DE19611424A1

DE19611424A1 - Combination of an optical star network and a passive optical network

Info

Publication number: DE19611424A1
Application number: DE1996111424
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dipl Ing Moehrmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-25
Also published as: JPH11508108A; WO1997036392A1

Abstract

Star-type optical networks with optical switches in the head position as a replacement for heavily attenuating optical couplers are known. Bad use of subscriber lines and the necessary high transmission data rates are a disadvantage in said arrangements. The invention therefore proposes to combine a star-type optical network for bi-directional signals, and a passive optical network for distribution signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Sternnetz als Teilneh mernetz entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an optical star network as a participant mernetz according to the preamble of claim 1.

Bei der Übertragung von Signalen zwischen einer Zentrale und Teilnehmern wird häufig ein passives optisches Netz "PON" in Baumstruktur verwendet, bei dem an eine Multi plexer/Demultiplexer-Anordnung in Richtung zu den Teilnehmern eine optische Sender-Empfänger-Kombination angeschlossen ist, die über einen optischen Koppler mit der optischen Übertra gungsleitung verbunden ist. Diese verzweigt sich entsprechend der Anzahl und Lage der teilnehmerseitigen Abschlußeinrich tungen zu einem passiven optischen Netz. Bei derartigen pas siven optischen Netzen ist es bei Verwendung von Zeitmulti plex nachteilig, daß die einzelne Teilnehmeranschlußleitung nur während eines sehr kleinen Zeitraumes für die tatsäch liche Übertragung vom und zum angeschlossenen Teilnehmer benutzt werden kann, da die gesamte Übertragungszeit und damit die gesamte Übertragungskapazität zwischen allen ange schlossenen Teilnehmern geteilt werden muß. Ferner führen die im passiven optischen Netz notwendigen optischen Verzweiger zu erheblichen Dämpfungen der optischen Leistung, was sowohl die Anzahl der teilnehmerseitigen Anschlußeinrichtungen - und damit der Teilnehmer - als auch die überbrückbare Entfernung begrenzt. Auch hat ein passives optisches Netz den Nachteil, daß aufgrund der Verzweigungsstruktur alle Signale in Rich tung zu den Teilnehmern an alle teilnehmerseitigen Netzab schlußeinrichtungen gelangen und damit die Möglichkeit des unberechtigten Mithörens besteht. Für die Übertragung in Rückrichtung ist ein geeignetes Vielfach-Zugriffsverfahren wie beispielsweise TDMA - Time Division Multiple Access - notwendig, um zu vermeiden, daß sich mehrere Teilnehmer gegenseitig stören. When transmitting signals between a control center and Participants are often given a passive optical network "PON" in Tree structure used when connecting to a multi plexer / demultiplexer arrangement towards the participants an optical transmitter-receiver combination is connected, via an optical coupler with the optical transmission supply line is connected. This branches accordingly the number and location of the subscriber-side termination device passive optical network. With such pas It is sive optical networks when using time multiples plex disadvantageous that the individual subscriber line only for a very short period of time for the actual Transfer from and to the connected subscriber can be used as the total transmission time and so that the total transmission capacity between everyone closed participants must be shared. Furthermore, the optical branching necessary in the passive optical network significant loss in optical performance, both the number of subscriber-side connection facilities - and with it the participant - as well as the bridgeable distance limited. A passive optical network also has the disadvantage that due to the branching structure, all signals in Rich connection to the participants on all participant-side network connections access facilities and thus the possibility of unauthorized listening. For transmission in Direction is a suitable multiple access method such as TDMA - Time Division Multiple Access - necessary to avoid having multiple participants interfere with each other.

