkerelement 32 in die Kompression getrieben werden, d. h. es wird geclippt. D. h. der Verstärker würde ein Signal erzeugen, dessen Amplitude deutlich größer als die Versorgungsspannungen sind, weshalb es abgeschnitten wird. D. h. die Verstärkung des Verstärkerelements 32 kann so groß sein, damit es zur Kompression/Clipping kommt. Handelt es sich bei dem Signal um ein analoges, schmalbandiges Signal, kann alternativ auch ein sehr linearer, elektrischer Verstärker verwendet werden, um so Verzerrungen zu vermeiden. Anschließend kann das Signal in dem Treiber 34 des Senders 26 eingespeist werden. Dieser steuert dann einen Emitter 38 (Leuchtdiode, Laserdiode, Laser, oder Ähnliches), so dass das Signal in ein optisches Kommunikationssignal 28 konvertiert wird.
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei der die Verarbeitungseinrichtung 22 ausgebildet ist, um eine digitale Datenverarbeitung des elektrischen Signals 18 auszuführen. Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann die Verstärkereinrichtung 31' oder alternativ die Verstärkereinrichtung 31 umfassen. Zusätzlich kann die Verarbeitungseinrichtung 22 ausgebildet sein, um einen Dateninhalt des elektrischen Signals 18 zu verändern. Hierfür kann eine Signalverarbeitungseinrichtung 44 vorgesehen sein, die nach die Verstärkereinrichtung 31' geschaltet sein kann. Die Signalverarbeitungseinrichtung 44 kann einen oder mehrere Schaltkreise aufweisen. An einem Signaleingang kann ein Analog-Digital-Converter (ADC) vorgesehen sein, um eine digitale Version des elektrischen Signals 18 oder der verstärkten Version des Signals 18 zu erhalten. An einem Signalausgang kann ein Digital-Analog-Converter (DAC) vorgesehen sein, um wieder ein analoges Signals zu erhalten. Als digitale Verarbeitung kann beispielsweise eine Prüfung der Daten auf Fehler, eine Veränderung der Daten durch Variation, Hinzufügung oder Entfernung oder dergleichen erfolgen. Hierfür kann die Signalverarbeitungseinrichtung 44 beispielsweise einen Prozessor, einen Mikrocontroller, ein feldprogrammierbares Gatter Array (FPGA) oder einen applikationsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) aufweisen.
Durch die Signalverarbeitungseinrichtung 44 kann somit ein Informationsgehalt des drahtlosen, optischen Kommunikationssignals 16 verändert werden. Unverändert handelt es sich jedoch bei dem drahtlosen, optischen Kommunikationssignal 28 um eine möglicherweise modifizierte Version hiervon aber nicht um ein Antwortsignal. Denkbar ist es zum Beispiel, die hierin beschriebenen Vorrichtungen als sequenziell zueinander in einem Kommunikationsbus oder anderem optischen drahtlosen Kommunikationsnetzwerk einsetzbare Vorrichtungen einzusetzen, bei der das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 gegebenenfalls in manipulierter Art und Weise an nachfolgende Vorrichtungen in Form des Signals 28 weitergesendet wird.
In anderen Worten kann in der Ausführung der mobilen Station 40 das einfallende Kommunikationssignal 16 zunächst mittels Photodetektor 14 (beispielsweise Photodiode, Fototransistor oder Ähnlichem) detektiert werden. Das Signal wird mittels Verstärker 32 (beispielsweise Transimpedanzverstärker) verstärkt. Optional kann hier ebenfalls ein Verstärker 42 mit sehr hoher Verstärkung, wie er im Zusammenhang mit der 3 beschrieben ist, eingesetzt werden. Für die Vorrichtung 40 entscheidend ist jedoch der Einsatz einer digitalen Datenverarbeitung. Diese umfasst einen Schaltkreis 44, in dem das Signal über einen Eingang (mit ADC) eingespeist wird und an dem es an einem Ausgang mittels DAC ausgegeben wird. „Digitale Datenverarbeitung“ meint hierbei sowohl eine Prüfung der Daten auf Fehler, wie auch eine Veränderung der Daten (beispielsweise ist es möglich, dass die mobile Station Daten hinzufügt oder entfernt). Anschließend wird das Signal in den Treiber 34 des Senders eingespeist. Dieser steuert dann einen Emitter 38 (Leuchtdiode, Laserdiode, Laser, oder Ähnliches), so dass das Signal in ein optisches Kommunikationssignal 28 konvertiert wird.
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Verarbeitungseinrichtung 22 ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal 24 basierend auf einer Weiterleitung des elektrischen Signals 18 an die Sendeeinrichtung 26 zu erhalten, d. h., das elektrische Signal 18 wird ggf. ohne weitere Verarbeitung verstärkt weitergeleitet. Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann ausgebildet sein, um das elektrische Signal 18 zusätzlich digital zu verarbeiten, wie es im Zusammenhang mit der 4 anhand der Signalverarbeitungseinrichtung 44 beschrieben ist. Durch die Signalverarbeitung in der Signalverarbeitungseinrichtung 44 kann es zu Zeitverzögerungen kommen, die dazu führen, dass das verarbeitete elektrische Signal 24 der Vorrichtung 40 als zeitverzögert bezogen auf das elektrische Signal 18 betrachtet werden kann.
Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann eine Signalweiche 46 umfassen, die ausgebildet sein kann, um wechselweise ein verarbeitetes elektrisches Signal 24' und das von der Signalverarbeitungseinrichtung 44 empfangene verarbeitete elektrische Signal 24 an die Sendeeinrichtung 26 zu leiten oder dieser bereitzustellen. Sie Signalweiche 46 kann beispielsweise ein Schalter oder Addierer sein oder ein solches Element umfassen. Optional kann die Signalweiche 46 auch in der Empfangseinrichtung 26 integriert sein und/oder so implementiert sein, dass die Sendeeinrichtung 26 das möglicherweise unverzögerte Ausgangssignal der Verstärkereinrichtung 31' oder 31 empfängt, um dieses mit möglichst geringer Signalverzögerung weiterzuleiten. Zu einem späteren Zeitpunkt kann das weiterverarbeitete elektrische Signal 24 von der Signalverarbeitungseinrichtung 44 empfangen werden und dieses dann als neues, zusätzliches drahtloses, optisches Kommunikationssignal gesendet werden.
