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Nachrichtennetz mit optischen Kanälen
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtennetz mit optischen
Kanälen, die nach dem Heterodyn-Prinzip in großer Zahl bereitgestellt werden.
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In einem solchen Nachrichtennetz wird das Ubertragungsmedium, ein
Lichtwellenleiter, in Lichtträgerfrequenzmulticlextechnik betrieben. Den dort angeschlossenen
Teilnehmern werden also über einen einzigen, gemeinsamen Lichtwellenleiter in sehr
großer Zahl Kanäle angeboten, auf die sie bei Verteildiensten, z.B. Rundfunkprogrammen,
frei und bei Vermittlungsdiensten, z.B.
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Telefon, Bild-Telefon, Datenverkehr, mit Hilfe einer Vermittlunossteuerunzuoreifen
können.
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Die Erfindung unterscheidet sich damit von den bisher bekannten Systemen
der optischen Nachrichtentechnik in einer Weise, die durch Vergleich zum Entwicklunasverlauf
in der Rundfunktechnik veranschaulicht werden kann. Hier und dort wurde zunachst
der sogenannte Geradeausempfang verwirklicht. Dabei wird auf einer bestimmten Wellenlänge,
gegebenenfalls auf einigen - wenigen - bestimmten Wellenlängen, gesendet und empfangen.
Mit Hilfe des Uberlagerungsprinzips, das demgegenüber eine wesentlich erhöhte Grenzempfindlichkeit
und Selektivität ermöalicht, kann jedoch die Ubertragungskapazität des Mediums vollkommen
ausgenutzt werden. Die Vorteile, die dieses Prinzip far die Rundfunktechnik-brachten,
sind von überragender,
inzwischen aber allgemein wohl bereits in
Vergessenheit geratener Bedeutung. Der "Superhet"-Empfänger verhalf der Rundfunktechnik
erst zu ihrem eeghtlichen Durchbruch und ist heute dort Standard.
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Das Heterodyn-Prinzip ist deshalb auch von großem Interesse für optische
Kommunikationssysteme. Mehrere Veröffentlichungen, beispielsweise in 'Electronics
Letters"Vol 16 (1980) Seiten 179 bis 181, Seiten 709/ 710 und Seiten 826/827, beziehen
sich auf spezielle Einzelheiten der benötigten Systemkomponenten, insbesondere auf
die thermische Stabilisierung von Halbleiterlasern und auf entsprechende Regelschaltungen.
In IEEE Journal of Quantum Electronics Vol. QE-17 Nr 6 Juni 1981 Seiten 919 bis
935 findet sich eine ausführliche Übersicht, in der auf Eigenschaften und Probleme
der Systeme und Systemkomponenten eines kohärenten optischen Faserübertragungssystems
sehr detailliert eingegangen wird. In den Conference Proceedings,Seiten 7.1-1 bis
7.1-3 der 7. European Conference on Optical Communication, Kopenhagen, 8. bis 11.
September 1981, ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung für-ein künftiges optisches Heterodyn-System
mit Monomodefasern als Übertragungsmedium als Blockschaltbild dargestellt und mit
seinen Komponenten, insbesondere auf der Sende-und der Empfangsseite beschrieben.
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Aus diesen Veröffentlichungen ist als Hauptzielsetzung zu entnehmen,
einen Verstärkerabstand bzw. eine Übertragungslänge von etwa 100 km bis 200 km zu
erreichen, so daß auf diese Weise z.B. Untersee-Verbindungen realisiert werden können.
Dabei wird davon ausgegangen, daß einer Nachrichtenquelle und einer Nachrichtensenke
jeweils
ein Kanal fest zugeordnet ist.
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Der Erfindung liegt als Aufgabenstellung die Schaffung eines Nachrichtennetzes
mit optischen Kanälen zugrunde, in dem eine große Zahl von Teilnehmern angeschlossen
ist, denen schmal- und insbesondere breitbandige Kanäle zur Verfügung zu stellen
sind. Dabei sollen diese Kanäle nicht nur für reine Verteildienste, z.B. Fernsehprogramme,
sondern auch oder hauptsächlich für individuelle Dienste, z. B. Datenverkehr, Fernsprechen,
Fernsehkonferenzen, Bildfernsprechen und dergleichen mehr Verwendung finden. Das
bedeutet, eine große Anzahl breitbandiger Kanäle ist nicht nur zu übertragen, sondern
auch zu vermitteln. Hierfür kommt es weit weniger auf große Übertragungslängen und
viel mehr darauf an, eine flexible Zuteilung von Kanälen bzw einen wahlfreien Zugriff
auf die Kanäle zu ermöglichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch:
- eine Laser-Referenzeinheit mit einem Verteiler zur Versorgung von Sende- und Empfangseinrichtungen,
die den angeschlossenen Nachrichten-Quellen und -Senken zugeordnet sind, mit einer
Lichtträger-Referenz; - durchstimmbare Sendelaser in den Sendeeinrichtungen, mit
denen jeweils eine Trägerfrequenz für die Signale bereitgestellt wird, die von den
zugeordneten Nachrichtenquellen geliefert werden; - durchstimmbare Lokal laser in
den Empfangseinrichtungen, mit denen jeweils eine feste, gleichzurichtende Zwischenfrequenz
für die Signale qebildet wird, die für die zugeordneten Nachrichtensenken bestimmt
sind;
- ein gemeinsames Lichtfrequenzkanaltielfach, über das die
Sendeeinrichtungen und die Empfangseinrichtungen verknüpft sind, und durch - Monomodefasern
als Übertragungsmedium.
