DE10355413A1

DE10355413A1 - Optische Übertragungsstrecke mit diskreten Dispersion-Kompensationeinheiten

Info

Publication number: DE10355413A1
Application number: DE2003155413
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dr. Lehmann; Harald Dr. Rohde; Wolfgang Schairer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Die Streckenschnitte (SP1 bis SP4) einer Übertragungsstrecke weisen Kompensationseinrichtungen (DCF11 bis DCF14 und DCF21 bis DCF24) zur Kompensation der Dispersion erster Ordnung (D1) und zweiter Ordnung (D2) auf. Bei der Dispersion erster Ordnung (D1) erfolgt für die Streckenabschnitte (Sp1-Sp3) eine Überkompensation und am Ende der Übertragungsstrecke eine zumindest nahezu vollständige Dispersionskompensation. Die Dispersion zweiter Ordnung (D2) weist eine Überkompensation oder eine Unterkompensation je Streckenabschnitt (Sp1-Sp3) auf, wobei am Ende der Übertragungsstrecke ebenfalls eine vollständige Kompensation erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Übertragungsstrecke zur Übertragung von optischen Signalen mit hoher Bitrate.

Bei optischen Übertragungssystemen wird die Signalqualität und damit eine regeneratorfrei überbrückbare Reichweite durch die nicht idealen Übertragungseigenschaften der als Übertragungsmedium verwendeten Glasfaser beschränkt. Neben nichtlinearen Effekten wie Selbstphasenmodulation und Kreuzphasenmodulation erfolgt eine Verzerrung der übertragenen Signale insbesondere durch Dispersion, der wellenlängenabhängigen Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit optischer Signale.

Die durch Dispersion bedingten Verzerrungen des optischen Datensignals werden durch diskrete Dispersion-Kompensationeinheiten kompensiert, die jeweils an den Grenzen von Übertragungsabschnitten (Spans) angeordnet sind. Derartige Dispersion-Kompensationeinheiten sind beispielsweise optische Spezialfasern, deren Dispersionsverlauf dem Dispersionsverlauf der Übertragungsstrecke entgegengesetzt ist und deren Dispersionsbeiträge kompensiert, oder speziell angepasste Filter.

Ziel einer dermaßen kompensierten Übertragungsstrecke ist es, eine möglichst hohe Signalqualität am Ende einer Übertragungsstrecke zu erreichen bzw. eine möglichst lange Übertragungsstrecke bei einer vorgegebenen Signalqualität zu überbrücken.

Als Maßstab für die Qualität können die Augenöffnung des übertragenen Datensignals, die Fehlerrate oder gleichwertige Kriterien verwendet werden.

Das Kompensationsschema, man spricht auch von Dispersionsmanagementschema, wird hierbei außer von den die Übertragungsqualität störenden Effekten auch wesentlich von der Datenrate bestimmt.

So ist aus der Offenlegungsschrift DE 199 45 143 A1 ein optisches Übertragungssystem bekannt, dessen Dispersion-Kompensationeinheiten (bei gleichlangen Spans) gleiche Werte aufweisen, wobei am Ende der Übertragungsstrecke eine gewünschte Restdispersion angestrebt wird, die nicht kompensiert wird.

In der europäischen Patentanmeldung EP 1 265 382 A2 ist ein Dispersionkompensationschema für höhere Datenraten angegeben. Mit zunehmender Datenrate muss die Restdispersion verringert werden. Bei dem angegebenen Schema erfolgt am Ende jedes Übertragungsabschnittes eine mit der Anzahl der Übertragungsabschnitte zunehmende Überkompensation, so dass am Ende der Übertragungsstrecke nur eine geringe Endkompensation erforderlich ist, um insgesamt eine vollständige Kompensation zu erreichen. Es ist außerdem bekannt, das Kompensationsschema jeweils durch eine bestimmte Vorkompensation am Beginn der Übertragungsstrecke zu ergänzen. Bis Übertragungsraten von 40 GBit/s reichen diese Kompensationsschemata aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Übertragungsstrecke mit einem Dispersionkompensationschema anzugeben, die auch für wesentlich höhere Datenraten von 80 Gbit/s und mehr pro Kanal (WDM-Einzelsignal/Datensignal) geeignet sind.

Diese Aufgabe wird durch eine optische Übertragungsstrecke gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bei diesem Kompensationschema ist es erforderlich, Dispersion erster Ordnung durch zumindest annähernd linear zunehmende Überkompensation vollständig zu kompensieren und die Dispersion zweiter Ordnung, d. h. die Ableitung der Dispersion nach der Wellenlänge, ebenfalls jeweils am Ende eines Übertragungsabschnittes zu kompensieren, wobei am Ende einer Übertragungsstrecke eine möglichst vollständige Kompensation erfolgt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Dispersionswerte ersten und zweiten Grades an den Übertragungsabschnittsgrenzen zumindest annähernd auf einer Geraden liegen. Wie bereits bei den bisherigen Dispersion-Kompensationschemata bekannt, wird eine gleichmäßige Zunahme der akkumulierten Dispersion an den Grenzen der Streckenabschnitte angestrebt. Ebenso kann eine Vorkompensation noch zur Verbesserung der Signalqualität beitragen.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine aus mehreren Streckenabschnitten SP1 bis SP4 bestehende Übertragungsstrecke. An den Grenzen der Streckenabschnitte SP1 bis SP4 sind Dispersion-Kompensationeinheiten DCF11 – DCF14 und DCF21 – DCF24 angeordnet. Am Anfang und vor den Kompensationeinheiten sind optische Verstärker OV eingefügt. Über die Übertragungsstrecke wird von einer Sendeeinrichtung TR ein Wellenlängenmultiplexsignal WDMS zu einer Empfangseinrichtung RX bzw. einem Regenerator übertragen. Das Wellenlängenmultiplexsignal enthält beispielsweise mehrere amplitudenmodulierte Signale mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen. Die Übertragung erfolgt über eine als Single-Mode-Faser ausgeführte optische Faser SMF, die eine bestimmte Dispersion aufweist. Mit der Länge der Faser erhöht sich die Dispersion erster Ordnung D1 und erreicht am Ende eines ersten Übertragungsabschnittes SP1 einen Dispersionswert D1₁. Entsprechend dem Kompensationschema DKS1 wird die dort angefallene Dispersion durch die erste Dispersion-Kompensationeinheit DCF11 überkompensiert, so dass sie einen negativen Dispersionswert erreicht. Dieser Vorgang wird am Ende der weiteren Übertragungsabschnitte SP2 und SP3 in gleicher Weise durch die Dispersion-Kompensationeinheiten DCF12 und DCF13 durchgeführt, so dass der akkumulierte Dispersionswert D1₂, D1₃, D1₄ am Ende des nächsten Übertragungsabschnitts aber vor der Dispersionkompensation jeweils einen geringeren positiven Wert aufweist. Am Ende des vierten Übertragungsabschnittes SP4 bzw. am Ende der Übertragungsstrecke ist nur noch eine geringe positive akkumulierte Restdispersion AR1/D1₄ vorhanden, die auf Null kompensiert wird. Die Dispersionswerte vor und nach der Kompensation am Ende der Übertragungsstrecken (mit Ausnahme der akkumulierten Restdispersion am Ende der Übertragungsstrecke) als Funktion der Länge "1" bzw. der Dispersion der nicht kompensierten Übertragungsstrecke liegen auf einer Geraden. Sind die Übertragungsabschnitte ungleich lang, dann erfolgt eine der Länge entsprechende geringere Kompensation bei den kürzeren Abschnitten bzw. bei längeren Übertragungsabschnitten eine entsprechend größere Kompensation. Der Wert der akkumulierten Restdispersion AR1 erster Ordnung am Ende der Übertragungsstrecke und vor der letzten Kompensation auf Null bzw. der Grad der Überkompensation wird auf Grund von Erfahrungswerten oder durch Simulation bestimmt. Die Restdispersion am Ende der Übertragungsstrecke muss mit steigenden Bitraten immer präziser so genau wie möglich auf Null kompensiert werden. Zusätzlich kann eine Vorkompensation VK am Anfang der Übertragungsstrecke vorgesehen sein (strichliert).

Ein Kompensationschema DKS21 für die Dispersion zweiter Ordnung D2 ist unterhalb des Kompensationschemas DKS1 dargestellt. Am Ende jedes Übertragungsabschnittes SP1 bis SP3 erfolgt ebenfalls jeweils eine gleichmäßige Überkompensation der in jedem Streckenabschnitt angefallenen Dispersion durch die Dispersion-Kompensationeinheiten zweiter Ordnung DCF21 – DCF23, die in Reihe mit den Dispersion-Kompensationeinheiten erster Ordnung geschaltet sind. Die Dispersionswerte D2₁, D2₂, D2₃ am jeweiligen Ende eines Streckenabschnitts werden dadurch kleiner. Am Ende der Übertragungsstrecke wird auch die geringer gewordene akkumulierte Restdispersion zweiter Ordnung AR2/D2₄ durch die Dispersion-Kompensationeinheit zweiter Ordnung DCF24 auf Null kompensiert.

Das darunter dargestellte weitere Kompensationschema DKS22 zeigt eine andere Variante zur Kompensation der Dispersion zweiter Ordnung. Am Ende jedes Übertragungsabschnittes SP1 bis SP3 erfolgt nur eine Teilkompensation, d. h. eine Unterkompensation, der jeweiligen in einem Streckenabschnitt angefallenen Dispersion zweiter Ordnung. Am Ende der Übertragungsstrecke ist so dann eine erhebliche Restdispersion zweiter Ordnung AR2U vorhanden, die vollständig kompensiert wird.

Die Dispersionswerte der Dispersion-Kompensationeinheiten zweiter Ordnung DCF21 bis DCF24 werden ebenfalls durch Simulation ermittelt oder entsprechend Erfahrungswerten gewählt. Bei einer noch weiter erhöhten Datenrate (≥ 160 Gbit/s) oberhalb bzw. noch weiter steigenden Anforderungen an die Übertragungsstrecke sollte auch die Dispersion noch höherer Ordnung kompensiert werden.

Kompensationsfasern weisen ebenfalls Dispersion erster und höherer Ordnung auf. Dies ist bei der Kompensation zu berücksichtigen. So kann in einem günstigen Fall auch möglich, eine gute Dispersionkompensation erster und höherer Ordnung bereits mit Kompensationeinheiten zu erreicht, die nur einen geeigneten Fasertyp aufweisen.

Claims

Optisch Übertragungsstrecke für hohe Datenraten mit mehreren Übertragungsabschnitten (SP1, SP2, SP3, SP4) und diskreten Dispersion-Kompensationeinheiten (DCF11 – DCF14; DCF21 – DCF24) an Übertragungsabschnittsgrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsabschnitte (SP1, SP2, SP3, SP4)) außer dem letzten Übertragungsabschnitt (SP4) für die Dispersion erster Ordnung (D1) jeweils eine Überkompensation aufweisen und die Übertragungsstrecke (SP1, SP2, SP3, SP4) am Ende des letzten Übertragungsabschnitts (SP4) nach der Dispersionkompensation zumindest annähernd eine vollständige Kompensation aufweist und dass die Übertragungsabschnitte (SP1, SP2, SP3) außer dem letzten Übertragungsabschnitt (SP4) für die Dispersion zweiter Ordnung (D2) und erforderlichenfalls höherer Ordnung jeweils keine vollständige Kompensation aufweisen und die Übertragungsstrecke am Ende des letzten Übertragungsabschnitts (SP4) zumindest annähernd eine vollständige Kompensation aufweist.
Optisch Übertragungsstrecke nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionswerte (D1₁, D1₂, D1₃, D1₄; D2₁, D2₂, D2₃, D2₄) für die Dispersion erster und zweiter Ordnung und gegebenenfalls höherer Ordnung als Funktion der Läge (l) oder der aufsummierten Dispersion der nicht kompensierten Übertragungsstrecke an den Übertragungsabschnittsgrenzen vor der Dispersionkompensation zumindest annähernd auf einer Geraden liegen.
Optisch Übertragungsstrecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke am Anfang des ersten Übertragungsabschnitts (SP1) eine Vorkompensation (VK) für die Dispersion erster und/oder zweiter Ordnung (D1; D2) aufweist.
Optisch Übertragungsstrecke nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Dispersion-Kompensationeinheiten erster Ordnung (DCF11 – DCF14) und die Dispersion-Kompensationeinheiten zweiter Ordnung (DCF21 – DCF24) in Serie geschaltet sind und spezielle Lichtleitfasern beinhalten.