DE102004043530A1 - Wavelength multiplexed optical transmission system with serial connected fibres modifies spectral tilt at transitions to minimise non linearity and dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem für ein optisches Signal gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a transmission system for a optical signal according to the preamble of claim 1.
Heutzutage werden hohe Reichweite für eine Übertragung von optischen Signalen, insbesondere in WDM-Technik (WDM = wavelength division multiplex) erreicht, indem rauschartige und andere z.B. nicht-lineare Störungseffekte unterdrückt oder mindestens minimiert werden.nowadays be high range for a transmission of optical signals, in particular in WDM technology (WDM = wavelength division multiplex) by making noise and other e.g. non-linear interference effects repressed or at least minimized.
Dies ist z.B. der Fall, bei einem Übertragungssystem mit mehreren seriell geschalteten optischen Übertragungsfasern, die gewisse optische physikalische Eigenschaften wie Dämpfung, Dispersion, usw. aufweisen. Zur Gewährleistung eines erwünschten Spektrumsprofils des optischen Signals – in Sinne von Leistung, Signal-Rauschabstand oder Bitfehlerrate – an einem Empfänger des Übertragungssystems werden entlang der Übertragungsstrecke Inline-Verstärker, wie optische Faserverstärker oder Raman-Verstärker, angeordnet. Bei einem Raman-Verstärker kann allerdings aufgrund des Verstärkungsprofils von Pumpsignalen das verstärkte optische Signal Kanäle mit einer leicht verkippten spektralen Leistungsverteilung aufweisen. Ein solcher Effekt kann auch ohne Ramanverstärker aufgrund eines Intraband-Ramaneffects im Signalband alleine auftreten. Wird ein derartiger Effekt nicht erwünscht – insbesondere aufgrund der begrenzten Dynamik eines Empfängers –, muss vor dem Empfang des optischen Signals ein Leistungseinstellmittel die Leistung der Kanäle anpassen. Eine Lösung zur Anpassung der Leistungen oder deren Verlauf besteht darin, am Eingang eines Übertragungssystems, z.B. bei dem ersten Inline-Verstärker, oder verteilt über mehrere Inline-Verstärker, eine Pre-emphase durch eine Anpassung oder Verkippung der dortigen Einganssignale durchzuführen, die beispielsweise ein möglichst flaches Spektrum des Signalleistun gen, Signal-Rauschabstand OSNR oder Bitfehlerrate BER der Kanäle am empfangseitigen Ende der Übertragungsstrecke ermöglicht.This is e.g. the case with a transmission system with several serially connected optical transmission fibers, the certain have optical physical properties such as attenuation, dispersion, etc. To guarantee a desired one Spectrum profiles of the optical signal - in terms of power, signal-to-noise ratio or bit error rate - on a receiver of the transmission system be along the transmission line In-line amplifier, like optical fiber amplifiers or Raman amplifier, arranged. With a Raman amplifier can however due to the reinforcement profile pump signals the amplified optical Signal channels with a slightly tilted spectral power distribution. Such an effect can also be achieved without a Raman amplifier due to an intra-band Raman effect occur alone in the signal band. Will not such an effect desired - in particular due to the limited dynamics of a receiver -, must be before receiving the optical power adjustment means adjust the power of the channels. A solution to Adjustment of services or their course consists in the entrance a transmission system, e.g. at the first inline amplifier, or distributed over several inline amplifiers, one Pre-emphasis by an adaptation or tilting of the local input signals perform, for example, one as possible flat spectrum of the signal power, signal-to-noise ratio OSNR or bit error rate BER of the channels at the receiving end of the transmission path allows.
Solche spektrale Profiländerungen bzw. Verkippungen der Leistungen, der Signal-Rauschabstände oder der Bitfehlerrate der Kanäle des optischen WDM-Signals können auch durch weitere Effekte als eine Raman-Streuung eines Raman-Verstärkers verursacht werden (Intraband-Raman-Streuung im Signalband, gekrümmte Faserdämpfung im Signalband, ...). Dabei können weitere nicht-lineare Effekte bei der Übertragung eines optischen Signals benannt werden, wie Vierwellenmischung, Selbstphasenmodulation, Kreuzphasenmodulation, Übersprechen, usw.Such spectral profile changes or tilting of the power, the signal-to-noise ratios or the bit error rate of the channels of the WDM optical signal also caused by other effects than Raman scattering of a Raman amplifier (Intraband Raman scattering in the signal band, curved fiber attenuation in the signal band) Signal band, ...). It can other non-linear effects in the transmission of an optical Called four-wave mixing, self-phase modulation, Cross-phase modulation, crosstalk, etc.
