DE112004000304T5 - Modul mit zwei bidirektionalen optischen Sendern/Empfängern - Google Patents

Modul mit zwei bidirektionalen optischen Sendern/Empfängern Download PDF

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DE112004000304T5
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Abstract

Bidirektionales Kommunikationsmodul zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelter optischer Kabel, mit folgendem:
einem ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf einer ersten optische Faser;
einem ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge aus der ersten optischen Faser;
einem zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge auf einer zweiten optischen Faser; und
einem zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge von der zweiten optischen Faser.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein hochratige Datenübertragungssysteme. Insbesondere betreffen Ausführungsformen der Erfindung eine integrierte Vorrichtung zum Verbessern der optischen Ankoppeldichte an bestehende Kabelinfrastruktur. In einer Ausführungsform der Erfindung ermöglichen die integrierten Vorrichtungen bidirektionalen Kommunikationsverkehr auf jedem von doppelten optischen Kabeln.
  • 2. Stand der Technik
  • Auf dem Gebiet der Datenübertragung besteht ein Verfahren zum wirkungsvollen Transportieren von Daten in der Verwendung von Faseroptik. Typischerweise wird Datenübertragung über Faseroptik mittels eines optischen Senders wie beispielsweise einer Leuchtdiode oder eines Lasers implementiert, während der Datenempfang im allgemeinen mittels eines optischen Empfängers wie beispielsweise einer Fotodiode implementiert wird. Lichtsignale erlauben äußert hohe Übertragungsraten und sehr hohe Bandbreitenfähigkeiten. Auch sind Lichtsignale beständig gegen elektromagnetische Störungen, die sonst elektrische Signale stören würden. Lichtsignale sind sicher, da sie nicht erlauben, daß Teile des Signals aus dem faseroptischen Kabel entweichen können, wie bei elektrischen Signalen in drahtgestützten Systemen vorkommen kann. Licht kann auch über größere Entfernungen geleitet werden, ohne den typischerweise mit elektrischen Signalen auf Kupferdraht verbundenen Signalverlust.
  • Ein Verfahren zum Erreichen von bidirektionaler Kommunikation ist durch Verwendung von zwei faseroptischen Kabeln. Ein erstes Kabel kann zur Übertragung von Daten von einer ersten Kommunikationsvorrichtung zu einer zweiten Kommunikationsvorrichtung benutzt werden und das zweite Kabel kann zum Übertragen von Daten von der zweiten Kommunikationsvorrichtung zur ersten Kommunikationsvorrichtung benutzt werden. Ein solcher Aufbau ist in 1 dargestellt, die eine standardmäßige steckbare Verbinderkonfiguration 100 mit kleinem Formfaktor (SFP – small form factor pluggable) darstellt, wobei „R" einen Empfänger und „T" einen Sender bezeichnet.
  • Die Verbinderkonfiguration 100 enthält ein erstes Kommunikationsmodul 102 und zweites Kommunikationsmodul 104, die durch das erste Kabel 106 und das zweite Kabel 108 verbunden sind. Ein Sender 110 im ersten Kommunikationsmodul 102 ist über das erste Kabel 106 mit dem Empfänger 112 im zweiten Kommunikationsmodul 104 verbunden. Auf ähnliche Weise ist der Sender 114 im zweiten Kommunikationsmodul 104 über das zweite Kabel 108 mit dem Empfänger 116 im ersten Kommunikationsmodul 102 verbunden. So werden Daten zwischen dem ersten Kommunikationsmodul 102 und dem zweiten Kommunikationsmodul 104 unidirektional auf jedem der Kabel 106, 108 von Sendern 110, 114 zu Empfängern 112, 116 übertragen.
  • Trotzdem ist es oft wünschenswert, die Anzahl von faseroptischen Kabeln zwischen zwei Kommunikationspunkten zu begrenzen, um Materialkosten und Installation einzusparen. Auch ist die Verbindungsdichte durch die Zahl an faseroptischen Verbindern begrenzt, die auf der Frontplatte eines Schaltkastens oder einer sonstigen Hostvorrichtung angebracht werden können, die eine Gruppe von Sendern/Empfängern enthält. Dieser Bedarf hat zu der Entwicklung bidirektionaler (BiDi)-Systeme geführt, bei denen die Anzahl von Kabeln (und Verbindern) begrenzt ist, indem sie Daten auf den gleichen faseroptischen Kabeln sowohl senden als auch empfangen, was aufgrund der bidirektionalen Beschaffenheit eines entlang einem faseroptischen Kabel ausgebreiteten optischen Signals möglich ist. Im allgemeinen wird bidirektionale Kommunikation auf einem einzigen faseroptischen Kabel durch Verwendung von Zirkulatoren oder Strahlteilern erzielt.