Aus der Veröffentlichung JTW 95.85 Switched Access Star (SAS) Optical Subscriber Loop by Suzuki Y., Maekawa T. and Okada K., NTT Optical Network Systems Laboratories, Technical Report of IEICE, OCS94-63, Nov. 1994, P. 13-18 ist es nun bekannt, dem optischen Koppler in Richtung zu den teilnehmer seitigen Netzabschlußeinrichtungen direkt oder über eine optische Verbindungsleitung ein Sternnetz nachzuschalten. Die einzelnen Zweige des Sternnetzes, an deren Enden die teilneh merseitigen Netzabschlußeinrichtungen angeordnet sind, werden durch einen optischen Schalter nacheinander kurzzeitig mit dem optischen Koppler verbunden. Die Zeit für diese Verbin dung entspricht dabei im Mittel der Zeit für eine Abtastperi ode geteilt durch die Anzahl der aktiven Teilnehmeranschluß leitungen. Gegenüber einem passiven optischen Netzwerk hat dieser Stand der Technik den Vorteil einer geringeren Streckendämpfung, da die optischen Verzweiger entfallen. Hierdurch können beträchtlich größere Kabellängen überbrückt oder mehr Teilnehmer angeschlossen werden. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist aber, daß die einzelne Teilneh meranschlußleitung wie beim passiven optischen Netzwerk nur während eines sehr kleinen Zeitraumes für die tatsächliche Übertragung vom und zum angeschlossenen Teilnehmer genutzt wird. Neben der sehr ineffizienten Auslastung der Teilnehmer anschlußleitungen ist besonders nachteilig, daß alle Sender und Empfänger auch in den teilnehmerseitigen Netzabschlußein richtungen mit der hohen Gesamt-Datenrate betrieben werden müssen.From the publication JTW 95.85 Switched Access Star (SAS) Optical Subscriber Loop by Suzuki Y., Maekawa T. and Okada K., NTT Optical Network Systems Laboratories, Technical Report of IEICE, OCS94-63, Nov. 1994, P. 13-18 is now known, the optical coupler towards the participants side network termination equipment directly or via a optical connecting line to connect a star network. The individual branches of the star network, at the ends of which the participant are arranged on the network termination devices briefly in succession with an optical switch connected to the optical coupler. The time for this connection The average corresponds to the time for one sampling period ode divided by the number of active subscriber connections cables. Compared to a passive optical network this prior art has the benefit of a lesser Section damping, since the optical splitters are omitted. As a result, considerably longer cable lengths can be bridged or more participants are connected. A disadvantage of this state of the art is that the individual participant Mer connection line as with the passive optical network only for a very short period of time for the actual Transmission from and to the connected subscriber used becomes. In addition to the very inefficient utilization of the participants connecting lines is particularly disadvantageous that all transmitters and receivers also in the subscriber-side network termination directions are operated with the high overall data rate have to.

Ein weiterer Nachteil dieses Standes der Technik liegt darin, daß durch die Begrenzungen der Übertragungskapazität Schwie rigkeiten bei der Übertragung von Signalen von Verteildien sten, beispielsweise von Fernsehsignalen auftreten können.Another disadvantage of this prior art is that that due to the limitations of the transmission capacity Schwie distribution signals most, for example of television signals.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, eine Möglich keit zur Übertragung von hochfrequenten Verteilsignalen zu einzelnen Teilnehmern mit möglichst wenig Aufwand zu schaf fen.The object of the invention is therefore one possible to transmit high-frequency distribution signals to create individual participants with as little effort as possible fen.

Die Aufgabe wird beim eingangs erwähnten optischen Sternnetz erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieses durch die im Kenn zeichen des Patentanspruchs 1 erhaltenen Merkmale weiterge bildet ist. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß durch die Trennung zwischen der Übertragung der Signale von bidirektionalen interaktiven Diensten und von Verteildiensten die Übertragung der Signale der bidirektionalen interaktiven Dienste vom Teilnehmer zur Zentrale wegen der Sternstruktur vergleichsweise einfach gestaltet werden kann, da ein Schutz der Teilnehmer gegen unbefugtes Mithören überflüssig ist und auch beispielsweise eine passive teilnehmerseitige Netzabschlußeinrichtung mit einem Reflektionsmodulator, welcher von der Kopfstelle kommendes Gleichlicht moduliert und zu dieser zurücksendet, möglich ist.The task is the optical star network mentioned at the beginning solved according to the invention in that this by the in Kenn Character of claim 1 obtained features weiterge forms is. The particular advantage of the invention The solution is that by separating the Transmission of signals from bidirectional interactive Services and distribution services the transmission of signals of bidirectional interactive services from the subscriber to Central comparatively simple due to the star structure can be designed as a protection of the participants against unauthorized listening is unnecessary and also, for example a passive subscriber-side network termination device with a reflection modulator, which is from the headend incoming constant light modulated and sent back to it, is possible.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sternnet zes sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 detailliert beschrieben.Advantageous further developments of the star network according to the invention zes are detailed in claims 2 to 4 described.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention is intended below with reference to one in the drawing illustrated embodiment are explained in more detail.

