DE102004047693A1

DE102004047693A1 - Preemphase eines optischen Wellenlängen-Multiplexsignals

Info

Publication number: DE102004047693A1
Application number: DE102004047693A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr. Gottwald; Lutz Dr. Rapp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Xieon Networks SARL
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-20
Also published as: CA2521555A1; AU2005215847B2; US20060067686A1; AU2005215847A1; US7596320B2; CA2521555C

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Preemphase eines optischen Multiplexsignals beschrieben, das mehrere Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen aufweist, die von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden. Leistungen der Signale werden am Sender eingestellt sowie am Empfänger gemessen. Eine mittlere Leistung für die sendeseitigen Signale wird ermittelt. Aus den aktuellen Leistungen der Signale am Sender und am Empfänger und der mittleren Leistung werden neue Signalleistungswerte ermittelt und sendeseitig eingestellt, derart, dass am Empfänger Signal-Rauschabstände aller Signale annähernd ausgeglichen werden. Zur einfacheren Einstellung der Preemphase wird zusätzlich eine effektive Rauschzahl in die Ermittlung der neuen Signalleistungswerte einbezogen, wobei die effektive Rauschzahl das Multiplexsignal bei der gesamten Übertragung, beispielsweise durch Dämpfung, und Verstärkung beeinträchtigt. Damit wird die Preemphase autonom durchgeführt, ohne dass weitere Planungsmittel zu ihrer Steuerung benötigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Preemphase eines optischen Multiplexsignals nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Datenträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.

Optische Verstärker für breitbandige optische Signale weisen eine Wellenlängenabhängigkeit des Gewinns auf, die durch üblicherweise eingesetzte Glättungsfilter nicht vollständig behoben wird. Bei der WDM- oder DWDM-Übertragungstechnik (WDM = Wavelength Division Multiplex; DWDM = Dense Wavelength Division Multiplex) besteht das optische Signal aus mehreren unterschiedliche Wellenlängen aufweisenden Kanälen, deren Wellenlängenabstände heutzutage unterhalb 100 GHz liegen können. Durch die Wellenlängenabhängigkeit des Gewinns der Verstärker akkumulieren sich Leistungsunterschiede zwischen den einzelnen Kanälen beim Durchlaufen einer optischen Übertragungsstrecke, so dass die Kanäle stark unterschiedliche optische Signal-Rauschabstände OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio) und Leistungen an den Empfängern besitzen.

In Punkt-zu-Punkt-Verbindungen wird daher häufig ein unter dem Namen "Preemphase" (Preemphasis im englischen Sprachgebrauch) bekanntes Verfahren zur Nivellierung der Signal-Rauschabstände bzw. OSNR-Werte mindestens am Streckenende eingesetzt, das in A. R. Chraplyly, J. A. Nagel and R. W. Tkach: "Equalization in Amplifier WDM Lightwave Transmission Systems", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 4, No. 8, August 1992, pp. 920-922 beschrieben wurde. Dabei werden anhand einer am Streckenende gemessenen OSNR-Verteilung die senderseitigen Kanalleistungen in einem iterativen Verfahren solange nachgeführt, bis sich für alle Kanäle dieselben Signal-Rauschabstände bzw. OSNR-Werte am Streckenende ergeben.

Häufig wird zur Bestimmung der Signal-Rauschabstände OSNR die verstärkte spontane Emission ASE (ASE = Amplified Spontaneous Emission) zwischen den Kanälen gemessen und daraus die den Kanälen überlagerte Rauschleistung durch Interpolation berechnet. Dies ist aber nicht mehr möglich, wenn die verstärkte Spontanemission ASE zwischen den Kanälen durch optische Komponenten wellenlängenabhängig gedämpft wird. Dies ist z.B. der Fall, wenn weitere Module wie Add-Drop-Module oder Interleaver-Filter in der Übertragungsstrecke geschaltet sind.

Allen gängigen Messmethoden für die OSNR-Verteilung am Streckenende ist gemeinsam, dass sie auf Kanälabstände im Kanalraster größer oder gleich 100 GHz beschränkt sind. Ferner sind die Verfahren in der Regel zu langsam (separate Messungen für Kanalleistungen und Leistungen der verstärkten Spontanemission ASE), um Zeitanforderungen in dynamischen optischen Netzen, z.B. maximal ca.10 Sekunden für einen Kanalupgrade, gerecht werden zu können.