Dies ermöglicht die drastische Reduzierung von Signalverzögerungen, insbesondere von Signalanteilen, die für der Vorrichtung 50 folgenden Vorrichtungen vorgesehen sind. So kann eine Basisstation beispielsweise ausgebildet sein, um mehrere Vorrichtungen gleichzeitig anzusprechen. Die Vorrichtung 50 kann ausgebildet sein, um einen für sie bestimmten Anteil auszukoppeln und/oder zu verarbeiten, während das Signal parallel hierzu weitergeleitet wird, um eine Verzögerung für dahinterliegende Vorrichtungen gering zu halten. Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann ausgebildet sein, um das elektrische Signal digital zu verarbeiten, um ein zeitverzögertes verarbeitetes elektrisches Signal zeitverzögert bezogen auf das verarbeitete elektrische Signal 24 an dieselbe Einrichtung 22 weiterzuleiten. Ein Ausgangssignal 48 der Verstärkereinrichtung 31 kann somit von der Signalweiche 46 weitergeleitet werden, so dass das elektrisch verarbeitete Signal 24 dem Ausgangssignal 48 der Verstärkereinrichtung 31' entsprechen kann. Das zeitverzögerte elektrisch verarbeitete Signal 24' der Vorrichtung 50 kann dem verarbeiteten elektrischen Signal 24 der Vorrichtung 40 entsprechen. Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann ausgebildet sein, um eine Zeitverzögerung des zeitverzögerten elektrischen Signals 24' basierend auf einem Kommunikationsprotokoll einzustellen, das von der Vorrichtung 50 umgesetzt und/oder von einer Basisstation, mit welcher die Vorrichtung 50 kommuniziert, vorgegeben wird. Ein drahtloses, optisches Kommunikationssignal, das mit der Sendeeinrichtung 26 aus dem zeitverzögerten verarbeiteten elektrischen Signal 24' generiert wird, kann somit in einem späteren Zeitintervall gesendet werden, als das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein späteres Zeitintervall eines Zeit-Multiplex handeln.
Die Zeitverzögerung im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen kann drei Facetten oder Aspekte aufweisen:

(1) Durch das analoge Weiterleiten des Signals ergibt sich physikalisch eine Zeitverzögerung, die je nach Entfernung und Anzahl der Schlitten/Relays, die das Signal wiederaufbereiten und weiterleiten, bspw. im ns-Bereich liegen kann
(2) Die durch die digitaler Datenverarbeitung, etwa in der Signalverarbeitungseinrichtung 44, eingerichteten Verzögerungen. Hierzu gehören die analog-zu-digitalWandlung, die Verarbeitung und die digital-zu-analog-Wandlung. Diese Verzögerung kann wiederum aus der Auswertung ganzer Datenframes des drahtlosen optischen Kommunikationssignals 16 resultieren, weshalb die dadurch entstehende Zeitverzögerung länger als (1) sein kann und bspw. im hohen dreistelligen ns oder µs Bereich liegen kann. Die unter (1) und (2) genannten Zeitverzögerungen können im System berücksichtigt werden.
(3) Ein beispielhaft implementiertes Kommunikationsprotokoll zum Senden/Empfangen der drahtlosen optischen Kommunikationssignale 16 und/oder 28 kann auf TDMA (Time Division Multiple Access; Zeitmehrfachzugriff/Zeitmultiplex) basieren, d. h. jedem Kommunikationsteilnehmer ist ein Zeitintervall zugeordnet, in dem er Daten Senden darf. Die Zeitverzögerung bis zum nächsten Intervall resultiert also aus dem Protokoll Die unter (3) genannten Zeitverzögerungen können bspw. durch ein Frequenzmultiplex (FDMA; Frequency Division Multiple Access) reduziert oder vermieden werden. Bspw. können mehrere Vorrichtungen (Laufkatzen) gleichzeitig senden, senden aber bspw. im Basisband auf unterschiedlichen Frequenzen (bspw. Laufkatze 1: 10-12 MHz, Laufkatze 2: 12... 14 MHz usw.) oder verwenden andere Trägerwellenlängen (bspw. 400nm, 500nm, 600nm, 700nm, 850nm, 940nm, ...) wobei Frequenzbandbreiten beliebig sein können. Im Falle von TDMA kann das Signal 28 bspw. in einem darauffolgenden Zeitschlitz gesendet werden.

Die Verarbeitungseinrichtung 22 kann ausgebildet sein, um ein erstes Signal ohne durch digitale Datenverarbeitung verursachte Zeitverzögerung direkt weiterzuleiten und um ein digital verarbeitetes elektrisches Signal in einem anderen Zeitintervall zu senden.
Die Vorrichtungen 10, 20, 30, 40 und/oder 50 können jeweils eine Senke für das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 bilden. Gleichzeitig können sie eine Signalquelle für das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 bilden.
Während die Vorrichtungen 20 und 30 als Amplify and Forward-Vorrichtungen gebildet sein können, können die Vorrichtungen 40 und/oder 50 als Decode and Forward-Vorrichtungen gebildet sein.
Die drahtlosen, optischen Kommunikationssignale 16 können bei hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen entlang zumindest innerhalb eines Toleranzbereichs von ± 10°, ± 5° oder ± 1° parallel oder entgegengesetzt zueinander ausgerichteter Richtungen empfangen und/oder gesendet werden. Das bedeutet, eine Richtung, aus der das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 an der jeweiligen Vorrichtung eintrifft, kann innerhalb des Toleranzbereichs derjenigen Richtung entsprechen, in welche das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 ausgesendet wird.
Eine vollständige Laufkatze umfasst deshalb bspw. die Vorrichtung 50 wie dargestellt jedoch ohne die Signalweiche 46 und das zeitverzögerte elektrische Signal 24' für den Weg Basisstation zur Laufkatzen; sowie den dargestellten Komponenten der Vorrichtung 50, um die Kommunikation für den Rückweg zu implementieren. Dieser Rückweg kann beide Verbindungen zur Signalverarbeitungseinrichtung 44 aufweisen. Da das Signal entweder von einer vorherigen Laufkatze zur Basisstation weitergeleitet werden muss oder die Laufkatze erkennt, dass es gerade ihr eigener Zeitschlitz ist, in welchem sie zum Senden berechtigt ist und sie deshalb selber Daten sendet. Anders ausgedrückt kann ein erster Weg, bspw. ein Hinweg als reine Signalverteilung verstanden werden, der so ausgelegt ist, dass jede Vorrichtung des Netzwerks mit dem drahtlosen optischen Signal 16 versorgt wird, welches individuelle und einer Vorrichtung zugeordnete Informationen oder einer Gruppe von Vorrichtungen oder allen Vorrichtungen (Broadcast) zugeordnete Informationen aufweisen kann. Der Rücktransport von Informationen zur Basisstation kann über eine Ringkonfiguration oder über einen Rückkanal erfolgen, der basierend auf der Signalweiche 46 und dem zeitverzögerten verarbeiteten Signal 24' eine Sammlung von Signalen der Vorrichtungen entlang der zweiten Richtung, etwa dem Rückweg ermöglicht. Hierfür kann ein eigener Rückkanal vorgesehen sein.
