DE3203785C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur analogen Übertragung und Verteilung von Mehrkanal-Frequenzmultiplex- Signalen über Lichtwellenleiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Verfahren ist aus Nachrichtentechnik-Elektronik 31/ (1981) H. 7, S. 275-279 bekannt. Aus ihr ist es bekannt, Frequenzmultiplexsignale über einen Lichtwellenleiter zu übertragen. Die Signalaufbereitung erfolgt vor dem sendesei­ tigen elektro-optischen Wandler durch Zusammenfassung und hinter dem empfangsseitigen optisch-elektrischen Wandler durch frequenzselektive Aufspaltung. Es gelingt dort unter besonderem Aufwand, zwei TV-Programme in HF-Restseitenband­ lage gleichzeitig auf einem Lichtwellenleiter zu übertragen.

In der Veröffentlichung "Der Einsatz von optischen Systemen in Breitbandverteilanlagen", 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 übertra­ gene Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal (Frequenzbereich rund 47 bis 300 MHz) auf optische Systeme zu übertragen. Es werden dazu mehrere Realisierungsvorschläge angegeben. Für die dort (Fig. 6) vorgestellten Analogübertragungsverfahren ist pro Teilnehmeranschluß eine Lichtwellenleiterverbindung vorgesehen. Die vorgestellten Digitalübertragungsverfahren benötigen aufwendige Wandlungs- und Aufbereitungseinrichtun­ gen sowohl auf der Sende- wie auch auf der Teilnehmerseite.

In Breitbandkommunikationsnetzen, die mit Geräten der Stand­ ardtechnik aufgebaut werden, besteht das Bedürfnis, Koaxial­ kabel untergeordneter Verteilebenen (beispielsweise die C/D-Ebene) durch Lichtwellenleiter zu ersetzen.

Außerdem müssen vorhandene Hausinstallationen (Stammnetze in Baumstruktur mit Koaxialleitungen) unverändert weiter ge­ nutzt werden können. Der Betrieb üblicher Fernseh- und Hör­ funkempfänger soll ohne Zusatzgeräte und unverändert weiter­ hin möglich sein. Einrichtung und Anschluß von Lichtwellen­ leiter-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. frequenzmodu­ liert (UKW) frequenzmultiplex zu übertragen sind.

Die Lichtwellenleiter sollen vorübergehend für die Breit­ band-Kommunikations-Verteilung genutzt und später bei Ausbau der Glasfaserortsnetze als BIGFON-(breitbandiges integrier­ tes Glasfaser-Fernmeldeortsnetz) Anschlußleitungen zu jedem Teilnehmer geführt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß bei Netzerweiterungen in der C/D-Ebene oder beim Einsatz von Teilnetzen durch Lichtwellenleiter weiterhin vorhandene Ein­ richtungen ohne Zusatzeinrichtungen nutzbar sind und der In­ stallationsaufwand (elektro-optische Wandler, Lichtwellen­ leiter) ohne Verschlechterung der Intermodulationsverhält­ nisse auf der Sendeseite möglichst gering bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vor­ teilhafte Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere durch fol­ gende Maßnahmen:

Aufgrund der gruppenweisen Zusammenfassung mehrerer Teilbän­ der läßt sich eine erhebliche Einsparung an Baugruppen er­ zielen (Filter, optische Sender, wie z. B. Laser, Lichtwel­ lenleiter und optische Empfänger).

Durch die Reduzierung der Signalspitzen vor der Übertragung 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 Ein­ zelübertragung der Teilbänder möglich sind.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konzipiertes Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz,

Fig. 2 ein Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz mit reduzier­ tem Aufwand an optischen Sendern,

Fig. 3 ein Lichtwellenleiterübertragungsnetz mit verminder­ ter Zahl von parallel geführten Lichtwellenleitern und

Fig. 4 ein Lichtwellenleiterübertragungsnetz unter Verwen­ dung von optischen Wellenlängen-Multiplexern.

In Fig. 1 ist am Punkt E das zu verteilende Mehrkanal-Fre­ quenzmultiplex-Signal, das von der Kopfstation des Verteil­ netzes eingespeist wird, verfügbar. Das Streckennetz der Primärebene (A/B-Netz) mit den Streckenverstärkern SV über­ trägt das Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signal in herkömmli­ cher Weise über breitbandige Koaxialkabel (Frequenzbereich rund 47 bis 300 MHz). Für das hier aufgezeigte Ausführungs­ beispiel 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 darge­ stellt.

