-
Optisches Nachrichtenbertragungssystem Die Erfindung betrifft ein
optisches Nachrichtenübertragungssystem, das sich nach Bedarf aus Faserleitungen,
optischen Richtfunkstrecken und optischen Satellitenfunkstrecken zusammensetzt.
-
Voraussetzung für ein solches System ist, daß es den verschiedenen
Medien, also optischen Faserleitungen, der Atmosphäre und dem weltraum, angepaßt
ist, und daß auch der Übergang von dem einen Medium zum anderen ohne größeren Aufwand
an der Schnittstelle erfolgen kann. Dabei wird in jedem Medium eine möglichst große
Streckenlänge bzw. Ubertragungssicherheit gefordert, oder aber ein möglichst großer
Informationsfluß. Letzterer läßt sich bekanntlich auf Kosten der Streckenlänge steigern.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Systemparameter anzugeben, die
in allen Medien günstige Ubertragungabedingungen und damit eine Kompatibflltät ermöglichen.
-
Es ist bekannt, daß für die Nachrichtenübertragung in den tiefen Weltraum,
z.B. zum Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, lasersysteme
mit Pulsintervalimodulation
(PiM) vorgeschlagen wurden. Diese Systeme besitzen die größte Reichweite im Weltraum
(M. Ross: Pulse Interval Modulation Laser Communications, IEEE Trans, on Aerospace
and Electronic systems AES-3, Nov. 1967, 5. 990).
-
Es ist ferner bekannt, daß ein optisches Richtfunksystem in der Atmosphäre
eine größere Reichweite besitzt, wenn es mit Puls intervallmodulation anstelle vor
Pulscodeintensitätsmodulation (PCM/IM) arbeitet, gleiche mittlere Sendeleistung
vorausgesetzt (I.J. Greenstein: Analysis of a Digital Transmission System Using
Nonooherent Light, IEEE Int. Conf. on Oommunications, Montreal 1971, S. 2-7 bis
2-12).
-
Für Faserleitungssysteme wurde die Pulscodeintensitätsmodulation (PCM/IM)
vorgeschlagen (DAS 1 254 513 und M. Chown, K.O. Kao: Breotband-Nachrichensysteme
mit optischen Faser-Wellenleitern, Elektr, Nachrichtenwesen 46 (1971) Nr. 2,- S.
-
129-136).
-
Außerdem ist ein Kurzstrecken-Lichtsprechgerät für die Atmosphäre
bekannt geworden, das mit Differentialpulsphasenmodulation (DPPM) arbeitet (Technical
Brochure of NEC Semiconduotor Laser Communication Equipment,-Nippon Electric Co.,
Ltd, Tokyo, 1971).
-
Während bei der Pulsintervall-Modulation ein Start- bzw. Referenzimpuls
benötigt wird, der keine Information enthält, aber Lichtenergie verbraucht, liegt
bei der Differentialpullphasenmodulation nur in einem der M gleichen Zeitkanäle
ein Informationsimpuls. Die Information ist durch dessen Abstand
vom
vorhergehenden Informationsimpuls gegeben, d.h., neben den Informationsimpulsen
werden keine besonderen Start-bzw. Refereneimpulse gebraucht.
-
Die Erfindung beruht einmal auf der Erkenntnis, daß die Differentialpulnphasenmodulation,
die bisher nur für Lichtsprechgeräte mit Halbleiterlasern mit notwendigerweise geringer
Strahlungsleistung und geringer Ubertragungskapazität angewandt wurde, wie kaum
ein anderes Modulationsrerfahren für die optische Nachrichtenübertragung in a 1
1 e n in Frage kommenden übertragungsmedien geeignet ist. Das sind: 1) Faserleitungen,
z.B. Glasfaserkabel, 2) atmosphärische terrestrische optische Richtfunksysteme,
3) optische Satellitenübertragungssysteme in der Atmosphäre, z.B. zur Übertragung
zwischen Bodenstation und Satellit und umgekehrt, 4) optische Satellitenübertragungssysteme
im Weltraum, d.h.
-
zur Übertragung zwischen Satellit und Satellit.