Ferner weisen heutzutage die Übertragungsmedien wie optische Fasern neue Eigenschaften auf, z.B. hinsichtlich einer Reduzierung störender Dispersion für eine bestimmte Art (Returnto-Zero oder Non-Return-Zero) von spektralen Signalbereichen (C-, L-Band), damit höhere Reichweite erzielt werden. Als bekannte optische Faserstandarte sind z.B.:
- – SSMF (Standart Single Mode Fiber, gleich als NDSF),
- – MDF (Medium-Dispersion Fiber),
- – DSF (Dispersion-shifted Fiber),
- – NZDSF– (Non-Zero-Dispersion-Shifted Fiber, negative dispersion in C-Band),
- – NZDSF+ (Non-Zero-Dispersion-Shifted Fiber, positive dispersion in C-Band), z.B. LEAF (Large Area Fiber) der Firma Corning, True Wave Classic oder True Wave RS der Firma Lucent, ...
- – etc
- SSMF (Standard Single Mode Fiber, equal to NDSF),
- - MDF (Medium-Dispersion Fiber),
- DSF (dispersion-shifted fiber),
- NZDSF (non-zero dispersion-shifted fiber, C-band negative dispersion),
- - NZDSF + (non-zero dispersion-shifted fiber, positive dispersion in C-band), eg LEAF (Large Area Fiber) from Corning, True Wave Classic or True Wave RS from Lucent, ...
- - Etc
Bei einer Übertragung optischer Signale über die Faser des ersten Typen SSMF werden grundsächlich Nicht-Linearitäten die Signalqualität spektral nicht stark beeinträchtigen (d.h. es werden alle Signale in etwa gleich beeinträchtigt). Allerdings kann für ein herkömmliches WDM-Signal (C- und L-Band) eine starke Vierwellenmischung bei einer Faser des Typen DSF oder NZDSF- auftreten, wobei die Dispersionsnullstelle der Faser zwischen 1550 und 1565 nm liegt. Unter 1540 nm bleibt die Vierwellenmischung niedriger. Eine OSNR- oder Leistungsbasierte Pre-emphase kann zur Verkippung der Leistungen von Eingangssignalen und weiterhin zur Kompensation der Nicht-Linearität verwendet werden.at a transmission optical signals via The fibers of the first type SSMF are basically non-linearities Signal quality spectral do not affect much (i.e., all signals are affected approximately equally). However, for a conventional one WDM signal (C and L band) a strong four-wave mixing in one fiber of the type DSF or NZDSF-, where the dispersion zero the fiber is between 1550 and 1565 nm. Below 1540 nm remains the four-wave mixing lower. An OSNR or performance-based Pre-emphasis can tilt the performance of input signals and continue to be used to compensate for non-linearity.
Nun werden bei den weiteren Fasertypen NZDSF+ nicht-lineare Effekte auftreten, insbesondere weil die Dispersionsnullstelle je nach Fasertyp zwischen 1525 und 1400 nm schwankt. Bei diesen Fasertypen ist die Dispersion bei 1530 nm kleiner als bei 1560 nm und damit sind für gleiche Kanalleistungen bei 1530 nm Störungen aufgrund Nicht-Linearitäten höher als für gleiche Kanalleistungen bei 1560 nm. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei so aktuellen genannten TWC-(True Wave Classic©)-Fasern, die eine Dispersionsnullstelle bei 1525 nm aufweist, und daher werden Kanäle bei 1530 nm hauptsächlich aufgrund Vierwellenmischung stark beeinträchtigt.Non-linear effects will now occur in the other fiber types NZDSF +, in particular because the dispersion zero varies between 1525 and 1400 nm, depending on the fiber type. In this Fa At 1530 nm, the dispersion at 1530 nm is smaller than at 1560 nm, and for the same channel power at 1530 nm, noise due to non-linearities is higher than for the same channel power at 1560 nm. This effect is particularly pronounced for TWC (True Wave Classic © ) fibers, which has a dispersion zero at 1525 nm, and therefore, channels at 1530 nm are severely degraded mainly due to four-wave mixing.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Übertragung optischer Signale über verschiedene Fasertypen anzugeben, bei dem eine hohe Reichweite erzielt wird.task The invention is a system for transmitting optical signals over different types of fibers indicate that a high range is achieved.
Eine Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Übertragungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.A solution The task is carried out by a transmission system with the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Ausgehend von einem Übertragungssystem für ein optisches Wellenlängen-Multiplex-(WDM-)Signal mit mehreren seriell geschalteten Übertragungsfasern, an denen Leistungseinstellmitteln zur Änderung, vorzugsweise zur Verkippung, des Spektrumsprofils des übertragenen optischen Signals angeschlossen sind, wobei aufeinander folgende Übertragungsfasern unterschiedliche Fasertypen aufweisen, wird erfindungsgemäss beim Durchgang zwischen zwei aufeinander folgenden Übertragungsfasern mit verschiedenen Fasertypen ein dem Durchgang liegendes oder vorhergehendes Leistungseinstellmittel derart neu eingestellt, dass entlang dem Übertragungssystem Störungen des Spektrumsprofils mindestens durch Nichtlinearitäten und Dispersionseffekte minimiert werden.outgoing from a transmission system for an optical Wavelength division multiplexed (WDM) signal with several serially connected transmission fibers to which Power adjustment means for modification, preferably for tilting, the spectrum profile of the transmitted optical signal are connected, with successive transmission fibers have different fiber types, according to the invention in Passage between two consecutive transmission fibers with different Fiber types include the passageway or previous power adjusting means re-adjusted that along the transmission system disturbances of the Spectrum profiles at least by nonlinearities and dispersion effects be minimized.