  • In der 2 ist ein herkömmlicher BiDi-Sender/Empfänger-Modulaufbau 200 dargestellt. Dieses Verfahren bidirektionaler Kommunikation entlang einem einzigen faseroptischen Kabel umfaßt die Verwendung von Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen. Gewöhnlich wird ein 1550-Nanometer-DFB-Laser (distributet feedback) zur Ausbreitung eines optischen Signals in einer Richtung und ein 1310-Nanometer-FP-Laser (Fabry Perot) zum Ausbreiten des optischen Signals in der entgegengesetzten Richtung benutzt. Ein Nachteil bei diesem Aufbau besteht darin, daß er zwei komplementäre Arten von Sendern/Empfängern erfordert, wobei an den zwei an der bidirektionalen Kommunikation beteiligten Kommunikationsvorrichtungen unterschiedliche Sender/Empfänger benutzt werden. Beispielsweise muß eine der zwei Kommunikationsvorrichtungen einen Sender/Empfänger mit einem 1550-Nanometer-Sender und einem 1310-Nanometer-Empfänger aufweisen. Demgegenüber muß die andere der zwei Kommunikationsvorrichtungen einen komplementären Sender/Empfänger mit einem 1310-Nanometer-Sender und einem 1550-Nanometer-Empfänger besitzen.
  • Diese BiDi-Konfiguration 200 erlaubt bidirektionale Datenübertragung zwischen dem ersten Modul 202 und dem zweiten Modul 204 über ein einziges Kabel 206. Bei diesem Aufbau weist jeder des ersten und zweiten Moduls einen Sender 208, 210 zum Übertragen mit einer getrennten Wellenlänge vom anderen auf, so daß das erste Modul 202 mit einer ersten Wellenlänge (z.B. 1550 Nanometer) und das zweite Modul 204 mit einer zweiten Wellenlänge (z.B. 1310 Nanometer) überträgt. Auf ähnliche Weise weist das erste Modul 202 einen ersten Empfänger 212 zum Empfangen von mit der zweiten Wellenlänge ausgebreiteten Signalen und das zweite Modul 204 einen zweiten Empfänger 214 zum Empfangen von mit der ersten Wellenlänge ausgebreiteten Signalen auf. Das dargestellte erste und zweite Modul 202, 204 enthält auch Strahlteiler 216, 218 zum Trennen von mit einer Wellenlänge ausgebreiteten angenommenen Signalen von mit einer unterschiedlichen Wellenlänge ausgebreiteten abgehenden Wellenlängensignalen. Das erste und zweite Modul sind im Aufbau unterschiedlich und müssen daher sorgfältig gepaart werden, so daß jedes das richtige, durch das entgegengesetzte Modul übertragene Signal empfangen kann.
  • Trotzdem hat die Telekommunikationsindustrie einen fortlaufenden Bedarf, sowohl die Datenübertragungsraten zu erhöhen als auch von größeren zu kleineren Vorrichtungen überzugehen, ohne Datenübertragungsraten zu opfern. Beispielsweise werden Gigabitschnittstellenverbinder (GBIC – gigabit interface connectors) durch Verbinder mit kleinem Formfaktor, häufig steckbare Verbinder mit kleinem Formfaktor (SFP – small form pluggable), ersetzt. GBIC-Umwandler umfassen ein Schnittstellenmodul, das den Lichtstrom von einem Faserkanalkabel in elektronische Signale zur Verwendung durch eine Netzschnittstellenkarte umwandelt. SFP-Verbinder bieten dieselbe Funktionalität wie ein regulärer GBIC-Verbinder, aber in kleinerer und dichterer physikalischer Größe. Trotzdem wird aufgrund des großen Volumens an bereits benutzten Vorläuferkabel- und verbindersystemen der Bedarf an kleineren und schnelleren Systemen durch den Wunsch, den Austausch von bestehenden Kabeln und sonstigen Vorläufervorrichtungen zu vermeiden, gemäßigt.
  • Bei einem neulichen Ansatz werden bestehende LC-Kabel benutzt, die gepaarte Fasern aufweisen, von denen jede herkömmlicherweise optische Daten unidirektional überträgt. Bei diesem Ansatz wird jedes Kabel für bidirektionale (BiDi)-Datenübertragung benutzt und sind nicht zwei Arten von Modulen erforderlich, da beide Sender/Empfänger in dem Modul identisch sind. Dieses Sender/Empfängermodul erfordert insgesamt vier Laser und vier Fotodetektoren, bzw. einen für jede von zwei getrennten Wellenlängen, die in entgegengesetzten Richtungen in jedem der zwei Kabel übertragen werden. Die Module erfordern ein kompliziertes Aushandlungsverfahren, mit dem entgegengesetzte Sender/Empfängermodule an beiden Enden eines optischen Kabels kommunizieren, um die Wellenlängen festzustellen, die jedes sendet und jedes empfangen wird.