Dabei zeigt die Fig. 1 eine Kombination aus einem Sternnetz mit Schaltzugriff und einem passiven optischen Netz. Der obere Teil der Fig. 1 enthält wie der aus JWT95.85 zitierte Stand der Technik eine an das übergeordnete Netz angeschlos sene Zentrale XC, die als Vermittlung oder als Cross- Connector vorliegt. An diese ist in Richtung zu den Teilneh mern eine Multiplexer-/Demultiplexeranordnung MUX/DEMUX und an diese eine erste Sende-Empfänger-Kombination T1, REC1 angeschlossen. Der optische Ausgang des Senders T1 und der optische Eingang des Empfängers REC1 sind über einen ersten Koppler K1 und einer sich daran anschließender Verbindungs leitung VL an den netzseitigen Anschluß 10 eines optischen Schalters OS angeschlossen. Der optische Sender T1 und der optische Empfänger REC1 können entweder bei verschiedenen optischen Wellenlängen oder im Zeitmultiplex bei der gleichen optischen Wellenlänge betrieben werden, beim Ausführungsbei spiel wurde eine gemeinsame Wellenlänge λ = 1,3 µm gewählt. Die teilnehmerseitigen Anschlüsse 11 . . . 15 sind über Teilneh merleitungen TL1 . . . TL5 mit teilnehmerseitigen Netzab schlußeinrichtungen ONU1 . . . ONU5 verbunden. Der optische Schalter OS wird zyklisch gesteuert und verbindet jeweils einen der teilnehmerseitigen Anschlüsse 11 . . . 15 mit dem netz seitigen Anschluß 10. Die Ansteuerung des optischen Schalters erfolgt dabei unter Berücksichtigung von Laufzeiten synchron mit der Funktion der Multiplexer-/Demultiplexeranordnung.The Fig. 1 shows a combination of a star network with access switch and a passive optical network. The upper part of FIG. 1, like the prior art cited from JWT95.85, contains a center XC which is connected to the higher-level network and is present as a switch or as a cross-connector. A multiplexer / demultiplexer arrangement MUX / DEMUX and to this a first transceiver combination T1, REC1 are connected to these in the direction of the participants. The optical output of the transmitter T1 and the optical input of the receiver REC1 are connected via a first coupler K1 and an adjoining connecting line VL to the network-side connection 10 of an optical switch OS. The optical transmitter T1 and the optical receiver REC1 can be operated either at different optical wavelengths or in time division multiplexing at the same optical wavelength. In the exemplary embodiment, a common wavelength λ = 1.3 µm was chosen. The subscriber-side connections 11 . . . 15 are via subscriber lines TL1. . . TL5 with subscriber-side network termination devices ONU1. . . ONU5 connected. The optical switch OS is controlled cyclically and connects one of the subscriber-side connections 11 in each case. . . 15 with the network-side connection 10 . The activation of the optical switch takes place taking into account running times in synchronism with the function of the multiplexer / demultiplexer arrangement.

Diese aus dem genannten Stand der Technik bekannte Anordnung ist erfindungsgemäß durch einen zweiten optischen Sender T2 ergänzt, dessen Eingang mit einem Ausgang der Multiplexer- Demultiplexeranordnung und dessen optischer Ausgang mit einem Anschluß des passiven optischen Netzwerkes PON verbunden, das sich in Richtung zu den Teilnehmern baumartig verzweigt. Die einzelnen Enden des passiven optischen Netzwerkes PON sind nun jeweils getrennt mit einer der fünf Teilnehmeranschluß leitungen über einen zweiten bis sechsten optischen Koppler K2 . . . K6 verbunden. Dadurch erhalten die teilnehmerseitigen Netzabschlußeinrichtungen ONU1 . . . ONU5 die optischen Ausgangs signale des zweiten optischen Senders T2, die bei einer Wel lenlänge von 1,5 µm vorliegen und in dem teilnehmerseitigen Netzabschlußeinrichtungen durch Filter getrennt werden.This arrangement known from the cited prior art is according to the invention by a second optical transmitter T2 supplemented, whose input with an output of the multiplexer Demultiplexer arrangement and its optical output with one Connection of the passive optical network PON connected, the branches like a tree towards the participants. The individual ends of the passive optical network PON now separately with one of the five subscriber lines lines via a second to sixth optical coupler K2. . . K6 connected. This will give the participants Network termination devices ONU1. . . ONU5 the optical output signals of the second optical transmitter T2, which at a Wel length of 1.5 µm and in the subscriber side Network termination devices are separated by filters.

