DE10046104A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in einem optischen WDM-System - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in einem optischen WDM-SystemInfo
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in einem optischen WDM-System mit mindestens einem optischen Verstärker (3) auf einer optischen Übertragungsstrecke (14), wobei mindestens einem der zu übertragenden optischen Signale (13) ein Pilotton aufmoduliert ist, mit folgenden Schritten: Auskoppeln (A) eines Teils des übertragenen, mit einem Pilotton modulierten optischen Signals (15); Umwandeln (B) des ausgekoppelten optischen Signals (16) in ein elektrisches Signal (17); Tiefpaßfilterung (C1) des elektrischen Signals (17) zur Erzeugung eines Regelsignals; Amplitudenregelung (C2) des elektrischen Signals (17) mit Hilfe des Regelsignals; Filtern (D) des geregelten elektrischen Signals in einem schmalen Frequenzbereich um die Frequenz des mindestens einen Pilottons; Gleichrichtung (E) des gefilterten elektrischen Signals (18); Ermittlung (F) des Vorhandenseins des mindestens einen Pilottons in einem Schwellwertdetektor (9) zum Erkennen (G) von Leitungsunterbrechungen auf der optischen Übertragungsstrecke aufgrund keines vorliegenden Pilottons.
Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vor
richtung zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in einem
optischen WDM-System mit mindestens einem optischen Verstär
ker auf einer optischen Übertragungsstrecke, wobei mindestens
einem der zu übertragenden Signale ein Pilotton aufmoduliert
ist.
In optischen Übertragungssystemen müssen in vielen Fällen
Leitungsunterbrechungen erkannt werden und zum Abschalten von
Lasern bzw. optischen Verstärkungen führen, um Personenge
fährdungen zu vermeiden. Solche Maßnahmen sind unter der Be
zeichnung "automatic laser shutdown (ALS)" Bestandteil inter
nationaler Standards.
Aus der EP 0 637 148 B1 ist es bekannt, kanalindividuelle I
dentifikatiossignale, wie beispielsweise Pilottöne, zur Rege
lung von optischen Verstärkern zu verwenden. Das aus ver
schiedenen Wellenlängen durch einen Multiplexer zusammenge
setzte Übertragungssignal weist Identifikationssignale auf,
wobei jeder einzelnen Wellenlänge ein charakteristisches I
dentifikationssignal zugeordnet ist. Auf einer optischen Ü
bertragungsstrecke werden in optischen Verstärkern Überprü
fungen vorgenommen, ob jedes einzelne Identifikationssignal
noch im Übertragungssignal enthalten ist. Dafür wird eine De
tektoreinrichtung zur Rückgewinnung des Identifikationssig
nals für jede einzelne Wellenlänge verwendet. Hierzu ist eine
schmalbandige Filterung notwendig, um kanalindividuelle In
formationen am Ausgang des gemeinsamen optischen Detektor zu
erhalten. Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung
sind jedoch äußerst aufwendig zu realisieren und somit kos
tenintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine Leitungsunter
brechung einfacher detektieren können.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er
findung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Teil eines über
tragenen optischen Signals aus einer optischen Übertragungs
strecke ausgekoppelt. Das übertragene optische Signal weist
einzelne, durch ein Multiplexer zusammengefaßte Wellenlängen
auf, wobei mindestens einem der übertragenen optischen Signa
len ein Pilotton zugeordnete ist. Nach dem Umwandeln des aus
gekoppelten optischen Signals in ein elektrisches Signal wird
dessen Gleichstromanteil als Regelkriterium für eine Aplitu
denregelung verwendet. Der Gleichstromanteil entspricht der
Summe der optischen Leistungen der einzelnen Signale sowie
eines Geräusches, beispielsweise durch amplified spontaneous
emission (ASE). Damit ist gewährleistet, daß die Auswerte
schaltung übersteuerungssicher ist. Bei einer Unterbrechung
der Strecke vor einem optischen Verstärker könnte dieser bis
zu seiner Sättigungsgrenze ASE emittieren. Das damit erzeugte
Rauschen könnte das Vorhandensein eines Signals vortäuschen.
Das ASE enthält jedoch neben seiner Gleichstromkomponente ei
ne Rauschleistung derselben Größe. Diese ist über eine große
Bandbreite als weißes Rauschen verteilt. Durch ein Filtern
des elektrischen Signals in einem schmalen Frequenzbereich um
die Frequenz eines Pilottons herum, wird erreicht, daß nur
ein sehr geringer Anteil des ASE durchgelassen wird, der im
Gegensatz zu einem in diesem schmalen Band liegenden Pilotton
eine viel geringere Leistung aufweist. Nach einer Gleichrich
tung des gefilterten Signals kann somit das Vorhandensein zu
indest eines Pilottons in einem Schwellwertdetektor überprüft
werden. Dies gilt, obwohl die Gesamtleistung des ASE weit ü
ber der Leistung des Pilottons liegt, da die Summenleistung
des ASE vorab durch den Gleichstromanteil abgeregelt wurde.