In anderen Worten kann die Ausführung der mobilen Station 50 der Ausführung der mobilen Station 40 ähneln. Zumindest teilweise entscheiden kann hier der Einsatz einer zusätzlichen Komponente 46 sein. Das detektierte Signal wird nach der Verstärkung direkt in den Schaltkreis 44 eingespeist und zusätzlich über die Komponente 46 direkt an den Treiber 34 des Senders gesendet werden. Das Element 46 kann beispielsweise als Addierer oder Schalter ausgeführt sein. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass das detektierte Signal besonders schnell zum Sender gelangt und zur nächsten Station gesendet werden kann. Auf diese Weise erhalten zunächst alle mobilen Stationen die Daten und können diese parallel in den jeweiligen Schaltkreisen 44 verarbeiten, sofern vorhanden.
In weiter anderen Worten zeigen die 2 bis 5 mehrere mögliche Ausführungen der mobilen Stationen, die das Weiterleiten des Signals an die nächste mobile Station ermöglicht. Die Varianten sind für eine unidirektionale Ausführung beschrieben, analog wird ein zweiter Kanal für die inverse Richtung implementiert, indem eine weitere Kommunikationseinrichtung angeordnet wird. Ein optischer, drahtloser Sender kann dabei zumindest einen Emitter (Leuchtdiode, Laserdiode, Laser) und einen Treiber und optional eine Optik aufweisen. Der Treiber kann eine Schaltung sein, die den Strom durch den Emitter variiert, mit dem Ziel, die Strahlungsintensität zu modulieren. Der Treiber kann auch ein externer Modulator (beispielsweise elektrooptischer Modulator wie Mach-Zehner-Modulator, Akustooptischer Modulator, Elektro-Absorption-Modulator, Polarisations-Modulator, Flüssigkristall-Lichtmodulator, oder Ähnliches) sein, der die emittierte Strahlungsintensität variiert. In diesem Fall ist die Strahlungsintensität des Emitters selber konstant. Die Optik (beispielsweise Linse) lenkt die emittierte Strahlung in das Sichtfeld, das heißt, in Richtung der Achse 58/58' aus 7, wobei die Strahlung nicht vollständig parallel zur Achse 58/58' sein muss, sondern auch kleine Winkel von ± 5°, ± 2° oder ± 1°, mit ihr einschließen kann. Der optische, drahtlose Empfänger kann zumindest einen Photodetektor (z. B. Photodiode, Fototransistor, ...) aufweisen. Die Verarbeitungseinrichtung kann einen elektrischen Verstärker aufweisen, der alternativ auch dem optischen, drahtlosen Empfänger zugeordnet werden kann. Darüber hinaus kann der optisch drahtlose Empfänger eine Empfangsoptik aufweisen, die die einfallende Strahlung auf den Photodetektor fokussiert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Abänderung der Vorrichtung 50 vor dem Hintergrund, dass das Signal bei einer unidirektionalen Kommunikation und mit einer Basisstation als Quelle bspw. nur zu denjenigen Laufkatzen gesendet wird, die sich der aktuellen Laufkatze/Vorrichtung anschließen. Es kann jedoch ein Bedarf bestehen, Informationen von der Vorrichtung in die andere Richtung, also zur Basisstation zu übertragen, d. h. für eine solche bidirektionale Kommunikation könnte eine weitere Kommunikationseinrichtung vorgesehen sein, um in eine zweite Richtung zu senden, was zwar eine hohe Flexibilität und ggf. zwei individuelle Kommunikationskanäle ermöglicht, aber einen gewissen hardwaretechnischen Aufwand mit sich bringt. In diesem Fall können beide Kommunikationseinrichtungen bspw. von derselben oder einer kombinierten Signalverarbeitungseinrichtung 44 gesteuert werden.
Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind anhand einer unidirektionalen Kommunikation erläutert, die beispielsweise eine ringförmige Kommunikation ermöglicht. Weitere Ausführungsbeispiele sehen vor, dass eine Vorrichtung zumindest eine weitere Kommunikationseinrichtung aufweist, die für eine Kommunikation in eine weitere, möglicherweise entgegengesetzte Richtung ermöglicht, so dass eine bidirektionale Kommunikation ermöglicht ist. Die bidirektionale Kommunikation kann unter Verwendung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche, unterschiedlicher Zeitintervalle und/oder unterschiedlicher räumlicher Abschnitte erfolgen.
Ausführungsbeispiele schaffen Vorrichtungen, die ähnlich aufgebaut sind, wie die Vorrichtung 50, jedoch ohne die direkte Weiterleitung des verarbeiteten elektrischen Signals 24. Bspw. im Zusammenhang mit einer ringförmigen Kommunikation können zwei Varianten implementiert werden:

(1) Die Laufkatzen fahren tatsächlich auf einer Art Kreisbahn und die letzte Laufkatze kommuniziert dann mit der Basisstation. Durch die vielen Kurven wir das System aber möglicherweise technisch anspruchsvoll zu realisieren;
(2) Alle Geräte können nur in eine Richtung kommunizieren. Am Ende der Strecke gibt es einen Empfänger, der das Signal detektiert und über eine drahtgebundene Verbindung zur Basisstation leitet, wie 13 veranschaulicht.

Hierin beschriebene Vorrichtungen können beispielsweise mobile Vorrichtungen sein, die für ein Transportsystem eingerichtet sind. Beispielsweise kann es sich hierbei um Laufkatzen handeln. Die Vorrichtungen können beispielsweise für Kransysteme, Fertigungsstrecken und/oder andere Einrichtungen zur Umladung von Transportgütern eingerichtet sein.
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die ausgebildet ist, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28 entlang einer Richtung 52 auszusenden, die entgegengesetzt oder antiparallel zu einer Richtung 54 angeordnet ist, aus der das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 empfangen wird. Die Richtungen 52 und 54 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des zuvor erwähnten Toleranzbereichs antiparallel, während sie in den 1 bis 5 in etwa parallel zueinander sein können.
Die Weiterleitung zu dahinterliegenden Vorrichtungen kann mittels Strahlumlenkung drahtloser optischer Kommunikationssignale außerhalb der Vorrichtung erfolgen.
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerk 70 weist eine Basisstation 56 auf, die ausgebildet ist, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 entlang einer Kommunikationsachse 58 auszusenden. Hierbei kann das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16 einen räumlichen Bereich belegen oder ausleuchten. Das drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerk 70 umfasst zumindest eine, beispielsweise zwei oder mehr, drei oder mehr, fünf oder mehr oder eine höhere Anzahl von Teilnehmervorrichtungen, die beispielsweise ähnlich der Vorrichtung 60 aus 6 gebildet sind, jedoch mittels einer weiteren Kommunikationseinrichtung für eine bidirektionale Kommunikation ausgelegt sind.