Vorteil dieses Übertragungssystems ist es, dass auch zusätzlich zu einer herkömmlichen Preemphase aus einem dem Übertragungssystem eingangseitigen Inline-Verstärker eine feine weitere Preemphase abschnittsweise bei beliebigen Inline-Verstärkern des Übertragungssystems je nach einer erforderli chen Anpassung der Kanalleistungen für ein Fasertyp – oder Signal-Rauschabstände, Bitfehlerrate, Q-Faktor, usw. – durchgeführt wird. Diese weitere feinere Preemphase erfolgt z.B. durch eine Verkippung des Spektrumsprofils des optischen Signals am Eingang einer Faser – als so genannte Vorverkippung – oder am Ausgang einer Faser – als so genannte Restverkippung. Meistens findet die Vorverkippung bei einem oder mehreren Inline-Verstärkern statt und wird je nach dem Typ der nächstliegenden Faser, d.h. vor oder bei dem Durchgang des optischen Signals über zwei Faser unterschiedlicher Typen eventuell neu eingestellt. Die Restverkippung kann am Ausgang einer Faser, eines Faserabschnittes oder des Übertragungssystems z.B. mittels eines dortigen Inline-Verstärkers festgestellt und ggf. kompensiert werden. Meistens sind zwischen Fasern unterschiedlicher Typen oder im Allgmeinen entlang des Übertragungssystems Leistungseinstellmittel wie Dämpfungsglieder, adaptive Verkippungsfilter, Add-Drop-Modulen, Inline-Verstärker, usw. an diesen Orten sowie ggf. Leistungsmonitoren geschaltet. D.h. es werden für die vorliegende Erfindung keine weitere oder eine minimale Anzahl von zusätzlichen Einstell- bzw. Monitorkomponenten in dem Übertragungssystem benötigt, um die – feine – Vor- oder Restverkippung durchzuführen bzw. zu kompensieren.advantage this transmission system is that also in addition to a conventional preemphasis from a transmission system input side Inline amplifier a fine further Preemphase sections in any inline amplifiers of the transmission system depending on a required adaptation of the channel power for a fiber type - or signal-to-noise ratios, bit error rate, Q-factor, etc. - is performed. This further finer preemphasis is e.g. through a tilt of the spectrum profile of the optical signal at the input of a fiber - as such called pre-tilting - or at the output of a fiber - as so-called residual tilting. Mostly the pre-tilting comes along one or more inline amplifiers and takes place depending on the type of nearest fiber, i. in front or in the passage of the optical signal over two fibers different Types may be reset. The residual tilting can be at the output a fiber, a fiber section or the transmission system e.g. by means of a local inline amplifier determined and possibly compensated. Mostly are between Fibers of different types or generally along the transmission system Power adjustment means such as attenuators, adaptive tilt filters, add-drop modules, inline amplifiers, etc. switched to these places and possibly performance monitors. That it be for the present invention no further or a minimum number of additional Adjustment or monitor components in the transmission system needed to the - fine - preliminary or residual tilting perform or to compensate.
Ebenfalls kann das Leistungseinstellmittel wenigstens ein spektrales Verkippungsfilter ist, welches unterschiedliche Verkippungen in unterschiedlichen spektralen Durchlassbereichen aufweisen. Damit können unterschiedliche spektrale Sub-Bändern eines optischen Signals getrennt voneinander und auch mit verschiedenen Verkippungswerten angepasst werden.Also the power setting means may comprise at least one tilt spectral filter is what different tilting in different have spectral passbands. This allows different spectral Sub-bands of one optical signal separated from each other and also with different Tilt values are adjusted.