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, wel­ ches die 24 UKW-Tonkanäle aus dem Mehrkanal-Frequenzmulti­ plex-Signal ausfiltert. Als Filter FT eignen sich beispiels­ weise Oberflächenwellen-Anordnungen. In den Signalaufberei­ tungseinheiten AE werden durch die Kanalfilter K 1, K 2, K 3, K 4 . . . 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 all­ gemeinen die TV-Bildträger, werden durch geeignete Preempha­ seglieder - in Fig. 1 mit PE bezeichnet - vor der Übertra­ gung reduziert. Die so einzeln aufbereiteten Einzelkanäle einer Teilband-Gruppe werden in den Baueinheiten WE zu Grup­ pen-Multiplex-Signalen zusammengeführt und gegebenenfalls nachverstärkt. Jedem Ausgang einer Baueinheit WE - in Fig. 1 mit 1 bis 100 bezeichnet - kann dasselbe Gruppen-Multiplex- Signal entnommen werden, wobei die Anzahl der Ausgänge der Baueinheit WE durch die Zahl der maximal anzuschließenden Teilnehmer bestimmt ist. Die Anzahl der Ausgänge von WE ent­ spricht hierbei der Anzahl der Übergabepunkte ÜP, an die die Gruppen-Multiplex-Signale weitergeleitet werden. Das durch FT ausgefilterte Teilband für die Übertragung der UKW-Ton­ kanäle wird durch eine Baueinheit WE′ ebenfalls auf ca. 100 Ausgänge verteilt.

Jedem der 300 Ausgänge von WE bzw. 100 Ausgänge von WE′ ist ein eigener elektrisch-optischer Wandler WS zugeordnet, wel­ cher die Gruppen-Multiplex-Signale in optische Lichtintensi­ tätssignale umwandelt. Jeder Wandler WS steuert einen Licht­ wellenleiter LL an. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs­ beispiel sind für jeden der 100 Übergabepunkt ÜP insgesamt vier Lichtwellenleiter LL zur Übertragung nötig, da jeweils vier z. B. K 1, K 2, K 3, K 4 der zwölf TV-Kanäle über je einen Wandler WS einen Lichtwellenleiter LL ansteuern und die 24 UKW- Tonkanäle gemeinsam über einen Lichtwellenleiter LL übertra­ gen werden.

Nach der Übertragung werden die Signale der je Übergabepunkt vier Lichtwellenleiter LL durch optisch-elektrische Wandler WO zurückgewandelt. Anschließend erfolgt eine Wiederanhebung der zuvor reduzierten Aussteuerungsspitzen durch Deemphas­ englieder 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 ausgeführ­ ten Beispiel genau 4 - vorhanden sein. Die Aufbereitungsstu­ fen AS′, für die UKW-Tonsignale enthalten nur Selektionsfil­ ter, da eine Reduzierung der UKW-Kanalträger und damit eine empfangsseitige Wiederanhebung im allgemeinen nicht erfor­ derlich ist. Die einem Übergabepunkt ÜP zugeordneter Aufbe­ reitungsstufen AS, bzw. AS′ werden über Koppelelemente KE zusammengeschaltet. Jeder Ausgang eines solchen Koppelele­ mentes KE ist an einen Übergabepunkt ÜP geführt. An jeden Übergabepunkt ÜP schließen die bestehenden oder neu einzu­ richtenden Hausnetze an.

Fig. 2 zeigt das Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz im we­ sentlichen in gleicher Form wie in Fig. 1. Nur sind nun hin­ ter den elektrisch-optischen Wandlern WS Sternkoppler SK eingeschaltet, die die Lichtleistung an die Lichtwellenlei­ ter 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 einge­ setzten Laser (Wandler WS) mit entsprechender Ausgangslei­ stung noch Reserven beinhalten. Die Lichtleistung je Laser­ sender kann daher mehrmals verzweigt werden und reduziert so den sen­ deseitigen 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 Lichtwellen­ leiter pro Übergabepunkt bei dem erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiel liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Wegen der sehr unterschiedlichen Bebauungsstrukturen und An­ schlußdichten 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 vor­ handen, 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 An­ schlußkonzentration der Lichtwellenleiter an diesem Punkt nochmals erheblich verringern. Die relativ aufwendige Kanal­ aufbereitung 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 Schacht­ nähe oberirdisch in einem separaten Kabelverzweiger erfol­ gen, der nur den optischen Übergang enthält.

