DE202016106593U1 - Preisgünstiger verstärkungsgeklemmter EDFA für passive optische TWDM-Netz-Anwendung - Google Patents

Preisgünstiger verstärkungsgeklemmter EDFA für passive optische TWDM-Netz-Anwendung Download PDF

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Abstract

Kommunikationssystem (100), das umfasst: ein erstes optisches System (242, 242a), das mit einem Klemmlaser (202) und mit einem Pumplaser (204) optisch verbunden ist, wobei das erste optische System (242, 242a) einen ersten und einen zweiten optischen Teiler (244, 244a, 244b) umfasst, wobei der erste optische Teiler (244, 244a) dafür konfiguriert ist, von dem Klemmlaser (202) ein Klemmlasersignal (203) zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal (203) in geteilte Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu teilen, wobei die zweiten optischen Teller (244, 244b) dafür konfiguriert sind, von dem Pumplaser (204) ein Pumplasersignal (205) zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal (205) in geteilte Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu teilen; und ein zweites optisches System (270), das mit dem ersten optischen System (242, 242a) optisch verbunden ist, wobei das zweite optische System (270) Verstärkersysteme (200) umfasst, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, ein multiplexiertes Signal (220u) zu empfangen, und einen ersten und einen zweiten Kombinierer (212, 212a, 212b) umfasst, die mit einer Erbium-dotierten Faser (230) optisch verbunden sind, wobei der erste Kombinierer (212, 212a) mit dem ersten Teiler (244, 244a) optisch verbunden ist, wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) mit dem zweiten Teiler (244, 244b) optisch verbunden ist wobei der erste Kombinierer (212, 212a) konfiguriert ist zum: Empfangen des multiplexierten Signals (220u) und eines der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an); und Kombinieren des multiplexierten Signals (220u) und des einen der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu einem ersten kombinierten Signal (222), wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) konfiguriert ist zum: Empfangen des ersten kombinierten Signals (222) und eines der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an); und Kombinieren des ersten kombinierten Signals (222) und des einen der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu einem zweiten kombinierten Signal (223); und wobei die Erbium-dotierte Faser (230) konfiguriert ist zum: Empfangen des zweiten kombinierten Signals (223); Verstärken des multiplexierten Signals (220u) und des geteilten Klemmlasersignals (203a, 203aa–an) des zweiten kombinierten Signals (223); Dämpfen des geteilten Pumplasersignals (205a, 205aa–an) des zweiten kombinierten Signals (223); und Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals (224) von dem zweiten optischen System (270), wobei das verstärkte Ausgangssignal (224) das verstärkte multiplexierte Signal (220u), das verstärkte geteilte Klemmlasersignal (203a, 203aa–an) und das gedämpfte geteilte Pumplasersignal (205a, 205aa–an) umfasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf eine passive optische Zeit-Wellenlängen-Multiplexierungs-Netz-Architektur (TWDM-PON-Architektur), die einen kostengünstigen verstärkungsgeklemmten Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) aufweist.
  • HINTERGRUND
  • Ein Grundkommunikationssystem enthält einen Sender, der eine Nachricht in eine elektrische Form umsetzt, in der sie geeignet ist, über einen Kommunikationskanal übertragen zu werden. Der Kommunikationskanal überträgt die Nachricht von dem Sender zu dem Empfänger. Der Empfänger empfängt die Nachricht und setzt sie zurück in ihre ursprüngliche Form um.
  • Die Lichtwellenleiterkommunikation ist ein aufstrebendes Verfahren, um Informationen unter Verwendung von Lichtleitfasern als der Kommunikationskanal von einer Quelle (einem Sender) zu einem Ziel (Empfänger) zu übertragen. Lichtleitfasern sind biegsame, durchsichtige Medien, die aus dünnem Quarzglas oder Kunststoff hergestellt sind, das bzw. der Licht über die gesamte Länge der Faser zwischen der Quelle und dem Ziel überträgt. Lichtwellenleitertechnik-Kommunikationen ermöglichen die Übertragung von Daten über längere Entfernungen und mit höherer Bandbreite als andere bekannte Kommunikationsformen. Die Lichtwellenleitertechnik ist gegenüber Metalldrähten eine verbesserte Kommunikationsform, da das über die Faser gelaufene Licht weniger Verlust erfährt und unempfindlich gegen elektromagnetische Störung ist. Unternehmen verwenden Lichtleitfasern, um Telephonsignale, die Internetkommunikation und Kabelfernsehsignale zu übertragen. Ein Fiber-to-the-Horne-Netz (FTTH-Netz) oder Faserzugangsnetz verbindet die Endnutzer, die die Lichtleiterfaser nutzen, als die Verbindung der letzten Meile von dem Dienstanbieter.
  • Die Lichtwellenleiterkommunikation stellt ein Signal mit sehr niedrigem Verlust und mit sehr hoher Bandbreite bereit. Diese zwei Eigenschaften ermöglichen, dass sich Dienstanbieter von ihrer Vermittlungsstelle (CO) unter Verwendung einer passiven Faseranlage direkt mit Endnutzern verbinden, was Kapital- und Betriebskosteneinsparungen erzeugt. Während der Bedarf für Bandbreite im derzeitigen Internet weiter zunimmt, sind Fiber-to-the-Home-Netze (FTTH-Netze) für Träger zu Verkabelungs- und Neuverkabelungskunden zu einer guten, zukunftssicheren Technologie geworden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Aspekt der Offenbarung schafft ein Kommunikationssystem, das ein erstes optisches System und ein zweites optisches System enthält. Das erste optische System ist mit einem Klemmlaser und mit einem Pumplaser optisch verbunden. Außerdem enthält das erste optische System einen ersten und einen zweiten optischen Teiler. Der erste optische Teiler ist dafür konfiguriert, von dem Klemmlaser ein Klemmlasersignal zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal in geteilte Klemmlasersignale zu teilen. Der zweite optische Teller ist dafür konfiguriert, von dem Pumplaser ein Pumplasersignal zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal in geteilte Pumplasersignale zu teilen. Das zweite optische System ist mit dem ersten optischen System optisch verbunden. Darüber hinaus enthält das zweite optische System Verstärkersysteme, wobei jedes Verstärkersystem zum Empfangen eines multiplexierten Signals konfiguriert ist. Jedes Verstärkersystem enthält einen ersten und einen zweiten Kombinierer, die mit einer Erbium-dotierten Faser optisch verbunden sind. Der erste Kombinierer ist mit dem ersten Teiler optisch verbunden und der zweite Kombinierer ist mit dem zweiten Teiler optisch verbunden. Der erste Kombinierer ist dafür kombiniert, das multiplexierte Signal und eines der geteilten Klemmlasersignale zu empfangen und das multiplexierte Signal und das eine der geteilten Klemmlasersignale zu einem ersten kombinierten Signal zu kombinieren. Darüber hinaus ist der zweite Kombinierer dafür konfiguriert, das erste kombinierte Signal und eines der geteilten Pumplasersignale zu empfangen und das erste kombinierte Signal und eines der geteilten Pumplasersignale zu einem zweiten kombinierten Signal zu kombinieren. Die Erbium-dotierte Faser ist dafür konfiguriert, das zweite kombinierte Signal zu empfangen und das multiplexierte Signal und das geteilte Klemmlasersignal des zweiten kombinierten Signals zu verstärken. Außerdem ist die Erbium-dotierte Faser dafür konfiguriert, das geteilte Pumplasersignal des zweiten kombinierten Signals zu dämpfen und ein verstärktes Ausgangssignal von dem zweiten optischen System an einen Demultiplexer auszugeben, der mit dem zweiten optischen System optisch verbunden ist. Das verstärkte Ausgangssignal enthält das verstärkte multiplexierte Signal, das verstärkte geteilte Klemmlasersignal und das gedämpfte geteilte Pumplasersignal. Mit anderen Worten, die Energie des Pumpens wird innerhalb der Erbium-dotierten Faser an das multiplexierte Signal und an das Klemmsignal (das erste kombinierte Signal) gegeben. Dies verstärkt das erste kombinierte Signal, während die Leistung des Pumpsignals verringert wird. In einigen Implementierungen kann mit einem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser ein Reinigungsfilter optisch verbunden sein. Das Reinigungsfilter empfängt das verstärkte Ausgangssignal, nachdem es von der Erbium-dotierten Faser ausgegeben worden ist, und beseitigt aus dem verstärkten Ausgangssignal irgendein restliches Pump- und Klemmsignal und gibt ein gefiltertes verstärktes Ausgangssignal an den mit dem Ausgang des Verstärkersystems optisch verbundenen Demultiplexer aus.
  • Implementierungen der Offenbarung können ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Ferner kann das Kommunikationssystem einen Controller in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser enthalten. Der Controller ist dafür konfiguriert, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtklemmlaserausgabe zu steuern. In einigen Beispielen enthält das Kommunikationssystem ferner den Demultiplexer, der dafür konfiguriert ist, das verstärkte Ausgangssignal zu empfangen, das verstärkte Ausgangssignal zu demultiplexierten optischen Signalen zu demultiplexieren und jedes demultiplexierte optische Signal an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer auszugeben. Das multiplexierte Signal kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Ein anderer Aspekt der Offenbarung schafft ein Verfahren, das das Empfangen eines Klemmlasersignals bei einem ersten optischen Teiler eines ersten optischen Systems, das mit einem Klemmlaser optisch verbunden ist, enthält. Das Verfahren enthält das Empfangen eines Pumplasersignals bei einem zweiten optischen Teiler des ersten optischen Systems, das mit einem Pumplaser optisch verbunden ist. Das Verfahren enthält: Teilen des empfangenen Klemmlasersignals in geteilte Klemmlasersignale bei dem ersten optischen Teiler; und Teilen des empfangenen Pumplasersignals in geteilte Pumplasersignale bei dem zweiten optischen Teiler. Außerdem enthält das Verfahren das Empfangen der geteilten Klemmlasersignale und der geteilten Pumplasersignale bei einem zweiten optischen System, das Verstärkersysteme aufweist. Eines der geteilten Klemmlasersignale und eines der geteilten Pumplasersignale wird bei jedem Verstärkersystem empfangen. Jedes Verstärkersystem weist einen ersten und einen zweiten Kombinierer und eine Erbium-dotierte Faser auf. Außerdem enthält das Verfahren das Empfangen eines multiplexierten Signals bei jedem Verstärkersystem. Das Verfahren enthält das Kombinieren des multiplexierten Signals und des empfangenen geteilten Klemmsignals zu einem ersten kombinierten Signal bei dem ersten Kombinierer jedes Verstärkersystems und das Kombinieren des ersten kombinierten Signals und des geteilten Pumplasersignals zu einem zweiten kombinierten Signal bei dem zweiten Kombinierer jedes Verstärkersystems. Das Verfahren enthält das Verstärken des multiplexierten Signals und des geteilten Klemmsignals des zweiten kombinierten Signals bei einer Erbium-dotierten Faser, die mit einem Ausgang des zweiten Kombinierers optisch verbunden ist. Das Verfahren enthält das Dämpfen des geteilten Pumplasersignals des zweiten kombinierten Signals bei der Erbium-dotierten Faser und das Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals von jedem Verstärkersystem an einen Demultiplexer, der mit dem Verstärkersystem optisch verbunden ist. Das verstärkte Ausgangssignal enthält das verstärkte multiplexierte Signal, das verstärkte geteilte Klemmlasersignal und das gedämpfte geteilte Pumplasersignal. In einigen Implementierungen kann mit einem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser ein Reinigungsfilter optisch verbunden sein. Das Reinigungsfilter empfängt das verstärkte Ausgangssignal, nachdem es von der Erbium-dotierten Faser ausgegeben worden ist, und beseitigt irgendein restliches Pump- und Klemmsignal aus dem verstärkten Ausgangssignal und gibt ein gefiltertes verstärktes Ausgangssignal an den Demultiplexer, der mit dem Ausgang des Verstärkersystems optisch verbunden ist, aus.
  • Dieser Aspekt kann ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Ferner kann das Verfahren das Steuern unter Verwendung eines Controllers in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser zum Steuern einer Gesamtpumpleistungsausgabe und einer Gesamtklemmlaserausgabe enthalten. In einigen Beispielen enthält das Verfahren: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals bei dem Demultiplexer; Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals zu demultiplexierten optischen Signalen bei dem Demultiplexer; und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer von dem Demultiplexer. Die demultiplexierten Signale können Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Ein anderer Aspekt der Offenbarung schafft ein Kommunikationssystem, das ein erstes optisches System und ein zweites optisches System enthält. Das erste optische System ist mit einem Pumplaser und mit einem Klemmlaser optisch verbunden. Das erste optische System enthält einen ersten Kombinierer und einen Teiler. Der erste Kombinierer ist dafür konfiguriert, von dem Pumplaser ein Pumplasersignal und von dem Klemmlaser ein Klemmlasersignal zu empfangen. Der erste Kombinierer ist dafür konfiguriert, das empfangen Pumplasersignal und das empfangene Klemmlasersignal zu einem ersten kombinierten Signal zu kombinieren. Der Teiler ist dafür konfiguriert, das erste kombinierte Signal in geteilte Signale zu teilen. Das zweite optische System ist mit dem ersten optischen System optisch verbunden. Das zweite optische System enthält Verstärkersysteme. Jedes Verstärkersystem ist dafür konfiguriert, ein multiplexiertes Signal zu empfangen. Außerdem enthält jedes Verstärkersystem einen zweiten Kombinierer und eine Erbium-dotierte Faser, die ein Eingangsende und ein Ausgangsende aufweist. Der zweite Kombinierer ist mit dem Eingangsende der Erbium-dotierten Faser optisch verbunden. Genauer ist der zweite Kombinierer zwischen dem ersten Kombinierer und der Erbium-dotierten Faser. Der zweite Kombinierer ist dafür konfiguriert, das multiplexierte Signal und eines der geteilten Signale zu empfangen und das multiplexierte Signal und das eine der geteilten Signale zu einem zweiten kombinierten Signal zu kombinieren. Die Erbium-dotierte Faser ist dafür konfiguriert, das zweite kombinierte Signal zu empfangen und das zweite kombinierte Signal als ein verstärktes Ausgangssignal von dem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser an einen Demultiplexer, der mit dem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser mit dem zweiten optischen System optisch verbunden ist, auszugeben. In einigen Implementierungen kann mit dem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser ein Reinigungsfilter optisch verbunden sein. Das Reinigungsfilter empfängt das verstärkte Ausgangssignal, nachdem es von der Erbiumdotierten Faser ausgegeben worden ist, und beseitigt irgendein restliches Pump- und Klemmsignal aus dem verstärkten Ausgangssignal und gibt ein gefiltertes verstärktes Ausgangssignal an den Demultiplexer, der mit dem Ausgang des Verstärkersystems optisch verbunden ist, aus.