-
Damit ergibt sich die Perspektive eines optischen Nachrichtenübertragungssystems,
das sich aus Paserleitungen, optischen Richtfunkstrecken und Satellitenbertragungsstrecken
in der Atmosphäre und im Weltraum zusammensetzt, ohne daß an den Schnittstellen
die Modulationsart gewechselt werden braucht. Hiermit entfallen an den Schnittstellen
die Umcodierer, wenn neben der einheitlichen Modulationsart auch eine einheitliche
Codierung gewählt wird. Nach dem zweiten Merkmal der Erfindung wird hierfür ein
Mehrwertcode vorgeschlagen, bei dem in an sich bekannter Weise jedem Impuls mehrere
Bit Information zugeordnet sind. Damit läßt sich die.
-
begrenzte Energie der jeweils verwendeten Strahlungsquelle besonders
gut ausnutzen.
-
Die Verwendung dieser einheitlichen Systemtechnik läßt sich aber nur
verwirklichen, wenn dem jeweiligen ubertragungsabschnitt, sei es eine optische Richtfunkstrecke
oder Faserleitung, technologisch ausgereifte Bauelemente für die jeweiligen optischenSender,
Empfänger und Wiederholverstärker zur Verfügung stehen.
-
Die optische Nachrichtenübertragungstechnik unterscheidet sich in
diesem Punkt von der hochfref,uenten Ubertragungstechnik insofern, als insbesondere
die optischen Sender in der Regel nur aufdiskreten Frequenzen arbeiten. Als ein
vom Standpunkt der Wellenausbreitung günstiger Wellenbereich, in dem sich die den
unterschiedlichen Anforderungen des jeweiligen Ubertragungsabschnittes angepaßten
Strahlungsquellen gemeinsam überdecken, wird nach dem dritten Merkmal der Erfindung
eine Wellenlänge von 1,06 /um vorgeschlagen.
-
Die oben dargestellte Aufgabe der Erfindung, nämlich die Angabe der
für ein kopatibles optisches Nachrichteniibertragungssystem erforderlichen Systemparameter,
wird gemäß der Erfindung demzufolge dadurch gelöst, daß die Nachrichtenübertragung
auf allen strecken mit Hilfe der Differentialpulsphasenodulation (DPPM) unter Verwendung
eines einheitlichen Nehrwertcodes auf einer Wellenlänge um 1,06 /um erfolgt.
-
Die Anforderungen an die optischen wender und Empfänger der verschiedenen
Übertragungsabschnitte des kompatiblen Systems
zeigen trotz der
verschiedenen Ubertragungsmedien in manchen Punkten starke Ähnlichkeiten, wie die
folgenden Betrachtungen zeigen sollen.
-
An die Strahlungsquelle des Systemteils für Atmosphäre und ibeltrsum
gemäß der Erfindung sind folgende Anforderungen gestellt: 1. Erzeugung hoher Impulsspitzenleistungen
2. Erzeugung kurzer Impulse 3. Erzeugung einer hohen Impulsfolgefrequenz 4. Die
Impulse müssen sich genau zeitlich definiert erzeugen lassen 5. Der Impulsabstand
muß veränderlich sein können (diese Be.-dingung ergibt sich aus den Eigenschaften
der Differen tialpulsphasepmodulatlon), i Diesen Anforderungen kann z.B. eine Injektionslaserdiode,
viie sie bei den bekannten. DPPM-Lichtsprechgerät benutzt wurde, nicht voll entsprechen,
wohl aber ein Festkörperlaser, wie er für die optischen Richtfunkstrecken vorgeschlagen
wird. Insbesondere eignet sich der Nd:YAG-Laser, der strahlung mit 1,06 µm Wellenlänge
im Impulsbetrieb erzeugt. Das Pumplicht wird z.B. von GaAs1-xPx- oder AlxGa1-xAs-Lumineszenzdioden
erzeugt; die Lichtimpulse dieser Dioden werden durch eine Steuerstufe ausgelöst.
-
Ferner ist der Nd:YALO-Laser in Betracht zu ziehen, der drei starke
Linien (bei 1,0645, 1,0725 und 1,0795 µm) wahlweise emittiert, sowie der Nd:CaWo-Laser
mit 1,06 /um Wellenlänge.