  • Bei einem weiteren BiDi-Ansatz zum Steigern der Datenübertragungskapazität auf bestehenden Doppelkabelsystemen werden Signale in entgegengesetzten Richtungen entlang einer einzigen Wellenlänge auf jedem optischen Kabel übertragen und es sind daher nur ein Sender und ein Empfänger an jedem Ende eines optischen Kabels erforderlich. Die Verwendung identischer Wellenlänge ergibt jedoch eine problematische optische Reflexion, die durch Faserverbindungsvorrichtungen verursacht werden kann, so daß ein Empfänger die Datenübertragungen von den Sendern an beiden Enden des optischen Kabels anstatt nur den beabsichtigten Sender am entgegengesetzten Ende des optischen Kabels sieht. Dieses System erfordert daher die Verwendung komplexer Echolöschvorrichtungen zur Beseitigung der reflektierten Datenübertragungen, die nicht den Empfänger erreichen sollen.
  • Dementsprechend besteht ein fortlaufender Bedarf an einfacheren und schnelleren Sender/Empfängermodulen zur Verbesserung der Datenübertragung auf bestehenden Doppelkabelübertragungsleitungen wie beispielsweise Kabeln mit kleinem Formfaktor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Module, die bidirektionale Kommunikationen auf doppelten (dualen) optischen Kabeln bereitstellen. Bei herkömmlichen optischen Systemen läuft der Kommunikationsverkehr unidirektional auf jeder der doppelten optischen Fasern. Demgegenüber erlauben die vorliegenden Module vorteilhafterweise jedem der doppelten optischen Kabel, die mit den Sender/Empfängermodulen verbunden sind, bidirektionale optische Signale zu führen, wodurch die Datenübertragungskapazität der Kabel verdoppelt wird, ohne die Größe der Kabel oder Sender/Empfängermodule zu ändern. Ein Vorteil der Module besteht darin, daß an jedem Ende der Doppelkabel identische Module ohne Notwendigkeit automatischer Aushandlung oder Echolöschvorrichtungen oder -verfahren benutzt werden können.
  • Dementsprechend ist eine erste Ausführungsform der Erfindung ein bidirektionales Kommunikationsmodul konfiguriert zum Ausbreiten von Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelten optischen Kabeln. Das Modul enthält folgendes: einen ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf einer ersten optische Faser; einen ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge von einer ersten optischen Faser; einen zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge auf einer zweiten optischen Faser; und einen zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge von der zweiten optischen Faser. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der jeweilige erste Sender und erste Empfänger Teil eines ersten Sender/Empfängers (Transceivers) und der jeweilige zweite Sender und zweite Empfänger Teil eines zweiten Sender/Empfängers (Transceivers).
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein optisches System zum Ausbreiten von Übertragung und Empfang von optischen Daten entlang doppelten optischen Kabeln. Das System enthält ein erstes bidirektionales Kommunikationsmodul, ein zweites bidirektionales Kommunikationsmodul und erste und zweite optische Fasern. Das erste bidirektionale Kommunikationsmodul enthält erste und zweite bidirektionale Sender/Empfänger. Der erste bidirektionale Sender/Empfänger enthält einen ersten Sender zum Übertragen von Daten entlang einem Kanal erster Wellenlänge und einen ersten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang einem Kanal zweiter Wellenlänge. Der zweite bidirektionale Sender/Empfänger enthält einen zweiten Sender zum Übertragen von Daten entlang dem Kanal zweiter Wellenlänge und einen zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang dem Kanal erster Wellenlänge.
  • Auf ähnliche Weise enthält das zweite bidirektionale Kommunikationsmodul einen dritten bidirektionalen Sender/Empfänger und einen vierten bidirektionalen Sender/Empfänger. Der dritte bidirektionale Sender/Empfänger enthält einen dritten Sender zum Übertragen von Daten entlang einem Kanal erster Wellenlänge und einen dritten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang einem Kanal mit zweiter Wellenlänge. Der vierte bidirektionale Sender/Empfänger enthält einen vierten Sender zum Übertragen von Daten entlang dem Kanal zweiter Wellenlänge und einen vierten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang dem Kanal erster Wellenlänge.