  • Dieser Aspekt kann ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Das Kommunikationssystem kann einen Controller in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser enthalten. Der Controller ist dafür konfiguriert, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtklemmlaserausgabe zu steuern. In einigen Beispielen enthält das Kommunikationssystem ferner den Demultiplexer. Der Demultiplexer ist konfiguriert zum: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals; Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals zu demultiplexierten optischen Signalen; und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer. Das multiplexierte Signal kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Ein abermals anderer Aspekt der Offenbarung schafft ein Verfahren, das das Empfangen eines Klemmlasersignals von einem Klemmlaser und eines Pumplasersignals von einem Pumplaser bei einem ersten optischen Kombinierer enthält. Das Verfahren enthält das Kombinieren des Klemmlasersignals und des Pumplasersignals zu einem ersten kombinierten Signal bei dem ersten optischen Kombinierer und das Empfangen des ersten kombinierten Signals bei einem Teiler, der mit dem ersten Kombinierer optisch verbunden ist. Außerdem enthält das Verfahren das Teilen des ersten kombinierten Signals zu geteilten Signalen bei dem Teiler und das Empfangen der geteilten Signale bei einem zweiten optischen System, das Verstärkersysteme aufweist. Jedes Verstärkersystem empfängt eines der geteilten Signale. Ferner enthält das Verfahren das Empfangen eines multiplexierten Signals bei jedem Verstärkersystem. Das Verfahren enthält das Kombinieren des multiplexierten Signals und des empfangenen geteilten Signals zu einem zweiten kombinierten Signal bei einem Kombinierer jedes Verstärkersystems. Außerdem enthält das Verfahren das Empfangen des zweiten kombinierten Signals bei einer Erbium-dotierten Faser jedes Verstärkersystems. Außerdem enthält das Verfahren das Ausgeben des zweiten kombinierten Signals als ein verstärktes Ausgangssignal von der Erbium-dotierten Faser jedes Verstärkersystems an einen Demultiplexer, der mit dem Verstärkersystem optisch verbunden ist. In einigen Implementierungen kann mit einem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser ein Reinigungsfilter optisch verbunden sein. Das Reinigungsfilter empfängt das verstärkte Ausgangssignal, nachdem es von der Erbium-dotierten Faser ausgegeben worden ist, und empfängt irgendein restliches Pump- und Klemmsignal von dem verstärkten Ausgangssignal und gibt ein gefiltertes verstärktes Ausgangssignal an den Demultiplexer, der mit einem Ausgang des Verstärkersystems optisch verbunden ist, aus.
  • Dieser Aspekt kann ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Ferner kann das Verfahren das Steuern einer Gesamtpumpleistungsausgabe und einer Gesamtklemmlaserausgabe unter Verwendung eines Controllers in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser enthalten. In einigen Beispielen enthält das Verfahren ferner das Empfangen des verstärkten Ausgangssignals bei dem Demultiplexer, das Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals zu demultiplexierten optischen Signalen bei dem Demultiplexer und das Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals von dem Demultiplexer an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer. Das multiplexierte Signal kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Ein abermals anderer Aspekt der Offenbarung schafft ein Kommunikationssystem, das ein erstes optisches System und ein zweites optisches System, das mit dem ersten optischen System optisch verbunden ist, enthält. Das erste optische System ist mit einem Klemmlaser und mit einem Pumplaser optisch verbunden. Das erste optische System enthält einen ersten und einen zweiten optischen Teiler. Der erste optische Teiler ist dafür konfiguriert, von dem Klemmlaser ein Klemmlasersignal zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal in geteilte Klemmlasersignale zu teilen. Der zweite optische Teiler ist dafür konfiguriert, von dem Pumplaser ein Pumplasersignal zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal in geteilte Pumplasersignale zu teilen. Außerdem enthält das zweite optische System Verstärkersysteme. Jedes Verstärkersystem enthält einen ersten und einen zweiten Kombinierer und eine Erbium-dotierte Faser. Die Erbium-dotierte Faser weist ein Eingangsende, das mit dem ersten Kombinierer optisch verbunden ist, und ein Ausgangsende, das mit dem zweiten Kombinierer optisch verbunden ist, auf. Der erste Kombinierer ist mit dem ersten Teiler optisch verbunden und der zweite Kombinierer ist mit dem zweiten Teiler optisch verbunden. Der erste Kombinierer ist dafür konfiguriert, ein multiplexiertes Signal und eines der geteilten Klemmlasersignale zu empfangen und das multiplexierte Signal und das eine der geteilten Klemmlasersignale zu einem ersten kombinierten Signal zu kombinieren. Der zweite Kombinierer ist mit dem Ausgang der Erbium-dotierten Faser verbunden. Der zweite Kombinierer ist dafür konfiguriert, das verstärkte erste kombinierte Signal und eines der geteilten Pumplasersignale zu empfangen. Außerdem ist der zweite Kombinierer dafür konfiguriert, das verstärkte erste kombinierte Signal und das eine der geteilten Pumplasersignale zu einem verstärkten Zwischensignal auf sich entgegengesetzt fortpflanzende Weise zu kombinieren. Dies ermöglicht, dass das geteilte Pumplasersignal in Bezug auf das erste kombinierte Signal in der Erbium-dotierten Faser in einer entgegengesetzten Richtung läuft, um die Verstärkung des ersten kombinierten Signals durch die Erbium-dotierte Faser zu ermöglichen. Außerdem ist der zweite Kombinierer dafür konfiguriert, von dem zweiten optischen System ein verstärktes Ausgangssignal (d. h. das verstärkte erste kombinierte Signal) auszugeben. In einigen Beispielen kann bei dem Ausgang des zweiten Kombinierers ein Reinigungsfilter vorhanden sein, um das Klemmsignal zu beseitigen. Außerdem oder alternativ kann in einigen Beispielen bei dem Ausgang der Erbium-dotierten Faser ein anderes Reinigungsfilter vorhanden sein, um irgendein restliches Pumpsignal aus dem verstärkten Zwischensignal zu beseitigen.
  • Dieser Aspekt kann ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Das Kommunikationssystem kann einen Controller in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser enthalten. Der Controller ist dafür konfiguriert, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtklemmlaserausgabe zu steuern. In einigen Beispielen enthält das Kommunikationssystem ferner den Demultiplexer. Der Demultiplexer ist konfiguriert zum: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals; Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals zu demultiplexierten optischen Signalen; und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals z. B. an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer. Das multiplexierte Signal kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Ein anderer Aspekt der Offenbarung schafft ein Verfahren, das das Empfangen eines Klemmlasersignals bei einem ersten optischen Teiler eines ersten optischen Systems, das mit einem Klemmlaser optisch verbunden ist, enthält. Das Verfahren enthält das Empfangen eines Pumplasersignals bei einem zweiten optischen Teiler des ersten optischen Systems, das mit einem Pumplaser optisch verbunden ist. Das Verfahren enthält das Teilen des empfangenen Klemmlasersignals zu geteilten Klemmlasersignalen bei dem ersten optischen Teiler. Das Verfahren enthält das Teilen des empfangenen Pumplasersignals zu geteilten Pumplasersignalen bei dem zweiten optischen Teiler. Außerdem enthält das Verfahren das Empfangen der geteilten Klemmlasersignale und der geteilten Pumplasersignale bei dem zweiten optischen System, das Verstärkersysteme 200 aufweist. Jedes Verstärkersystem empfängt eines der geteilten Klemmlasersignale und eines der geteilten Pumplasersignale. Jedes Verstärkersystem weist einen ersten und einen zweiten Kombinierer und eine Erbium-dotierte Faser auf. Außerdem enthält das Verfahren das Empfangen eines multiplexierten Upstream-Signals bei jedem Verstärkersystem. Das Verfahren enthält das Kombinieren des multiplexierten Upstream-Signals und des empfangenen geteilten Klemmsignals zu einem ersten kombinierten Signal bei dem ersten Kombinierer jedes Verstärkersystems. Das Verfahren enthält das Verstärken des ersten kombinierten Signals zu einem verstärkten ersten kombinierten Signal bei der Erbium-dotierten Faser, die mit einem Ausgang des ersten Kombinierers und mit einem Ausgang des zweiten Kombinierers optisch verbunden ist. Außerdem enthält das Verfahren das Kombinieren des verstärkten ersten kombinierten Signals und des einen der geteilten Pumplasersignale zu einem verstärkten Zwischensignal auf sich entgegengesetzt fortpflanzende Weise bei dem zweiten Kombinierer jedes Verstärkersystems. Dies ermöglicht, dass das geteilte Pumplasersignal in Bezug auf das erste kombinierte Signal in der Erbium-dotierten Faser in einer entgegengesetzten Richtung läuft, um die Verstärkung des ersten kombinierten Signals durch die Erbium-dotierte Faser zu ermöglichen. Außerdem enthält das Verfahren das Dämpfen des geteilten Lasersignals des verstärkten Zwischensignals bei der Erbium-dotierten Faser jedes Verstärkersystems. Außerdem enthält das Verfahren das Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals, das das verstärkte erste kombinierte Signal enthält, von jedem Verstärkersystem z. B. an einen Demultiplexer, der mit dem Verstärkersystem optisch verbunden ist. In einigen Beispielen kann bei dem Ausgang des zweiten Kombinierers ein Reinigungsfilter vorhanden sein, um das Klemmsignal und irgendein restliches Pumpsignal zu beseitigen. Außerdem oder alternativ kann in einigen Beispielen bei dem Ausgang der Erbium-dotierten Faser ein anderes Reinigungsfilter vorhanden sein, um irgendein restliches Pumpsignal aus dem verstärkten Zwischensignal zu beseitigen.
  • Dieser Aspekt kann ein oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. In einigen Implementierungen ist jedes Verstärkersystem dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Ferner kann das Verfahren das Steuern einer Gesamtpumpleistungsausgabe und einer Gesamtklemmlaserausgabe unter Verwendung eines Controllers in Kommunikation mit dem Pumplaser und mit dem Klemmlaser enthalten. In einigen Beispielen enthält das Verfahren ferner das Empfangen des verstärkten Ausgangssignals bei dem Demultiplexer, das Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals zu demultiplexierten optischen Signalen bei dem Demultiplexer und das Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer von dem Demultiplexer. Das multiplexierte Signal kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  • Die Einzelheiten einer oder mehrerer Implementierungen der Offenbarung sind in den beigefügten Zeichnungen und in der folgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen und aus den Ansprüchen hervor.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften TWDM-PON-Architektur.
  • 1B ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften TWDM-PON-Architektur.
  • 2A ist eine schematische Ansicht eines vorwärtsgepumpten EDFA des Standes der Technik.
  • 2B ist eine schematische Ansicht eines Rückwärtspump-EDFA des Standes der Technik.
  • 2C ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften nachgerüsteten EDFA.
  • 2D ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften nachgerüsteten Rückwärtspump-EDFA.
  • 2E ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften nachgerüsteten EDFA.
  • 3 ist eine beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren zum Verstärken eines Upstream-Signals unter Verwendung des Systems aus 2C.
  • 4 ist eine beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren zum Verstärken eines Upstream-Signals unter Verwendung des Systems aus 2D.
  • 5 ist eine beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren zum Verstärken eines Upstream-Signals unter Verwendung des Systems aus 2E.
  • 6 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Computervorrichtung, die irgendwelche hier beschriebenen Systeme oder Verfahren ausführt.
  • Gleiche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Elemente an.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Fiber to the home (FTTH) wird als der Endzustand von Breitbandzugangsnetzen angesehen, da Fasern praktisch unbegrenzte Bandbreite bieten. FTTH ersetzt die gegenwärtig verwendete Kupferinfrastruktur (z. B. Telephondrähte, Koaxialkabel usw.). FTTH ist die Lieferung eines Kommunikationssignals über Lichtleitfasern von einer Vermittlungsstelle (CO) oder von einem optischen Leitungsendgerät (OLT) zu einer Wohnung oder zu einem Geschäft eines Nutzers. Derzeitige FTTH-Systeme werden hauptsächlich über passive optische Punkt-zu-Mehrpunkt-Zeitmultiplexnetze (TDM-PONs) unter Verwendung eines passiven optischen Leistungsteilers bei einem fernen Knoten 70 (RN) (siehe 1A) im Feld, um einen gemeinsamen Transceiver 50 (OLT) bei der CO 40 gemeinsam zu nutzen, oder über eine Punkt-zu-Punkt-Direktverbindung (pt-2-pt-Direktverbindung), wo eine Einfachteilnehmerfaser über den gesamten Weg zurück zu der CO 40 verläuft und wo jeder Kunde durch einen getrennten Transceiver (im Gegensatz zu dem gemeinsam genutzten Transceiver (der durch TDM-PONs verwendet wird)) abgeschlossen wird, angeboten. Die Multiplexierung ist ein Verfahren, das in optischen Netzen verwendet wird, um die große Bandbreite der Optik zu ihren vollen Vorteilen zu nutzen. Die Multiplexierung ermöglicht, dass auf einer einzelnen Faser mehrere virtuelle Kanäle gebildet werden. Somit erhöht die Multiplexierung mehrerer optischer Signale die Gebrauchseignung einer Netzinfrastruktur. Die Zeitmultiplexierung (TDM) ist ein Verfahren, das zum Multiplexieren mehrerer Signale auf ein schnelles digitales Signal auf einer Lichtwellenleiterübertragungsstrecke verwendet wird. Die TDM multiplexiert mehrere Signale durch Aufbauen verschiedener virtueller Kanäle unter Verwendung verschiedener Zeitschlitze. Die Wellenlängenmultiplexierung (WDM) ist ein anderes Verfahren, das zum Multiplexieren der Signale dadurch, dass es verschiedene Kanäle gibt, die verschiedene Wellenlängen verwenden, verwendet wird; diese Kanäle werden durch getrennte Laser erzeugt und ihr Verkehr tritt üblicherweise nicht in Wechselwirkung.