Entsprechend der Erfindung wird die Übertragung der einzelnen Signale getrennt. Über das Sternnetz und den optischen Schal ter laufen die Signale der interaktiven Dienste in beiden Richtungen, während das passive optische Netzwerk die Ver teilsignale gleichzeitig allen Teilnehmern zuführt. Diese Verteilsignale können analoge Fernsehsignale in einem Kanal raster entsprechend der üblichen Kabelfernsehverteiltechnik oder digitalisierte Fernsehsignale sein. Sie werden der Multiplexer-/Demultiplexeranordnung MUX/DEMUX von einer CATV-Kopfstelle in geeigneter Weise zugeführt.According to the invention, the transfer of the individual Signals separated. Via the star network and the optical scarf The signals of the interactive services run in both Directions, while the passive optical network ver feeds partial signals to all participants simultaneously. This Distribution signals can be analog television signals in one channel grid according to the usual cable television distribution technology or digitized television signals. You will be the Multiplexer / demultiplexer arrangement MUX / DEMUX from one CATV headend supplied in a suitable manner.

Die Verwendung eines optischen Schalters, der die Teilnehmer leitungen alternierend mit dem optischen Sender und dem opti schen Empfänger verbindet, ermöglicht wegen der geringen Durchgangsdämpfung dieser Schalter, daß erheblich mehr Teil nehmerleitungen als bei einem passiven optischen Netzwerk angeschlossen werden können oder das diese Teilnehmerleitun gen sehr lang sein können. Aufgrund der Sternstruktur des Netzes ist außerdem keine Punkt-zu-Multipunkt-Übertragung wie beim passiven optischen Netzwerk möglich, so daß ein Schutz gegen unbefugtes Mithören überflüssig ist und keine gegensei tigen Störungen von Teilnehmern auftreten können. Damit kann auch das Übertragungsverfahren in Richtung von den Teilneh mern zur Zentrale viel einfacher als bei einem passiven opti schen Netzwerk sein. Da immer nur eine Teilnehmerleitung angeschaltet und damit aktiv ist, ist kein Zeitmultiplexzu griffsverfahren notwendig. Es ist nur die Multiplexer- /Demultiplexeranordnung mit der Ansteuerung des optischen Schalters zu synchronisieren, damit die Information für einen bzw. von einem bestimmten Teilnehmer in dem ihm jeweils zuge ordneten Zeitschlitz zur Verfügung steht bzw. empfangen und weitergeleitet werden kann. Für die hohe Summenbitrate, welche sich bei der Übertragung eines digitalen Multiplex signals aus vielen Verteilsignalen beispielsweise von Fern sehsignalen ergibt, eignet sich die Sternstruktur nicht, da pro Teilnehmer ein zu geringer Anteil an der Übertragungs kapazität zur Verfügung steht. Erfindungsgemäß werden daher diese Verteilsignale allen Teilnehmern gleichzeitig über das passive optische Netzwerk zugeführt, das aber nur Verteil signale zu den Teilnehmern überträgt. Die Trennung der inter aktiven Dienste und der Verteilsignale kann durch optisches Wellenmultiplex erfolgen, beim Ausführungsbeispiel wurden dafür Wellenlängen von 1,3 und 1,5 µm gewählt, wobei die bidirektionale Übertragung bei der Wellenlänge 1,3 µm dadurch erfolgt, daß die Wellenlänge der einen Richtung um einen geringen positiven Betrag und die der anderen Richtung um einen negativen Betrag verschoben ist. Die Trennung in den jeweiligen optischen Empfänger erfolgt dann wieder mittels optischer Filter.The use of an optical switch that the participants lines alternating with the optical transmitter and the opti connecting receiver, enabled because of the small Through loss of this switch that much more part subscriber lines than in a passive optical network can be connected or that this subscriber line can be very long. Due to the star structure of the Network is also not a point-to-multipoint transmission like possible with the passive optical network, so that protection against unauthorized listening is superfluous and no mutual disturbances of participants can occur. So that can also the transmission process towards the participants to the head office much easier than with a passive opti network. Since there is always only one subscriber line is switched on and therefore active, there is no time division handle procedure necessary. It's just the multiplexer / Demultiplexer