  • Die erste optische Faser steht in optischer Kommunikation mit dem jeweiligen ersten Sender/Empfänger und vierten Sender/Empfänger. Die zweite optische Faser steht in optischer Kommunikation mit dem jeweiligen zweiten Sender/Empfänger und dem dritten Sender/Empfänger.
  • Eine noch weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbreiten von Übertragung und Empfang optischer Daten entlang doppelten optischen Kabeln. Das Verfahren umfaßt im allgemeinen folgendes: An einem ersten optischen Modul Übertragen eines ersten optischen Signals über einen Kanal erster Wellenlänge entlang einer ersten optischen Faser in einer ersten Richtung und Übertragen eines zweiten optischen Signals über einen Kanal zweiter Wellenlänge entlang einer zweiten optischen Faser in der ersten Richtung; und an einem zweiten optischen Modul Übertragen eines dritten optischen Signals über den Kanal zweiter Wellenlänge entlang der ersten optischen Faser in einer zweiten Richtung und Übertragen eines vierten optischen Signals über den Kanal erster Wellenlänge entlang der zweiten optischen Faser in der zweiten Richtung.
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Steigern der Datenübertragungskapazität auf einem bestehenden optischen Netz mit doppelten optischen Kabeln. Das Verfahren umfaßt im allgemeinen folgendes: Bereitstellen eines optischen Vorläufersystems mit ersten und zweiten optischen Kabeln, wobei das jeweilige erste und zweite optische Kabel Verbinder an jedem Ende der optischen Kabel einschließt; und Verbinden eines ersten bidirektionalen Kommunikationsmoduls an benachbarten Enden der jeweiligen ersten und zweiten optischen Kabel und Verbinden eines zweiten bidirektionalen Kommunikationsmoduls mit den entgegengesetzten benachbarten Enden der jeweiligen ersten und zweiten optischen Kabel. Das erste bidirektionale Kommunikationsmodul umfaßt folgendes: Verbinder, die zu den Verbindern am ersten und zweiten optischen Kabel kompatibel sind; einen ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf dem ersten optischen Kabel; einen ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge vom ersten optischen Kabel; einen zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge auf dem zweiten optischen Kabel; und einen zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge auf dem zweiten optischen Kabel.
  • Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen vollständiger offenbar oder können durch Ausübung der Erfindung so wie sie hiernach aufgeführt ist, erlernt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zur weiteren Erläuterung der obigen und sonstiger Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung wird eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen derselben geboten, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es versteht sich, daß diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als ihren Umfang begrenzend zu erachten sind. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Bestimmtheit und Einzelheit durch Verwendung der beiliegenden Zeichnungen beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen ist:
  • 1 ein Schaltschema, das Aspekte eines bidirektionalen Sender/Empfängermodulsystems gemäß dem Stand der Technik darstellt;
  • 2 ein Schaltschema, das Aspekte eines SFP-Sender/Empfängermodulsystems gemäß dem Stand der Technik darstellt;
  • 3 ein Schaltschema, das Aspekte eines bidirektionalen Sender/Empfängermoduls für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 4 ein Schaltschema, das Aspekte eines bidirektionalen Sender/Empfängermoduls für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft optische Module, die bidirektionale Kommunikationen auf doppelten optischen Kabeln bereitstellen. Bei herkömmlichen optischen Systemen läuft der Kommunikationsverkehr unidirektional auf jeder der doppelten optischen Fasern. Demgegenüber erlauben die vorliegenden Module vorteilhafterweise jedem der doppelten optischen Kabeln, die mit den Sender/Empfängermodulen verbunden sind, bidirektionale optische Signale zu führen, wodurch die Datenübertragungskapazität der Kabel verdoppelt wird, ohne die Größen der Kabel oder Sender/Empfängermodule zu ändern.
  • Ein Beispiel eines bidirektionalen optischen Sender/Empfängers, der gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung arbeiten kann, ist ein optisches Modul, das ein Paar bidirektionaler Sender/Empfänger aufweist, jeweils mit einem Sender und einem Empfänger. Dadurch kann vorteilhafterweise jedes der zwei optischen Kabel, die mit dem optischen Modul verbunden sind, bidirektionale optische Signale führen, wodurch die Datenübertragungskapazität der Kabel geändert wird, ohne die Größe der Kabel oder optischen Module zu ändern. Identische Module können an jedem Ende der doppelten Kabel ohne Notwendigkeit der automatischen Aushandlung oder von Echolöschvorrichtungen oder -verfahren benutzt werden, so lange wie die Kabel richtig an den Modulen angeschlossen sind.