  • In den letzten Jahren werden Aspekte von TDM-Architekturen und WDM-Architekturen zu einer TWDM-Architektur (Zeit-Wellenlängen-Multiplexierungsarchitektur) 100, wie sie in 1A gezeigt ist, kombiniert. Ein Kommunikationssystem 100, das eine TWDM-PON-Architektur 20 enthält, enthält eine CO 40, die ein oder mehrere TWDM-PONs 20, 20a–20m, bedient. Jedes TWDM-PON 20 ermöglicht die Übertragung optischer Signale 220 (z. B. optischer Downstream-Signale 220d) von der CO 40, die einen optischen Sender/Empfänger oder Transceiver 50 enthält, zu einer Anzahl optischer Netzabschlusseinheiten (ONUs) 60 in den Kundenräumen. Jede ONU 60, 60a–60n, enthält wiederum einen bidirektionalen optischen Transceiver und sendet ein optisches Upstream-Signal 220u an das OLT 220u.
  • Im Vergleich zu pt-2-pt-Einfachteilnehmersystemen bieten TDM-PONs nützliche Einsparungen der Anzahl der Zuleitungsfaser 22 (zwischen einem fernen Knoten (RN) 70 und der CO 40) und der Anzahl optischer Transceiver 50 bei der CO 40, während Rangierfeldplatz zum Abschließen der Fasern gespart wird. Allerdings nutzen mehrere Nutzer 30 die gesamte Bandbreite des OLT-Transceivers 50 gemeinsam. Pt-2-pt-Systeme stellen für Endnutzer 30, 30a–30p, eine hohe Bandbreite bereit; allerdings verwendet pt-2-pt eine große Anzahl sowohl von Amtsleitungsfasern 22 als auch von optischen Transceivern 50. Somit skalieren pt-2-pt-Systeme in dichten Bereichen wegen der großen Anzahl von OLTs 50 bei der CO 40 und wegen der Faseranzahl zwischen der CO 40 und dem RN 70 nicht gut, was zu höheren Platzanforderungen, höherer Leistung und erhöhten Kosten führt. TWDM-PON-Architekturen 20 wie etwa NG-PON2 kombinieren die Vorteile sowohl des TDM als auch der Verwendung mehrerer Wellenlängenkanäle, um die Gesamtbandbreite für jeden Nutzer 30 zu skalieren.
  • Weiter anhand des Kommunikationssystems 100 aus 1A empfängt die CO 40 Informationen wie etwa Videomedienverteilung 42, Internetdaten 44 und Sprachdaten 46, die an die Endnutzer 30 übertragen werden können. Die CO 40 enthält optische Leitungsendgeräte (OLTs) 50, die das optische Zugangsnetz z. B. mit einem IP-, einem ATM- oder einem SONET-Backbone verbinden. Somit sind die OLTs 50 die Endpunkte des Kommunikationssystems 100. Jedes OLT 50 setzt elektrische Signale, die von der Ausrüstung eines Dienstanbieters verwendet werden, und die Lichtwellenleitersignale, die von den PONs 20 verwendet werden, um. Außerdem koordiniert jedes OLT 50 die Multiplexierung zwischen den Umsetzungsvorrichtungen an dem Nutzerende 30. Jedes OLT 50 sendet das Downstream-Lichtwellenleitersignal 220d über eine Zuleitungsfaser 22 und empfängt das Upstream-Lichtwellenleitersignal 220u über die Zuleitungsfaser 22. Wie gezeigt ist, bedient die CO 40 mehrere TWDM-PONs 20a–20m. Die CO 40 kann mehrere Baugruppenträger (nicht gezeigt) enthalten, wobei jeder Baugruppenträger mehrere OLTs 50, 50aa–50an, 50na–50nn, aufnimmt und stützt, wobei jedes OLT 50 eine andere Wellenlänge als die anderen OLTs 50 verwendet. In einigen Beispielen sendet jedes OLT 50 innerhalb jeder Gruppe von OLTs 50 oder von OLTs 50, die durch einen Baugruppenträger gestützt sind, ein Signal, das mit den anderen Signalen der OLTs 50 innerhalb derselben Gruppe oder die durch denselben Baugruppenträger gestützt sind multiplexiert wird. In diesem Fall verwendet jedes OLT 50 innerhalb der Gruppe von OLTs 50 oder der OLTs 50, die durch denselben Baugruppenträger gestützt sind, andere Wellenlängen.
  • Ein Multiplexer (MUX) kombiniert mehrere Eingangssignale und gibt ein kombiniertes Signal der getrennten Signale aus. Das multiplexierte Signal wird über einen physikalischen Draht, z. B. über eine einzelne Lichtleitfaserzuleitung 22, übertragen, was die Kosten, für jedes Signal mehrere Drähte zu haben, spart. Wie in 1A gezeigt ist, multiplexiert die CO 40 die von mehreren Quellen wie etwa einer Videomedienverteilung 42, Internetdaten 44 und Sprachdaten 46 empfangenen Signale und multiplexiert sie die empfangenen Signale zu einem multiplexierten Signal, bevor sie das multiplexierte Signal über die Zuleitungsfaser 22 an den fernen Knoten 70 sendet. Außerdem multiplexiert die CO 40 die Signale mehrerer OLTs 50, bevor sie das multiplexierte Signal über die Zuleitungsfaser 22 an den RN 70 sendet. An dem Empfängerende, d. h. bei der ONU 60 bei dem Nutzerende, findet ein umgekehrter Prozess unter Verwendung eines Demultiplexers statt. Der Demultiplexer empfängt das multiplexierte Signal und teilt es in die getrennten ursprünglichen Signale, die ursprünglich kombiniert wurden. In einigen Beispielen setzt ein Photodetektor die optische Welle zurück in ihre elektrische Form um, wobei er sich bei dem fernen Knoten oder bei dem Endnutzer 30 befindet (z. B. Daten über ein Netz, Schallwellen, die unter Verwendung von Mikrofonen in Ströme und unter Verwendung von Lautsprechern zurück in ihre ursprüngliche physikalische Form umgewandelt werden, das Umwandeln von Bildern, die unter Verwendung von Videokameras in Ströme umgesetzt werden und unter Verwendung eines Fernsehgeräts in ihre physikalische Form zurück umgewandelt werden).
  • Ein Transceiver oder eine ONU 60 an dem Nutzerende enthält eine Trägerquelle (z. B. eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode), um ein optisches Signal zu erzeugen, das die Informationen übermittelt, die von einem Endnutzer 30 an die CO 40 gesendet werden sollen. Ein Laser ist ein Hochfrequenzgenerator oder Hochfrequenzoszillator, der einen Verstärkungs-, einen Rückkopplungs- und einen Abstimmmechanismus, der die Frequenz bestimmt, erfordert. Laser emittieren Licht kohärent, so dass die Laserausgabe ein schmales Lichtbündel ist. In einigen Implementierungen enthält ein Laser ein Medium, das die Verstärkung und die Frequenz bereitstellt, und Spiegel, die die Rückkopplung bereitstellen. Photonen werden an einem Spiegel durch das Medium reflektiert und laufen zu einem anderen Spiegel zurück, um für eine weitere Verstärkung reflektiert zu werden. Ein oder gelegentlich beide Spiegel können teilweise Licht durchlassen, um zu ermöglichen, dass ein Bruchteil des erzeugten Lichts emittiert wird. Eine Laserdiode ist ein elektrisch gepumpter Halbleiterlaser, der ein aktives Medium aufweist, das ein pn-Übergang ist. Der pn-Übergang wird durch Dotieren (d. h. durch die Einführung von Störstellen in einen reinen Halbleiter, um seine elektrischen Eigenschaften zu ändern) erzeugt. Wie gezeigt ist, ist eine Zuleitungsfaser 22 von der CO 40 zu dem RN 70 genutzt, wo das Signal geteilt/demultiplexiert und z. B. an mehrere ONUs 60a–60n verteilt wird. Wie gezeigt ist, enthält das System 100 für jedes TWDM-PON 20 einen RN 70, wobei das System 100 in anderen Beispielen aber mehr als einen jedem TWDM-PON 20 zugeordneten RN 70 enthalten kann. Jeder RN 70 teilt/demultiplexiert ein empfangenes Downstream-Signal 220d und kombiniert/multiplexiert empfangene Signale von mehreren ONUs 60a–60n zu einem Upstream-Signal 220u.
  • Anhand von 1A und 1B multiplexiert die CO 40 Downstream-Signale 220d, d. h. Signale 220d von der CO 40 zu dem Nutzer 30, und sendet sie die Downstream-Signale 220d an die ONUs 60. Jede Gruppe von OLTs 50, wobei jedes OLT 50 innerhalb der Gruppe bei einer anderen Wellenlänge als die anderen OLTs 50 innerhalb der Gruppe arbeitet, bildet ein TWDM-PON 20. Das TWDM-PON 20 stellt bidirektionale Kommunikationssignale 220 zwischen der CO 40 und den ONUs 60 bereit. Genauer enthält das TWDM-PON 20 Downstream-Signale 220d (von der CO 40 zu den ONUs 60) und Upstream-Signale 220u (von den ONUs 60 zu der CO 40).
  • In einigen Beispielen wird das Downstream-Signal 220d von der CO 40 zu der ONU 60 zunächst durch den passiven RN 70 empfangen, bevor es die ONU 60 erreicht. Der RN 70 empfängt das Downstream-Signal 220d, demultiplexiert oder teilt das Downstream-Signal 220u daraufhin, bevor er das geteilte/demultiplexierte Downstream-Signal 221, 221d an die ONUs 60 sendet, und verteilt das Signal 221d somit an mehrere Nutzer 30. In einigen Beispielen enthält jede CO 40 mehrere OLTs 50, 50a–n. Jedes OLT 50 ist dafür konfiguriert, ein Signal für eine Gruppe von Nutzern 30 bereitzustellen. Außerdem kann jedes OLT 50 dafür konfiguriert sein, Signale oder Dienste bereitzustellen, die in verschiedenen Übertragungsprotokollen sind, wobei z. B. ein OLT 50 Dienste in 1G-PON bereitstellt und ein anderes Dienste in 10G-PON bereitstellt. Wenn die CO 40 mehr als ein OLT 50 enthält, wird das Signal (d. h. das Upstream- und das Downstream-Signal) jedes OLT 50 mit den Signalen der anderen OLTs 50 (z. B. des optischen Systems 300, das wie in 1B des Kommunikationssystems 100 gezeigte Multiplexer 310, 320 enthält) multiplexiert, bevor es an den fernen Knoten 70 gesendet wird. Ähnlich senden die ONUs 60 ein Upstream-Signal 220u an die OLTs 50. Der RN 70 empfängt Upstream-Signale 221u von mehreren ONUs 60 und multiplexiert die empfangenen Upstream-Signale 221u zu einem multiplexierten Upstream-Signal 220u, bevor er das multiplexierte Upstream-Signal 220u an die CO 40 sendet.
  • Wie in 1B gezeigt ist, enthält die CO 40 mehrere optische OLT-Systeme 300, ein Lasersystem 240 (das ein erstes optisches System 242 enthält), das mit den mehreren optischen OLT-Systemen 300 verbunden ist, und OLTs 50 oder eine Anordnung oder Gruppierungen von OLTs 50, 50aa–50an, 50na–50nn, die mit den optischen OLT-Systemen 300 optisch verbunden sind. Das optische OLT-System 300 enthält Duplexfasern für getrennte Sendeverbindungen (Downstream-Signale 220d) und Empfangsverbindungen (Upstream-Signale 220u), was sich von den herkömmlichen G-PON-OLT-Transceivern, die eine einzelne Faserschnittstelle mit einem eingebauten Diplexer aufweisen, der Upstream- und Downstream-Signale innerhalb des OLT 50 trennt, unterscheidet. Das optische OLT-System 300 enthält einen Bandmultiplexer 310, einen Downstream-Multiplexer 320a zum Multiplexieren von Downstream-Signalen 220d von dem OLT 50 (im L-Red-Band) und einen Upstream-Demultiplexer 320b zum Demultiplexieren von Upstream-Signalen 220u, die von den ONUs 60 (im C-Red-Band) empfangen werden. Der Bandmultiplexer 310 wirkt als ein Diplexer, da er die Upstream-OLT-Signale 220u (im C-Red-Band) und die Downstream-OLT-Signale 220d (im L-Red-Band) zu einem Sendesignal 220 multiplexiert. Der Entwurf des optischen OLT-Systems 300 verwendet einen Downstream-Multiplexer 320a zum Multiplexieren von Downstream-Signalen SD1–SDn von einem oder mehreren OLTs 50 zu einem Downstream-Signal 220d und einen Upstream-Demultiplexer 320b zum Demultiplexieren eines multiplexierten Upstream-Signals 220u zu einem oder zu mehreren Upstream-Signalen SU1–SUn zu jedem OLT 50.