Auf der Empfangsseite (am Übergabepunkt) kann auch eine Zu­ sammenfassung der auf gleicher optischer Wellenlänge, aber in verschiedenen Frequenzbändern übertragenen Signalen mit redu­ zierter 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 Möglich­ keit nur in geringem Maße ausgenutzt werden kann.

In Fig. 4 ist ein Lichtwellenleiter-Übertragungsnetz darge­ stellt, welches die Signale dreier elektrisch-optischer Wand­ ler WS über einen optischen Wellenlängen-Multiplexer WM an einen Sternkoppler SK wie in Fig. 3 weiterleitet. Zwei der elek­ trisch-optischen Wandler WS übertragen jeweils 4 TV-Kanä­ le 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 Ver­ wendung der Wellenlängenmultiplexer nur ein Lichtwellenlei­ ter erforderlich. Jeder Lichtwellenleiter LL überträgt das Multiplex-Signal an genau einen optisch-elektrischen Wandler WO. Dieser optisch-elektrische Wandler WO muß selbstverständ­ lich einen Empfindlichkeitsbereich für alle drei über den Wellenlängenmultiplexer WM übertragene Frequenzbereiche auf­ weisen. An den Wandler WO schließen sich Signalaufbereitungs­ stufen AS an. In ihnen wird das mittels der sendeseitigen Preemphasenglieder PE kanalweise vorverzerrte Signal - Re­ duzierung 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 Deem­ phasenglieder notwendig. Diese werden vorzugsweise wie auch die übrigen Selektionsmittel in Oberflächenwellentechnik rea­ lisiert.

Da die Rauschleistung eines zu übertragenden Signals von sei­ ner Frequenzbandbreite abhängt, ist es oft günstiger am empfangsseitigen Ende jedes Lichtwellenleiters LL einen op­ tischen Demultiplexer (nicht dargestellt) vorzusehen, der die sendeseitig durch den optischen Wellenlängen-Multiplexer WM zusammengefaßten Lichtsignal α ₁, α ₂ und α ₃ 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 reduzier­ ter Zahl parallel geführter Lichtwellenleiter ist bei Forde­ rung hoher Rauschabstände angebracht.

Claims (4)

1. Verfahren zur analogen Übertragung und Verteilung von Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signalen über Lichtwellenlei­ ter zwischen Schnittstellen von Breitband-Kommunikations­ netzen, unter Anwendung einer elektrisch-optischen Wand­ lung eines Frequenzmultiplexsignales auf der Sendeseite, Übertragung auf einem oder mehreren Lichtwellenleitern und Rückwandlung und Weiterleitung auf der Empfangssei­ te, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - sendeseitig werden aus den Frequenzmultiplex-Signalen Teilbänder frequenzselektiv ausgekoppelt,
• - diese frequenzselektiv ausgekoppelten Teilbänder wer­ den gruppenweise bezüglich um den Bildträger herum auftretender Signalspitzen vor der elektrisch-opti­ schen Wandlung reduziert,
• - die so amplitudenreduzierten Teilbänder werden vor der elektrisch-optischen Wandlung gruppenweise zusammenge­ faßt, wobei die Anzahl der zu einer Gruppe zusammenge­ faßten Signale hinsichtlich des Aussteuerungsbereichs der elektrisch-optischen Wandler gewählt wird,
• - empfangsseitig werden die rückgewandelten elektrischen Signale gefiltert sowie bezüglich der zuvor abgesenk­ ten Frequenzbereiche wieder angehoben,
• - einander zugehörige Teilbänder werden zu den entspre­ chenden Mehrkanal-Frequenzmultiplex-Signalen zusammen­ gefaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig Lichtwellenleiter von mehrere Teilbänder übertragenden elektrisch-optischen Wandlern gemeinsam über optische Wellenlängen-Multiplexer angesteuert wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig das über Lichtwellenleiter gemeinsam über­ tragene Signal mehrerer Teilbänder mittels optischer Wel­ lenlängen-Demultiplexer in die ursprünglichen Teilbänder zurückgewandelt wird und daß nachfolgend op­ tisch-elektrische Wandler für jedes Teilband selektiv an­ gesteuert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig das über Lichtwellenleiter übertragene Signal mehrerer Teilbänder einem gemeinsamen optisch- elektrischen Wandler zugeführt wird.