Eine Richtungsumlenkung zwischen den Richtungen 52 und 54 und einem Verlauf der Kommunikationsachse 58 kann mittels strahlumlenkender Elemente 62₁ bis 62₃ erfolgen, beispielsweise reflektive Oberflächen umfassen, etwa Spiegel oder dergleichen. Es können auch Prismen oder dergleichen verwendet werden, wobei es bevorzugt ist, dass die Strahlumlenkung vollständig erfolgt, das bedeutet, ein Transmissionsgrad ist bevorzugt < 5%, < 2% oder < 1%. Die Richtungsumlenkung kann dabei passiv erfolgen, das bedeutet, ohne erneute Signalaufbereitung.
Die Anzahl der Teilnehmervorrichtungen 60'₁ bis 60'₃ ist beliebig, insbesondere können bezogen auf das drahtlose, optische Signal 16 beinahe beliebige Reichweiten implementiert werden, da in den jeweiligen Teilnehmervorrichtungen eine Zwischenverstärkung stattfindet.
Wird anstelle der Vorrichtung 60 oder der für eine bidirektionale Kommunikation eingerichteten modifizierten Version beispielsweise die Vorrichtung 10, 20, 30, 40 und/oder 50 eingesetzt, so kann auch die Anordnung der strahlumlenkenden Elemente verzichtet werden und/oder es kann ein Verlauf der optischen Achse 58 angepasst werden.
In anderen Worten ist das Kommunikationssystem 70 so ausgestaltet, dass sich die mobilen Stationen 60₁ bis 60₃ nicht auf der Achse 58 befinden müssen, sie können auch daneben platziert sein. In diesem Fall können strahlumlenkende Elemente 62 dafür sorgen, dass das optische Signal von der Achse 58 zur mobilen Station 60 ausgelenkt wird. Diese Auslenkung kann beispielsweise auf Reflexion, Totalreflexion, Brechung oder Beugung basieren.
Ein optisches Signal, welches von der Basisstation 56 zur mobilen Station 62₃ gesendet werden soll, kann von dem Element 60₁ reflektiert werden und sich als optisches Signal in Richtung der mobilen Station 60'₁ bewegen. Diese sendet das Signal weiter in Form des drahtlosen, optischen Kommunikationssignals 28₁, welches als Eingangssignal 16₂ für die dahinterliegende Teilnehmervorrichtung dient. Die Teilnehmervorrichtung 60'₁ sendet das Signal weiter in Richtung Achse 52. Das optische Element 62₁ reflektiert den Strahl, so dass sich das von der Vorrichtung 60'₁ ausgesendete Signal nun in Richtung des folgenden optischen Elements 62₂ ausbreitet. Das Element 62₂ wiederum lenkt das optische Signal anschließend auf die mobile optische Station 60'₂. Die optischen Elemente 62₁, ..., 62_m bewegen sich im gleichen Maße entlang der Achse 58 wie beispielsweise die Vorrichtungen 60'₁ bis 60'₃, sofern diese beweglich eingerichtet sind. Beispielsweise können die Teilnehmervorrichtungen parallel zu der Achse 58 und/oder parallel zu den Richtungen 52 und/oder 54 beweglich angeordnet sein. Wenn optische Elemente 62_i verwendet werden, können alle optischen Sender und/oder Empfänger der mobilen Stationen auf ein und derselben Seite angeordnet werden, wobei die Seite bezogen auf den Verlauf der Achse 58 bezogen ist. Es ist hierbei denkbar, dass sich nicht alle mobilen Stationen 62_i entlang einer Achse parallel zur Achse 58 befinden, sondern rund um die Achse 58 angeordnet sind.
Drahtlose, optische Kommunikationssignale 16'_i bzw. 28'_i bezeichnen dabei zur Basisstation 56 gerichtete rücklaufende Signale der bidirektionalen Kommunikation.
8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks 80 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerk 80 umfasst beispielsweise zwei oder mehr drahtlose, optische Teilnehmervorrichtungen 10'₁ und 10'₂, die gegenüber der Vorrichtung 10 durch eine zusätzliche Kommunikationseinrichtung für eine bidirektionale Kommunikation eingerichtet sind. Obwohl hierin beschriebene drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerke stets unter Verwendung gleichartig gebildeter Teilnehmervorrichtungen beschrieben sind, können die Teilnehmervorrichtungen auch unterschiedlich zueinander gebildet sein, beispielsweise, indem manche Teilnehmervorrichtungen mit einer Strahlumlenkung kombiniert sind und/oder eine unterschiedliche Signalverarbeitung erfolgt.
Die Teilnehmervorrichtung 10'₁ kann bezogen auf das optische Kommunikationssignal 16₁ zwischen der Basisstation und der Teilnehmervorrichtung 10'₂ angeordnet sein. Die Teilnehmervorrichtung 10'₂ kann ausgebildet sein, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 16₂ von der Teilnehmervorrichtung 10'₁ zu empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann die Teilnehmervorrichtung 10'₁ ausgebildet sein, um das drahtlose, optische Kommunikationssignal 28'₁ von der Teilnehmervorrichtung 10'₂ zu empfangen.
Ähnlich wie in dem drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerk 70 können auch hier die Basisstation und/oder die Teilnehmervorrichtungen mit einer relativen Beweglichkeit zueinander ausgestattet sein. Obwohl sich diese Ausführungen darauf beziehen, dass die Basisstation 56 beispielhaft ortsfest für die Relativbewegung angeordnet ist und die Teilnehmervorrichtungen beweglich angeordnet sind, schließt dies eine Bewegung der Basisstation 56 nicht aus.
Das drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerk 80 kann ein Umlenkelement 64 aufweisen, das ausgebildet ist, um einen Verlauf der Kommunikationsachse 58 bezogen auf eine Richtung im Raum zu verändern, was durch die Kommunikationsachse 58' angedeutet ist. Das Umlenkelement 64 kann beispielsweise ein Reflektor, ein brechendes Prisma oder Ähnliches aufweisen, um eine Richtungsänderung des linearen Kommunikationskanals zu ermöglichen. Die mobilen Stationen können dabei ebenfalls auf einer Kurve bzw. entsprechend der Umlenkung bewegt werden.