  • Nunmehr wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um verschiedene Aspekte beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung zu beschreiben. Es versteht sich, daß die Zeichnungen diagrammatische und schematische Darstellungen dieser beispielhaften Ausführungsformen sind und nicht die vorliegende Erfindung begrenzen und auch nicht unbedingt maßgerecht gezeichnet sind.
  • In der nachfolgenden Beschreibung sind zahlreiche bestimmte Einzelheiten aufgeführt, um ein durchgehendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu bieten. Es wird jedoch einem Fachmann klar sein, daß die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeübt werden kann. In anderen Fällen sind wohlbekannte Aspekte optischer Systeme nicht besonders ausführlich beschrieben worden, um eine unnötige Verhüllung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • Während die unten besprochene beispielhafte Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung der Verbindung mit einem hochratigen Datenübertragungssystem wohl geeignet ist, das den SFP-Standards entspricht (small form factor pluggable), ist jede Betriebsumgebung nur beispielhaft und Ausführungsformen der Erfindung können allgemeiner in einem beliebigen in einer Vielzahl hochratiger Datenübertragungssysteme eingesetzt werden.
  • 3 ist ein Schaltschema, das Aspekte eines Beispiels eines allgemein bei 300 bezeichneten BiDi-Verbindungssystems doppelter Wellenlänge darstellt. Insbesondere zeigt die 3 ein erstes bidirektionales Kommunikationsmodul 302 und zweites bidirektionales Kommunikationsmodul 304, die durch ein erstes Kabel 306 und zweites Kabel 308 verbunden sind. Das erste und zweite Kabel 306, 308 kann (mit Vorläuferverbindern verbundene) Vorläuferkabel enthalten, so daß die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne irgendwelche Veränderungen bestehender Kabel und Verbinder zu erfordern implementiert werden können, wodurch die Implementierungskosten der vorliegenden Erfindung verringert werden.
  • Obwohl das erste und zweite Kabel 306 und 308 daher möglicherweise in ihrem Aufbau in ihrem ersten Kabel 106 und zweiten Kabel 108 aus dem in 1 gezeigten System des Standes der Technik identisch sind, wird das erste und zweite Kabel 306 und 308 anders benutzt, als sie durch herkömmliche Systeme benutzt werden würden, indem bidirektional optische Daten von ihren Längen fließen, anstatt des unidirektionalen Fluß, der durch das erste Kabel 106 und zweite Kabel 108 gerichtet ist. So wird durch die in 3 gezeigte Ausführungsform die Nutzung der bestehenden faseroptischen Infrastruktur sehr gesteigert.
  • Das erste bidirektionale Kommunikationsmodul 302 und das zweite bidirektionale Kommunikationsmodul 304 können identische Module sein, die jeweils ein Paar BiDi-Unterbaugruppen 310, 312 darin aufweisen. Jede der BiDi-Unterbaugruppen 310, 312 steht in Kommunikation mit einem Ende eines der Kabel 306, 308 und enthält ein Sender- und Empfängerpaar. Beispielsweise enthält die Unterbaugruppe 310 den Sender 314 und Empfänger 316 und die Unterbaugruppe 312 enthält den Sender 318 und Empfänger 320. Beide Empfänger 316, 320 können einen Fotodetektor wie nur beispielsweise eine von Sensors Unlimited hergestellte Longwave PIN-Diode Teilenummer 1008696, enthalten. Der Sender 314 der Teilbaugruppe 310 in dem ersten BiDi-Modul 302 kann nur beispielsweise ein 1550-Nanometer-DFB-Laser (distributed feedback) sein, wodurch eine Datenübertragung mit einer ersten Wellenlänge bereitgestellt wird, die über das erste Kabel 306 ausgebreitet und von Empfänger 320 der Teilbaugruppe 312 im zweiten bidirektionalen Kommunikationsmodul 304 empfangen wird. Der Sender 318 der Teilbaugruppe 312 im zweiten BiDi-Modul 304 kann ebenfalls nur beispielsweise einen 310-Nanometer-FP-Laser (Fabry Perot) enthalten. Der Sender 318 stellt dadurch eine Datenübertragung zweiter Wellenlänge bereit, die über das erste Kabel 306 in einer entgegengesetzten Richtung zur ersten Wellenlänge ausgebreitet wird. Diese Datenübertragung zweiter Wellenlänge wird vom Empfänger 316 der Teilbaugruppe 310 im zweiten bidirektionalen Kommunikationsmodul 302 empfangen.