  • Das optische OLT-System 300 kann in der Downstream- bzw. in der Upstream-Richtung einen Signalfaserverstärker 330 und/oder ein Verstärkersystem 200 enthalten. Der Signalfaserverstärker 330 und/oder das Verstärkersystem 200 (2C–2E) kann eine Erbium-dotierte Faser (EDF) enthalten. Ein EDFA ist eine optische Zwischenverstärkervorrichtung, die verwendet wird, um die Stärke der über die Zuleitungsfaser 22 übermittelten optischen Signale anzuheben. Der EDFA-Signalfaserverstärker 330 ist mit dem Downstream-Multiplexer 320a und mit dem Bandmultiplexer 310 optisch verbunden und hebt die Leistung des multiplexierten Downstream-Signals 220d mit einem EDFA höherer Leistung an, bevor es in die lange Faserzuleitung 22 oder in eine Vorrichtung mit hohen Verlusten (z. B. einen Leistungsteiler) eintritt, so dass es die ONU 60 erreicht. Das Verstärkersystem 200 ist mit dem Upstream-Demultiplexer 320b und mit dem Bandmultiplexer 310 optisch verbunden und hebt die Leistung des multiplexierten Upstream-Signals 220u an. Das Verstärkersystem 200 ist so positioniert, dass das multiplexierte Upstream-Signal 220u verstärkt wird, wenn es als ein schwaches Signal bei dem optischen System 300 ankommt. In einigen Beispielen verwenden die Verstärkersysteme 200 oder die Anordnung von Verstärkersystemen (auch als eine zweite optische Vorrichtung 270 bezeichnet) das Lasersystem 240 gemeinsam, um das Upstream-Signal 220u zu verstärken, wobei sich die OLTs 50 die Kosten des Lasersystems 240 teilen.
  • Die TWDM-PONs 20 verwenden mehrere Wellenlängen in einer Faserzuleitung 22, um die Kapazität des PON 20 zu erhöhen. Die Erhöhung der Länge jeder Faserzuleitung 22 ermöglicht, dass Nutzer 30, die sich fern von der CO 40 befinden, Signale von/zu der CO 40 empfangen/senden und somit durch die TWDM-PONs 20 bedient werden. Dienstanbieter, die Kommunikationsdienste zwischen der CO 40 und den ONUs 60 bereitstellen, möchten das Teilungsverhältnis bei dem RN 70 erhöhen (z. B. das Teilungsverhältnis der Teiler, die sich bei dem RN 70 befinden, erhöhen) oder die Zuleitungsfasern 22 (z. B. von der CO 40 zu dem RN 70 oder von dem RN 70 zu den ONUs 60) erweitern, um mehr Nutzer 30 zu bedienen. Allerdings erhöht das Erhöhen des Teilungsverhältnisses der Teiler bei dem RN 70 und/oder das Erhöhen der Länge der Faserzuleitung 22 den passiven Signalverlust in dem TWDM-PON 20. Eine Erhöhung des passiven Signalverlusts fügt entweder technisch oder wirtschaftlich eine Belastung der bei den OLTs 50 und bei den ONUs 60 verwendeten optischen Sender und optischen Empfänger hinzu. Um dieses Problem zu mildern, können die Dienstanbieter die Ausgangsleistung der Sender erhöhen, die Empfindlichkeit der Empfänger verbessern oder bei dem bzw. den RN(s) 70 oder bei der CO 40 Verstärker einsetzen. In einem TWDM-PON-System 20 kann ein hinzugefügter optischer Verstärker bei dem bzw. den RN(s) 70 oder bei der CO 40 von mehreren Wellenlängen gemeinsam genutzt werden, was ermöglicht, dass das TWDM-PON-20-System im Vergleich zur Erhöhung der Leistung der Sender unter Verwendung von Hochleistungslasern oder zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Empfänger unter Verwendung hochempfindlicher Photodetektoren kostengünstiger ist. Somit ist es erwünscht, optische Verstärkersysteme 200 zu verwenden, die bei dem OLT 50 (bei der CO 40) eingesetzt sind, um den optischen Verlust der Aufwärtsstrecken-220u-Signale in dem TWDM-PON 20 zu kompensieren, und Signalfaserverstärker 330 zu verwenden, um den optischen Verlust von Downstream-Signalen zu kompensieren. in einigen Beispielen wird das Upstream-Signal 220u wegen der Entfernung, über die das Signal von der ONU 60 läuft, bis es die CO 40 erreicht, geschwächt. Somit ist es wegen der Verwendung langer Faserzuleitungen 22 zwischen den OLTs 50 und den ONUs 60 erwünscht, dass die Verstärkersysteme 200 enthalten sind, die jedem TWDM-PON 20 bei der CO 40 zugeordnet sind, um die bei der CO 40 empfangenen Upstream-Signale 220u zu verstärken. Genauer verstärken die Verstärkersysteme 200 Upstream-Signale 220u, die bei der CO 40 von den ONUs 60 empfangen werden.
  • Wieder anhand von 1A und 1B kann in einigen Implementierungen das Lasersystem 240 mit der Anordnung von Verstärkersystemen 200 (in 2C–2E auch als ein zweites optisches System 270 bezeichnet) verwendet werden, um die Upstream-Signale 220u bei der CO 40 zu verstärken, bevor sie durch die OLTs 50 empfangen werden. In einigen Beispielen werden für TWDM-PONs 20, die in dem C-Band (1530–1565 nm) oder in dem L-Band (1565–1625 nm) arbeiten, als die Verstärkersysteme 200 verbesserte Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFAs) verwendet. Jeder EDFA enthält einen Kern einer Siliciumdioxidfaser, der mit dreiwertigen Erbiumionen dotiert ist und effizient mit einem Laser bei einer Wellenlänge von 980 nm oder 1480 nm gepumpt wird und der in dem Gebiet von 1550 nm eine Verstärkung zeigt.
  • Ein Verstärkersystem 200 (z. B. ein verbesserter EDFA) kann verwendet werden, um mehrere Wellenlängen innerhalb einer einzelnen Faserzuleitung 22 zu verstärken. In der TWDM-Betriebsart werden die Upstream-Signale 220u in Burst-Betriebsarten (BM) bei der CO 40 empfangen. Die Architektur des PON veranlasst, dass die Sendebetriebsarten für Downstream-Sendung (OLT 50 zu ONU 60) und upstream (ONU 60 zu OLT 50) verschieden sind. Für die Downstream-Sendung oder für Downstream-Signale 220d sendet oder rundsendet jedes OLT 50 die optischen Downstream-Signale 220d in einer Zügig-Betriebsart (CM) an alle ONUs 60, die mit dem OLT 50 optisch verbunden sind. Die cm liegt vor, wenn der Downstream-Kanal ein optisches Datensignal besitzt. Allerdings kann die cm in der Upstream-Übertragung nicht verwendet werden. Die Verwendung der cm in der Upstream-Übertragung führt dazu, dass die Signale, die von den ONUs gesendet und durch den RN 70 empfangen werden, durch den Leistungsteiler (der für Downstream-Signale als der Leistungskoppler verwendet wird) zu einer Faser (mit Dämpfung) konvergiert werden und überlappen. Somit wird für Upstream-Übertragungen die Burst-Betriebsart-Übertragung (BM-Übertragung) verwendet. Die BM ermöglicht, dass jede ONU 60 ein Signal (d. h. ein optisches Paket) in einem zugeordneten Zeitschlitz sendet und die ONU 60 nur innerhalb ihrer Zeitschlitze senden kann. Da die ONUs 60 nicht zum Senden optischer Pakete in derselben Phase synchronisiert sind und da die Entfernung zwischen der CO 40 (dem OLT 50) und jeder ONU 60 variiert, sind die Phasen der optischen BM-Pakete, die durch das OLT 50 empfangen werden, von Paket zu Paket verschieden. Somit werden eine Burst-Betriebsart-Taktwiedergewinnung und Burst-Betriebsart-Datenwiedergewinnung (BM-CDR) bzw. ein Burst-Betriebsart-Verstärker genutzt, um die Phasenänderung und die Amplitudenänderung in kurzer Zeit zu kompensieren. Außerdem muss der Sender bei jeder ONU 60 in der BM arbeiten, um die Upstream-Signale senden zu können, ohne die anderen ONUs 60 zu blockieren. Ein BM-Sender ist dafür konfiguriert, in kurzer Zeit ein- und auszuschalten.
  • Anhand von 2A und 2B weisen die EDFAs 10, 10a, 10b, allgemein zwei Hauptkomponenten auf: die Erbium-dotierte Faser (EDF) 230 und einen Pumplaser 204. 2A zeigt einen Vorwärtspump-EDFA 10a, während 2B einen Rückwärtspump-EDFA zeigt. Der Vorwärtspump-EDFA 10a ist zum Pumpen eines Lasersignals 205 in derselben Richtung wie das Upstream-Signal 220u konfiguriert. Der Rückwärtspump-EDFA 10b ist zum Pumpen des Lasersignals 205 in einer entgegengesetzten Richtung zu der des Upstream-Signals 220u konfiguriert. Die Signalverstärkung der EDFAs 10 findet statt, während das Signal durch den EDF 230 läuft, wo der Pumplaser 204 seine Energie an das Upstream-Signal 220u gibt und somit das Upstream-Signal 220u verstärkt und die Leistung des Pumplasers 204 verringert.
  • Das Erbium der EDF 230 weist für seine Valenzelektronen einen metastabilen Energiezustand auf. Elektronen, die auf höhere Energiezustände angeregt werden, führen eine Relaxation auf das metastabile Energieniveau aus und verbleiben dort für eine längere Zeitdauer, bevor sie eine Relaxation auf den Grundzustand ausführen, wobei sie ein Photon in das C- oder L-Band freisetzen, falls sie nicht durch andere Photonen 'stimuliert' werden. Dies wird üblicherweise als spontane Emission bezeichnet. Falls dagegen ein Photon mit ähnlicher Energie mit dem angeregten Elektron in Wechselwirkung tritt, kann es eine Relaxation des Elektrons zurück auf den Grundzustand stimulieren, während das Photon durchgeht, was einen Clone des Photons erzeugt, der die gleiche Frequenz, Phase und Richtung aufweist. Dies wird üblicherweise als stimulierte Emission bezeichnet. In einigen Fällen absorbieren die Grundzustandselektronen die Photonen und stoßen die Elektronen somit in einen angeregten Zustand. Dies wird als spontane Absorption bezeichnet. Der Pumplaser 204 in dem EDFA 10 ist dafür verantwortlich, die Valenzelektronen über spontane Absorption auf einen höheren Energiezustand anzuregen. Die angeregten Elektronen ermöglichen daraufhin, dass das Signal stimulierte Emissionen erzeugt und verstärken das Signal somit. Die Gesamtverstärkung des EDFA 10 wird durch verschiedene Faktoren wie etwa die Menge der Dotierung, die Länge der Erbium-dotierten Faser und die Stärke des Pumplasers bzw. der Pumplaser bestimmt. Üblicherweise können EDFAs 10 mit einer Betriebsart mit konstanter Verstärkungsleistung arbeiten, indem sie die Eingangs- und die Ausgangsleistung überwachen und die Pumpleistung der Laserpumpe 204 dementsprechend einstellen. Allerdings kann die Verstärkung des für BM-Signale verwendeten EDFA 10 nicht durch eine automatische Verstärkungsregelschleife geregelt werden. Das stark fluktuierende Eingangssignal ändert das Verhältnis angeregter Elektronen zu Grundelektronen und ändert somit die Verstärkung des Verstärkers 10. Dies geschieht üblicherweise mit einer höheren Rate als der, auf die der Pumplaser 204 eingestellt werden kann, um die Änderung zu kompensieren. Dies kann verursachen, dass automatische Verstärkungs- und Leistungsregelschleifen ein nicht vorhersagbares Verhalten erzeugen, was sehr unerwünscht ist. Um dies zu vermeiden, können BM-EDFAs bei einer Betriebsart mit konstantem Strom oder bei einer Betriebsart mit konstanter Pumpleistung verwendet werden. Allerdings weist ein EDFA 10 ohne Verstärkungsklemmung in dem ersten Signal-Burst nach einer Periode ohne Signal eine Verstärkungsauslenkung auf. Während der Periode ohne Signal werden Grundelektronen auf das angeregte Pumpphotonenniveau angeregt. Allerdings bedeutet das Fehlen von Signalen, dass es keine stimulierten Emissionen gibt, um dies auszugleichen, was somit das Verhältnis angeregter Photonen zu Grundphotonen stark erhöht. Die große Verstärkungsauslenkung verursacht für die OLT-Empfänger 50 Probleme. Eine Lösung hierfür ist, starkes Licht außerhalb des Signalbands (z. B. Klemmlicht 202) zu verwenden, um die EDFA-Verstärkung auf ein festes Niveau zu 'klemmen', so dass die Verstärkungsauslenkung stark verringert werden kann. Der Klemmlaser 202 begrenzt die optische Verstärkung und die Anregungsdichte und stabilisiert somit die optische Verstärkung. Ein Klemmsignal 203 ist effektiv ein Außerbandsignal mit verhältnismäßig hoher Leistung, das ebenfalls durch die Verstärkungsstufe bei der EDF 230 verstärkt wird. Somit verbraucht es mit einer festen Rate eine gewisse Menge angeregter Photonen, selbst wenn es kein Signal gibt, was somit verhindert, dass sich die Verstärkung des EDFA 10 erheblich ändert. Die relative Leistung des Klemmsignals 203 und des Eingangssignals 220u werden sorgfältig gewählt, um die absolute Verstärkung und die Verstärkungsänderung des EDFA 10 zu steuern. Durch Verwendung eines Klemmlasers 220 können die EDFAs 10 mit einer Betriebsart mit konstanter Pumpleistung oder konstantem Strom arbeiten und weiterhin über die Lebensdauer einen geeigneten Verstärkungspegel aufrechterhalten.