Aus DE 19848989 ist ein Verfahren zur kanalweisen Einstellung von Sendesignalleistungen bekannt, bei dem bei einer unzulässigen Überschreitung des sendeseitigen Dynamikbereiches eine Kompression der einzelnen Sendesignalleistungen derart erfolgt, dass die Sendesignal-Summenleistung annähernd konstant gehalten wird. Dieses Verfahren wird ebenfalls für eine Überschreitung des empfangseitigen Dynamikbereiches durchgeführt.

Da dieses Verfahren auf gemessenen OSNR-Werten basiert, ergeben sich auch hier die bereits weiter oben beschriebenen Probleme der OSNR-Messung bei kleinen Kanalabständen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren anzugeben, das eine einfache Preemphase eines optischen Multiplexsignals ermöglicht. Das Verfahren sollte sich für eine WDM- Übertragung entlang einer zu definierten optischen Übertragungsstrecke mit beliebig schmalen Kanalabständen eignen.

Eine Lösung der Aufgabe erfolgt hinsichtlich ihres Verfahrensaspekts durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und weiterhin durch einen Datenträger mit den Merkmalen des Patentanspruches 14.

Es wird ein Verfahren zur Preemphase eines optischen Multiplexsignals beschrieben, das als Kanäle mehrere Signale unterschiedlicher Wellenlänge aufweist, die von Sendern zu Empfängern übertragen werden, bei dem Leistungen der Signale am Sender eingestellt und am Empfänger gemessen werden. Dabei wird eine Ermittlung der Signal-Rauschabstände OSNR am Empfänger nicht mehr benötigt. Dafür wird eine mittlere Leistung der Signale am Sender ermittelt und anschließend werden sendeseitig neue Leistungen der Signale aus aktuellen Leistungen der Signale am Sender und am Empfänger und aus der mittleren Leistung am Sender eingestellt, derart dass Signal-Rauschabstände am Empfänger annähernd nivelliert bzw. angeglichen werden. Erfindungsgemäss wird eine wesentliche Verbesserung der Preemphase erreicht, indem in die Ermittlung der neuen Signalleistungswerte eine effektive Rauschzahl einbezogen wird, durch welche das Multiplexsignal bei der gesamten Übertragung, durch optische Komponenten vorzugsweise durch Dämpfung, und ggf. beispielsweise in optischen Verstärkern beeinträchtigt wird.

Mit diesem Verfahren wird in einer vorteilhaften Weise kein Planungstool mehr benötigt, um z.B. einen Exponentenparameter, wie im Stand der Technik beschrieben bei einer Berechnung eines Gewinns zur Ermittlung neuer Leistungen der Signale zu wählen. Das Verfahren ermöglicht eine automatische und iterative Preemphase, die dazu aufgrund einer genauen Charakterisierung von Gewinnwerten und Rauschzahlen von Komponenten wie Verstärker, Faser, usw. einer oder mehrerer Abschnitte eines dementsprechenden Übertragungssystems präzis bezüglich der Neueinstellung der Leistungen der sendeseitigen Signale erfolgt. Damit wird die Preemphase autonom durchgeführt, ohne dass weitere Planungsmittel zu ihrer Steuerung benötigt werden.

Zur Regelung der Verstärker in einem Übertragungssystem werden die Summenleistungen am Eingang und am Ausgang der Verstärker gemessen. Aus diesen Daten können die mittleren Gewinne der einzelnen Verstärker und die Dämpfungen der Faserstrecken berechnet werden. Durch Verwendung dieser im System bereits bekannten Daten ist es möglich, eine Preemphase so zu gestalten, dass die Bestimmung eines optimalen Exponentenparameters durch ein Planungstool, wie in Stand der Technik beschrieben, entfällt. Dieser Aspekt wird anhand der weiteren Beschreibungsteilen ausführlich beschrieben.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass keine Messung der Signal-Rauschabstände bzw. der Rauschleistungen sondern nur Pegelmessungen von Signalen erforderlich sind. Aufgrund der Messung und Neueinstellung der Leistungen an einem Sender mittels einer einfachen Messung von Signalleistungen an einem Empfänger erfolgt die Preemphase gemäß erfindungsgemäßer Regelformel weit schneller als eine auf Signal-Rauschabständen basierte Preemphase. Damit werden auch systembedingte und daher aufwendige Messung von Rauschleistungen der Signale nicht mehr benötigt. Eine komplizierte Messung von Rauschleistungen zwischen den Kanälen oder gar eine direkte und technisch sehr aufwendige Messung der den Kanälen überlagerten verstärkten spontanen Emission ASE zur Ermittlung der Signal-Rauschabstände OSNR entfällt. Das Verfahren eignet sich also bestens für beliebige kleine Wellenlängenabstände der Kanäle.