  • So sind gemäß einem Aspekt der Erfindung die Wellenlängen der in entgegengesetzten Richtungen auf einer einzigen Faser laufenden Signale von Wellenlängen, die genügend unterschiedlich sind, um zu verhindern, daß die Empfänger optisches Nebensprechen aufgrund interner Reflexion von den abgehenden optischen Signalen erfahren. Es ist daher keine komplexe Echolöschungvorrichtung erforderlich, um das Nebensprechen zu beseitigen. Da die vorliegenden und offenbarten Vorrichtungen mit jedem Anschluß der Doppelkabelbaugruppe an unterschiedliche Sender und Empfänger angeschlossen sind, muß der die optischen Kabel am Sender/Empfängermodul installierende Techniker Sorgfalt ausüben, jedes Kabel mit Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen an jedem Ende des Kabels zu verbinden.
  • Die bidirektionalen Kommunikationsmodule 302, 304 enthalten auch ein Modulgehäuse 330, 332 zur Aufnahme oder Bereitstellung von Befestigungspunkten für andere in den bidirektionalen Kommunikationsmodulen 302, 304 enthaltene Bauteile. Die bidirektionalen Kommunikationsmodule 302, 304 können weiterhin (nicht gezeigte) am Modulgehäuse 330, 332 angeordnete Duplexverbinder zum Ankoppeln an an Kabeln 306, 308 befestigten Verbindern (nicht gezeigt) enthalten. Andere herkömmliche Elemente von bidirektionalen Kommunikationsmodulen können wie gewünscht oder erforderlich in bidirektionalen Kommunikationsmodulen 302, 304 enthalten sein.
  • Nunmehr auf 4 bezugnehmend kann das bidirektionale Kommunikationsmodul 400 vorteilhafterweise Strahlteiler 402, 404 enthalten. Mit beispielhaften Senderwellenlängen auf annähernd 1300 nm bzw. 1550 nm würde ein bevorzugter Strahlteiler ein hohes Reflexionsvermögen für entweder das 1300-nm- oder 1550-nm-Wellenlängenband mit einer hohen Durchlässigkeit für die andere Wellenlänge aufweisen. Ein solcher Strahlteiler würde im Aufbau dem von New Focus hergestellten gegenwärtigen Produkt von IR-nahen dielektrischen Spiegeln, Modell 5152, ähnlich sein. Die New-Focus-Spiegel weisen ein hohes Reflexionsvermögen zwischen 700–900 nm und eine hohe Durchlässigkeit für Wellenlängen größer als 1200 nm auf und sind daher jedoch für die 1300-nm oder 1550-nm-Wellenlängenbänder ungeeignet.
  • Die Strahlteiler 402, 404 sind zwischen optischen Kabeln 406, 408, Sendern 410, 412 bzw. Empfängern 414, 416 positioniert. So empfängt beispielsweise ein ordnungsgemäß ausgewählter Strahlteiler 402 ein Signal vom Sender 410 mit einem ersten Signal entlang einer ersten Wellenlänge und läßt es zum Kabel 406 durchlaufen. Von einer entgegengesetzten Richtung her empfängt der Strahlteiler 402 auch ein zweites Signal über das zweite Kabel 406 mit Daten entlang der zweiten Wellenlänge. Vom Strahlteiler wird dann dieses zweite Signal auf den Empfänger 414 zu reflektiert. So werden Daten in den ersten und zweiten Wellenlängen effektiv vom Strahlteiler 402 zu und vom Sender 410, Empfänger 414 und Kabel 406 geleitet. Natürlich könnte der Strahlteiler 402 auch zum Durchlassen der die zweiten Wellenlängen enthaltenden, für den Empfänger 414 bestimmten Signale und Reflektieren der die ersten vom Sender 410 empfangenen Wellenlängen enthaltenden Signale konfiguriert sein. Strahlteiler 404, Sender 412, Empfänger 416 und Kabel 408 arbeiten auf ähnliche Weise, nur überträgt der Sender 412 Signale entlang der zweiten Wellenlänge und der Empfänger 414 empfängt Signale entlang der ersten Wellenlänge.
  • Natürlich ist eine Anzahl anderer gegenwärtig bekannter und zukünftig entwickelter Vorrichtungen zum Trennen von Wellenlängen mit der gegenwärtigen Verbindung kompatibel. Diese können nur beispielsweise einen von Thor Labs hergestellten faseroptischen WDM-Teiler, Teilenummer WD202B, enthalten.