  • Wie zuvor diskutiert wurde, sind die Upstream-Signale 220u in der BM, was für jede ONU 60 einen Zeitschlitz bereitstellt, um ihr Signal 221u upstream zu senden. Somit kann in einigen Beispielen eine Burst-Länge, die jedem Signal 221u der ONU zugeordnet ist, von einer anderen Burst-Länge, die einer anderen ONU 60 zugeordnet ist, verschieden sein. Die Burst-Länge kann hunderte Mikrosekunden lang sein. Üblicherweise arbeitet der EDFA im Sättigungsgebiet, so dass Verstärkungsänderungen während eines langen Burst eine Empfindlichkeitsverschlechterung oder einen Paketverlust auf der Empfängerseite des OLT 50 verursachen. Weiter anhand von 2A und 2B ist zuvor ein verstärkungsgeklemmter EDFA 10 vorgeschlagen worden, um dieses Problem durch Einspeisen von starkem Außersignalband-Licht 205 von einem Klemmlaser 202 mit optischen TWDM-Upstream-Signalen 220u zu lösen. Das Klemmlicht 205 klemmt die Verstärkung der EDF 230 auf einen viel kleineren Bereich und verringert somit die Signalleistungsänderung stark. Der gezeigte EDFA 10 enthält den Klemmlaser 202, der Klemmlicht 203 an einen ersten Kombinierer 212a ausgibt, der ein empfangenes Upstream-Signal 220u von dem RN 70 kombiniert. Der erste Kombinierer 212a kombiniert das empfangene Upstream-Signal 220u und das empfangene Klemmlicht 203 und gibt ein erstes kombiniertes Signal aus. Anhand von 2A, die das Vorwärtspumpen beschreibt, empfängt der zweite Kombinierer 212b das erste kombinierte Signal und ein Pumplicht 205 von einem Pumplaser 204 und kombiniert er die empfangenen Signale zu einem zweiten kombinierten Signal. Das zweite kombinierte Signal (das das multiplexierte Signal 220u, das Klemmsignal 203 und das Pumpsignal 205 enthält) läuft über die EDF 230, wo das multiplexierte Signal 220u und das Klemmsignal 203 verstärkt werden und wo das geteilte Pumplasersignal 205 gedämpft wird. Anhand von 2B, die das Rückwärtspumpen beschreibt, hat die EDF 230 das erste kombinierte Signal von dem ersten Kombinierer 212a empfangen. Bei der Ausgabe der EDF 230 fügt der zweite Kombinierer 212b das Pumplasersignal 205 in die EDF 230 in der entgegengesetzten Fortpflanzungsrichtung zu der des ersten multiplexierten Signals 220u ein, was somit ermöglicht, dass das erste multiplexierte Signal 220u innerhalb der EDF 230 verstärkt wird, und bildet somit an dem Ausgang der EDF 230 das verstärkte Ausgangssignal. Wieder sowohl anhand von 2A als auch von 2B empfängt ein Reinigungsfilter 240 das verstärkte Signal und beseitigt das verstärkte Klemmsignal 203 und irgendein restliches Pumpsignal 205; wobei es eine verstärkte Version des Upstream-Signals 220u belässt, die daraufhin von dem EDFA 10, 10a, 10b, ausgegeben wird. Die gezeigten EDFAs 10, 10a, 10b, enthalten einen Klemmlaser 202 und einen Pumplaser 204, die beide teure Teile sind. Somit wären für ein Kommunikationssystem, das eine CO 40 aufweist, die mehrere TWDM-PONs 20 unterstützt, die jeweils einen EDFA 10 enthalten, die Kosten des Kommunikationssystems hoch und nicht kostengünstig. Somit enthält das vorgeschlagene Kommunikationssystem 100 optische Teiler (z. B. bei dem Lasersystem 240), die die gemeinsame Nutzung des Klemmlasers 202 und des Pumplasers 204 unter den mehreren Verstärkersystemen 200 ermöglichen.
  • Anhand von 2C–2E nutzen die Verstärkersysteme 200 (d. h. der verbesserte EDFA) einen Klemmlaser 202 und einen Pumplaser 204, die in dem Lasersystem 240 enthalten sind, gemeinsam. Die gemeinsame Nutzung des Lasersystems 240 unter den mehreren Verstärkersystemen 200, auch als das zweite optische System 270 bezeichnet, verringert die Kosten des zweiten optischen Systems 270 stark. Somit enthält das in 2C–2E gezeigte System 100 anders als die EDFAs 10, 10a, 10b, aus 2A und 2B, die den Pumplaser 204 und den Klemmlaser 202 enthalten, die jeder EDF 230 zugeordnet sind, die Verstärkersysteme 200, die das Pumplasersignal 203 und das Klemmsignal 203 unter den EDFs 230 gemeinsam nutzen. In einigen Beispielen unterstützt eine CO 40 20.000–30.000 Nutzer 30. Ein TWDM-PON 20 mit 10 Wellenlängen und 32 Zeitschlitzen pro TDM-PON ermöglicht, dass jedes TWDM-PON 20 320 Nutzer 30 unterstützt. Somit sind bei der CO 40 63–94 Verstärkersysteme 200 notwendig, um die 20.000–30.000 Nutzer 30 zu unterstützen. Somit verringert die gemeinsame Nutzung des Pumplasers 204 und des Klemmlasers unter den 63–94 Verstärkersystemen 200 anstelle der Verwendung eines Klemmlasers 202 und eines Pumplasers pro Verstärkersystem 200 die Gesamtkosten des Kommunikationssystems 100 stark.
  • Die 2C–2E bieten schematische Ansichten des Lasersystems 240, das eine Laserpumpe 204, einen Klemmlaser 202 und ein erstes optisches System 242, 242a, 242b und das zweite optische System 270, das die mehreren Verstärkersysteme 200, 200a–200m, enthält, enthält. Jedes Verstärkersystem 200 gibt ein verstärktes Ausgangs- oder Upstream-Signal 224 aus, das mit einem Upstream-Demultiplexer 320b, 320ba–320bn, verbunden ist, der das ausgegebene verstärkte Upstream-Signal 224 in ein oder mehrere Upstream-Signale SU1–SUn zu jedem OLT 50 demultiplexiert. Das Lasersystem 240 ist mit jedem Verstärkersystem 200 optisch verbunden. In einigen Beispielen ist jedes Verstärkersystem 200 dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Das Lasersystem 240 kann einen Controller 280 in Kommunikation mit dem Pumplaser 204 und mit dem Klemmlaser 202 enthalten. Der Controller 280 ist dafür konfiguriert, die Gesamtpumpleistungsausgabe des Pumplasersignals 205 und eine Gesamtklemmlaserausgabe des Klemmlasersignals 203 zu steuern.
  • Anhand von 2C und 2D ist das erste optische System 242, 242a mit einem Klemmlaser 202 und mit einem Pumplaser 204 optisch verbunden. Außerdem enthält das erste optische System 242a einen ersten und einen zweiten optischen Teiler 244, 244a, 244b. Der erste optische Teiler 244a (z. B. ein 1-mal-M-Teiler) ist dafür konfiguriert, von dem Klemmlaser 202 ein Klemmlasersignal 203 zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal 203 in M geteilte Klemmlasersignale 203a, 203aa–an, zu teilen. Der zweite optische Teiler 244b (z. B. ein 1-mal-N-Teiler) ist dafür konfiguriert, von dem Pumplaser 204 ein Pumplasersignal 205 zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal 205 in N geteilte Pumplasersignale 205a, 205aa–205an, zu teilen. Somit werden der Pumplaser 204 und der Klemmlaser 202 von M bzw. N Verstärkersystemen 200 gemeinsam genutzt, was die Kosten der aktiven Komponenten stark verringert. M und N sind ganze Zahlen und können gleich oder ungleich sein.
  • Anhand von 2C ist das zweite optische System 270 mit dem ersten optischen System 242a optisch verbunden. Darüber hinaus enthält das zweite optische System 270 Verstärkersysteme 200, wobei jedes Verstärkersystem 200 dafür konfiguriert ist, ein multiplexiertes Upstream-Signal 220u von einem einem TWDM-PON 20 zugeordneten RN 70 zu empfangen. Außerdem enthält jedes Verstärkersystem 200 einen ersten und einen zweiten Kombinierer 212, 212a, 212b, (zusammengefasst als das Kombinierersystem 210, 210a–n, bezeichnet), die mit einer Erbium-dotierten Faser 230 optisch verbunden sind. Der erste Kombinierer 212a ist mit dem ersten optischen Teiler 244a optisch verbunden und der zweite Kombinierer 212b ist mit dem zweiten Teiler 244b optisch verbunden. Der erste Kombinierer 212a ist dafür konfiguriert, das multiplexierte Upstream-Signal 220u und eines der geteilten Klemmlasersignale 203a zu empfangen und das multiplexierte Upstream-Signal 220u und das geteilte Klemmlasersignal 203a zu einem ersten kombinierten Signal 222 zu kombinieren. Darüber hinaus ist der zweite Kombinierer 212b dafür konfiguriert, das erste kombinierte Signal 222 und eines der geteilten Pumplasersignale 205a zu empfangen, das erste kombinierte Signal 222 und das geteilte Pumplasersignal 205a zu einem zweiten kombinierten Signal 223 zu kombinieren und das zweite kombinierte Signal 223 an die EDF 230 auszugeben. Das zweite kombinierte Signal 223 enthält eines der geteilten Pumplasersignale 205a und das erste kombinierte Signal 222 (d. h. das multiplexierte Signal 220u und eines der geteilten Klemmlasersignale 203a). Die EDF 230 empfängt das zweite kombinierte Signal 223 und verstärkt das multiplexierte Signal 220u und die geteilten Klemmlasersignale 203a. Außerdem dämpft die EDF 230 das geteilte Pumplasersignal 205a des zweiten kombinierten Signals 223. Die EDF 230 gibt ein verstärktes Ausgangssignal 224 an einen Demultiplexer, der mit dem zweiten optischen System 270 optisch verbunden ist, aus. Das verstärkte Ausgangssignal 224 enthält das verstärkte zweite kombinierte Signal 223 und das gedämpfte geteilte Pumplasersignal 205a. Genauer ist jedes Verstärkersystem 200 mit einem jeweiligen Demultiplexer 320b verbunden. In einigen Implementierungen enthält das Verstärkersystem 200 ein Reinigungsfilter 240, das das verstärkte Ausgangssignal 224 empfängt und zu einem gefilterten verstärkten Signal 226, das nur das verstärkte multiplexierte Signal enthält und das verstärkte Klemmsignal 203a und irgendein gedämpftes Pumpsignal 205a beseitigt, filtert, bevor es es an den jeweiligen Demultiplexer 320b ausgibt.
  • 2C beschreibt ein Vorwärtspumpverstärkersystem 200, bei dem die Richtung des Lasersignals 205 dieselbe wie die des multiplexierten Signals 220u ist. Dagegen beschreibt 2D ein Rückwärtspumpverstärkersystem 200, bei dem sich das Pumplasersignal 205 in der entgegengesetzten Richtung zu dem multiplexierten Signal 220u fortpflanzt. In diesem Fall enthält jedes Verstärkersystem 200 einen ersten und einen zweiten Kombinierer 212, 212a, 212b, die mit einer Erbium-dotierten Faser 230, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kombinierer 212a, 212b positioniert ist, optisch verbunden sind. Der erste Kombinierer 212a ist mit dem ersten optischen Teiler 244a optisch verbunden und der zweite Kombinierer 212b ist mit dem zweiten Teiler 244b optisch verbunden. Der erste Kombinierer 212a ist dafür konfiguriert, das multiplexierte Upstream-Signal 220u und eines der geteilten Klemmlasersignale 203a zu empfangen und das multiplexierte Upstream-Signal 220u und das geteilte Klemmlasersignal 203a zu einem ersten kombinierten Signal 222 zu kombinieren.
  • Die EDF 230 empfängt das erste kombinierte Signal 222 und verstärkt das erste kombinierte Signal 222 zu einem verstärkten ersten kombinierten Signal 223. Das geteilte Klemmlasersignal 203a und das multiplexierte Signal 220u des ersten kombinierten Signals 222 pflanzen sich in derselben Richtung fort. Ein Eingang/Ausgang des zweiten Kombinierers 212b ist mit einem Ausgang der EDF 230 verbunden. Der zweite Kombinierer 212b ist zum Empfangen eines geteilten Pumplasersignals 205a und um es in die EDF 230 einzufügen konfiguriert, wobei sich das geteilte Pumplasersignal 205a in einer entgegengesetzten Richtung zu dem ersten kombinierten Signal 222 fortpflanzt. Mit anderen Worten, der zweite Kombinierer 212b empfängt das Pumplasersignal 205a und das verstärkte erste kombinierte Signal 223 und kombiniert beide Signale zu einem verstärkten Zwischensignal 227, das ein bidirektionales Signal enthält, das das verstärkte erste kombinierte Signal 223 und das geteilte Pumplasersignal 205a ist. Somit wird das erste kombinierte Signal 222 innerhalb der EDF 230 unter Verwendung der Leistung des geteilten Pumplasersignals 205a verstärkt, wobei ein verstärktes Ausgangssignal 224 erzeugt wird, das von dem zweiten Kombinierer 224 ausgegeben wird. Außerdem ist der zweite Kombinierer 212b dafür konfiguriert, ein verstärktes Ausgangssignal 224, das das verstärkte erste kombinierte Signal 223, d. h. das verstärkte Zwischensignal 227 ohne das geteilte Pumplasersignal 205a, ist, an einen Demultiplexer 320b auszugeben, der mit dem zweiten optischen System 270 optisch verbunden ist. Jedes Verstärkersystem 200 kann mit einem jeweiligen Demultiplexer 320b verbunden sein. In einigen Implementierungen enthält das Verstärkersystem 200 ein Reinigungsfilter 240, das das verstärkte Ausgangssignal 224 empfängt und daraufhin zu einem gefilterten verstärkten Signal 226 filtert, bevor es es an den jeweiligen Demultiplexer 320b ausgibt. Das gefilterte verstärkte Signal 226 enthält nur das verstärkte multiplexierte Signal und beseitigt das verstärkte Klemmsignal 203a. Zusätzlich oder alternativ kann in einigen Beispielen an dem Ausgang der Erbium-dotierten Faser ein anderes Reinigungsfilter (nicht gezeigt) positioniert sein, um irgendein restliches Pumpsignal aus dem verstärkten Zwischensignal zu beseitigen.
  • 2E zeigt ein anderes Verfahren zur gemeinsamen Nutzung des Klemmlasers 202 und des Pumplasers 204 unter den Verstärkersystemen 200. In diesem Fall werden das Klemmsignal 203 und das Pumpsignal 205 bei dem Lasersystem 240 kombiniert und enthält das Kombinierersystem 210 einen Kombinierer 212, 212d. Das erste optische System 242, 242b enthält einen ersten Kombinierer 212c und einen Teiler 244, 244c. Der erste Kombinierer 212c ist dafür konfiguriert, das Pumplasersignal 205 von dem Pumplaser 204 und das Klemmlasersignal 203 von dem Klemmlaser 202 zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal 205 und das empfangene Klemmlasersignal 203 zu einem ersten kombinierten Signal 213 zu kombinieren. Der Teiler 244c ist dafür konfiguriert, das erste kombinierte Signal 213 in die geteilten Signale 213a, 213aa–213an, zu teilen. Das zweite optische System 270 ist mit dem ersten optischen System 242b optisch verbunden. Das zweite optische System 270 enthält die Verstärkersysteme 200. Jedes Verstärkersystem 200 ist dafür konfiguriert, das multiplexierte Upstream-Signal 220u zu empfangen. Außerdem enthält jedes Verstärkersystem 200 einen zweiten Kombinierer 212d und eine Erbium-dotierte Faser 230, die ein Eingangsende und ein Ausgangsende aufweist. Der zweite Kombinierer 212d ist mit dem Eingangsende optisch verbunden. Der zweite Kombinierer 212d ist dafür konfiguriert, das multiplexierte Upstream-Signal 220u und eines der geteilten Signale 213a, 213aa–213an, zu empfangen und das multiplexierte Upstream-Signal 220u und eines der geteilten Signale 213a, 213aa–213an, zu einem zweiten kombinierten Signal 223 zu kombinieren. Das zweite kombinierte Signal 223 geht über die EDF 230, die das multiplexierte Signal 220u und das Klemmsignal 203 der geteilten Signale 213a verstärkt, während sie das Pumpsignal 205 der geteilten Signale 213a dämpft. Dies erzeugt ein verstärktes Ausgangssignal 224. Das Verstärkersystem 200 gibt das verstärkte Ausgangssignal 224 an einen Demultiplexer, der mit dem Verstärkersystem 200 von dem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser 230 des jeweiligen Verstärkersystems 200 optisch verbunden ist, aus. In einigen Beispielen enthält das Verstärkersystem 200 ein Reinigungsfilter 240, das das verstärkte Ausgangssignal 224 empfängt und daraufhin zu einem gefilterten verstärkten Signal 226 filtert, das nur das verstärkte multiplexierte Signal 220u umfasst, und das verstärkte Klemmsignal 203 und irgendein restliches Pumpsignal 205 beseitigt, bevor es es an den jeweiligen Demultiplexer 320b ausgibt.
  • 3 ist eine beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren 300 zum Verstärken eines Upstream-Signals 220 unter Verwendung des in 2C beschriebenen Systems. Im Block 302 enthält das Verfahren 300 das Empfangen eines Klemmlasersignals 203 bei einem ersten optischen Teiler 244a eines ersten optischen Systems 242a, das mit einem Klemmlaser 202 optisch verbunden ist. Im Block 304 enthält das Verfahren 300 das Empfangen eines Pumplasersignals 205 bei einem zweiten optischen Teiler 244b des ersten optischen Systems 242a, das mit einem Pumplaser 204 optisch verbunden ist. Im Block 306 enthält das Verfahren das Teilen des empfangenen Klemmlasersignals 203 in geteilte Klemmlasersignale 203a bei dem ersten optischen Teiler 244a. Im Block 308 enthält das Verfahren 300 das Teilen des empfangenen Pumplasersignals 205 in geteilte Pumplasersignale 205a bei dem zweiten optischen Teiler 244b. Außerdem enthält das Verfahren 300 im Block 310 das Empfangen der geteilten Klemmlasersignale 203a und der geteilten Pumplasersignale 205a bei dem zweiten optischen System 270, das Verstärkersysteme 200 aufweist. Jedes Verstärkersystem 200 empfängt eines der geteilten Klemmlasersignale 203a und eines der geteilten Pumplasersignale 205a. Jedes Verstärkersystem 200 weist einen ersten und einen zweiten Kombinierer 212, 212b (d. h. das Kombinierersystem 210) auf. Im Block 312 enthält das Verfahren 300 außerdem das Empfangen eines multiplexierten Upstream-Signals 220u bei jedem Verstärkersystem 200. Im Block 314 enthält das Verfahren 300 das Kombinieren des multiplexierten Upstream-Signals 220u und des empfangenen geteilten Klemmsignals 203a zu einem ersten kombinierten Signal 222 bei dem ersten Kombinierer 212a jedes Verstärkersystems 200. Im Block 316 enthält das Verfahren 300 das Kombinieren des ersten kombinierten Signals 222 und des geteilten Lasersignals 205a zu einem zweiten kombinierten Signal 223 bei dem zweiten Kombinierer 212b jedes Verstärkersystems 200. Im Block 318 enthält das Verfahren 300 das Verstärken des multiplexierten Signals und des geteilten Klemmsignals 203a des zweiten kombinierten Signals 223 bei der Erbium-dotierten Faser, die mit einem Ausgang des zweiten Kombinierers 212b optisch verbunden ist. Im Block 320 enthält das Verfahren 300 das Dämpfen des geteilten Pumplasersignals 205a des zweiten kombinierten Signals 223 bei der EDF 230 und im Block 322 das Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals 224 von jedem Verstärkersystem 200 an einen Demultiplexer 320b, der mit dem Verstärkersystem 200 optisch verbunden ist. Das verstärkte Ausgangssignal 224 enthält das verstärkte multiplexierte Signal, das verstärkte geteilte Klemmlasersignal und das gedämpfte geteilte Klemmlasersignal.
  • 4 ist eine zweite beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren 400 des Verstärkens eines Upstream-Signals 220 unter Verwendung des in 2D beschriebenen Systems. Im Block 402 enthält das Verfahren 400 das Empfangen eines Klemmlasersignals 203 bei einem ersten optischen Teiler 244a eines ersten optischen Systems 242a, das mit einem Klemmlaser 202 optisch verbunden ist. Im Block 404 enthält das Verfahren 400 das Empfangen eines Pumplasersignals 205 bei einem zweiten optischen Teiler 244b des ersten optischen Systems 242a, das mit einem Pumplaser 204 optisch verbunden ist. Im Block 406 enthält das Verfahren das Teilen des empfangenen Klemmlasersignals 203 in geteilte Klemmlasersignale 203a bei dem ersten optischen Teiler 244a. Im Block 408 enthält das Verfahren 400 das Teilen des empfangenen Pumplasersignals 205 in geteilte Pumplasersignale 205a bei dem zweiten optischen Teiler 244b. Außerdem enthält das Verfahren 400 im Block 410 das Empfangen der geteilten Klemmlasersignale 203a und der geteilten Pumplasersignale 205a bei dem zweiten optischen System 270, das Verstärkersysteme 200 aufweist. Jedes Verstärkersystem 200 empfängt eines der geteilten Klemmlasersignale 203a und eines der geteilten Pumplasersignale 205a. Jedes Verstärkersystem 200 weist einen ersten und einen zweiten Kombinierer 212, 212b und eine Erbium-dotierte Faser 230 auf. Außerdem enthält das Verfahren 400 im Block 412 das Empfangen eines multiplexierten Upstream-Signals 220u bei jedem Verstärkersystem 200. Im Block 414 enthält das Verfahren 400 das Kombinieren des multiplexierten Upstream-Signals 220u und des empfangenen geteilten Klemmsignals 203a zu einem ersten kombinierten Signal 222 bei dem ersten Kombinierer 212a jedes Verstärkersystems 200. Im Block 416 enthält das Verfahren 400 das Verstärken des ersten kombinierten Signals zu einem verstärkten ersten kombinierten Signal 223 bei der Erbium-dotierten Faser 230, die mit einem Ausgang des ersten Kombinierers und mit einem Ausgang des zweiten Kombinierers optisch verbunden ist. Im Block 418 enthält das Verfahren 400 das Kombinieren des verstärkten ersten kombinierten Signals 223 und eines der geteilten Pumplasersignale 205a zu einem verstärkten Zwischensignal 227 auf sich entgegengesetzt fortpflanzende Weise bei dem zweiten Kombinierer 212b jedes Verstärkersystems 200. Dies ermöglicht, dass das geteilte Pumplasersignal 205a in der EDF 230 in Bezug auf das erste kombinierte Signal 222 in einer entgegengesetzten Richtung läuft, um die Verstärkung des ersten kombinierten Signals 222 durch die EDF 230 zu ermöglichen. Im Block 420 enthält das Verfahren 400 das Dämpfen des geteilten Lasersignals 205a des verstärkten Zwischensignals 227 bei der EDF 230 jedes Verstärkersystems 200. Im Block 422 enthält das Verfahren 400 außerdem das Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals 224, das das verstärkte erste kombinierte Signal 223 enthält, von jedem Verstärkersystem 200 an einen Demultiplexer 320b, der mit dem Verstärkersystem 200 optisch verbunden ist. Außerdem oder alternativ kann bei dem Ausgang der Erbium-dotierten Faser in einigen Beispielen ein anderes Reinigungsfilter vorhanden sein, um irgendein restliches Pumpsignal aus dem verstärkten Zwischensignal zu beseitigen.
  • 5 ist eine dritte beispielhafte Anordnung von Operationen für ein Verfahren 500 zum Verstärken eines Upstream-Signals unter Verwendung des in 2E beschriebenen Systems. Im Block 502 enthält das Verfahren 500 das Empfangen eines Klemmlasersignals 203 von einem Klemmlaser 202 und eines Pumplasersignals 205 von einem Pumplaser 204 bei einem ersten optischen Kombinierer 212c. Im Block 504 enthält das Verfahren 500 das Kombinieren des Klemmlasersignals 203 und des Pumplasersignals 205 zu einem ersten kombinierten Signal 213 bei dem ersten optischen Kombinierer 212c und im Block 506 das Empfangen des ersten kombinierten Signals 213 bei einem Teiler 244c, der mit dem ersten Kombinierer 212c optisch verbunden ist. Im Block 508 enthält das Verfahren 500 außerdem das Teilen des ersten kombinierten Signals 213 in geteilte Signale 213a, 213aa–213an bei dem Teiler 244c. Im Block 510 enthält das Verfahren 500 das Empfangen der geteilten Signale 213a, 213aa–213an, bei einem zweiten optischen System 270, das Verstärkersysteme 200 aufweist. Jedes Verstärkersystem 200 empfängt eines der geteilten Signale 213a, 213aa–213an. Im Block 512 enthält das Verfahren 500 das Empfangen eines multiplexierten Upstream-Signals 220u bei jedem Verstärkersystem 200. Außerdem enthält das Verfahren 500 im Block 514 das Kombinieren des multiplexierten Signals 220u und des empfangenen geteilten Signals 213a, 213aa–213an, zu einem zweiten kombinierten Signal 223 bei einem Kombinierer 212d jedes Verstärkersystems 200. Im Block 516 enthält das Verfahren 500 das Empfangen des zweiten kombinierten Signals 230 bei einer EDF 230 jedes Verstärkersystems 200. Im Block 518 enthält das Verfahren 500 das Ausgeben des zweiten kombinierten Signals 223 als ein verstärktes Ausgangssignal 224 von der EDF 230 jedes Verstärkersystems 200 an einen Demultiplexer 320b, der mit dem Verstärkersystem 200 optisch verbunden ist. Alternativ enthält das Verfahren 500 im Block 516 in einigen Beispielen das Verstärken des multiplexierten Signals 220u und des geteilten Klemmsignals 203a des zweiten kombinierten Signals 223 bei der EDF 230, die mit einem Ausgang des zweiten Kombinierers 212b optisch verbunden ist. Außerdem (alternativ) enthält das Verfahren 500 im Block 518 das Dämpfen des geteilten Pumplasersignals 205a des zweiten kombinierten Signals 223 bei der EDF 230 und das Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals 224 von jedem Verstärkersystem 200 an einen Demultiplexer 320b, der mit dem Verstärkersystem 200 optisch verbunden ist. Das verstärkte Ausgangssignal 224 enthält das verstärkte multiplexierte Signal, das verstärkte geteilte Klemmlasersignal und das gedämpfte geteilte Klemmlasersignal.
  • Anhand von 3–5 ist jedes Verstärkersystem 200 in einigen Implementierungen dafür konfiguriert, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Ferner können die Verfahren 300, 400, 500 das Steuern einer Gesamtpumpleistungsausgabe und einer Gesamtklemmlaserausgabe unter Verwendung eines Controllers in Kommunikation mit dem Pumplaser 204 und mit dem Klemmlaser 202 enthalten. In einigen Beispielen enthalten die Verfahren 300, 400, 500 ferner das Empfangen des verstärkten Ausgangssignals 224 bei dem Upstream-Demultiplexer 320b, das Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals 224 zu einem oder zu mehreren demultiplexierten Ausgangssignalen SU1–SUn bei dem Upstream-Demultiplexer 320b und das Ausgeben eines demultiplexierten Ausgangssignals SU1–SUn an jedes OLT 50, das mit dem Upstream-Demultiplexer 320b optisch verbunden ist, von dem Demultiplexer 320b. Das multiplexierte Signal 220u kann Upstream-Signale enthalten, wobei jedes Upstream-Signal von einer optischen Netzabschlusseinheit ONU empfangen wird. Außerdem können die Verfahren 300, 400, 500 in einigen Beispielen das Filtern des verstärkten Ausgangssignals 224 (zu einem gefilterten verstärkten Signal 226) bei einem Reinigungsfilter 240, bevor das verstärkte Ausgangssignal 224 an den Upstream-Demultiplexer 320b ausgegeben wird, enthalten. Das gefilterte verstärkte Signal 226 enthält ein verstärktes multiplexiertes Signal 220u und beseitigt irgendein verstärktes Klemmsignal 203a und/oder irgendein restliches Pumplasersignal 205a.
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Controllers 280 oder einer beispielhaften Computervorrichtung 600, der bzw. die zum Implementieren der in diesem Dokument beschriebenen Systeme und Verfahren verwendet werden kann. Die Computervorrichtung 600 soll verschiedene Formen digitaler Computer wie etwa Laptops, Desktops, Workstations, Personal Digital Assistants, Server, Blade-Server, Großrechner und andere geeignete Computer repräsentieren. Die hier gezeigten Komponenten, ihre Verbindungen und Beziehungen und ihre Funktionen sollen nur beispielhaft sein und sollen die Implementierungen der in diesem Dokument beschriebenen und/oder beanspruchten Erfindungen nicht beschränken.