Die Kommunikationsachsen 58/58' können insofern auch als eine zusammenhängende veränderliche Achse verstanden werden. Eine Bewegung der Teilnehmer entlang einer entsprechenden Bewegungsachse kann entlang der Achse 58/58' erfolgen oder innerhalb der Achse 58/58'. Die Bewegungsachse kann, wie in 8 dargestellt, mehrere Bereiche 66₁, 66₂ und/oder 66₃ sowie weitere Bereiche aufweisen, die jeweils gerade oder gekrümmt sein können. Während gemäß der 8 die Bewegungsachse im Wesentlichen vollständig parallel zu der optischen Achse 58/58' sein kann, kann die Bewegungsachse 66, wie im Zusammenhang mit der 7 beschrieben, auch geneigt hierzu sein, beispielsweise senkrecht. Beide Bewegungen können dabei beliebig miteinander kombiniert werden, da durch geeignete Strahlumlenkung sichergestellt werden kann, dass stets eine drahtlose, optische Kommunikationsverbindung hergestellt werden kann.
In anderen Worten kann die Kommunikationsachse 58 mittels eines Umlenkelements 64 (beispielsweise Reflektor, brechendes Prisma, oder Ähnliches) auf eine andere zweite Kommunikationsachse 58' umgelenkt werden. Dabei lenkt das Umlenkelement die einfallenden Strahlen auf die jeweiligen Empfänger 10₁ bzw. 10₂. Die mobilen Stationen können dabei ebenfalls eine Kurve fahren. Das Umlenkelement kann dabei so entworfen werden, dass während der gesamten Kurvenfahrt, etwa in dem Abstand 66₂, die Verbindung zu dem benachbarten mobilen Station nicht abreißt. Die Umlenkvorrichtung kann insofern eine komplexe Struktur sein, anders als in 8 dargestellt. Das Umlenkelement kann dabei so ausgestaltet werden, dass eine Datenübertragung auch an jedem Punkt entlang der Kurve ermöglicht wird. Hierzu kann bspw. ein Spiegel uneben, d. h., nicht plan sein, etwa gekrümmt. Alternativ oder zusätzlich kann dessen Oberfläche eine Freiform sein.
9 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks 90, bei dem die Basisstation 56 ausgebildet ist, um drahtlose, optische Signale 16a und 16b entlang zumindest einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung auszusenden. Beispielsweise können die entsprechenden Richtungen antiparallel zueinander verlaufen, das heißt, entgegengesetzt zueinander. Es können jedoch auch beliebige andere Winkel zueinander eingestellt werden. Teilnehmervorrichtungen, beispielsweise Vorrichtungen 10₁ und 10₂ und/oder beliebige andere hierin beschriebene Vorrichtungen, können entlang der beiden Richtungen angeordnet sein. Die beiden drahtlosen, optischen Kommunikationssignale 16a und 16b, die entlang unterschiedlicher Richtungen ausgesendet werden, können dabei einen übereinstimmenden oder voneinander verschiedenen Informationsgehalt aufweisen.
Basierend auf einer Ausgestaltung der Basisstation 56 können die entgegengesetzt zueinander verlaufenden Kommunikationsachsen 58₁ und 58₂ jedoch bezogen aufeinander eine Fortsetzung der jeweils anderen Achse darstellen. Alternativ können sie auch versetzt und/oder geneigt zueinander sein.
10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen, optischen Kommunikationsnetzwerks 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das ähnlich aufgebaut sein kann wie das drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerk 90, wobei die Basisstation ausgebildet ist, um die drahtlosen, optischen Kommunikationssignale 16a und 16b entlang einer identischen Richtung parallel zueinander auszusenden, wobei ein strahlumlenkendes Element 68, das gleich oder ähnlich gebildet sein kann, wie die strahlumlenkenden Elemente 62 und/oder 64, angeordnet sein kann, um die drahtlosen, optischen Signale zwischen dieser Richtung und den Kommunikationsachsen 58₁ und 58₂ umzulenken. Ebenso kann das strahlumlenkende Element 68 ausgebildet sein, um die entsprechenden Rücklaufsignale 28'a_n und 28'b_n umzulenken.
In anderen Worten ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Basisstation an einem Ende der Kommunikationsstrecke angeordnet ist, sie kann auch zwischen den beiden Enden angeordnet sein, was in den 9 und 10 beispielhaft illustriert ist. Gemäß 9 besitzt die Basisstation für eine bidirektionale Kommunikation zwei Sender und zwei Empfänger, so dass sie in beide Richtungen entlang der Achse 58 bzw. 58' mit den mobilen Vorrichtungen 10'₁, 10'₂, ... kommunizieren kann. Für eine unidirektionale Kommunikation befindet sich auf der einen Seite ein Sender und auf der anderen Seite ein Empfänger. Wie es für das drahtlose, optische Kommunikationssystem aus 10 dargestellt ist, kann alternativ dazu ein weiteres optisches Element 68 vorgesehen sein, welches das Signal von der Achse 58/58' hin zur Basisstation 56 ablenkt. Die Ablenkung kann dabei auf Reflexion, Totalreflexion, Brechung oder Beugung basieren. Eine bidirektionale Kommunikation kann in dieser Ausführung mit nur einem Sender und einem Empfänger realisiert werden, wie es in 11 dargestellt ist.
11 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Teils eines drahtlosen, optischen Kommunikationssystems 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beiden Kommunikationsrichtungen 58/58' kann dort der gleiche Sender 72 und/oder der gleiche Empfänger 74 zugeordnet sein. Alternativ kann die Basisstation 56 auch, wie für die 9 und 10 beschrieben, zwei Empfänger und/oder zwei Sender aufweisen. In diesem Fall ist ein Sender und ein Empfänger jeweils einer Richtung entlang der Achse 58/58' zugeordnet und der andere Sender der anderen der beiden Richtungen.
Analog zum Kommunikationssystem 70 können sich hier auch optische Elemente 62 und/oder 64 entlang der Achse 58/58' befinden, so dass sich die eigentlichen mobilen Stationen, Teilnehmervorrichtungen neben der Achse befinden können. Alternativ oder zusätzlich kann, möglicherweise gleichzeitig, die Basisstation auch nur mit Empfängern oder nur mit Sendern ausgestattet sein. In dieser Konfiguration empfängt bzw. sendet sie also nur Daten/drahtlose, optische Signale. Für den Fall, dass nur Daten empfangen werden, kann beispielsweise die Basisstation so ausgestaltet sein, Sensordaten oder dergleichen von der mobilen Station zu erhalten. Für den Fall, dass beispielsweise nur Daten gesendet werden, kann eine Konfiguration so ausgestaltet sein, dass sie der mobilen Station Befehle zusendet.
