-
-
Verfahren zur analogen übertragung und Verteilung von
-
Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signalen über Lichtwellenleiter Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur analogen übertragung und Verteilung von Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signalen
über Lichtwellenleiter zwischen Schnittstellen von Breitband-Kommunikationsnetzen.
-
In der Veröffentlichung "Der Einsatz von optischen Systemen in Breitbandverteilanlagenfl,
Wissenschaftliche Berichte, AEG-TELEFUNKEN 53 (1980) 1-2, Seiten 62 bis 71 wird
darauf hingewiesen, daß es wünschenswert wäre, das in den bisher üblichen Breitband-Verteilanlagen
mit Koaxialkabeln übertragene Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal (Frequenzbereich
rund 47 bis 300 MHz) auf optische Systeme zu übertragen. Es werden dazu mehrere
Realisierungsvorschläge angegeben. Für die dort vorgestellten Analogübertragungsverfahren
ist pro Teilnehmeranschluß aber mindestens eine Lichtwellenleiterverbindung nötig.
Die vorgestellten Digitalübertragungsverfahren benötigen aufwendige Wandlungs- und
Aufbereitungseinrichtungen sowohl auf der Sende- wie auch auf der Teilnehmerseite.
-
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur analogen
Übertragung und Verteilung von Mehrkanal-Frequenz multiplex-Signalen über Lichtwellenleiter
zwischen Schnittstellen von Breitband-Kommunikationsnetzen anzugeben, welches sich
leicht in bestehende Breitband-Kommunikationsnetze integrieren läßt und für neu
einzurichtende übertragungsdienste nutzbar gemacht werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.
-
Es wird dabei davon ausgegangen, daß in Breitbandkommunikationsnetzen,
die mit Geräten der Standardtechnik aufgebaut werden, die Koaxialkabel untergeordneter
Verteilebenen (beispielsweise die C/D-Ebene) durch Lichtwellenleiter ersetzt werden
sollen.
-
Vorhandene Hausinstallationen (Stammnetze in Baumstruktur mit Koaxialleitungen)
müssen unverändert weiter genutzt werden können. Der Betrieb üblicher Fernseh- und
Hörfunkempfänger soll ohne Zusatzgeräte und unverändert weiterhin möglich sein.
Errichtung und Anschluß von Lichtwellenleiter-C/D-Netz-Inseln sollen sowohl bei
dem Aufbau neuer Breitband-Kommunikationsnetze als auch bei der Erweiterung vorhandener
Breitband-Kommunikations-Koaxial-Netze möglich sein, auch in gemischter Form mit
Kupfer-C/D-Netzen. Daraus folgt, daß innerhalb des koaxialen übergeordneten Netzes
(z.B. A/B-Netz) und innerhalb der Hausnetze alle Signale wie bisher restseitenbandmoduliert
(TV) bzw. frequenzmoduliert (UKW) frequenzmultiplex zu übertragen sind.
-
Die Lichtwellenleiter werden vorübergehend für die Breitband-Kommunikations-Verteilung
genutzt und können bei Ausbau der Glasfaserortsnetze als BIGFON- (breitbandiges
integriertes Glasfaser-Fernmeldeortsnetz) Anschlußleitungen
teilnehmerindividuell
umgeschaltet werden.
-
Aufgrund der gruppenweisen Zusammenfassung mehrerer Teilbänder läßt
sich eine erhebliche Einsparung an Baugruppen erzielen (Filter, optische Sender,
wie z.B. Laser, Lichtwellenleiter und optische Empfänger).
-
Durch die Reduzierung der Aussteuerungsspitzen vor der über tragung
durch Einfügen geeigneter Preemphasen erhält man günstige Aussteuerungsverhältnisse
für die optischen Sender.
-
Das führt dazu, daß die Intermodulations- und Rauschabstände in Größenordnungen
liegen, wie sie nur bei der aufwendigen Einzelübertragung der Teilbänder möglich
sind.
-
Anhand der Figuren wird die Erfindung nun näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konzipiertes
Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz, Fig. 2 ein Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz
mit reduziertem Aufwand an optischen Sendern, Fig. 3 ein Lichtwellenleiterübertragungsnetz
mit verminderter Zahl von parallel geführten Lichtwellenleitern und Fig. 4 ein Lichtwellenleiterübertragungsnetz
unter Verwendung von optischen Wellenlängen-Multiplexern.
-
In Fig. 1 ist am Punkt E das zu verteilende Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal,
das von der Kopfstation des Verteilnetzes eingespeist wird, verfügbar. Das Streckennetz
der Primärebene (A/B-Netz) mit den Streckenverstärkern SV überträgt das Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal
in herkömmmlicher Weise über breitbandige Koaxialkabel (Frequenzbereich rund 47
bis 300 MHz). Für das hier aufgezeigte Ausführungsbeispiel soll das Frequenzmultiplex-Signal
aus 12 TV-Kanälen sowie 24 UKW-Tonkanälen zusammengesetzt sein.