Selbstverständlich ist es möglich, dieses Verfahren mit einer anschließenden Preemphase zu kombinieren, die auf einer Messung des Signal-Rauschabstandes basiert und die zu einer optimalen Einstellung der Kanalleistungen am Sender führt.

Dass hierzu wesentlich mehr Zeit erforderlich ist, hat keine negativen Auswirkungen auf die Übertragungsqualität. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert jedoch keine solche bekannte Preemphase mehr, um die annähernd gleichen Erfordernissen zu erfüllen. Dieser vorteilhafte Aspekt wurde theoretisch und experimentell im Labor nachgewiesen. Damit werden kostenverbundene spektral auflösende Messinstrumente wie optische Spektrumanalysatoren eingespart.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht ebenfalls darin, dass das beschriebene Verfahren gegen eine vorhandene Verkippung oder gegen eine weitere vorhandene ungleichmäßige spektrale Verteilung der Leistungen und/oder der Signal-Rauschabstände OSNR am Sender unempfindlich ist.

In der gesamten Erfindung werden die Ausdrücke "Sender" und "Empfänger" aus Gründen der einfachen Darstellung verwendet. Es sollte hier klargestellt werden, dass diese Ausdrücke jede Stelle einer Übertragungsstrecke bezeichnen, an denen die erfindungsgemäße Preemphase durchführbar ist, d. h. z.B. an optischen Verstärkern, an Multiplexern und Demultiplexern, an spektral regelbaren Filtern, etc. Dazu müssen mindestens bei einer "Sender"-Stelle ein erstes für das Leistungsspektrum vorgesehenes Regel- und Messmodul und bei einer "Empfänger"-Stelle ein zweites für das Leistungsspektrum vorgesehenes Messmodul vorhanden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Preemphase und deren Durchführung sind für eine optische Übertragungstrecke mit mehreren Verstärkungsabschnitten geeignet. Unter Verstärkungsabschnitt sind wenigstens ein Verstärker und eine Faser gemeint, sowie optionale Komponenten wie Add-Drop-Modulen, Filtern, Isolatoren, etc. Diese Übertragungsstrecke könnte Teil eines aufwendigeren optischen Netzwerks sein, bei dem mindestens WDM-Signale übertragen werden. Eine Implementierung der erfindungsgemäßen Preemphase kann in einem dem Stand der Technik entsprechenden System ohne hardwaremäßige Aufrüstung softwaremässig erfolgen. Dafür wird ein Datenträger mit einem Programm verwendet, das in ein Kontrollmodul (meistens das Netzwerkmanagement) geladen werden kann, wobei das Kontrollmodul das erfindungsgemässe Verfahren gemäss aller technischen Aspekten und Wirkungen der Erfindung ausführt, wenn das benannte Programm ausgeführt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 ein optisches Übertragungssystem zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens,
2 eine Abweichung der Signal-Rauschabstände zwischen dem vorliegenden Verfahren und einem Verfahren mit erforderlichem Planungstool.
1 stellt ein optisches Übertragungssystem zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens dar, in welches sendeseitig optische Signale als Kanäle eines WDM-Signals mittels eines Multiplexers MUX eingespeist werden. Am Eingang des Übertragungssystems ist ein erster Verstärker V1 (Booster) angeordnet. Am Eingang des ersten Verstärkers V1 werden die Leistungen P_Tx(λ) der Signale z.B. mittels eines Leistungsmessgeräts gemessen. Dem ersten Verstärker V1 ist eine erste Übertragungsfaser F1 nachgeschaltet. Der erste Verstärker V1 und die erste Übertragungsfaser F1 bilden einen ersten Verstärkungsabschnitt. Der ersten Übertragungsfaser F1 sind ebenfalls zwei weitere optische seriell geschaltete Verstärkungsabschnitte mit einem zweiten Verstärker V2, einer zweiten Übertragungsfaser F2, einem dritten Verstärker V3, einer dritten Übertragungsfaser F3 nachgeschaltet. Am Ausgang der letzten Übertragungsfaser F3 ist ein letzter Verstärker V4 angeschlossen, bei welchem am Ausgang Leistungen P_Rx(λ) der übertragenen Signale gemessen werden. Unter dem Begriff „Leistung" wird hier eine Signalleistung im Gegensatz zu einer Rauschleistung bzw. zu Signal-Rauschabständen gemeint. Der vierte Verstärker bildet die Endstufe des Übertragungssystems und dessen Ausgang an einem Demultiplexer DEMUX zur Neutrennung der multiplexierten Signale angeschlossen ist. Diese „Punkt-zu-Punkt"-Strecke kann ferner ein Teil eines komplexen Netzwerks sein, bei welchem für alle „Punkt-zu-Punkt"-Strecken, die als Mehrzahl von seriell geschalteten Verstärkungsabschnitten gebildet sind, das erfindungsgemässe Verfahren angewendet werden kann.