In noch anderen Worten bedient sich die im Rahmen der Ausführungsbeispiele definierte Kommunikationslösung für ein lineares Kommunikationsszenario der drahtlosen, optischen Kommunikation (OEC; hier auch: Light-Fidelity, Li-Fi). Entlang einer Achse befinden sich mehrere Kommunikationsteilnehmer, die das Signal zum nächsten Teilnehmer weiterleiten. Optional können die Daten vor dem Weiterleiten noch verarbeitet werden. Im Gegensatz zur Glasfaser-Kommunikation wird keine Glasfaser genutzt. Es wird ein räumlich definierter Kommunikationskanal durch ein Medium (Luft, Wasser, ...) geformt, so dass sich verschiedene Systeme im gleichen Ort nicht gegenseitig stören, da sich die Kanäle nicht überlagern. Erreichbare Datenraten können sich dabei von wenigen Bit/s bis hin zu mehreren 10 Gbit/s erstrecken, wobei auch höhere Datenraten möglich sind. Ein nennenswerter Vorteil in diesem Konzept liegt in der Tatsache, dass Mehrwegeausbreitung im Wesentlichen durch ein eine wohldefinierte Strahlführung vermieden wird. Würde die Basisstation beispielsweise mehrere Sender entlang der linearen Achse verteilt haben, müsste diese synchronisiert werden, was praktisch die maximale Datenrate einschränkt. Dieses Problem kann mit den hier vorgestellten Ansätzen ganz oder teilweise vermieden werden. Im Vergleich zu einem auf Strahlteilern basierten Ansatz ermöglicht dieser Ansatz eine höhere Reichweite, da das Signal bei jedem Teilnehmer erneut aufbereitet wird. Im Vergleich zu Datenlichtschranken ermöglicht das vorgestellte Konzept nicht nur die Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern, sondern die Kommunikation von einer Basisstation zu beliebig vielen mobilen Teilnehmern, die im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen auch als Laufkatzen bezeichnet werden können.
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf drahtlose, optische Kommunikationsnetzwerke, die auf einer sogenannten Daisy-Chain-Konfiguration (Daisy Chain = Gänseblümchen) basieren. Das bedeutet, zwischen zwei benachbarten Kommunikationsteilnehmern erfolgt eine bezogen auf das drahtlose, optische Kommunikationssignal Ende-zu-Ende-Verbindung. Eine Weiterleitung des drahtlosen optischen Kommunikationssignals erfolgt durch erneute Erstellung desselben und erneute Aussendung desselben.
12 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen optischen Kommunikationsnetzwerks 120, bei dem für eine bidirektionale Kommunikation modifizierte Teilnehmervorrichtungen 10'₁ bis 10'_n entlang der Achse 58 angeordnet sind. In anderen Worten zeigt 12 ein lineares Kommunikationsszenario bestehend aus einer Verkettung von mehreren optischen, drahtlosen Transceivern. 12 stellt dabei eine einfache Realisierung eines linearen Kommunikationsszenarios basierend auf mehreren, verketteten Li-Fi-Transceivern dar. Die Geräte formen dabei eine „Daisy-Chain“. Am Anfang einer Achse 58 befindet sich eine Basisstation 56. Entlang der Achse 58 befinden sich mehrere, möglicherweise mobile, optische drahtlose Transceiver 10'₁ bis 10'_n. Empfängt ein Transceiver ein optisches Signal, so leitet dieser dieses an den benachbarten Transceiver weiter. Unter „optischem Signal“ wird hierbei eine elektromagnetische Welle im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich verstanden. Soll beispielsweise eine Information von der Basisstation 56 zur Station 10'_n übertragen werden, so sendet die Basisstation diese Information in Form eines optischen Signals 16₁ zur mobilen Station 10', oder einer anderen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die mobile Station 10'₁ detektiert das Signal und sendet es anschließend zur Station 10'₂ in Form des Signals 28₁, welches als Signal 16₂ für die nachfolgende Station dient. Die Station 10'₂ detektiert das Signal ebenfalls und sendet es anschließend zu einer nachfolgenden Station. Das Signal wird nun so lange weitergeleitet, bis es die Station 10'_n erreicht. Allgemein kann die Übertragung auch in die entgegengesetzte Richtung möglich sein, was alternativ oder zusätzlich implementierbar ist. Soll beispielsweise ein Datum von der mobilen Station 10'_n zur Basisstation 56 gesendet werden, so wird dies zunächst zur nächsten mobilen Station in Form des Signals 28'₁ gesendet. Die nächste mobile Station detektiert das Signal und sendet es in Form eines entsprechenden Signals 28 zur nächstgelegenen Station. Das Signal wird so lange weitergeleitet, bis es in Form von Signal 28'_n-1 die Vorrichtung 10'₁ erreicht und von dort in Form des Signals 28'_n die Basisstation 56 erreicht. Die Kommunikation kann unidirektional oder bidirektional stattfinden. Unidirektional bedeutet: nur von Basisstation zu den mobilen Stationen oder nur von den mobilen Stationen zur Basisstation. In diesem Fall gibt es also nur in eine Richtung verlaufende Signale. Bidirektional bedeutet von der Basisstation zu den mobilen Stationen und zurück. Das bedeutet, dass Signale entlang zwei Richtungen gesendet werden können.
13 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines drahtlosen optischen Kommunikationsnetzwerks 130, das beispielhaft die Basisstation 56 und mehrere ggf. mobile Vorrichtungen 10₁ bis 10_n (Laufkatzen) umfasst. Die mobilen Vorrichtungen können optisch seriell hintereinander geschaltet sein, so dass ein drahtloses optisches Kommunikationssignal (Ausgangssignal) einer vorangehenden Vorrichtung ein drahtloses optisches Kommunikationssignal (Eingangssignal) einer nachfolgenden Vorrichtung darstellt und so bspw. eine Daisy-Chain Konfiguration implementiert wird, die beispielhaft unidirektional gebildet ist und die Basisstation als Quelle nutzt. Die Anordnung der (Teilnehmer-)Vorrichtungen kann entlang einer Strecke oder eines Bereichs erfolgen, der auch als drahtloser optischer Datenpfad bezeichnet werden kann und denjenigen Bereich bezeichnen kann, in welchem das drahtlose optische Signal 16 oder weitergeleitete Versionen hiervon empfangen werden kann.