  • Weiterhin können Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Weisen implementiert sein. Beispielsweise kann das optische Sender/Empfängermodul der 4 als ein bidirektionales SFP-Sender/Empfängermodul (Small Form Factor Pluggable) implementiert sein. Solche Sender/Empfängermodule sind für Konformität mit Gigabit-Ethernet („GigE") und/oder Fibre Channel („FC") und/oder Sonet konfiguriert. Darüber hinaus können diese Sender/Empfängermodule über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden. Beispielsweise sind einige dieser Sender/Empfängermodule über einen Temperaturbereich von rund 80°C wie beispielsweise von rund –10°C bis rund +70°C effektiv. Natürlich sind solche Ausführungsformen und zugehörigen Betriebsparameter nur beispielhaft und sollen nicht den Umfang der Erfindung auf irgendwelche Weise begrenzen. Weitere Ausführungsformen der Erfindung können in anderen doppelkabelkompatiblen Sender/Empfängermodulen implementiert sein.
  • Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne von ihrem Sinn oder wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht nur als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen werden. Der Umfang der Erfindung wird daher durch die beiliegenden Ansprüche anstatt durch die vorangehende Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen, die in den Bedeutungsbereich und den Bereich der Gleichwertigkeit der Ansprüche fallen, sollen in ihrem Umfang eingeschlossen sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es sind bidirektionale Kommunikationsmodule konfiguriert zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang jedes Kabels doppelter optischer Kabel. Die Module enthalten folgendes: einen ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf einer ersten optische Faser; einen ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge von der ersten optischen Faser; einen zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge auf einer zweiten optischen Faser; und einen zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge von der zweiten optischen Faser. Durch Ändern der Nutzung doppelter optischer Kabel von unidirektionalem Verkehr zu bidirektionalem Verkehr verdoppeln die Module die Datenübertragungskapazität der Kabel, ohne die Größe und Ausmaße der Kabel oder der Transceivermodule zu ändern und ohne das Erfordernis der Installation neuer Kabel.

Claims (22)

  1. Bidirektionales Kommunikationsmodul zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelter optischer Kabel, mit folgendem: einem ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf einer ersten optische Faser; einem ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge aus der ersten optischen Faser; einem zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge auf einer zweiten optischen Faser; und einem zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge von der zweiten optischen Faser.
  2. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei der erste Sender und der erste Empfänger einen ersten bidirektionalen Sender/Empfänger umfassen und der zweite Sender und der zweite Empfänger einen zweiten bidirektionalen Sender/Empfänger umfassen.
  3. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 2, wobei der erste bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen ersten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt, während er das Durchlaufen desselben durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt; und der zweite bidirektionale Sender/Empfänger einen zweiten Strahlteiler zum Reflektieren von nur einem der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt, während er das Durchlaufen desselben durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt.
  4. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei das Modul zu SFP-Standards (small form factor pluggable) kompatibel ist.
  5. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 5, wobei der erste Empfänger einen Fotodetektor umfaßt.
  6. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei der erste Sender einen Laser umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem DFP-Laser (destributed feedback) und einem Fabry-Perot-Laser besteht.
  7. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei der Kanal erster Wellenlänge und der Kanal zweiter Wellenlänge genügend unterschiedlicher Wellenlängen sind, um zu verhindern, daß die Empfänger optisches Nebensprechen aufgrund interner Reflexion von den abgehenden optischen Signalen aus erfahren.
  8. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, weiterhin mit ersten und zweiten Duplexverbindern, die zum Ankoppeln an an der ersten optischen Faser und der zweiten optischen Faser angebrachten Verbindern aufgebaut sind.
  9. Bidirektionales Kommunikationsmodul zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelter optischer Kabel, mit folgendem: einem ersten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge; und einem ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge; und einem zweiten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge; und einem zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge.
  10. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 9, wobei der erste bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen ersten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal mit nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt; und der zweite bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen zweiten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt.
  11. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 9, wobei das Modul zu SFP-Standards (small form factor pluggable) kompatibel ist.
  12. Bidirektionales Kommunikationsmodul nach Anspruch 9, wobei der Kanal erster Wellenlänge und der Kanal zweiter Wellenlänge von genügend unterschiedlichen Wellenlängen sind, um zu verhindern, daß die Empfänger optisches Nebensprechen aufgrund interner Reflexion von den abgehenden optischen Signalen aus erfahren.