Im Allgemeinen verfügen heutzutage solche „Punkt-zu-Punkt"-Strecken über Preemphase-Einstellmittel zur Anpassung der Leistungen P_Tx(λ) der Signale am Eingang des ersten Verstärkers V1, z.B. derart dass ein erwünschtes Spektrumsprofil von Leistungen P_Rx(λ), von Signal-Rauschabständen oder von Bitfehlerraten am Ausgang des Übertragungssystems erzeugt wird. Auch solche Preemphase-Einstellmittel können abschnittsweise für bestimmte Verstärkungsabschnitte vorhanden sein, z.B. damit Leistungsverkippungen entlang der Strecke besser verteilt werden, so dass eine erforderliche hohe Verkippung am Eingang des gesamten Übertragungssystems und dadurch eventuelle Signalverzerrungen aufgrund Nicht-Linearitäten bei Hochleistung-Kanälen nicht zustande kommen. Für das erfindungsgemässe Verfahren kann genauso eine Unterteilung in mehreren Preemphasen bei einem oder einer Gruppe von Verstärkungsabschnitten (bei 1 sind drei Verstärkungsabschnitte mit dem empfangseitigen Verstärker V4) definiert werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren ausführlich beschrieben, jedoch wird zuerst erwähnt, warum das Verfahren gegenüber einem Verfahren mit erforderlichem Planungstool wesentlich einfacher und günstiger ist.
Bekannt ist ein Verfahren, bei dem zunächst für eine beliebige Kanalleistungsverteilung P_Tx(λ) am Eingang des übertragungssystems die entsprechende Kanalleistungsverteilung P_Rx(λ) am Ausgang des Übertragungssystems gemessen wird. In einem zweiten Schritt werden zur Preemphase neue Eingangsleistungen P_Tx(λ)^New nach der Vorschrift
eingestellt, wobei einem Argument umfassende eckige Klammern 〈〉 für den Mittelwert des Arguments über der Wellenlänge stehen. Damit lassen sich annähernd identische Werte der Signal-Rauschabstände OSNR für alle ausgangseitige Kanäle erzielen, aber dennoch ergeben sich Abweichungen zu einer reinen OSNR-Preemphase (d.h. eine Preemphase, die auf OSNR-Messungen basiert, zur Erzielung von annähernd identischen Werten der Signal-Rauschabstände OSNR).
Es kann ferner gezeigt werden, dass sich die Größe dieser Abweichungen durch Einführung eines variablen Exponenten k mit Werten im Bereich von 0 bis 1 – im Vergleich zu 0,5 in der oberen Gleichung – deutlich reduzieren lässt, so dass das Verfahren näher an die optimalen Ergebnisse einer OSNR-Preemphase herankommt. Die sendeseitigen Leistungen P_Tx(λ) werden nun nach der Vorschrift
eingestellt. Da sich die Übertragungsfunktion des Links bei Veränderung des Eingangsspektrums verändern kann, bietet es sich an, dieses Verfahren mehrmals anzuwenden.
Es stellt sich nun die Aufgabe, eine optimale Einstellung des Exponenten k zu bestimmen. Dafür müssen Signal- Rauschabstände OSNR als Funktion des Exponenten k ermittelt werden. Diese Funktion zeigt die minimal auftretenden Signal-Rauschabstände OSNR als Funktion des Exponenten k für eine bestimmte Konfiguration des Übertragungssystems. Es wird nach einem Optimum – z.B. bei ca. 0,45 – des Exponenten k gesucht, damit die Signal-Rauschabstände OSNR maximale Werte aufweisen. Ändern sich Übertragungsparameter, muss ein Planungstool es berücksichtigen, um den Wert des Exponenten k neu anzupassen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird in einer vorteilhaften Weise diese Erforderung nach einem Planungstool bzw. einer neuen Suche eines Optimums nicht mehr benötigt. Eine einfachere sowie schnellere Preemphase wird dadurch erreicht. Ferner wird es noch gezeigt, dass die Preemphase ebenfalls genauer erfolgt.
Neue Verfahrenschritte zur Neueinstellung der Leistungen der sendeseitigen Signale (hier durch Leistungsverkippung) können wie folgt gefasst werden:

– In einem ersten Schritt werden die Verstärker so eingestellt, dass eine Verkippung (auch „Power-Tilt" genannt) am Eingang des jeweils nachfolgenden Verstärker und am Ausgang des letzten Verstärkers V4 (Preamplifier) am Streckenende verschwindet (Power-Tilt := 0).
– Aus den am Eingang des Boosters V1 und am Ausgang des Preamplifiers V4 gemessenen linearen Leistungsspektren P_Tx(λ), P_Rx(λ) wird ein Gewinn G_link(λ) berechnet. Von diesem wird daraufhin sein Mittelwert subtrahiert.
– Die Funktion Q(λ) zur Beschreibung des neu einzustellenden Leistungsspektrums P_Tx(λ) am Eingang des Übertragungssystems mit N Verstärkungsabschnitten wird nun nach der Vorschrift

Die Größen G_i(λ), a_i(λ) und deren Mittelwerte 〈G_i(λ)〉, 〈a_i(λ)〉 bezeichnen den Gewinn des i^ten Verstärkungsabschnittes das Verhältnis aus Ausgangsleistungsspektrum zu Eingangsleistungsspektrum eines Verstärkungsabschnittes bzw. den Dämpfungswert eines Verstärkerabschnittes. Diese Größen können je nach dem auch der Gewinn eines Verstärkers und der Dämpfungswert einer dem Verstärker nachgeschalteten Faser anstelle von Werten eines gesamten Verstärkungsabschnittes sein. Wenn die Gewinnunterschiede zwischen den einzelnen Kanälen im Vergleich zum mittleren Gewinn gering sind, ist es zulässig, die Mittelwerte durch die Quotienten 〈P_Rx(λ)〉/〈P_Tx(λ)〉 aus der mittleren Summenausgangsleistung und der mittleren Summeneingangsleistung anzunähern.
Eine spektrale effektive Rauschzahl F_eff(λ) kann ebenfalls direkt vom System berechnet werden, wenn die Eigenschaften aller Verstärker (und Fasern) zuvor ausgemessen wurden oder z.B. vom Lieferant angegeben wurden. Alternativ kann natürlich auch ein typischer Wert eingesetzt werden. Falls auch dies nicht möglich ist, wird ein konstanter Wert angenommen.

– Die Leistungsverteilung P_Tx(λ) am Eingang der Übertragungsstrecke ergibt sich damit zu
wobei der Bruch dafür sorgt, dass sich eine mittlere Eingangsleistung 〈P_Tx(λ)^Beginn〉, die zu Beginn des Verfahrens vorlag, sich nicht ändert und damit die Eingangspegel abhängigen Verstärkereigenschaften näherungsweise gleich bleiben.
– Die „Power-Tilt" genannte Verkippung am Eingang der Verstärker wird nun so eingestellt, dass sie der Verkippung des Produkts Q(λ)·F_eff(λ) entspricht. Näherungsweise können auch die Verkippung der Funktion Q(λ) (in dB/THz) und die Verkippung der effektiven Rauschzahl F_eff(λ) (ebenfalls in dB/THz) zum resultierenden Power-Tilt addiert werden.
– Nach dem vorhergehenden Schritt wird das Verfahren beginnend mit dem zweiten Schritt solange iterativ wiederholt, bis die Leistungsänderungen der Signale am Eingang der Übertragungsstrecke von einem Iterationszyklus zum nächsten unterhalb einer vorgegebenen Grenze liegen.