-
In Betracht kommt ferner der Yb:YAG-Laser, der Strahlung mit 1,03
/um Wellenlänge erzeugt. Er wird z.B. durch Pumpen mit dem Licht von Gas:Si-1umineszenzdioden
erregt.
-
Als optischer Detektor ist bei dieser tbellenlänge die Ge-Lawinenfotodiode
geeignet.
-
Die Erzeugung von Lichtimpulsen beim Festkörperlaser ist auf zwei
verschiedene Weisen möglich: 1) Der Laser wird durch einen (passiven) Güteschalter
geschaltet.
-
2) Der Laser wird durch einen Auskoppelschalter (aktiver GUteschalter)
geschaltet.
-
Es ergeben sich dementsprechend zwei Ausführungsformen für das System
gemäß der Erfindung.
-
Im folgenden wird auf die Probleme bei Faserleitungssystemen eingegangen.
Bei einem der bekannten PCM/Im-Faserleitungssystemen mit regenerativen " Sliederholverstärkern
beträgt die Dämpfung eines Kabelfeldes maximal 40 dB. Diese Begrenzung ergibt sich
aus dem kleinsten nachweisbaren signalwert (minimum detectable signal) und aus der
Strahlungsenergie der Strahlungsquelle. Bei einer Kabeldämpfung von 20 dB/km ist
daher eine Kabelfeldlänge von 2 km maximal möglich. Um die Kabellänge einen Kilometer
zu vergröBern wäre es nötig, die Strahlungsenergie der Strahlungsquelle um das Rundertfache
zu steigern. Dem steht u.a. der Umstand entgegen, daß die Strahlungsquelle (Lumineszenz-
oder Laserdiode) miniaturisiert ausgeführt sein muß (Wärmeabfuhr !).
-
Andererseits ist man daran interessiert, bei gegebener Kabelfeldlänge
einen möglichst hohen Informationsfluß zu erzielen.
-
Für die Konstruktion eines Faserleitungssystems zur Nachrichtenübertragung
liegt daher die gleiche Aufgabenstellung vor, wie für Laserübertragungssysteme für
Atmosphäre und Weltraum: Man benötigt eine otrahlungsquelle hoher Impulsleistung,
eine passende Modulationsart unter Berücksichtigung des Mediums und eine passende
Codierung, die realisierbar ist.
-
Die Verwendung von Festkörperlasern bei Faserleitungsstrecken ist
besonders angezeigt, wenn die Kabelfeldlänge groß bemessen werden soll. Kabelfeldlängen
mittlerer Größe lassen sich auch unter Verwendung von Injektionslaserdioden oder
Lumineszenzdioden realisieren. Die Modulation erfolgt dabei direkt über den Diodenstrom,
falls es sich um I.umineszenzdioden handelt..Bei Laserdioden ist u.U. die Verwendung
eines externen Modulators angezeigt.
-
Zur ibertragung der Lichtimpulse stehen Glasfaserleitungen, Paserleitungen
mit Fasern aus einem organischen Kunststoff und schließlich Faserleitungen mit Flüssigkeitsfasern
zur Verwägung. Die 'aserleitungen lassen sich als Wantelfaser (auch Kernfaser genannt)
und als Gradientenfaser (auch Gradientenader genannt) ausführen. Die Mantelfaser
erlaubt bei genügend dünnem Kern nur die Ausbreitung eines einzigen Wellentyps.
Man unterscheidet daher Ein-Wellentypfasern und vielwellentypfasern. Zu den letzteren
gehört auch die Gradientenfaser. Da die verschiedenen Wellentypen unterschiedliche
Geschwindigkeiten besitzen, tritt bei den Vielwellentypfasern eine stärkere Impulsvatformung
auf als bei den Einwellentypfasern.
-
£ine Ausnahme besteht bei der Gradientenfaser. Hier besitzen alle
Wellentypen infolge des vom Radius abhängenden Prechnungsindex die gleiche Geschwindigkeit,
und die Impulsverformung ibt daher herabgesetet.