  13. Optisches System zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelter optischer Kabel, mit folgendem: einem ersten bidirektionalen Kommunikationsmodul mit folgendem: einem ersten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem ersten Sender zum Übertragen von Daten entlang einem Kanal erster Wellenlänge; und einem ersten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang einem Kanal zweiter Wellenlänge; und einem zweiten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem zweiten Sender zum Übertragen von Daten entlang dem Kanal zweiter Wellenlänge; einem zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang dem Kanal erster Wellenlänge; und einem zweiten bidirektionalen Kommunikationsmodul mit folgendem: einem dritten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem dritten Sender zum Übertragen von Daten entlang einem Kanal erster Wellenlänge; und einem dritten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang einem Kanal zweiter Wellenlänge; und einem vierten bidirektionalen Sender/Empfänger mit folgendem: einem vierten Sender zum Übertragen von Daten entlang dem Kanal zweiter Wellenlänge; einem vierten Empfänger zum Empfangen von Daten entlang dem Kanal erster Wellenlänge; und einer ersten optischen Faser in optischer Kommunikation mit dem jeweiligen ersten Sender/Empfänger und vierten Sender/Empfänger; und einer zweiten optischen Faser in optischer Kommunikation mit jeweils dem zweiten Sender/Empfänger und dem dritten Sender/Empfänger.
  14. Optisches System nach Anspruch 13, wobei der erste bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen ersten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt; und der zweite bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen zweiten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt.
  15. Verfahren zum Übertragen und Empfangen von optischen Daten entlang doppelter optischer Kabel mit folgendem: an einem optischen Modul Übertragen eines ersten optischen Signals über einen Kanal erster Wellenlänge entlang einer ersten optischen Faser in einer ersten Richtung und Übertragen eines zweiten optischen Signals über einen Kanal zweiter Wellenlänge entlang einer zweiten optischen Faser in der ersten Richtung; und an einem zweiten optischen Modul Übertragen eines dritten optischen Signals über den Kanal zweiter Wellenlänge entlang der ersten optischen Faser in einer zweiten Richtung und Übertragen eines vierten optischen Signals über den Kanal erster Wellenlänge entlang einer zweiten optischen Faser in der zweiten Richtung.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das erste optische Modul und das zweite optische Modul jeweils zu SFP-Standards (small form factor pluggable) kompatibel sind.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Kanal erster Wellenlänge und der Kanal zweiter Wellenlänge von genügend unterschiedlichen Wellenlängen sind, um zu verhindern, daß Empfänger in jedem optischen Modul optisches Nebensprechen aufgrund interner Reflexion von den abgehenden optischen Signalen aus erfahren.
  18. Verfahren zum Steigern der Datenübertragungskapazität auf einem bestehenden optischen Netz mit doppelten optischen Kabeln, mit folgendem: Bereitstellen eines optischen Vorläufersystems mit ersten und zweiten optischen Kabeln, wobei die ersten und zweiten optischen Kabel jeweils Verbinder an jedem Ende der optischen Kabel umfassen; Verbinden eines ersten bidirektionalen Kommunikationsmoduls an benachbarten Enden jedes der ersten und zweiten optischen Kabel und Verbinden eines zweiten bidirektionalen Kommunikationsmoduls mit den entgegengesetzten benachbarten Enden jedes der ersten und zweiten optischen Kabel, wobei das erste bidirektionale Kommunikationsmodul folgendes umfaßt: Verbinder, die zu den Verbindern an den ersten und zweiten optischen Kabeln kompatibel sind; einen ersten Sender zum Übertragen von Daten auf einem Kanal erster Wellenlänge auf das erste optische Kabel; einen ersten Empfänger zum Empfangen von Daten auf einem Kanal zweiter Wellenlänge vom ersten optischen Kabel; einen zweiten Sender zum Übertragen von Daten auf dem Kanal zweiter Wellenlänge auf dem zweiten optischen Kabel; und einen zweiten Empfänger zum Empfangen von Daten auf dem Kanal erster Wellenlänge auf dem zweiten optischen Kabel.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der erste Sender und der erste Empfänger einen ersten bidirektionalen Sender/Empfänger umfassen und der zweite Sender und der zweite Empfänger einen zweiten bidirektionalen Sender/Empfänger umfassen.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der erste bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen ersten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt; und der zweite bidirektionale Sender/Empfänger weiterhin einen zweiten Strahlteiler zum Reflektieren nur eines der Kanäle erster oder zweiter Wellenlänge umfaßt und dabei dessen Durchlaufen durch den Kanal mit nichtreflektierter Wellenlänge erlaubt.
  21. Modul nach Anspruch 18, wobei das erste bidirektionale Modul zu SFP-Standards (small form factor pluggable) kompatibel sind.
  22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kanal erster Wellenlänge und der Kanal zweiter Wellenlänge genügend unterschiedlicher Wellenlängen sind, um zu verhindern, daß die Empfänger optisches Nebensprechen aufgrund interner Reflexion von den abgehenden optischen Signalen aus erfahren.
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