  • Die Computervorrichtung 600 enthält einen Prozessor 610, einen Datenspeicher 620, eine Speichervorrichtung 630, eine schnelle Schnittstelle/einen schnellen Controller 640, die bzw. der mit dem Datenspeicher 620 und mit schnellen Erweiterungsports 650 verbunden ist, und eine langsame Schnittstelle/einen langsamen Controller 660, die bzw. der mit dem langsamen Bus 670 und mit der Speichervorrichtung 630 verbunden ist. Jede der Komponenten 610, 620, 630, 640, 650 und 660 ist unter Verwendung verschiedener Busse miteinander verbunden und kann nach Bedarf auf einem gemeinsamen Motherboard oder auf andere Weise montiert sein. Der Prozessor 610 kann Anweisungen für die Ausführung innerhalb der Computervorrichtung 600 einschließlich Anweisungen, die in dem Datenspeicher 620 oder in der Speichervorrichtung 630 gespeichert sind, verarbeiten, um graphische Informationen für eine graphische Nutzerschnittstelle (GUI) auf einer externen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung wie etwa einer mit der schnellen Schnittstelle 640 gekoppelten Anzeige 680 anzuzeigen. In anderen Implementierungen können nach Bedarf mehrere Prozessoren und/oder mehrere Busse zusammen mit mehreren Datenspeichern und Datenspeichertypen verwendet sein. Außerdem können mehrere Computervorrichtungen 600 verbunden sein, wobei jede Vorrichtung Teile der notwendigen Operationen (z. B. als eine Serverbank, als eine Gruppe von Blade-Servern oder als ein Mehrprozessorsystem) bereitstellt.
  • Der Datenspeicher 620 speichert nicht temporär Informationen innerhalb der Computervorrichtung 600. Der Datenspeicher 620 kann ein computerlesbares Medium, ein oder mehrere flüchtige Datenspeichereinheiten oder ein oder mehrere nichtflüchtige Datenspeichereinheiten sein. Der nicht temporäre Speicher 620 können physikalische Vorrichtungen sein, die zum Speichern von Programmen (z. B. Folgen von Anweisungen) oder Daten (z. B. Programmzustandsinformationen) auf temporärer oder auf dauerhafter Grundlage zur Verwendung durch die Computervorrichtung 600 verwendet werden. Beispielhafte nichtflüchtige Datenspeicher enthalten Flash-Datenspeicher und Nur-Lese-Datenspeicher (ROM)/programmierbaren Nur-Lese-Datenspeicher (PROM)/löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Datenspeicher (EPROM)/elektronisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Datenspeicher (EEPROM) (der z. B. üblicherweise für Firmware wie etwa für Boot-Programme verwendet wird), sind darauf aber nicht beschränkt. Beispiele für flüchtige Datenspeicher enthalten Schreib-Lese-Datenspeicher (RAM), dynamischen Schreib-Lese-Datenspeicher (DRAM), statischen Schreib-Lese-Datenspeicher (SRAM) und Phasenänderungsdatenspeicher (PCM), sind darauf aber nicht beschränkt.
  • Die Speichervorrichtung 630 kann einen Massenspeicher für die Computervorrichtung 600 bereitstellen. In einigen Implementierungen ist die Speichervorrichtung 630 ein computerlesbares Medium. In verschiedenen anderen Implementierungen kann die Speichervorrichtung 630 eine Diskettenvorrichtung, eine Festplattenvorrichtung, eine Vorrichtung mit optischen Platten oder eine Bandvorrichtung, ein Flash-Datenspeicher oder eine andere ähnliche Festkörperdatenspeichervorrichtung oder eine Anordnung von Vorrichtungen einschließlich Vorrichtungen in einem Speicherbereichsnetz oder in anderen Konfigurationen sein. In zusätzlichen Implementierungen ist ein Computerprogrammprodukt konkret in einem Informationsträger verkörpert. Das Computerprogrammprodukt enthält Anweisungen, die, wenn sie ausgeführt werden, ein oder mehrere Verfahren wie etwa die oben Beschriebenen ausführen. Der Informationsträger ist ein computer- oder maschinenlesbares Medium wie etwa der Datenspeicher 620, die Speichervorrichtung 630 oder der Datenspeicher im Prozessor 610.
  • Der schnelle Controller 640 managt bandbreitenintensive Operationen für die Computervorrichtung 600, während der langsame Controller 660 weniger bandbreitenintensive Operationen managt. Eine solche Zuordnung von Betrieben ist nur beispielhaft. In einigen Implementierungen ist der schnelle Controller 640 mit dem Datenspeicher 620, mit der Anzeige 680 (z. B. über einen Graphikprozessor oder Graphikbeschleuniger) und mit den schnellen Erweiterungsports 650, die verschiedene Erweiterungskarten (nicht gezeigt) aufnehmen können, gekoppelt. In einigen Implementierungen ist der langsame Controller 660 mit der Speichervorrichtung 630 und mit dem langsamen Erweiterungsport 670 gekoppelt. Der langsame Erweiterungsport 670, der verschiedene Kommunikationsports (z. B. USB, Bluetooth, Ethernet, drahtloses Ethernet) enthalten kann, kann mit einer oder mit mehreren Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen wie etwa einer Tastatur, einer Zeigevorrichtung, einem Scanner oder z. B. über einen Netzadapter mit einer Vernetzungsvorrichtung wie etwa einem Switch oder Router gekoppelt sein.
  • Die Computervorrichtung 600 kann in einer Anzahl anderer Formen als in der Figur gezeigt implementiert werden. Zum Beispiel kann sie als ein Standardserver 600a oder mehrmals in einer Gruppe solcher Server 600a, als ein Laptopcomputer 600b oder als Teil eines Rack-Serversystems 600c implementiert werden.
  • Verschiedene Implementierungen der hier beschriebenen Systeme und Techniken können in einer digitalen elektronischen und/oder optischen Schaltungsanordnung, in einer integrierten Schaltungsanordnung, in speziell entworfenen ASICs (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen), in Computerhardware, in Computerfirmware, in Computersoftware und/oder in Kombinationen davon verwirklicht werden. Diese verschiedenen Implementierungen können Implementierungen in einem oder in mehreren Computerprogrammen enthalten, die auf einem programmierbaren System, das wenigstens einen programmierbaren Prozessor enthält, der ein Spezial- oder Universalprozessor sein kann, der zum Empfangen von Daten und Anweisungen und zum Senden von Daten und Anweisungen an ein Speichersystem, wenigstens eine Eingabevorrichtung und wenigstens eine Ausgabevorrichtung gekoppelt ist, ausführbar und/oder interpretierbar sind.
  • Diese Computerprogramme (auch als Programme, Software, Softwareanwendungen oder Code bekannt) enthalten Maschinenanweisungen für einen programmierbaren Prozessor und können in einer höheren prozeduralen und/oder objektorientierten Programmiersprache und/oder in einer Assemblersprache/Maschinensprache implementiert werden. Wie die Begriffe ”maschinenlesbares Medium” und ”computerlesbares Medium” hier verwendet sind, beziehen sie sich auf irgendein Computerprogrammprodukt, irgendein nicht temporäres computerlesbares Medium, auf irgendein Gerät und/oder auf irgendeine Vorrichtung (z. B. Magnetplatten, optische Platten, Datenspeicher, programmierbare Logikvorrichtungen (PLDs)), die verwendet werden, um Maschinenanweisungen und/oder Daten für einen programmierbaren Prozessor bereitzustellen, einschließlich eines maschinenlesbaren Mediums, das Maschinenanweisungen als ein maschinenlesbares Signal empfängt. Der Begriff ”maschinenlesbares Signal” bezieht sich auf irgendein Signal, das verwendet wird, um Maschinenanweisungen und/oder Daten für einen programmierbaren Prozessor bereitzustellen.
  • Implementierungen des Gegenstands und der Funktionsoperationen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, können in einer digitalen elektronischen Schaltungsanordnung oder in Computersoftware, Computerfirmware oder Computerhardware, einschließlich der in dieser Beschreibung offenbarten Strukturen und ihrer strukturellen Entsprechungen oder in Kombinationen einer oder mehrerer von ihnen implementiert werden. Darüber hinaus kann der in dieser Beschreibung beschriebene Gegenstand als ein oder mehrere Computerprogrammprodukte, d. h. ein oder mehrere Module von Computerprogrammanweisungen, die in einem computerlesbaren Medium zur Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder zur Steuerung von deren Betrieb codiert sind, implementiert werden. Das computerlesbare Medium kann eine maschinenlesbare Speichervorrichtung, ein maschinenlesbares Speichersubstrat, eine Datenspeichervorrichtung, eine Zusammensetzung von Materie, die ein maschinenlesbares fortgepflanztes Signal bewirkt oder eine Kombination eines oder mehrerer von ihnen sein. Die Begriffe ”Datenverarbeitungsvorrichtung”, ”Computervorrichtung” und ”Computerprozessor” umfassen alle Geräte, Vorrichtungen und Maschinen zur Verarbeitung von Daten einschließlich beispielhaft eines programmierbaren Prozessors, eines Computers, mehrerer Prozessoren oder mehrerer Computer. Zusätzlich zu Hardware kann das Gerät Code, der eine Ausführungsumgebung für das fragliche Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankmanagementsystem, ein Betriebssystem oder eine Kombination eines oder mehrerer von ihnen bildet, enthalten. Ein fortgepflanztes Signal ist ein künstlich erzeugtes Signal, z. B. ein maschinengeneriertes elektrisches, optisches oder elektromagnetisches Signal, das erzeugt wird, um Informationen zur Übertragung zu geeigneten Empfängergeräten zu codieren.
  • Ein Computerprogramm (auch als eine Anwendung, ein Programm, Software, eine Softwareanwendung, Script oder Code bekannt) kann in irgendeiner Form einer Programmiersprache einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen geschrieben sein und kann in irgendeiner Form einschließlich als selbstständiges Programm oder als ein Modul, eine Komponente, ein Unterprogramm oder als eine andere Einheit, die zur Verwendung in einer Computerumgebung geeignet ist, eingesetzt werden. Ein Computerprogramm entspricht nicht notwendig einer Datei in einem Dateisystem. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, die andere Programme oder Daten (z. B. ein oder mehrere Scripte, die in einem Markupsprachendokument gespeichert sind) enthält, in einer einzelnen Datei, die dem fraglichen Programm gewidmet ist, oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, die ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Abschnitte von Code speichern) gespeichert sein. Ein Computerprogramm kann eingesetzt werden, um auf einem Computer oder auf mehreren Computern, die sich an einem Standort befinden oder die über mehrere Standorte verteilt und durch ein Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind, ausgeführt zu werden.
  • Die Prozesse und Logikabläufe, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, können durch einen oder mehrere programmierbare Prozessoren ausgeführt werden, die ein oder mehrere Computerprogramme ausführen, um durch Bearbeiten von Eingangsdaten und Erzeugen einer Ausgabe Funktionen auszuführen. Außerdem können die Prozesse und Logikabläufe durch eine Speziallogikschaltungsanordnung, z. B. eine FPGA (frei programmierbare logische Anordnung) oder eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), ausgeführt und die Geräte ebenfalls als solche implementiert werden.
  • Prozessoren, die für die Ausführung eines Computerprogramms geeignet sind, enthalten beispielhaft sowohl Universal- als auch Spezialmikroprozessoren und einen oder mehrere Prozessoren irgendeiner Art Digitalcomputer. Allgemein empfängt ein Prozessor Anweisungen und Daten von einem Nur-Lese-Datenspeicher oder von einem Schreib-Lese-Datenspeicher oder von beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zum Ausführen von Anweisungen und eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen zum Speichern von Anweisungen und Daten. Allgemein enthält ein Computer ebenfalls eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zum Speichern von Daten, z. B. Magnetplatten, magnetooptische Platten oder optische Platten, oder ist er funktional mit ihnen gekoppelt, um Daten von ihnen zu empfangen oder Daten an sie zu senden oder beides. Allerdings braucht ein Computer keine solche Vorrichtungen aufzuweisen. Darüber hinaus kann ein Computer in eine andere Vorrichtung, z. B. in ein Mobiltelephon, in einem Personal Digital Assistant (PDA), in einen mobilen Audiospieler, in einen Empfänger des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS), um nur einige zu nennen, eingebettet sein. Computerlesbare Medien, die zum Speichern von Computerprogrammanweisungen und Daten geeignet sind, enthalten alle Formen von nichtflüchtigen Datenspeicher, Medien und Datenspeichervorrichtungen einschließlich beispielhaft Halbleiterdatenspeichervorrichtungen, z. B. EPROM, EEPROM und Flash-Datenspeichervorrichtungen; Magnetplatten, z. B. interne Festplatten oder Wechselplatten; magnetooptische Platten; und CD-ROM- und DVD-ROM-Platten. Der Prozessor und der Speicher können durch eine Speziallogikschaltungsanordnung ergänzt oder in sie integriert sein.
  • Um eine Interaktion mit einem Nutzer bereitzustellen, können ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung in einem Computer implementiert werden, der eine Anzeigevorrichtung, z. B. einen CRT-Monitor (Katodenstrahlröhrenmonitor), LCD-Monitor (Flüssigkristallanzeigemonitor) oder einen Berührungsbildschirm, zum Anzeigen von Informationen für den Nutzer und optional eine Tastatur und eine Zeigevorrichtung, z. B. eine Maus oder einen Trackball, durch die der Nutzer eine Eingabe für den Computer bereitstellen kann, aufweist. Es können ebenfalls andere Arten von Vorrichtungen verwendet werden, um eine Interaktion mit einem Nutzer bereitzustellen; z. B. kann eine für den Nutzer bereitgestellte Rückkopplung irgendeine Form einer sensorischen Rückkopplung, z. B. eine visuelle Rückkopplung, eine Hörrückkopplung oder eine Tastrückkopplung, sein; und kann eine Eingabe von dem Nutzer in irgendeiner Form einschließlich einer akustischen Eingabe, einer Spracheingabe oder einer Tasteingabe empfangen werden. Außerdem kann ein Computer mit einem Nutzer durch Senden von Dokumenten an und Empfangen von Dokumenten von einer Vorrichtung, die durch den Nutzer verwendet wird; z. B. durch Senden von Webseiten an einen Webbrowser auf einer Client-Vorrichtung des Nutzers in Ansprechen auf Anforderungen, die von dem Webbrowser empfangen werden, interagieren.
  • Ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung können in einem Computersystem implementiert werden, das eine Backendkomponente, z. B. als einen Datenserver, enthält, oder das eine Middleware-Komponente, z. B. einen Anwendungsserver, enthält oder das eine Frontendkomponente, z. B. einen Client-Computer, der eine graphische Nutzerschnittstelle oder einen Webbrowser aufweist, über die bzw. den ein Nutzer mit einer Implementierung des in dieser Beschreibung beschriebenen Gegenstands interagieren kann, oder irgendeine Kombination einer oder mehrerer solcher Backend-, Middleware- oder Frontend-Komponenten enthält. Die Komponenten des Systems können durch irgendeine Form oder durch irgendein Medium der digitalen Datenkommunikation, z. B. ein Kommunikationsnetz, miteinander verbunden sein. Beispiele für Kommunikationsnetze enthalten ein lokales Netz (”LAN”) und ein Weitverkehrsnetz (”WAN”), ein Inter-Netz (z. B. das Internet) und Peer-zu-Peer-Netze (z. B. Ad-hoc-Peer-zu-Peer-Netze).
  • Das Computersystem kann Clients und Server enthalten. Ein Client und ein Server sind allgemein fern voneinander und interagieren üblicherweise über ein Kommunikationsnetz. Die Beziehung des Client und des Servers entsteht aufgrund von Computerprogrammen, die auf den jeweiligen Computern ausgeführt werden und die eine Client-Server-Beziehung zueinander aufweisen. In einigen Implementierungen sendet ein Server an eine Client-Vorrichtung Daten (z. B. eine HTML-Seite) (z. B. zum Anzeigen von Daten für und zum Empfangen einer Nutzereingabe von einem Nutzer, der mit der Client-Vorrichtung interagiert). Bei der Client-Vorrichtung (z. B. im Ergebnis der Nutzerinteraktion) erzeugte Daten können von der Client-Vorrichtung bei dem Server empfangen werden.
  • Obwohl diese Beschreibung viele Spezifika enthält, sind diese nicht als Beschränkungen des Schutzumfangs der Offenbarung oder des Beanspruchten, sondern eher als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen der Offenbarung sind, zu verstehen. Bestimmte Merkmale, die in dieser Beschreibung im Kontext getrennter Implementierungen beschrieben sind, können ebenfalls in Kombination in einer Einzelimplementierung implementiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Kontext einer Einzelimplementierung beschrieben sind, ebenfalls in mehreren Implementierungen getrennt oder in irgendeiner geeigneten Teilkombination implementiert werden. Obwohl Merkmale oben in der Weise beschrieben worden sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirken und anfangs sogar in dieser Weise beansprucht worden sein können, können darüber hinaus ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in einigen Fällen aus der Kombination beseitigt werden und kann die beanspruchte Kombination auf eine Teilkombination oder auf eine Änderung einer Teilkombination gerichtet sein.
  • Obwohl Operationen in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge gezeigt sind, ist dies ähnlich nicht so zu verstehen, dass es erforderlich ist, dass diese Operationen in der bestimmten gezeigten Reihenfolge oder in einer aufeinander folgenden Reihenfolge ausgeführt werden oder dass alle dargestellten Operationen ausgeführt werden, um bestimmte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und Parallelverarbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus ist die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den oben beschriebenen Ausführungsformen nicht so zu verstehen, dass eine solche Trennung in allen Ausführungsformen erforderlich ist, wobei die beschriebenen Programmkomponenten und Systeme selbstverständlich allgemein in einem einzelnen Softwareprodukt miteinander integriert oder in mehrere Softwareprodukte gepackt werden können.
  • Es sind eine Anzahl von Implementierungen beschrieben worden. Dennoch können selbstverständlich verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend liegen andere Implementierungen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche. Zum Beispiel können die in den Ansprüchen angegebenen Aktionen in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und dennoch erwünschte Ergebnisse erzielen.

Claims (15)

  1. Kommunikationssystem (100), das umfasst: ein erstes optisches System (242, 242a), das mit einem Klemmlaser (202) und mit einem Pumplaser (204) optisch verbunden ist, wobei das erste optische System (242, 242a) einen ersten und einen zweiten optischen Teiler (244, 244a, 244b) umfasst, wobei der erste optische Teiler (244, 244a) dafür konfiguriert ist, von dem Klemmlaser (202) ein Klemmlasersignal (203) zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal (203) in geteilte Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu teilen, wobei die zweiten optischen Teller (244, 244b) dafür konfiguriert sind, von dem Pumplaser (204) ein Pumplasersignal (205) zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal (205) in geteilte Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu teilen; und ein zweites optisches System (270), das mit dem ersten optischen System (242, 242a) optisch verbunden ist, wobei das zweite optische System (270) Verstärkersysteme (200) umfasst, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, ein multiplexiertes Signal (220u) zu empfangen, und einen ersten und einen zweiten Kombinierer (212, 212a, 212b) umfasst, die mit einer Erbium-dotierten Faser (230) optisch verbunden sind, wobei der erste Kombinierer (212, 212a) mit dem ersten Teiler (244, 244a) optisch verbunden ist, wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) mit dem zweiten Teiler (244, 244b) optisch verbunden ist wobei der erste Kombinierer (212, 212a) konfiguriert ist zum: Empfangen des multiplexierten Signals (220u) und eines der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an); und Kombinieren des multiplexierten Signals (220u) und des einen der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu einem ersten kombinierten Signal (222), wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) konfiguriert ist zum: Empfangen des ersten kombinierten Signals (222) und eines der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an); und Kombinieren des ersten kombinierten Signals (222) und des einen der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu einem zweiten kombinierten Signal (223); und wobei die Erbium-dotierte Faser (230) konfiguriert ist zum: Empfangen des zweiten kombinierten Signals (223); Verstärken des multiplexierten Signals (220u) und des geteilten Klemmlasersignals (203a, 203aa–an) des zweiten kombinierten Signals (223); Dämpfen des geteilten Pumplasersignals (205a, 205aa–an) des zweiten kombinierten Signals (223); und Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals (224) von dem zweiten optischen System (270), wobei das verstärkte Ausgangssignal (224) das verstärkte multiplexierte Signal (220u), das verstärkte geteilte Klemmlasersignal (203a, 203aa–an) und das gedämpfte geteilte Pumplasersignal (205a, 205aa–an) umfasst.
  2. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 1, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
  3. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner einen Controller (280) in Kommunikation mit dem Pumplaser (204) und mit dem Klemmlaser (202) umfasst, wobei der Controller (280) dafür konfiguriert ist, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtausgabe des Klemmlasers (202) zu steuern.
  4. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 1–3, das ferner einen Demultiplexer (320b) umfasst, der konfiguriert ist zum: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals (224); Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals (224) zu demultiplexierten optischen Signalen (220); und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals (220) an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer (320b).
  5. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das multiplexierte Signal (220u) Upstream-Signale (220u) umfasst, wobei jedes Upstream-Signal (220u) von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  6. Kommunikationssystem (100), das umfasst: ein erstes optisches System (242, 242a), das mit einem Pumplaser (204) und mit einem Klemmlaser (202) optisch verbunden ist, wobei das erste optische System (242, 242a) umfasst: einen ersten Kombinierer (212, 212a), der konfiguriert ist zum: Empfangen eines Pumplasersignals (205) von dem Pumplaser (204), Empfangen eines Klemmlasersignals (203) von dem Klemmlaser (202), Kombinieren des empfangenen Pumplasersignals (205) und des empfangenen Klemmlasersignals (203) zu einem ersten kombinierten Signal (222); und einen Teiler (244), der dafür konfiguriert ist, das erste kombinierte Signal (222) in geteilte Signale (213a, 213aa–an) zu teilen; und ein zweites optisches System (270), das mit dem ersten optischen System (242, 242a) optisch verbunden ist, wobei das zweite optische System (270) Verstärkersysteme (200) umfasst, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, ein multiplexiertes Signal (220u) zu empfangen, wobei jedes Verstärkersystem (200) einen zweiten Kombinierer (212, 212b) und eine Erbium-dotierte Faser (230), die ein Eingangsende und ein Ausgangsende aufweist, umfasst, wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) mit dem Eingangsende der Erbium-dotierten Faser (230) optisch verbunden ist, wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) konfiguriert ist zum: Empfangen des multiplexierten Signals (220u); Empfangen eines der geteilten Signale (213a, 213aa–an); und Kombinieren des multiplexierten Signals (220u) und des einen der geteilten Signale (213a, 213aa–an) zu einem zweiten kombinierten Signal (223), und wobei die Erbium-dotierte Faser (230) konfiguriert ist zum: Empfangen des zweiten kombinierten Signals (223); und Ausgeben des zweiten kombinierten Signals (223) als ein verstärktes Ausgangssignal (224) von dem Ausgangsende der Erbium-dotierten Faser (230).
  7. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 6, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
  8. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, das ferner einen Controller (280) in Kommunikation mit dem Pumplaser (204) und mit dem Klemmlaser (202) umfasst, wobei der Controller (280) dafür konfiguriert ist, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtausgabe des Klemmlasers (202) zu steuern.
  9. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 6–8, das ferner einen Demultiplexer (320b) umfasst, der konfiguriert ist zum: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals (224); Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals (224) zu demultiplexierten optischen Signalen (220); und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals (220) an ein optisches Leitungsendgerät in optischer Kommunikation mit dem Demultiplexer (320b).
  10. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 6–9, wobei das multiplexierte Signal (220u) Upstream-Signale (220u) umfasst, wobei jedes Upstream-Signal (220u) von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
  11. Kommunikationssystem (100), das umfasst: ein erstes optisches System (242, 242a), das mit einem Klemmlaser (202) und mit einem Pumplaser (204) optisch verbunden ist, wobei das erste optische System (242, 242a) einen ersten und einen zweiten optischen Teiler (244, 244a, 244b) umfasst, wobei der erste optische Teiler (244, 244a) dafür konfiguriert ist, von dem Klemmlaser (202) ein Klemmlasersignal (203) zu empfangen und das empfangene Klemmlasersignal (203) in geteilte Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu teilen, wobei die zweiten optischen Teiler (244, 244a) dafür konfiguriert sind, von dem Pumplaser (204) ein Pumplasersignal (205) zu empfangen und das empfangene Pumplasersignal (205) in geteilte Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu teilen; und ein zweites optisches System (270), das mit dem ersten optischen System (242, 242a) optisch verbunden ist, wobei das zweite optische System (270) Verstärkersysteme (200) umfasst, wobei jedes Verstärkersystem (200) umfasst: einen ersten und einen zweiten Kombinierer (212, 212a, 212b); und eine Erbium-dotierte Faser (230), die ein Eingangsende, das mit dem ersten Kombinierer (212, 212a) optisch verbunden ist, und ein Ausgangsende, das mit den zweiten Kombinierern (212, 212b) optisch verbunden ist, aufweist, wobei der erste Kombinierer (212, 212a) mit dem ersten Teiler (244, 244a) optisch verbunden ist, wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) mit dem zweiten Teiler (244, 244b) optisch verbunden ist, wobei der erste Kombinierer (212, 212a) konfiguriert ist zum: Empfangen eines multiplexierten Signals (220u) und eines der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an); und Kombinieren des multiplexierten Signals (220u) und des einen der geteilten Klemmlasersignale (203a, 203aa–an) zu einem ersten kombinierten Signal (222), wobei die Erbium-dotierte Faser (230) konfiguriert ist zum: Empfangen des ersten kombinierten Signals (222); und Verstärken des ersten kombinierten Signals (222) zu einem verstärkten ersten kombinierten Signal (222); und wobei der zweite Kombinierer (212, 212b) konfiguriert ist zum: Empfangen des verstärkten ersten kombinierten Signals (222) und des einen der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an); Kombinieren des verstärkten ersten kombinierten Signals (222) und eines der geteilten Pumplasersignale (205a, 205aa–an) zu einem verstärkten Zwischensignal (227) auf sich entgegengesetzt fortpflanzende Weise, so dass das geteilte Pumplasersignal (205a, 205aa–an) in der Erbium-dotierten Faser (230) in Bezug auf das erste kombinierte Signal (222) in einer entgegengesetzten Richtung läuft, um die Verstärkung des ersten kombinierten Signals (222) durch die Erbium-dotierte Faser (230) zu ermöglichen; und Ausgeben eines verstärkten Ausgangssignals (224) von dem zweiten optischen System (270), wobei das verstärkte Ausgangssignal (224) das verstärkte erste kombinierte Signal (222) umfasst.
  12. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 11, wobei jedes Verstärkersystem (200) dafür konfiguriert ist, eine konstante Pumpleistung oder einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
  13. Kommunikationssystem (100) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, das ferner einen Controller (280) in Kommunikation mit dem Pumplaser (204) und mit dem Klemmlaser (202) umfasst, wobei der Controller (280) dafür konfiguriert ist, eine Gesamtpumpleistungsausgabe und eine Gesamtausgabe des Klemmlasers (202) zu steuern.
  14. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 11–13, das ferner einen Demultiplexer (320b) umfasst, der konfiguriert ist zum: Empfangen des verstärkten Ausgangssignals (224); Demultiplexieren des verstärkten Ausgangssignals (224) zu demultiplexierten optischen Signalen (220u); und Ausgeben jedes demultiplexierten optischen Signals (220u).
  15. Kommunikationssystem (100) nach einem der Ansprüche 11–14, wobei das multiplexierte Signal (220u) Upstream-Signale (220u) umfasst, wobei jedes Upstream-Signal (220u) von einer optischen Netzabschlusseinheit empfangen wird.
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