Somit ist es ausreichend, wenn mindestens ein einziger Pilot
ton detektiert wird, wodurch sich der realisierungstechnische
Aufwand gegenüber dem Stand der Technik auf einen einzigen
Bandpass und einen Summendetektor reduziert. Der bisher be
triebene Aufwand für die kanalindividuelle Filterung und Aus
wertung entfällt somit, was zu einer großen Kostenersparnis
führt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Amplitudenregelung als Rege
lungskriterium den Gleichstromanteil des elektrischen Signals
verwendet, insbesondere durch eine tiefpassgefilterte DC-
Komponente erfolgt. Dadurch wird eine zuverlässige und preis
werte Regelung erreicht, bei der gewährleistet ist, daß die
Auswerteschaltung übersteuerungssicher ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Pilottöne in einem
schmalen Frequenzband zwischen 10 kHz und 30 kHz und unter
halb 100 kHz liegen. Der Filteraufwand auf der Empfangsseite
der Signalerkennung ist hierdurch äußerst gering. Trotz einer
geringen Leistung eines Pilottons ist die Auswertung sehr si
cher, da die empfangsseitige Bandbreite gegenüber der äquiva
lenten Signalbandbreite des übertragenen Signals sehr gering
ist. Diese geringe Bandbreite schützt auch gegen ein breit
bandiges Geräusch, das beispielsweise vom ASE herrührt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Mindestabstand zwi
schen den Pilottönen 50 Hz beträgt. Dadurch wird vermieden,
daß tieffrequente Schwebungen entstehen.
Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die
in der Übertragungsstrecke einen Pilottonempfänger aufweist,
bei dem sich an einen opto-elektrischen Wandler ein Amplitu
denregler, ein Tiefpaßfilter, ein Bandpassfilter, ein Gleich
richter und ein Schwellwertdetektor anschließen. Dadurch kann
eines der oben genannten Verfahren durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind Gegens
tand des anhand der Figur beschriebenen Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Die einzige Figur zeigt:
Ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Pilottonempfängers
in einer Übertragungsstrecke für optische Signale.
In einer Vielzahl von optischen Sendern 1 wird jeweils ein
Pilotton einem zu übertragenden Signal aufmoduliert. Die ein
zelnen Pilottöne sind voneinander verschieden, wobei sie ei
nen Abstand von mindestens 50 Hz aufweisen. Sie liegen in ei
nem Frequenzband mit einer Breite zwischen 10 kHz und 30 kHz.
Die Lage des Frequenzbandes ist unterhalb 100 kHz angeordnet.
Jeder einzelne Pilotton weist eine Leistung auf, die bei ei
nigen Prozent der Gesamtleistung des jeweiligen Einzelsignals
13 liegt.
Die zu übertragenden Einzelsignale 13 werden in einem Multi
plexer 2 zu einem einzigen übertragenen optischen Signal 15
zusammengefasst. Das übertragene optische Signal 15 wird auf
einer Übertragungsstrecke 14 von mehreren optischen Verstär
kern 3 zwischenverstärkt. Am Ende der Übertragungsstrecke 14
wird das übertragene optische Signal 15 in einem Demultiple
xer 11 wieder in seine ursprünglichen einzelnen Signale auf
geteilt und in einer Anzahl optischer Empfänger 12, die der
Anzahl der optischen Sender 1 entspricht, empfangen.
Zur Überprüfung, ob eine Leitungsunterbrechung in der Über
tragungsstrecke 14 vorliegt, findet ein Auskoppeln A in einem
Splitter 4 statt. Dadurch wird ein Teil des übertragenen op
tischen Signals 15 als ausgekoppeltes optisches Signal 16 ei
nem Pilottonempfänger 20 zugeleitet.
Im Pilottonempfänger 20 findet ein Umwandeln B des ausgekop
pelten optischen Signals 16 in einem opto-elektrischen Wand
ler 5 zu einem elektrischen Signal 17 statt.
Das elektrische Signal 17 wird einer Tiefpaßfilterung C1 und
einer Amplitudenregelung C2 unterworfen. Dies geschieht in
einem Tiefpaßfilter 6 bzw. in einem Amplitudenregler 7, der
durch das mit Hilfe des Tiefpaßfilters 6 gewonnene Regelsig
nal abgeregelt wird. Dadurch wird als Regelkriterium der
Gleichlichtanteil verwendet, der die Summe der optischen
Leistungen der Signale und des Geräusches, insbesondere des
ASE, repräsentiert. Eine solche Abregelung ist nötig, da bei
einer Unterbrechung der Leitung vor einem optischen Verstär
ker, dieser bis zu seiner Sättigungsgrenze ASE emittiert. Das
damit erzeugte Rauschen hat eine Leistung, die ein Vorhanden
sein eines Signales vortäuschen könnte.