-
Die einfacher herzustellenden Vielwellentyp-Mantelfasern eignen sich
daher für Faserleitungen Uber kürzere Entfernungen, z.B. im Ortsnetz zur Verbindung
von Vermittlungsämtern (Intracity Communication). Für Weitverkehrsverbindungen werden
dagegen Einwellentyp-Mantelfasern oder Gradientenfasern benötigt. Die letzteren
eind am schwierigsten zu fertigen. Die se beiden Fasern kommen insbesondere zur
Verbindung von Städten (Intercity Communication) in Betracht.
-
Lumineszenzdioden liefern eine raumlich und zeitlich inkohärente Strahlung.
Ihre volle Strahlungsleistung kann die Lumineszenzdiode nur an eine Vielwelientypfaser
abgeben. Infolgedessen ergeben e.ich drei Aueführungeformen für das Faserleitungsteilsystemdes
kompatiblen Systems. Bei der ersteren handelt es sich um ein Faserleitungssystem
für das Ortsnetz mit einfachen Lumineezenedioden und dem billigeren Vielwellentyp-Mantelfaserkabel
(oder mit dem Gradientenfaserkabel).
-
Die zweite Ausführung ist für das Weitverkehrsnetz bestimmt und benutzt
Sumlneszenzdioden oder Laser als Strahlungsquelle und das Gradientenfaserkabel.
-
Die dritte Ausführung ist gleichfalls für das Weitverkehrsnetz bestimmt
und gebraucht Laser als Strahlungsquelle und inwellentyp-Wantelfaserkabel.
-
Das kompatible System gemäß der Erfindung arbeitet nach dem Zeitmultiplexverfahren,
Das Faserleitungsteilsystem benützt darüber hinaus das Raummultiplexverfahren, d.h.
zur Übertragung sind mehrere räumlich getrennte kanäle, nämlich verschiedene durchlässige
Fasern, vorhanden, Das kompatible System läßt sich als Duplexaystem ausfiihren.
eim Faserleitungsteilsystem wird hierzu ein Teil der Fasern zur Übertragung in einer
Richtung, ein anderer Teil für die Gegenrichtung verwendet.
-
Das für die Regeneratoren der Wiederholverstärker ndtige Taktaignal
kann beim Faserleitungsteilsystem durch besondere Fasern optisch übertragen werden.
Der Takt läßt aioh aber auch u.U. mit informationssignalen gemeinsam Uber eine Faser
übertragen. Es besteht aber auch u.U. die Möglichkeit, das Taktsignal aus dem informationssignal
zu gewinnen. Im Kabel sind metallische Adern als dtromzuführung für die Wiederholverstärker
vorzusehen.
-
Das Richtfunk-Teilsystem und das Faserleitungs-Teilsystem des kompatiblen
Systems erlaubt die Benutzung von digitalen Wiederholverstärkrn. Der Wiederholverstärker
des Faserleitungsteilsystems besteht in seiner einfachsten Ausführung aus dem optischen
Detektor nebst nachgeschaltetem Verstärker, dem Regenerator, einer Treiberstufe
und der Strahlungsquelle (iumineszenzdiode). Bei Verwendung eines Laser als Strahlungsquelle
ist u.U. ein besonderer externer Modulator erforderlich.
-
Die Streckenlänge des Faserleitungsteilsystems läßt sich außer durch
Erhöhung der Strahlungsenergie der Strahlungs guelle auch durch Verwendung eines
optischen Vorverstarkerns vor dem optischen Detektor Steigern. Hierzu ist u.U.
-
ein He-Ne-Laserverstärker, ein Festkörperlaserverstärker, insbesondere
ein Nd-Glas-Laserverstärker, ein Glasfaser-Raman-Laserverstärker oder ein Flüssigkeitslaserverstärker
geeignet. Zur Unterdrllokung seines Rauschens in der RUckwärtsrichtung lassen eich
gegebenenfalls vorgeschaltete optische Isolatoren verwenden, in der Vorwärtsrichtung
dienen hierzu nachgeschaltete optische Filter.
-
Für die Miniaturisierung der Gas-, Flüssigkeits oder Festkörperlaserverstärker
in einem Wiederholverstärker liegen verschiedene Prinzipien vor. Sie können aus
einem gemeinsamen Stromerzeuger (Gleich- oder Wechselstrom) die Energie für ihr
Pumplicht entnehmen.