-
Untergeordnete Verteilnetze (C/D-Netze) schließen sich an den Abzweigstellen
der Streckenverstärker SV an. In Fig. 1 ist nur eine solche Abzweigstelle (Schnittstelle
AZ) mit dem nachgeordneten Verteilnetz ausführlich dargestellt. Nach der Schnittstelle
AZ tritt an die Stelle eines bisher üblichen C-Verstärkers eine Baugruppe VZ, die
das Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal verstärkt und auf die Ausgänge 1 bis 13 leistungsmäßig
gleich aufteilt. Jeweils vier dieser Ausgänge werden zu einer Gruppe zusammengefaßt
und an eine Signalaufbereitungseinheit AE weitergeleitet. Lediglich der Ausgang
13 wird separat an ein Filter FT angeschlossen, welches die 24 UKW-Tonkanäle aus
dem Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal ausfiltert. Als Filter FT eignen sich beispielsweise
Oberflächenwellen-Anordnungen. In den Signalaufbereitungseinheiten AE werden durch
die Kanalfilter K1, K2, K3, K4... Teilbänder des Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signals
frequenzselektiv ausgekoppelt. Zweckmäßigerweise wählt man die Teilbänder gerade
so, daß. jedem TV-Kanal ein Teilband zugeordnet ist.
-
Aussteuerungsspitzen der Teilbänder, im allgemeinen die TV-Bildträger,
werden durch geeignete Preemphasenglieder - in Fig. 1 mit PE bezeichnet - vor der
übertragung reduziert.
-
Die so einzeln aufbereiteten Einzelkanäle einer Teilband-Gruppe werden
in den Baueinheiten WE zu Gruppen-Multiplex-Signalen zusammengeführt und gegebenenfalls
nachverstärkt.
-
Jedem Ausgang einer Baueinheit WE - in Fig. 1 mit 1 bis 100 bezeichnet
- kann das entsprechende Gruppen-Multiplex-Signal entnommen werden. Die Anzahl der
Ausgänge von WE entspricht hierbei der Anzahl der übergabepunkte ÜP, an die die
Gruppen-Multiplex-Signale weitergeleitetwerden. Das durch FT ausgefilterte Teilband
für die Übertragung der UKW-Tonkanäle wird durch eine Baueinheit WE' ebenfalls auf
ca. 100 Ausgänge verteilt.
-
Jedem Ausgang von WE bzw. WE' ist ein elektrisch-optischer Wandler
WS zugeordnet, welcher die Gruppen-Multiplex-Signale in optische Lichtintensitätssignale
umwandelt. Jeder Wandler WS steuert einen Lichtwellenleiter LL an. Bei dem in Fig.
1
gezeigten Ausführungsbeispiel sind pro übergabepunkt ÜP insgesamt
vier Lichtwellenleiter LL zur Übertragung nötig, da jeweils vier der zwölf TV-Kanäle
über je einen Wandler WS einen Lichtwellenleiter LL ansteuern und die UKW-Tonkanäle
gemeinsam über einen Lichtwellenleiter LL übertragen werden.
-
Nach der Übertragung werden die Signale der vier Lichtwellenleiter
LL pro übergabepunkt durch optisch-elektrische Wandler WO zurückgewandelt. Anschließend
erfolgt eine Wiederanhebung der zuvor reduzierten Aussteuerungsspitzen durch Deemphasenglieder
DE und eine Nachfilterung - beispielsweise in Oberflächenwellen-Technik - in Aufbereitungsstufen
AS. Da die Aufbereitungsstufen AS die Gruppen-Multiplex-Signale verarbeiten, müssen
Deemphasenglieder DE entsprechend der Anzahl der einer Gruppe zugeordneten Kanäle
- im ausgeführten Beispiel genau 4 - vorhanden sein. Die Aufbereitungsstufen AS',
für die UKW-Tonsignale enthalten nur Selektionsfilter, da eine Reduzierung der UKW-Kanalträger
und damit eine empfangsseitige Wiederanhebung im allgemeinen nicht erforderlich
ist.
-
Die einem Übergabepunkt ÜP zugeordneten Aufbereitungsstufen AS, bzw.
AS' werden über Koppelelemente KE zusammengeschaltet.
-
Jeder Ausgang eines solchen Koppelelementes KE ist an einen Übergabepunkt
ÜP geführt. An jeden Übergabepunkt ÜP schließen die bestehenden oder neu einzurichtenden
Hausnetze an.
-
Fig. 2 zeigt das Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz im wesentlichen
in gleicher Form wie in Fig. 1. Nur sind nun hinter den elektrisch-optischen Wandlern
WS Sternkoppler SK eingeschaltet, die die Lichtleistung an die Lichtwellenleiter
LL, wie in Fig. 1, weiterleiten und darüber hinaus auf weitere Lichtwellenleiter
LL' verzweigen.
-
Bei optischen Leitungslängen des Verzweigungsnetzes von ca.
-
300 m sind die zu erwartenden Leitungsdämpfungen so gering, daß die
nur wegen der hohen Linearitätsforderungen eingesetzten Laser (Wandler WS) mit entsprechender
Ausgangsleistung noch Reserven beinhalten. Die Lichtleistung je Lasersender
kann
daher mehrmals verzweigt werden und reduziert so den sendeseitigen Aufwand je übergabepunkt
wesentlich.