Die in obigen Gleichungen auftretenden Größen sind in der Praxis im linearen Maßstab einzusetzen.
Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Modifikation ist, dass für die Preemphase mit Power-Tilt keine Vorgaben von einem Planungssystem erforderlich sind und das Verfahren adaptiv auf Änderungen des Übertragungssystems (z.B. bei Anstieg der Dämpfungswerte durch eine Alterung) reagiert.
Zur Verifikation. des vorliegenden Verfahrens wurden Simulationen mit unterschiedlichen Konfigurationen – mit herkömmlichem Planungssystems z.B. zur Bestimmung eines Exponenten k und mit den hier ausgeführten Verfahrensschritten – durchgeführt, deren Ergebnisse in 2 dargestellt sind.
Für eine gegebene Anzahl SPAN_NR = 1, 2, ..., 20 von Verstärkungsabschnitten wurden die resultierenden Abweichungen DEV_OSNR (siehe Kurvenpaare A, B) von Signal-Rauschabständen OSNR nach OSNR-Preemphase mit Preemphase durch eine exponentielle Vorschrift (mit Planungstool) sowie nach OSNR- Preemphase mit dem erfindungsgemässen Verfahren aufgetragen. Dabei wurde zunächst angenommen, dass alle Verstärkungsabschnitte eine Dämpfung von 21dB haben. Anschließend wurden die Simulationen für alle möglichen Fälle wiederholt, bei denen jeweils ein Verstärkungsabschnitt eine Dämpfung von 27dB aufweist. Die maximale Abweichung zwischen dem als Referenz betrachteten Ergebnis der OSNR-Preemphase und je einer Variante der vorliegenden Preemphase ist in obiger Darstellung (siehe obere Kurve bei jedem Kurvenpaar A, B) als Funktion der Anzahl an Übertragungsabschnitten dargestellt und mit einem Punkt markiert. Nach demselben Vorgehen wurden die Simulationen wiederholt, wobei der in seiner Dämpfung abweichende Übertragungsabschnitt nun eine geringere Dämpfung, nämlich, 15dB besitzt. Die nun erzielten Ergebnisse wurden durch Sternpunkte (siehe untere Kurve bei jedem Kurvenpaar A, B) markiert.
Die 2 zeigt, dass die Erfindung, neben dem Vorteil der Unabhängigkeit von einem Planungstool, auch noch einen um bis zu 0,2dB besseren Signal-Rauschabstand OSNR liefert (siehe bei SPAN_NR = 20 die Differenz zwischen entsprechenden Kurven des Kurvenpaares A, B). Damit ermöglicht die Methode, zusätzlich zur Einfachheit und Schnelligkeit, eine genauere Preemphase der Signale, durch welche die übertragenen Signale eine bessere Reichweite aufweisen.
Im Folgenden werden nun weitere interessante Aspekte der erfindungsgemässen Preemphase erläutert.
In der vorigen Gleichung zur Berechnung der Funktion Q(λ) wurde angenommen, dass alle Verstärkungsabschnitte bezüglich des Gewinns identisch sind. D. h. bei N identischen Verstärkungsabschnitten ein Gewinnwert G_i(λ) i = 1, 2, ..., N wie folgt ermittelt wird: Gi(λ) = g(λ)·〈Gi(λ)〉, ∀i = 1, 2, ..., N wobei g(λ) einen zu den identischen Verstärkungsabschnitten gemeinsamen spektralen Gewinnfaktor zur Vereinfachung der Ermittlung der Funktion Q(λ) bezeichnet.
Ebenfalls wird bei N identischen der Verstärkungsabschnitten ein Dämpfungswert a_i(λ) wie folgt ermittelt: a_i(λ) = a(λ)·〈a_i(λ)〉, ∀i = 1,2, ..., N wobei a(λ) einen zu den identischen Verstärkungsabschnitten gemeinsamen spektralen Dämpfungsfaktor zur Vereinfachung der Ermittlung der Funktion Q(λ) bezeichnet.
Dies gilt jedoch nur näherungsweise. Im Folgenden werden Verbesserungsmöglichkeiten beschrieben, die Kenntnisse über die einzelnen Verstärker voraussetzen; sei es nur aufgrund des verwendeten Typs oder durch Messungen z.B. an Verstärkerausgängen.
Erst wird es angenommen, dass ein typisches Ausmaß der Abweichung der Gewinnspektren vom Mittelwert eines Gewinnspektrums bekannt ist.
In einem Übertragungssystem seien verschiedene Verstärkertypen in den Verstärkungsabschnitten eingesetzt, die unterschiedlich grosse Abweichungen des Gewinnprofils vom Mittelwert eines definierten Referenz-Gewinnspektrums aufweisen. Entsprechend seinem Verstärkertyp wird nun jedem optischen Verstärker eine relative Kennzahl k_i zugeordnet, die das Ausmaß seiner typischen Gewinnvariationen in Verhältnis zu denjenigen eines Referenzverstärkers setzt. Die für die Berechnung der Leistungsverteilung am Eingang charakteristische Funktion Q(λ) ergibt sich damit zu