-
Im folgenden wird auf die mit der Kompatibilität zusammenhängenden
Probleme beim System gemäß der Erfindung eingegangen.
-
Für Lasernachrichtenübertragungssysteme, die bei etwa 1,06 µm Wellenlänge
arbeiten, stehen folgende Systemkomponenten prinzipiell zur Verfügung: 1) Nd: YAG-Laser
2) Nd: YALO-Laser 3) Nd: CaWo-laser 4) Nd: Glas-Laser 5) Nd: Yb-Glaslaser 6) Injektionslaser,
z.B. InP1-xAsx Injektionslaser. Letztere emittieren je nach Mischungsverhältnis
im Bereich zwischen
0,94 und 1,10 µm Wellenlänge 7) Lumineszenzdioden.
Z.B. emittieren GaInAs Lumineszenzdioden im Bereich um 1 ,/tun Wellenlänge 8) He-Ne-Laser
und He-Ne-Laserverstärker mit 1,0621 µm Wellenlänge (2s2 nach 2p7 Übergang beim
Neon in einer He-Ne-Mischung) 9) Nd: Glas-Laserverstärker 10) Glasfaser-Raman-Laserverstärker
11) Nd: POCl3 Laserverstärker 12) Nd: SeOCl2 Laserverstärker 13) Abstimmbarer parametrischer
Ba2NaNb5O15-Oszillator, mit dem Wellenbereich 0,98-1,16 µm im Dauerstrichbetrieb
(0,65 bis 4 µm Wellenlänge erscheinen möglich).
-
Es empfiehlt eich daher beim System gemäß der Erfindung' die Verwendung
dieser Wellenlänge. Hierdurch wird z.B. bei satelliten-, Richtfunk- und Faserleitungssystemen
die Verwendung von miniaturisierten He-Ne-Laserverstärkern mit 1,06 µm Wellenlänge,
Nd-Glas-Laserverstärkern, Glasfaser-Raman-Laserver stärkern und von Nd: PoCl -Laserverstärkern
möglich, z.Bj als Vorverstärker für optische Detektoren. Bei Laser-, Richte funk-
und Faserleitungssystemen können die gleichen Verstärker als analoge Wiederholverstärker
eingesetzt werden.
-
Die Vorteile, die infolge der Kompatibilität für das ganze System
gemäß der Erfindung eintreten, sind: 1. Bei der Übertragung in allen denkbaren Medien
wird die gleiche Modulation und der gleiche Code benutzt. Hierdurch entfallen an
den Schnittstellen die Umcodierer.
-
2. Besonders einfache Multiplexeinrichtung. Startimpulpe entfallen.
-
3. An Schnittstellen, an denen lediglich durchgeschaltet wird, entfallen
Endstelleneinrichtungen mit Multiplexern und Demultiplexern, z.B. an der ochnittetelle
i'aserkabelzuführung/optisches Richtfunksystem bzw.
-
optisches batellitenübertragungssystem.
-
4. Bei ausschließlicher Verwendung der Wellenlängen um 1,06 /um wird
die Verwendung einer größeren Zahl von optoelektronischen Komponenten möglich, die
zusammenpassen. Insbesohdere können He-Ne-Laser mit 1 ,06 /um Wellenlänge, Festkörperlaserverstärker,
oder Flüssigkeitslaserverstärker eingesetzt werden, z.B. als optische Vorverstarker
für optische Detektoren und als analoge Wiederholverstärker.
-
Durch die Kompatibilität wird eine zweckmäßigere Konstruktion von
Teilsystemen, Baustufen und Schaltungen möglich. Z.B. ist bei dem als Stand der
Technik beschriebenen PCM/IM-Faserleitungssystem wenig Ausbaumöglichkeit vorhanden
und eine Anpassung an besondere Verhältnisse schlecht möglich; eine Zuschaltung
von Laserverstärkern ist schon wegen der verwendeten WEllenlänge unmöglich, im Gegensatz
zum System gemäß der Erfindung.
-
5. Durch die Kompatibilität von Teilsystemen und Komponenten wird
die Miniaturisierung erleichtert.