-
In Fig. 3 ist ein Lichtwellenleiter-übertragungsnetz mit einer verminderten
Zahl von parallel geführten Lichtwellenleitern dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen
dabei denen der Fig. 1 und 2. Es werden hier nur 8 TV-Kanäle sowie die 24 UKW-Tonkanäle
übertragen. Dieser Reduzierung der Lichtwellenleiter pro Übergabepunkt bei dem erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiel liegen folgende Überlegungen zugrunde: Wegen der sehr unterschiedlichen
Bebauungsstrukturen und Anschlußdichten innerhalb der einzelnen Städte wurden auch
die bisherigen Breitband-Kommunikations-Netze hinsichtlich der Länge einer A- bzw.
B-Leitung sehr verschieden geplant und aufgebaut. So sind an einzelnen Orten z.B.
B-Leitungen vorhanden, deren Länge generell nur wenige hundert Meter beträgt.
-
Bei einem Vorziehen der Kabelverzweiger-Anschlußleitungen bis zur
A-Leitung würden die Lichtwellenleiterlängen dieses Anschlußbereiches zwar erhöht
werden, jedoch ließe sich der elektronische Aufwand im Kabelverzweiger durch höhere
Anschlußkonzentration der Lichtwellenleiter an diesem Punkt nochmals erheblich verringern.
Die relativ aufwendige Kanalaufbereitung könnte dann eine nochmals vergrößerte Anzahl
von Übergabepunkten versorgen.
-
Die zunächst unbenutzten Lichtwellenleiter können dabei in einem Schacht
des A/B-Netzes abgelegt werden. Der Anschluß der benutzten Lichtwellenleiter kann
in unmittelbarer Schachtnähe oberirdisch in einem separaten Kabelverzweiger erfolgen,
der nür den optischen Übergang enthält.
-
Auf der Empfangsseite (am Übergabepunkt) kann auch eine Zusammenfassung
der auf gleicher optischer Wellenlänge, aber in verschiedenen Frequenzbändern übertragenen
Signale mit reduzierter Empfängerzahl erfolgen (z.B. zwei Lichtwellenleiter auf
einen optisch-elektrischen Wandler-Empfangsdiode), doch
ist dabei
zu berücksichtigen, daß das Rauschband in voller Bandbreite im Empfänger wirksam
wird und daher diese Möglichkeit nur in geringem Maße ausgenutzt werden kann.
-
In Fig. 4 ist ein Lichtwellenleiter-übertragungsnetz dargestellt,
welches die Signale dreier elektrisch-optischer Wandler WS über einen optischen
Wellenlängen-Multiplexer WM an einen Sternkoppler SK wie in Fig. 3 weiterleitet.
Zwei der elektrisch-optischen Wandler WS übertragen jeweils 4 TV-Kanäle und der
dritte Wandler WS die gesamten UKW-Tonkanäle.
-
Das Lichtwellenleiter-übertragungsnetz ist im Gegensatz zu den zuvor
vorgestellten Netzen mit 100 Ausgängen für 300 Ausgänge ausgelegt. Pro übergabepunkt
ÜP ist durch die Verwendung der Wellenlängenmultiplexer nur ein Lichtwellenleiter
erforderlich. Jeder Lichtwellenleiter LL überträgt das Multiplex-Signal an genau
einen optisch-elektrischen Wandler WO. Dieser optisch-elektrische Wandler WO muß
selbstverständlich einen Empfindlichkeitsbereich für alle drei über den Wellenlängenmultiplexer
WM übertragene Frequenzbereiche aufweisen. An den Wandler WO schließen sich Signalaufbereitungsstufen
AS an. In ihnen wird das mittels der sendeseitigen Preemphasenglieder PE kanalweise
vorverzerrte Signal - Reduzierung der Aussteuerungsspitzen - durch Deemphasenglieder
DE wieder entzerrt - Anhebung der Aussteuerungsspitzen. Da beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4 zwei Mal vier TV-Kanäle übertragen werden, sind pro Signalaufbereitungsstufe
8 Deemphasenglieder notwendig. Diese werden vorzugsweise wie auch die übrigen Selektionsmittel
in Oberflächenwellentechnik realisiert.
-
Da die Rauschleistung eines zu übertragenden Signals von seiner Frequenzbandbreite
abhängt, ist es oft günstiger am empfangsseitigen Ende jedes Lichtwellenleiters
LL einen optischen Demultiplexer (nicht dargestellt) vorzusehen, der die sendeseitig
durch den optischen Wellenlängen-Multiplexer WM zusammengefassten Lichtsignal «1
\ und \ wellenlängenmäßig wieder trennt und die optisch getrennten Signale an je
einen
optisch-elektrischen Wandler WO weiterleitet. Daran würden
sich getrennte Signalauswerteeinheiten AS bzw. AS' und eine je eine Koppeleinheit
KE pro Übergabepunkt ÜP anschließen.
-
Dieses technisch aufwendigere Konzept mit ebenfalls reduzierter Zahl
parallel geführter Lichtwellenleiter ist bei Forderung hoher Rauschabstände angebracht.
-
Leerseite