wobei bei N unterschiedlichen Verstärkungsabschnitten ein Gewinnwert G_i(λ) eines der Verstärkungsabschnitte relativ zu einem Mittelwert 〈G_j(λ)〉 j = 1, 2, ..., N (oder j = 0 bei komplett theoretischen Mittelwert) eines gewählten Gewinns mittels der relativen Kennzahl (k_i) errechnet wird.
Ferner wird angenommen, dass als Funktion der Wellenlänge eine typische Abweichung der Gewinnspektren vom Mittelwert eines Gewinnspektrums bekannt ist.
Im Gegensatz zu dem oben dargelegten Fall seien nun die typischen Abweichungen g typ / j(λ) zu dem Gewinnfaktoren g(λ) als Funktion der Wellenlänge λ bekannt. Diese Abweichungen werden nun mit einem Exponenten zur Berechnung eines Gesamtgewinns G_ges(λ)des Übertragungssystems potenziert. Dabei wird bei N unterschiedlichen Verstärkungsabschnitten mit bekannten Gewinnfaktoren G_i(λ) = g typ / i(λ)·〈G₀(λ)〉, ∀i = 1, 2, ..., N der Gesamtgewinn G_ges(λ) zwischen Sender und Empfänger wie folgt errechnet wird:
wobei m_i als Exponent von Gewinnfaktoren g typ / j(λ) derart gewählt wird, dass Verlaufdifferenzen zwischen diesem Gesamtgewinn G_ges(λ) und dem gemessenen Gewinn G_link(λ) (= Verhältnis zwischen sendeseitigen und empfangseitigen gemessenen Leistungen der Signale) minimiert werden.
Anschliessend kann die dazugehörige Funktion Q(λ) wie folgt berechnet werden:
Im Folgenden wird angenommen, dass eine spektrale Leistungsverteilung an Stellen innerhalb des Übertragungssystems durch eine Messung bekannt ist. Dies ist oft der Fall, wenn Monitoreinrichtungen von Signalleistungen bei einem oder mehreren Verstärkungsabschnitten vorhanden sind.
Voraussetzung für die Realisierung eines optimierten Verfahrens ist, dass einer Systemsteuerung der Preemphase alle Dämpfungen a_i(λ) und Gewinne G_i(λ) der Verstärkungsabschnitte als Funktion der Wellenlänge λ bekannt sind. Da sich beide Größen (Gewinn und Dämpfung) durch Alterung oder Austausch von Komponenten ändern können, ist eine laufende Übertragung der aktuellen Größen mit entsprechenden Messeinrichtungen und Datenübertragung z.B. über einen Überwachungskanal zur Systemsteuerung sinnvoll. Aus Kostengründen werden jedoch nur an ausgewählten Punkten beide Grössen a_i(λ), G_i(λ) spektral und nicht nur im Mittelwert erfasst, so dass immer nur die Teilübertragungsfunktion:
einer Gruppe von m – k + 1 Verstärkungsabschnitten (Verstärker mit Übertragungsfaser) sowie alle Mittelwerte 〈G_j(λ)〉, 〈a_j(λ)〉 bekannt sind.
Für die Gruppe von 1 < m – k + 1 < N der N Verstärkungsabschnitte wird die Teilübertragungsfunktion
zur Berechnung der Funktion Q(λ) verwendet.
Der Gewinn G_j(λ) und die Dämpfung a_j(λ) und deren Mittelwerte 〈G_j(λ)〉, 〈a_j(λ)〉, vorzugsweise durch eine Messung oder durch eine externe Information, werden als spektrale Funktionen unter Berücksichtigung einer Alterung von Komponenten bekannt gemacht.
Bei einer Gruppe mit 1 < m – k + 1 < N komplett bekannten Verstärkungsabschnitten und identischen Verstärkungsabschnitten wird die Funktion Q(λ) wie folgt definiert:
Die Implementierung des neuen Verfahrens kann mittels eines Kontrollmoduls erfolgen, indem ein Datenträger mit einem Programm, das in das Kontrollmodul geladen werden kann, wobei das Kontrollmodul das erfindungsgemässe Verfahren gemäss aller technischen Aspekten und Wirkungen der Erfindung ausführt, wenn das benannte Programm ausgeführt wird.
Als Beispiel kann das Kontrollmodul mehrere lokale Kontrolleinheiten bei jedem Verstärkungsabschnitt aufweisen, die zur Steuerung oder Ermittlung von Kontrollsignalen in Verbindung mindestens mit einer Regelung der neuen Leistungswerte des Senders sind.
Das Kontrollmodul kann ebenfalls ein Teil eines (zentralen) Netzwerkmanagements sein, bei dem das gesamte Übertragungssystem überwacht wird.