Wird eine Verkippung an einem Inline-Verstärker zur Unterdrückung einer Nicht-Linearität eingestellt, kann am nächstliegenden Inline-Verstärker eine Verkippung z.B. der Signal-Rauschabstände des optischen Signals stattfinden. Zur Vermeidung solcher Effekte wird erst eine Vorverkippung an Inline-Verstärkern derart eingestellt, dass Kanäle am Eingang in einen nächsten Übertragungsabschnitt dieselbe Verschlechterung in der Bitfehlerrate oder im so genannten Q-Faktor erfahren. Das bedeutet, dass die Kanäle, die weniger nichtlineare Verzerrung erfahren, sollten dafür eine Verschlechterung im optischen Signal-Rauschabstand erfahren.Becomes a tilt on an inline amplifier to suppress a Nonlinearity set, may be the closest Inline amplifier one Tilting e.g. the signal-to-noise ratio of the take place optical signal. To avoid such effects will first set a pre-tilt to inline amplifiers such that channels at the entrance to a next transmission section the same Worsening in the bit error rate or in the so-called Q-factor Experienced. This means that the channels, the less nonlinear Distortion should be for it experience a deterioration in the optical signal to noise ratio.
Das erreicht man dadurch, dass die (Vor-)Verkippung des Spektrums, zur Kompensation der durch die spektrale Dämpfung erzeugten Faserverkippung und die Verkippung durch den Ramaneffekt, so verteilt wird, dass ein Teil der notwendigen Kompensations-Verkippung am Fasereingang eingestellt wird und ein Teil der Verkippung am Faserausgang als Restverkippung übrig bleibt. Diese Restverkippung führt zu einer Verkippung der Signal-Rauschabstände im nächstliegenden Verstärker. Das Optimum zwischen Vor- und Restverkippung hängt also vom spektralen Verlauf der Dispersion und der Skalierung der Nichtlinearität mit der Dispersion ab.The This is achieved by the (pre-) tilting of the spectrum, to Compensation of the fiber tilt generated by the spectral attenuation and the tilt by the Raman effect, is distributed so that a part of the necessary compensation tilt at the fiber input is set and part of the tilt at the fiber output than Residual tilt remaining remains. This residual tilt leads to a tilt of the signal-to-noise ratios in the nearest amplifier. The optimum between pre- and residual tilt therefore depends on the spectral curve the dispersion and scaling of nonlinearity with the Dispersion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Dabei zeigt:there shows:
Zur Beschreibung der Verkippungsregelung gemäss dem erfindungsgemässen übertragungssystem wird Gebrauch von Daten der „True Wave Classic"-Faser (TW-Classic-Faser oder TWC) der Firma Lucent Technologies gemacht.to Description of the tilt control according to the inventive transmission system will use data from the "True Wave Classic "fiber (TW Classic fiber or TWC) made by Lucent Technologies.
Allgemeiner
kann eine nichtlineare Leistungsgrenze für eine störende Vierwellenmischung FWM
als Funktion der Dispersion D(λ)
derart definiert werden:
Damit
hängt die
Vorverkippung als Rückverkippung
der Leistung von Kanälen
von der Steigung der Kurve Dispersion, wie z.B. in
In
Dispersionsverläufen
der Fasertypen der
In
Die obere Kurve PT1 zeigt eine bisher verwendete Optimierung mit voller Vorverkippung am Ausgang des Boosters (= Eingang in die Faser bei OLI = 2) und etwa keiner Verkippung am Ausgang der Faser (= Eingang des nächsten Inline Verstärkers bei OLI = 3). Die untere Kurve PT6 zeigt das Gegenteil keine Vorverkippung am Ausgang des Boosters (= Eingang in die Faser bei OLI = 2) und volle Restverkippung am Faserausgang (= Eingang in den nächsten Inline Verstärker bei OLI = 3).The Upper curve PT1 shows a previously used optimization with full Pre-tilting at the output of the booster (= input to the fiber at OLI = 2) and about no tilting at the output of the fiber (= input the next Inline amplifier at OLI = 3). The lower curve PT6 shows the opposite no pre-tilting at the output of the booster (= input to the fiber at OLI = 2) and full residual tilt at the fiber output (= input to the next inline amplifier at OLI = 3).
Anhand
der in
Es
kann dadurch gezeigt werden, dass die obere Kurve PT 1 optimal für eine DSF-
und eine LS-Faser ist, dass beide Kurven PT2, PT3 optimal für eine SSMF-
und MDF-Faser, dass beide Kurven PT4, PT5 optimal für „NZDSF+"-Faser ist und dass
die untere Kurve PT6 optimal für
eine TW-Classic-Faser gemäss
Zusammengefasst
ist es möglich
aus
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200410043530 DE102004043530A1 (en) | 2004-09-08 | 2004-09-08 | Wavelength multiplexed optical transmission system with serial connected fibres modifies spectral tilt at transitions to minimise non linearity and dispersion |
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
DE10206181A1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-08-28 | Siemens Ag | Optical transmission of wavelength-division-multiplexed signals through channels with series of repeaters, measures and controls Raman rotational shift |
EP1376906A2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-02 | Nortel Networks Limited | Gain tilt compensation method |
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2004
- 2004-09-08 DE DE200410043530 patent/DE102004043530A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO.KG, 81541 MUE, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |