DE10360607B4 - Verfahren und Anordnung zum Einfügen von Füllsignalen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Einfügen von Füllsignalen bei Ausfall von Datensignalen (λ2, λ3) eines empfangenen optischen WDM-Signals (WDM1),
dadurch gekennzeichnet,
dass das empfangene WDM-Signal (WDM1) in optische Datensignale (λ1–λ4) aufgeteilt wird,
dass durchzuführende Datensignale (λ2, λ3) über Kanalverstärker (7, 9) geführt und zu einem auszusendenden WDM-Signal (WDM2) zusammengefasst werden,
dass eine Überwachungs- und Steuereinrichtung (5, 51) das empfangene WDM-Signal (WDM1) und/oder die Datensignale (λ1–λ4) überwacht und bei Ausfall des empfangenen WDM-Signals und/oder bei Ausfall der durchzuführenden Datensignalen (λ2, λ3) anstelle dieser Signale Füllsignale (Fλ2, Fλ3) der selben Wellenlänge durch Rückkopplung der Kanalverstärker (7, 9) über frequenzabhängige Elemente (10, 12; 101) erzeugt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einfügen von Füllsignalen bei Ausfall von Kanälen eines empfangenen WDM-Signals.
• Die Übertragung von optischen Signalen über Glasfasern erfolgt heute weitestgehend im Wellenlängen-Multiplexbetrieb (WDM/DWDM). In Systemen mit optischen Verstärkern führt insbesondere der plötzliche Wegfall von Eingangssignalen oder sogar von ganzen Signalbändern zu einer starken Beeinflussung der verbliebenen Signale. Trotz schnell arbeitenden Gewinnregelungen der Verstärker treten insbesondere bei mehreren kaskadierten Verstärkerabschnitten nicht mehr tolerierbare Pegeländerungen der verbliebenen Signale auf, die nicht nur Signalstörungen verursachen, sondern auch zum Ausfall der gesamten Übertragungsstrecke oder zu Beschädigungen von Empfangseinrichtungen führen können.
• Es sind zahlreiche Verfahren und Anordnungen bekannt, bei denen unabhängig von der Anzahl der Eingangssignale versucht wird, die Leistung je aktiven Kanal konstant zu halten. Eine dieser Möglichkeiten besteht darin, die ausgefallenen Signale durch Signale sog. Fülllaser zu ersetzen. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind die hohen Kosten bei der Realisierung, da für jedes Datensignal und damit für jeden Kanal ein separater Fülllaser vorhanden sein muss.
• Im Patent US 6, 563, 614 B1 ist ein Übertragungssystem mit Füllgeneratoren 30₁–30_n beschrieben, bei dem in einer Rückkopplungsschleife die Subbandsignale optisch-elektrisch gewandelt und überwacht werden. Gegebenenfalls werden durch als Füllgeneratoren verwendete stabilisierte Verstärker oder Laser Ersatzsignale erzeugt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, kostengünstige Möglichkeiten zum Erzeugen von Füllsignalen anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Verfahrensanspruch 1 und den unabhängigen Anordnungsanspruch 7 gelöst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann überall dort besonders vorteilhaft angewendet werden, wo das WDM-Signal in einzelne Datensignale (Kanäle) aufgeteilt ist, die über separate Verstärker geführt werden. Durch Rückführen von deren Ausgangssignalen über Filter mit Bandpasseigenschaften können so ohne großen zusätzlichen Aufwand Oszillatoren realisiert werden.
• Besonders vorteilhaft kann die Erfindung in Add-Drop-Einrichtungen eingesetzt werden, bei denen Kanalverstärker ohnehin zur Pegelanpassung vorgesehen sind, oder in einer kanalindividuellen Regenerator-Einrichtung. So ist nur ein geringer Zusatzaufwand erforderlich.
• Vorteilhaft ist es, wenn die Ersatzsignale auf den gleichen Pegel eingestellt werden, den die Datensignale aufweisen. Ein Umschalten zwischen Ersatzsignalen und Datensignalen kann dann gleitend erfolgen, ohne dass Pegelschwankungen am Verstärkereingang auftreten. Der Ausgangspegel der Ersatzsignale wird durch die Verstärker-Regelung bestimmt und entspricht hierdurch dem der Datensignale.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl beim Ausfall einzelner Signale als auch bei Ausfall des kompletten WDM-Empfangssignals angewendet werden.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.
• Es zeigen
• 1 eine Add-Drop-Einrichtung mit Ersatzsignalschaltung bei Ausfall des WDM-Empfangssignals und
• 2 eine Add-Drop-Einrichtung zum Einfügen von einzelnen Füllsignalen.
• 1 zeigt eine Add-Drop-Einrichtung mit einem vorgeschalteten Verstärker 1, dem ein empfangenes Wellenlängen- Multiplexsignal WDM1 zugeführt wird. Das verstärkte WDM-Signal gelangt über einen Mess-Splitter 2 und ein steuerbares Dämpfungsglied (VOA) 3 zu einem Wellenlängen-Demultiplexer 4 (der auch durch einzelne Bauelemente wie Splitter und Filter realisiert sein kann). Dort wird das WDM-Signal in einzelne Datensignale (Kanäle) λ1 bis λ4 aufgeteilt. Beispielsweise werden die Datensignale λ1 und λ4 als Drop-Signale SDR ausgekoppelt (dropped) und die Signale λ2 und λ3 werden über jeweils einen Koppler 6 und 8 einem Kanal-Verstärker 7 bzw. 9 zugeführt. Die Kanal-Verstärker haben die Aufgabe, die Datensignale auf gleiche vorgegebene Pegel anzuheben. Die verstärkten Signale werden mit einzukoppelnden Add-Signalen, von denen nur ein Add-Signal SAD bezeichnet ist, in einem Wellenlängen-Multiplexer 10 (der ebenfalls durch einzelne Bauelemente wie Splitter und Filter realisiert sein kann) zusammengefasst und als WDM-Signal WDM2 ausgegeben.
• Das ausgegebene WDM-Signal WDM2 wird durch einen zweiten Mess-Splitter 11 in einen (größeren) Signalanteil, der über den Signalausgang 15 ausgesendet wird, und einen zweiten (kleineren) Signalanteil aufgeteilt, der als Rückkopplungssignal RS einen zweiten Wellenlängen-Demultiplexer 12 zugeführt wird, wo es in den Datensignalen entsprechende Kanal-Rückkopplungs-Signale Rλ2, Rλ3 aufgeteilt wird, die über Einstellelemente wie Schalter oder Dämpfungsglieder (VOA) 13 bzw. 14 und die Combiner 6 bis 8 (Koppler oder Filterelemente) den Eingängen der Verstärker 7 bzw. 9 zugeführt werden. Bei ungestörtem Betrieb ist der Rückkopplungsweg durch die Dämpfungsglieder 13 bzw. 14 unterbrochen.
• Bei Ausfall der Datensignale λ2, λ3 wird dagegen der Rückkopplungsweg freigegeben. Jeder dieser Verstärker 7 und 9 bildet dann aufgrund der Rückkopplung mit den wellenlängenselektive Elementen einen Oszillator, der auf der Wellenlänge des bisherigen Datensignals schwingt.
• Eine Steuer- und Überwachungseinrichtung 5 überprüft hier das komplette empfangene WDM-Signal WDM1, von dem durch einen ersten Mess-Splitter 2 ein Überwachungssignal US abgezweigt wird. Bei Ausfall des kompletten WDM-Signals WDM1 werden die Rückkopplungswege für die Verstärker 7 und 9 freigegeben und der Empfangsweg durch das Dämpfungsglied 3 (oder einen Schalter) unterbrochen, um störende Signale zu unterdrücken, die bei einer unterbrochenen Faser durch den optischen Verstärker 1 bzw. mehrere kaskadierte Verstärker erzeugt werden. Kann der Pegel am Verstärkerausgang niedrig gehalten werden, dann kann auf das Dämpfungsglied verzichtet werden.
• Bei der Erzeugung der Füllsignale Fλ2 und Fλ3 werden die Eingangspegel der Verstärker 7 und 9 durch die Dämpfungsglieder 13 und 14 auf den Pegel der Datensignale eingestellt. Die Ausgangspegel der Kanalverstärker werden durch nicht dargestellte Regelungen konstant gehalten. Auch für die Add-Signale SAD können entsprechende Ersatzschaltungen vorgesehen werden.
• Die Überwachungs- und Steuereinrichtung 5 kann auch so konzipiert werden, dass sie die Datensignale in den einzelnen Übertragungskanälen überwacht. Hierzu ist aber ein zusätzlicher Wellenlängen-Demultiplexer, erforderlich, der das WDM-Mess-Signal in einzelne Datensignale aufteilt.
• Die in 2 dargestellte Add-Drop-Einrichtung enthält eine Überwachungs- und Steuereinrichtung 51, die die Datensignale einzeln überwacht und hierzu die vorhandenen Filterelemente nutzt. Der Ausgang des optischen Verstärkers 1 ist jetzt direkt mit dem Wellenlängen-Demultiplexer 4 verbunden. An zwei seiner Ausgänge sind jeweils ein Mess-Splitter 21 bzw. 22 nachgeschaltet, die Kanal-Mess-Signale Mλ2 und Mλ3 abzweigen. Dem Messsplitter 21 sind in Reihe ein optischer Schalter 31 (oder ein Dämpfungsglied), der Koppler 6 und der Kanalverstärker 7 nachgeschaltet, dem Mess-Splitter 22 der Schalter 32, der Koppler 8 und der Kanalverstärker 9. Die Ausgänge der Verstärker 7 und 9 sind mit Eingängen eines modifizierten Wellenlängen-Multiplexers 101 verbunden und werden hier jeweils über ein Kanalfilter 16 bzw. 17 geführt, von denen jeweils ein Kanal-Rückkopplungssignal-Signal Rλ2 und Rλ3 über weitere Mess-Splitter 111, 112 abgezweigt und im Störungsfall auf einen Eingang eines Kanalverstärkers zurückgeführt wird.
• Diese Ausführungsform der Add-Drop-Einrichtung gestattet sowohl einen individuellen Ersatz von einzelnen Datensignalen durch einzelne Füllsignale als auch den Ersatz des kompletten empfangenen WDM-Signals. Die Steuer- und Überwachungseinrichtung 51 überprüft jeden Kanalpegel einzeln und erst bei Abfall der Kanalleistung auf einen Wert unterhalb eines Referenzwertes wird als Ersatz das Füllsignal erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass der Übertragungskanal, wenn auch mit schlechteren Eigenschaften, erhalten bleibt. Für Überwachungszwecke kann ein höherer Referenzwert festgelegt werden.
• Da es sich bei den Ersatzsignalen um Dauersignale handelt (die üblicherweise die logische 1 repräsentieren), kann deren Pegel auch zur Kennzeichnung und zur Einhaltung der Leistungsbilanz beispielsweise auf die halbe Sollleistung abgesenkt werden, indem in die Regelung der Kanalverstärker 7 und 9 eingegriffen wird. Ebenso wie in der Anordnung nach 1 können auch die Add-Signale in die Ersatzschaltung einbezogen werden.
• Die Zeitkonstanten von Verstärkerregelung und Füllsignalerzeugung sind aufeinander abzustimmen.

1

Verstärker

2

erster Mess-Splitter

3

optisches Dämpfungsglied

4

Wellenlängen-Demultiplexer

5, 51

Überwachungs- und Steuereinrichtung

6, 8

Koppler (Combiner)

7, 9

Kanalverstärker

10

Wellenlängen-Multiplexer

11

zweiter Mess-Splitter

12

zweiter Wellenlängen-Demultiplexer

13, 14

optisches Dämpfungsglied

15

Signalausgang

16, 17

Kanalfilter

101

WDM-Multiplexer

111, 112

Mess-Splitter

SDR

Drop-Signal

SAD

Add-Signal

WDM1

empfangenes WDM-Signal

WDM2

ausgesendetes WDM-Signal

US

Überwachungssignal

Fλ2, Fλ3

Füllsignal

RS

Rückkopplungssignal

Mλ2, Mλ3

Kanal-Mess-Signal

Rλ2, Rλ3

Kanal-Rückkopplungs-Signal

Claims (11)

1. Verfahren zum Einfügen von Füllsignalen bei Ausfall von Datensignalen (λ2, λ3) eines empfangenen optischen WDM-Signals (WDM1), dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene WDM-Signal (WDM1) in optische Datensignale (λ1–λ4) aufgeteilt wird, dass durchzuführende Datensignale (λ2, λ3) über Kanalverstärker (7, 9) geführt und zu einem auszusendenden WDM-Signal (WDM2) zusammengefasst werden, dass eine Überwachungs- und Steuereinrichtung (5, 51) das empfangene WDM-Signal (WDM1) und/oder die Datensignale (λ1–λ4) überwacht und bei Ausfall des empfangenen WDM-Signals und/oder bei Ausfall der durchzuführenden Datensignalen (λ2, λ3) anstelle dieser Signale Füllsignale (Fλ2, Fλ3) der selben Wellenlänge durch Rückkopplung der Kanalverstärker (7, 9) über frequenzabhängige Elemente (10, 12; 101) erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllsignale (Fλ2, Fλ3) erst bei Abfall der Leistung eines Datensignals (λ1–λ4) oder des empfangenen WDM-Signals (WDM1) unter einen Referenzwert erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall des empfangenen WDM-Signals (WDM1) oder von Datensignalen (λ2, λ3) Verbindungen zwischen dem WDM-Signal (WDM1) beziehungsweise den Datensignalen (λ2, λ3) und den Eingängen der Kanalverstärker (7, 9) unterbrochen oder gedämpft werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des Füllsignals (λ2, λ3) am Eingang des Kanalverstärkers (7, 9) entsprechend dem Pegel des zu ersetzenden Datensignals (λ2, λ3) oder entsprechend einem vorgegebenen Pegel eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchzuführenden Datensignale (λ2, λ3) mit Add-Signalen (SAD) zu dem auszusendenden WDM-Signal (WDM2) zusammengefasst werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Störungsfall auch Add-Signale (SAD) und/oder Drop-Signale (SDR) durch Füllsignale ersetzt werden.
7. Anordnung zum Einfügen von Füllsignalen (Fλ2, Fλ3) bei Ausfall von Datensignalen eines optischen WDM-Signals (WDM1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellenlängen-Demultiplexer (4) das empfangene WDM-Signal (WDM1) in einzelne optische Datensignale (λ1–λ4) aufteilt, dass an Ausgängen des Wellenlängen-Demultiplexers (4) ausgegebene durchzuführende Datensignale (λ2, λ3) jeweils über einen optischen Koppler (6, 8) und einen Kanalverstärker (7, 9) geführt werden, dass die Ausgänge der Kanalverstärker (7,9) mit Eingängen eines Wellenlängen-Multiplexers (10) verbunden sind, dass bei jedem Kanalverstärker (7, 9) durch Einstellelemente (13, 14) eine über Filterelemente (10, 12, 101) geführte Rückkopplung schaltbar ist, so dass er auf der Wellenlänge eines Datensignals (λ2, λ3) schwingt und das Füllsignal (Fλ2, Fλ3) erzeugt, und dass eine Überwachungs- und Steuervorrichtung (5; 51) vorgesehen ist, der das empfangen WDM-Signal (WDM1) und/oder die Datensignale (λ1–λ4) zugeführt werden, die die vorhandenen Datensignale (λ2, λ3) durchschaltet oder bei ausgefallenen Datensignalen die Rückkopplungen zur Erzeugung der Füllsignale (Fλ2, Fλ3) aktiviert.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Rückkopplungsweg als Einstellelemente (13, 14) steuerbare Dämpfungsglieder oder Schalter (13, 14) angeordnet sind.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Signalweg des empfangenen WDM-Signals (WDM1) oder in den Signalwegen der Datensignale (λ2, λ3) steuerbare Dämpfungsglieder (3) oder Schalter (31, 32) angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängen-Multiplexer (101) Kanalfilter (16, 17) mit nachgeschalteten Mess-Splittern (111, 112) aufweist, deren Messausgänge herausgeführt sind.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Add-Drop-Einrichtung kombiniert ist.