arrangement with the control of the optical Switch synchronize so the information for one or from a specific participant in which they each ordered time slot is available or received and can be forwarded. For the high total bit rate, which is involved in the transmission of a digital multiplex signals from many distribution signals, for example from a distance the star structure is not suitable, because too little share of the transmission per participant capacity is available. According to the invention this distribution signals all participants simultaneously via the passive optical network supplied, but only distribution transmits signals to the participants. The separation of the inter active services and the distribution signals can by optical Wave multiplexing take place in the embodiment wavelengths of 1.3 and 1.5 µm were chosen, the bidirectional transmission at a wavelength of 1.3 µm that the wavelength of one direction by one small positive amount and the other way around a negative amount is shifted. The separation in the the respective optical receiver is then again carried out by means of optical filter.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet in vorteilhafter Weise zusätzlich die Möglichkeit, eine passive teilnehmerseitige Netzabschlußeinrichtung vorzusehen, die im wesentlichen aus einem Reflexionsmodulator besteht, der zu dem teilnehmersei tigen Netzabschlußeinrichtungen übertragenes Gleichlicht moduliert und in Richtung zur Zentrale zurücksendet. Im Hin blick auf eine höhere Durchgangsdämpfung des ersten optischen Kopplers K1 kann dieser durch einen weiteren optischen Schal ter ersetzt werden, der entweder den Ausgangsanschluß des ersten optischen Senders T1 oder den Eingangsanschluß des ersten optischen Empfängers REC1 über die Verbindungsleitung VL mit dem netzseitigen Anschluß 10 des optischen Senders OS verbindet.The arrangement according to the invention additionally advantageously offers the possibility of providing a passive subscriber-side network termination device which essentially consists of a reflection modulator which modulates constant light transmitted to the subscriber-side network termination devices and sends it back towards the center. In view of a higher transmission loss of the first optical coupler K1, this can be replaced by a further optical switch which either the output connection of the first optical transmitter T1 or the input connection of the first optical receiver REC1 via the connecting line VL to the network-side connection 10 of the optical transmitter OS connects.

Claims

1. Optical star network with a center connected to a higher-level network, to which an optical transmitter-receiver combination is connected in the direction of subscribers via a multiplexer / demultiplexer arrangement, the subscriber-side optical inputs and outputs being coupled to an optical connecting line, which is connected to an optical switch which connects the optical transmitter-receiver combination with subscriber-side network termination devices connected subscriber lines in a predetermined order, characterized in that at least one further optical transmitter (T2) is provided, the input of which has an output of the Multiplexer / demultiplexer arrangement (MUX / DEMUX) and the output of which is connected to the input of a passive optical network (PON) is that the passive optical network (PON) branches like a tree in the direction of the subscriber lines and that one end of the passive optical Network (PON) is coupled to a subscriber line (TL1-TL5).

2. Optical star network according to claim 1, characterized, that the optical output of the first transmitter (T1) and the optical input of the first receiver (REC1) via a optical coupler (K1) to the connecting line (VL) to optical switches (OS) are coupled.

3. Optical star network according to claim 1, characterized, that the optical output of the first transmitter (T1) and the optical input of the first receiver (REC1) via a additional optical switch on the connecting line (VL) are coupled.

4. Optical star network according to claims 1-3, characterized, that coupling the ends of the passive optical network kes (PON) to the subscriber lines via optical couplers (K2 ... K6).