Beispielhaft senden die Vorrichtungen 10_i mit i = 1, ..., n in lediglich eine räumliche Richtung. Die Basisstation 56 kann ein erstes Ende zumindest eines Kommunikationsabschnitts oder eines Kommunikationsbereichs bzw. eines drahtlosen optischen Datenpfades bilden. Die Basisstation kann mehrere solcher Kommunikationsbereiche unterhalten oder mit drahtlosen optischen Kommunikationssignalen versorgen, wie es bspw. für die Kommunikationsnetzwerke 90, 100 oder 110 beschrieben ist, indem die Basisstation eine drahtlose optische Kommunikation entlang mehrerer Richtungen aufbaut. Es können auch mehrere Basisstationen angeordnet sein. An einem gegenüberliegende Ende (in Bezug auf die Basisstation 56) des Netzwerkes oder des Kommunikationsabschnitts kann ein drahtloser optischer Empfänger 91 angeordnet sein, der ausgebildet ist, um das drahtlose optische Kommunikationssignal 28_n der in der Reihe zuletzt angeordneten Vorrichtung 10_n zu empfangen. Der Empfänger kann somit das weitergeleitete, optische Signal empfangen. Der Empfänger kann ausgebildet sein, um ein Datensignal, das auf einem empfangenen drahtlosen optischen Datensignal, bspw. das drahtlose optische Datensignal 28_n der letzten Laufkatze entlang der Kette von Vorrichtungen, basieret, kabelgebunden an die Basisstation zu übermitteln. Es kann hierzu bspw. ein Glasfaserkabel zum Leiten drahtgebundener optischen Signale oder ein Kabel zum Leiten elektrischer Signale verwendet werden. Der Empfänger 91 kann ausgebildet sein, um das Signal nun über einen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationskanal 90, etwa ein Kabel, zur Basisstation 56 weiterzuleiten. Der Empfänger der Basisstation 56 kann bspw. ein drahtgebundener Empfänger sein.
Alle Laufkatzen 10_i können von der Basisstation 56 Daten empfangen, aber auch Daten zur Basisstation 56 senden, indem der Empfänger 91 diese an die Basisstation 56 übermittelt. Es handelt sich also auch um eine bidirektionale Kommunikation oder eine Ringkonfiguration. Die Kommunikation kann bspw. im Halb-Duplex Modus ausgeführt werden. Die Vorrichtungen 10_i können einzeln, gruppenweise oder netzwerkglobal sowohl im Netzwerk 130 als auch in anderen Netzwerken als Vorrichtungen 10', 20, 30, 40, 50 oder 40 ausgeführt werden. Insbesondere mit ansteigender Anzahl an Laufkatzen kann hier der Hardwareaufwand erheblich reduziert werden, da Vorrichtungen 40 bzw. 50 nur einmal für eine bi-direktionale Kommunikation benötigt wird. Das bedeutet, es kann jeweils ein eigenes Signal an die Basisstation übermittelt werden und/oder empfangen werden. Eine doppelte Ausführung für beide Kommunikationswege kann entfallen, was einfache Vorrichtungen ermöglicht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine zur 13 invertierte Konfiguration, bei der die Basisstation eine Datensenke und die Einrichtung 91 als Sender/Quelle des drahtlosen optischen Kommunikationssignals 167 eingerichtet ist.
Obwohl hierin beschriebene Kommunikationsnetzwerke mit einer Anzahl von einer Basisstation beschrieben sind, können alternativ auch eine andere, höhere Anzahl von Basisstationen vorgesehen sein, die bspw. untereinander unter Verwendung desselben oder eines anderen Kommunikationskanals, der drahtgebunden oder drahtlos sein kann, kommunizieren und/oder synchronisiert sein können.
Obwohl die Vorrichtungen im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen so beschrieben wurden, dass sie als Relay dienen, können eine oder mehrere Vorrichtungen auch ausgebildet sein, um für sich genommen Signale zu erzeugen oder erstellen und diese mittels anderer Vorrichtungen an die Basisstation zu übermitteln.
Eine hierin beschriebene Basisstation kann für eine unidirektionale Kommunikation aus einem oder mehreren Sendern oder einem oder mehreren Empfängern gebildet sein. Für eine bidirektionale Kommunikation kann die Basisstation einen oder mehrere Sender und einen oder mehrere Empfänger aufweisen. Wie bereits angedeutet, ist es nicht erforderlich, dass die Basisstation fest in ihrer Position ist. Es ist möglich, dass auch sie sich entlang der Achse 58, die in einer Richtung senkrecht hierzu auch beweglich sein kann, bewegen kann. Die Basisstation 56 kann sich dadurch auszeichnen, dass sie das erste bzw. das letzte Kommunikationselement ist, das das entsprechende Signal detektiert oder sendet, auch wenn sie mittig der Achse 58/58' angeordnet ist, da sie beispielsweise eine Informationsquelle oder Informationssenke bereitstellen kann. Des Weiteren ist es der Basisstation möglich mit allen mobilen Stationen zu kommunizieren. Die mobilen Stationen/Vorrichtungen/Teilnehmervorrichtungen können dabei so ausgeführt sein, dass sie für eine unidirektionale Kommunikation einen Sender auf der einen Seite und einen Empfänger auf einer anderen oder derselben Seite aufweist. Sender und Empfänger schauen beispielsweise entlang der Achse 58/58' aber beispielsweise in unterschiedliche Richtungen. Dabei ist nur Senden/Weiterleiten zur Basisstation oder Empfangen/Weiterleiten zu einer anderen mobilen Station möglich. Für eine bidirektionale Kommunikation kann die Vorrichtung zwei oder mehr Sender oder zwei oder mehr Empfänger aufweisen. Ein Sender oder ein Empfänger schauen dabei entlang einer Richtung und ein anderer Sender und ein anderer Empfänger entlang einer anderen, möglicherweise entgegengesetzten Richtung entlang der Achse 58/58', bzw. sind dahin gehend orientiert.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Vorrichtung (10) mit einer Kommunikationseinrichtung (12), die Folgendes aufweist: eine Empfangseinrichtung (14); die ausgebildet ist, um ein erstes drahtloses, optisches Kommunikationssignal (16) durch ein freies Übertragungsmedium zu empfangen, um ein elektrisches Signal (18) basierend auf dem drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) zu erhalten; eine Verarbeitungseinrichtung (22), die ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal (24) zu erhalten; und eine Sendeeinrichtung (26), die ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal (24) in ein zweites drahtloses optisches Kommunikationssignal (28) zu überführen, so dass das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) zumindest teilweise dem ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) entspricht, und um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) durch ein freies Übertragungsmedium zu senden; wobei die Vorrichtung (10) als Laufkatze für ein Transportsystem gebildet ist.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, bei der die Verarbeitungseinrichtung (22) eine Verstärkereinrichtung (31) aufweist, die ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) zu verstärken.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Verstärkereinrichtung (31) ein Verstärkerelement (32) aufweist, das ausgebildet ist, um ein auf dem elektrischen (18) Signal basierendes Eingangssignal bis in eine Signalkompression zu verstärken bei der es geclippt wird.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) ohne digitale Datenverarbeitung zu verarbeiten.
Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um eine digitale Datenverarbeitung (44) des elektrischen Signals (18) auszuführen.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, bei der die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um einen Dateninhalt des elektrischen Signals (18) zu verändern.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal (24) basierend auf einer Weiterleitung des elektrischen Signals (18) an die Sendeeinrichtung (26) zu erhalten; wobei die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) digital zu verarbeiten; und um ein zeitverzögertes, verarbeitetes elektrisches Signal (24) zeitverzögert bezogen auf das verarbeitete elektrische Signal (24) an die Sendeeinrichtung (26) weiterzuleiten.
Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, bei der die Verarbeitungseinrichtung (22) ausgebildet ist, um eine Zeitverzögerung des zeitverzögerten elektrischen Signals basierend auf einem Kommunikationsprotokoll einzustellen, so dass ein drittes drahtloses optisches Signal basierend auf der Zeitverzögerung in einem späteren Zeitintervall gesendet wird als das zweite drahtlose optische Signal.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Kommunikationseinrichtung (12) eine erste Kommunikationseinrichtung ist, wobei die Vorrichtung (10) eine zweite Kommunikationseinrichtung für eine bidirektionale Kommunikation aufweist.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Sendeeinrichtung (26) einen optischen Emitter umfasst (38), der ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal (24) in das zweite drahtlose optische Signal (28) zu überführen.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Sendeeinrichtung (26) eine Optik zum Formen des zweiten drahtlosen optischen Kommunikationssignals (28) umfasst.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um eine Senke für das erste drahtlose optische Kommunikationssignal (16) zu bilden, und um eine Quelle für das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) (28) zu bilden.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um das erste drahtlose, optische Kommunikationssignal (16) entlang einer ersten Richtung (58₁) zu empfangen und um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) entlang einer zweiten Richtung (58₂) zu senden, wobei die erste Richtung (58₁) und die zweite Richtung (58₂) entlang eines Toleranzbereichs von 10° parallel zu einander sind.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Empfangseinrichtung (14) einen optischen Detektor aufweist, der ausgebildet ist, um das erste drahtlose optische Kommunikationssignal (16) in das elektrische Signal (18) zu überführen.
Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Empfangseinrichtung (14) eine Optik zur optischen Konzentration des ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignals (16) umfasst.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk, das Folgendes aufweist: zumindest eine Teilnehmervorrichtung (10₁), die als Vorrichtung (10) mit einer Kommunikationseinrichtung (12) gebildet ist, und die Folgendes aufweist: eine Empfangseinrichtung (14); die ausgebildet ist, um ein erstes drahtloses, optisches Kommunikationssignal (16) durch ein freies Übertragungsmedium zu empfangen, um ein elektrisches Signal (18) basierend auf dem drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) zu erhalten; eine Verarbeitungseinrichtung (22), die ausgebildet ist, um das elektrische Signal (18) zu verarbeiten, um ein verarbeitetes elektrisches Signal (24) zu erhalten; und eine Sendeeinrichtung (26), die ausgebildet ist, um das verarbeitete elektrische Signal (24) in ein zweites drahtloses optisches Kommunikationssignal (28) zu überführen, so dass das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) zumindest teilweise dem ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignal (16) entspricht, und um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) durch ein freies Übertragungsmedium zu senden; wobei das drahtlose optische Kommunikationsnetzwerk eine Basisstation (56) umfasst, die für eine drahtlose, optische Kommunikation unter Verwendung des ersten drahtlosen optischen Kommunikationssignals (16) eingerichtet ist; wobei die Teilnehmervorrichtung (10₁) bezogen auf die Basisstation (56) beweglich angeordnet ist.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 16, bei der die Teilnehmervorrichtung (10₁) eine erste Teilnehmervorrichtung ist, wobei das drahtlose optische Kommunikationsnetzwerk zumindest eine zweite Teilnehmervorrichtung (10₂) aufweist, die gemäß der ersten Teilnehmervorrichtung gebildet ist, wobei bezogen auf das optische Signal die erste Teilnehmervorrichtung (10₁) zwischen der Basisstation (56) und der zweiten Teilnehmervorrichtung (10₂) angeordnet ist; wobei die zweite Teilnehmervorrichtung (10₂) ausgebildet ist, um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28) von der ersten Teilnehmervorrichtung (101) zu empfangen; oder wobei die erste Teilnehmervorrichtung (10₁) ausgebildet ist, um das zweite drahtlose optische Kommunikationssignal (28') von der zweiten Teilnehmervorrichtung (10₂) zu empfangen.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 16 oder 17, bei der die Teilnehmervorrichtung (10₁) entlang einer Bewegungsachse (66) beweglich relativ zu der Basisstation (56) angeordnet ist.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 18, bei der die Basisstation (56) ausgebildet ist, um das erste drahtlose optische Signal entlang einer optische Achse (58) auszusenden; wobei die Bewegungsachse (66) parallel oder geneigt zu der optischen Achse (58) ist.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, das ein strahlumlenkendes Element (68) aufweist, das ausgebildet ist, um drahtlose, optische Signale zwischen der Basisstation (56) und der Teilnehmervorrichtung (10₁) umzulenken.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20, mit einer Mehrzahl von Teilnehmervorrichtungen (10₁, 10₂, ..., 10_n).
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 21, bei dem die Mehrzahl von Teilnehmervorrichtungen (10₁, 10₂, ..., 10_n) für eine bidirektionale Kommunikation eingerichtet ist.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 21, bei dem die Mehrzahl von Teilnehmervorrichtungen (10₁, 10₂, ..., 10_n) für eine unidirektionale Kommunikation eingerichtet ist und wobei die Teilnehmervorrichtungen (10₁, 10₂, ..., 10_n) seriell hintereinander geschaltet sind, um das erste drahtlose optische Kommunikationssignal (16) entlang eines drahtlosen optischen Datenpfades seriell weiterzuleiten (161, 162, ..., 16n).
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß Anspruch 23, bei dem die Basisstation (56) ein einem ersten Ende des drahtlosen optischen Datenpfades angeordnet ist und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende ein Empfänger (91) angeordnet ist, der ausgebildet ist, um ein auf einem empfangenen drahtlosen optischen Kommunikationssignal (28_n) basierendes Datensignal kabelgebunden an die Basisstation (56) zu übermitteln.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, bei der die Basisstation (56) ausgebildet ist, um drahtlose optische Signale entlang zumindest einer ersten Richtung (58₁) und einer zweiten Richtung (58₂) auszusenden, wobei die Mehrzahl von Teilnehmervorrichtungen (10₁, 10₂) entlang der ersten und zweiten Richtung (58₁, 58₂) angeordnet ist.
Drahtloses optisches Kommunikationsnetzwerk gemäß einem der Ansprüche 16 bis 25, bei der eine ganz oder teilweise passive Richtungsumlenkung (62; 64; 68) drahtloser optischer Kommunikationssignale (16; 28) eingerichtet ist.