In einem anschließenden Bandpassfilter 8 findet ein Filtern D
des elektrischen Signals 17 statt. Das Bandpassfilter 8 lässt
nur Frequenzen im Bereich der Pilottöne, d. h. zwischen 10 kHz
und 30 kHz durch. Dadurch wird zum einen die gesamte Leistung
der Pilottöne durchgelassen, jedoch nur ein äußerst geringer
Anteil des ASE. Das ASE enthält nämlich neben seiner Gleich
stromkomponente, die die mittlere Leistung repräsentiert, zu
sätzlich eine Rauschleistung derselben Größenordnung. Diese
Rauschleistung ist jedoch, je nach optischer Bandbreite des
emittierten ASE, über eine Bandbreite von ein bis einigen
hundert Gigahertz als weißes Rauschen verteilt. Der Anteil
des ASE, der in eine beispielsweise 10 kHz bis 30 kHz breite
Auswertung hineinfällt, ist dann zu vernachlässigen. Außerdem
ist die empfangsseitige Bandbreite, z. B. 10 kHz, gegenüber
der äquivalenten Signalbandbreite von ca. 1,5 GHz bei einem
Signal von 2,5 Gbit/s sehr gering. Selbst der sehr kleine An
teil von nur einigen Prozent des Pilottons an diesem Signal
reicht deshalb aus, um ein Vorliegen desselben sicher fest
stellen zu können.
Dafür wird das gefilterte elektrische Signal 18 zum Gleich
richten E einem Gleichrichter 19 und daran anschließend zum
Erkennen F einem Schwellwertdetektor 9 zugeführt. Der
Schwellwertdetektor 9 erkennt die Anwesenheit von mindestens
einem Pilotton, falls eine Unterbrechungsfreiheit der Strecke
vorliegt.
Nach dem Feststellen G, ob ein Pilotton vorliegt oder nicht,
wird dies einer Steuervorrichtung 10 außerhalb des Pilotton
empfängers 20 zugeleitet, die bei einer Leitungsunterbrechung
sofort ein ALS durchführen kann.
Claims (6)
1. Verfahren zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in
einem optischen WDM-System mit mindestens einem optischen
Verstärker (3) auf einer optischen Übertragungsstrecke (14),
wobei mindestens einem der zu übertragenden optischen Signale
(13) ein Pilotton aufmoduliert ist, mit folgenden Schritten:
- - Auskoppeln (A) eines Teils des übertragenen, mit einem Pi lotton modulierten optischen Signals (15);
- - Umwandeln (B) des ausgekoppelten optischen Signals (16) in ein elektrisches Signal (17);
- - Tiefpaßfilterung (C1) des elektrischen Signals (17) zur Er zeugung eines Regelsignals;
- - Amplitudenregelung (C2) des elektrischen Signals (17) mit Hilfe des Regelsignals;
- - Filtern (D) des geregelten elektrischen Signals in einem schmalen Frequenzbereich um die Frequenz des mindestens ei nen Pilottons;
- - Gleichrichtung (E) des gefilterten elektrischen Signals (18)
- - Ermittlung (F) des Vorhandenseins des mindestens einen Pi lottons in einem Schwellwertdetektor (9) zum Erkennen (G) von Leitungsunterbrechungen auf der optischen Übertragungs strecke aufgrund keines vorliegenden Pilottons.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Amplitudenregelung (C2) als Regelsignal der Gleich
stromanteil des elektrischen Signals (17) verwendet wird, wo
bei der Gleichstromanteil insbesondere durch ein Tiefpaßfil
ter (6) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pilottöne in einem schmalen Frequenzband zwischen
10 kHz und 30 kHz und unterhalb 100 kHz liegen.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mindestabstand zwischen den Pilottönen 50 Hz beträgt.
5. Vorrichtung zur Durchführung eines der vorgenannten Ver
fahren mit einem Splitter (4) in der Übertragungsstrecke (14)
des übertragenen optischen Signals (15) und mit einem Pilot
empfänger (20), der einen opto-elektrischen Wandler (5) auf
weist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich an den opto-elektrischen Wandler (5) im Pilotempfän
ger (20) ein Amplitudenregler (7), ein Tiefpaßfilter (6), ein
Bandpassfilter (8), ein Gleichrichter (19) und ein Schwell
wertdetektor (9) anschließen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Tiefpaßfilter (6) mit dem Ausgang des opto
elektrischen Wandlers (5) und mit dem Amplitudenregler (7)
verbunden ist.
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---|---|---|---|
DE10046104A DE10046104C2 (de) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Leitungsunterbrechungen in einem optischen WDM-System |
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DE (1) | DE10046104C2 (de) |
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- 2000-09-18 DE DE10046104A patent/DE10046104C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE10046104C2 (de) | 2002-08-29 |
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