-
Im folgenden wird anhand von neun Figuren das optische tbertragungssystem
nach der Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigen die Fig. 1 ein Übersichtsbild
des Gesamtsystems, die Fig. 2 einen Festkörperlaser für eine optische Richtfunkstrecke,
mit Modulation durch einen Güteschalter,
die Fig. 3 einen Festkörperlaser
mit Auskoppelmodulation, die. Fig. 4 ein Prinzipschaltbild des Faserleitungssystems,
die Fig. 5 den optischen Sender des Faserleitungssystems (mit Lumineszenzdioden),
die Fig. 6 den optischen Wiederholverstärker des Faserleitungssytems (mit lumineszenzdioden),
die Fig. 7 den optischen Empfänger des Faserleitungssytems, die Fig. 8 den optischen
Sender des Faserleitungssystems (mit Laserdioden und externen Modulatoren) und schließlich
die Fig. 9 einen Wiederholverstärker mit Laserdioden und externen Modulatoren für
das aserleitungssys-.
-
tem nach Fig. 4.
-
Im folgenden wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung gegeben. Eine tibersicht über das Prinzip des Systems gemäß der Erfindung
gibt Figur 1. Das System besteht aus einem Netz von Faserleitungen F, die zwischen
Vermittlungs stellen VSt verlaufen. Dabei kann es sich um die Vermittlungsstellen
innerhalb eines Ortsnetzes, aber auch um in verschiedenen Städten gelegene Fernvermittlungsstellen
handeln. Die Faserleitungen besitzen Endstelleneinrichtungen TM und optische Senderempfänger
TX/HX.
-
In Fig. 1 ist eine Masche dieses Netzes mit drei Vermittlungsstellen
VSt zu sehen. An die linke Vermittlungsstelle , ist die Bodenstation eine optischen
Satellitenübertragungssystems mit dem optischen Senderempfänge S/E durch eine Faser-.
-
leitung angeschlossen. Das Satellitenübertragungssystem in Fig. 1
weist zwei Satelliten Sat auf, von denen der linke als
Relais dient.
Falls mehrere Satelliten zum System gehören, enthalten die Relaissatelliten einen
optischen Wiederholverstärker.
-
An die rechte andere Vermittlungsstelle ist eine optische Richtfunkstrecke
mit Hilfe einer Faserleitung angeschlossen.
-
Das Richtfunkteilsystem des kompatiblen Systems setzt sich ähnlich
wie das Faserleitvngsteilsystem aus Endstelleneinrichtungem, Senderempfängern tx/rx
und gegebenenfalls Relaisstationen mit Wiederholverstärkern zusammen; im Bild ist
aus Platzgründen keine solche Station gezeigt, An die Vermittlungsstellen sind Fernsprechapparate
FeAp, Bildübertra-.
-
gungseinrichtungen TV und Datenendeinrichtungen DEE angeschlossen.
Übertragungsleitungen für Ton und Bild können auch über besondere Schaltstellen
(im Bild nicht gezeigt) zugeführt und abgeleitet werden.
-
Das Prinzip des Richtfunkteilsystems ist in Figur 2 dargestellt. Das
Eingangssignal wird mit einem Codierer in ein DPPM-Signal verwandelt. Dieses betätigt
einerseits den Güteschalter des Festkörperlasers, andererseits über eine Steueratufe
die Lumineszenzdiode, die das Pumplicht liefern. Im optischen Empfänger fallen die
DPPM-Lichtimpulse auf den optischen Detektor und werden in elektrische Impulse umgewandelt.
Nach Verstärkung und Decodierung steht am Ausgang das übertragene Signal zur Verfügung.
-
Eine weitern Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von
der beschriebenen durch die Methode der Impulserbeugung des Fostldrperlaßors. Die
Fig. 3 zeigt den optischen Sender dieser Ausführungsform. Hier erfolgt.die Erzeugung
der Lichtimpulse durch Auskoppelmodulation mit Hilfe eines elektrooptischen Modulators
im Resonator des Laser.; der Modulator
dient in Verbindung mit
einem Folarisationsprisma als Auskoppelschalter (aktiver GUteachalter). Die DPPM-Impulse
werden dem Modulator über einen Verzögerungskreis und einen Modulatorverstärker
zugeführt.