Claims

Verfahren zur Preemphase eines optischen Multiplexsignals (OS), das mehrere Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen aufweist, die von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden, bei dem Leistungen der Signale am Sender eingestellt sowie am Empfänger gemessen werden, wobei eine mittlere Leistung (〈P_Tx(λ)^Beginn〉) für die sendeseitigen Signale ermittelt wird, wobei aus den aktuellen Leistungen (P_Tx(λ)^Beginn, P_Rx(λ)^Beginn) der Signale am Sender und am Empfänger und der mittleren Leistung neue Signalleistungswerte (P_Tx(λ)) ermittelt und sendeseitig eingestellt werden, derart dass am Empfänger Signal-Rauschabstände aller Signale annähernd angeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung der neuen Signalleistungswerte (P_Tx(λ)) eine effektive Rauschzahl (F_eff(λ)) einbezogen wird, durch welche das Multiplexsignal (OS) bei der gesamten Übertragung, vorzugsweise durch Dämpfung, und ggf. bei einer Verstärkung beeinträchtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die neue Signalleistungswerte (P_Tx(λ)) wie folgt errechnet und neu eingestellt werden:
wobei (Q(λ)) eine spektrale Funktion mindestens des Gewinns zwischen Sender und Empfänger bezeichnet und die eckige Klammern ein Mittelwert des innen eingetragen Wertes darstellen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinn als Verhältnis (G_link(λ)) zwischen sendeseitigen und empfangseitigen gemessenen Leistungen der Signale errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinn aus einzelnen Verstärkungsabschnitten mit Gewinnwerten (G_i(λ)) (i = 1, 2, ...) und Dämpfungen (a_i(λ)) errechnet wird.
Verfahren nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übertragung mit einer Mehrzahl von N Verstärkungsabschnitten die Funktion (Q(λ)) derart errechnet wird:
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei N identischen Verstärkungsabschnitten ein Gewinnwert (G_i(λ)) wie folgt ermittelt wird: Gi(λ) = g(λ)·〈Gi(λ)〉, ∀i = 1, 2, ..., Nwobei (g(λ)) einen zu den identischen Verstärkungsabschnitten gemeinsamen spekaralen Gewinnfaktor zur Vereinfachung der Ermittlung der Funktion (Q(λ)) bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei N identischen der Verstärkungsabschnitten ein Dämpfungswert (a_i(λ)) wie folgt ermittelt wird: ai(λ) = a(λ)·〈ai(λ)〉, ∀i = 1, 2, ..., Nwobei (a(λ)) einen zu den identischen Verstärkungsabschnitten gemeinsamen spektralen Dämpfungsfaktor zur Vereinfachung der Ermittlung der Funktion (Q(λ)) bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei N unterschiedlichen Verstärkungsabschnitten ein Gewinnwert (G_i(λ)) eines der Verstärkungsabschnitte relativ zu einem Mittelwert (〈G_j(λ)〉) eines gewählten Gewinns mittels einer relativen Kennzahl (k_i) errechnet wird, derart dass die Funktion (Q(λ)) wie folgt ermittelt wird:
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei N unterschiedlichen Verstärkungsabschnitten mit bekannten Gewinnfaktoren (g typ / j(λ)), wobei G_i(λ) = g typ / i(λ)·〈G₀(λ)〉, ∀_i = 1, 2, ..., N, ein Gesamtgewinn (G_ges (λ)) zwischen Sender und Empfänger wie folgt errechnet wird:
wobei (m_i) als ein Exponent von Gewinnfaktoren (g typ / j(λ)) derart gewählt wird, dass Verlaufdifferenzen zwischen dem Gesamtgewinn (G_ges(λ)) und dem gemessenen Gewinn (G_link(λ)) gemäss Anspruch 3 minimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion (Q(λ)) wie folgt berechnet wird:
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Gruppe von 1 < m – k + 1 < N der N Verstärkungsabschnitte eine Teilübertragungsfunktion
definiert und zur Berechnung der Funktion (Q(λ)) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinn (G_j((λ)) und die Dämpfung (a_j(λ)) und deren Mittelwerte (〈G_j(λ)〉, 〈a_j(λ)〉), vorzugsweise durch eine Messung oder durch eine externe Information, als spektrale Funktionen unter Berücksichtigung einer Alterung von Komponenten bekannt sind.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe mit 1 < m – k + 1 < N Verstärkungsabschnitten identische Verstärkungsabschnitte aufweist, so dass die Funktion (Q(λ)) wie folgt definiert wird:
Datenträger mit einem Programm, das in ein Kontrollmodul geladen werden kann, wobei das Kontrollmodul das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführt, wenn das benannte Programm ausgeführt wird.
Datenträger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollmodul mehrere lokale Kontrolleinheiten bei jedem Verstärkungsabschnitt aufweist.
Datenträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollmodul ein Teil eines Netzwerkmanagements ist.