-
Das Prinzipschaltbild des Faeerleitungs-Teilsystems ist in Fig. 4
erläutert. Es überträgt Telefon-, Fernseh- und Datensignale in beiden Richtungen.
Benötigt werden folgende Baustufen: Zwei Endstelleneinrichtungen TM, zwei, optische
Senderempfän ger TX/RI und eine angemessene Anzahl von iitiederholverstärkern R.
-
Diese Baustufen in ihrer einfachsten ausführung werden in den Figuren
5 bis 9 im einzelnen dargestellt. Dabei sind in den Figuren nur zwei Fasern nebst
den zugehörigen Schaltelementen zu sehen und es ist nur eine Ubertragungsrichtung
berücksichtigt.
-
Der optische Sender (Figur 5) besteht aus einer Treiberstufe, die
die Strahlungsquelle, z.B. eine Lumineszenzdiode, steuert.
-
Bei Verwendung einer Laserdiode ist diese mit einem externen optischen
Modulator zu betreiben. Einen derartigen optischen Sender zeigt Fig. 8 und einen
Wiederholverstärker, der den gleichen Aufbau beim optischen Senderteil enthält,
Fig. 9. Die licht impulse des optischen Senders gelangen durch die trans-parentenFasern
des Faserkabels zum Wiederholverstärker R.
-
Der optische Wiederholverstärker R (Figur 6) besteht aus dem optischen
Detektor mit nachgeschaltetem Verstärker, dem Regenerator sowie einer Treiberstufe
und der Strahlungsquelle.
-
Der iederholverstärker kann aus einem optischen Sender TX
und
einem optischen Empfänger RX zusammengesetzt werden.
-
Nach Verstärkung und Regenerierung der elektrischen Impulse im Wiederholverstärker
gibt dieser sie als Nicht impulse an nachgeschaltete weitere Faserkabel und Wiederholverstärker
ab.
-
Zuletzt gelangen die Li¢htimpulse zum optischen Empfänger RX (Figur
7). Er setzt sich aus dem optischen Detektor, dem Verstärker und dem Regenerator
zusammen. In ihm werden die Lichtimpulse in elektrische Impulse umgewandelt, die
der Endstelleneinrichtung TM zugeführt werden.
-
Die, Endstelleneinrichtung TM (Terminal) besitzt anschlüsse sowohl
für ankommende als auch abgehende Telefon-, Daten-und Fernsehkanäle, da sie im Gegensatz
zu den bisher beschriebenen Baustufen in beiden Übertragungsrichtungen arbeitet.
Sie enthält Analog/Digital-mformer, Digital/Analog-Umformer, Multiplexer- und Demultiplexer.
Hiermit wird ein Multiplexsignal erzeugt, das dem optischen Sender TX zugeführt
wird. Andererseits erhält die Endstelleneinrichtung das Ausgangssignal des optischen
Empfongers RX zum Demultiplexen und zur Rückverwandlung in analoge Signale (mit
Ausnahme der Datenkanäle).
-
Man erkennt jetzt an Hand von Fig. 4 den einfachen zweckmäßigen Aufbau
des Paserleitungssystems. Obwohl im Bild insgesamt 10 Baustufen gezeigt sind, handelt
es sich tatsächlich nur um drei verschiedene Baugruppentypen, nämlich optische Sender
TM, optische Empfänger TX und Endstelleneinrichtungen TM; die Wiederholverstärker
bestehen bekanntlich aus optischen Sendern und Empfängern, die zusammengeschaltet
sind.
-
SchließliGh findet man an Hand von Fig. 1, daß Endstelleneinrichtungen
nur in Verbindung mit Vermittlungsstellen VSt vorkommen. Infolge der gemäß der Erfindung
angewandten einheitlochen Modulation und Codierung braucht an Verbindungsstellen,
z.B., beim Übergang ton der Faserleitung zum Satellitentibertragungssystem oder
zum Richtfunksystem, nicht zum Basisband zurückgegangen werden, sondern es läßt
sich unmittelbar durch Verbindung von optischem Senderempfänger mit optischen Senderempfänger
durchschalten. Hierdurch entfallen an diesen Durchschaltepunkten die sonst benötigten
Endstelleneinrichtungen und die durch sie bedingten Modulationsverzerrungen.