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Für die Erfindung und ihre Ausführungsformen ist von wesentlicher
Bedeutung, daß in der optischen Nachrichtentechnik dem ultrabreiten Medium Glasfaser
Aufgaben zugewiesen werden können, die der Äther für die Rundfunktechnik seit langem
erfüllt: ein Nachrichtenknoten für viele Kommunikationsteilnehmer zu sein. Angesichts
von rechnerisch etwa 250.000 möglichen Breitbandkanälen auf einer Faser zeichnet
sich damit eine neuartige Konzeption künftiger Nachrichtennetze ab: die koppelfeldlose
Verteilung und Vermittlung der Dienste über Lichtfrequenzkanäle mit heterodynem
Vielfachzugriff für alle Teilnehmer. Wegen der großen Gesamtbreite kann hier zudem
jeder optische Kanal so großzügig bemessen werden, daß auf eine Unterteilung in
Schmal- und Breitbandkanäle verzichtet werden kann. Ähnliches gilt bezüglich Datenreduktionssystemen
und Mehrfachausnutzung in Zeitmultiplextechnik oder dergleichen. Andererseits können
bei einem derartigen großen Kanalangebot viele Dienste mit geringem Zeitversatz
bereitgestellt werden (z.B. ein Spielfilm normaler Dauer auf ca. 100 Kanälen und
jeweils ca. 1 Minute Zeitversatz), wodurch sich das utopisch hoch erscheinende Kanalangebot
bezüglich der Dienste- bzw. Programminhalte dieser Kanäle wieder beträchtlich verringert.
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Bei der Erfindung wird also sowohl bezüglich der über tragung als
auch bezüglich der Vermittlung vom Heterodyn-Prinzip Gebrauch gemacht. Von überragender
und überraschender Bedeutung ist dabei, daß für die Vermittlung kein Verbindungswegenetzwerk
im üblichen Sinn benö-
tigt wird. Die Durchschaltung eines Verbindungsweges
zwischen einer Quelle und einer Senke kann dezentral in den Sende- und Empfangsgeräten
erfolgen, indem alle ausgesendeten Träger über das gemeinsame Lichtfrequenzkanalvielfach
nach Art eines völlig passiven Knotens an alle angeschlossenen Empfangsgeräte gelangen
und dort eine Abstimmung auf den betreffenden Träger vorgenommen wird.
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Wie bei jeder Durchschaltung kann auch hier zwischen einem steuernden
Teil und einem gesteuerten Teil unterschieden werden. Die zu steuernden Teile können
sich bei Ausführungsformen der Erfindung in den Sende-und den Empfangsgeräten befinden.
Die steuernden Teile können hingegen an einem gemeinsamen, zentralen Ort vorgesehen
werden, um nicht nur reine Verteildienste, z.B. Fernsehprogramme, sondern auch individuelle
Dienste, z.B. Bildfernsprechen, anbieten zu können.
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Wie auch in der Runkfunktechnik kommen die Vorzüge des Uberlagerungsprinzips
für die optische Nachrichtentechnik bei der Erfindung voll zur Geltung. Durch die
Umsetzung des Empfangssignals mittels Lokaloszillator in einen Zwischenfrequenzbereich
lassen sich Trennschärfe.
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und Empfindlichkeit im Vergleich zum Geradeausempfang erheblich verbessern,
weil für den Zwischenfrequenzbereich Filter mit sehr hoher Güte bezüglich der Eingangsfrequenz
wesentlich einfacher zu realisieren sind. Da bei optischen Kanälen das empfangene
Lichtwellensianal mit der Lichtwelle eines lokalen Lasers überlagert und durch Mischung
dieser beiden beim Empfänger eine Zwischenfrequenz im Mikrowellenbereich erzeugt
wird, braucht die Trennung der Kanäle nicht im
optischen Bereich
durchgeführt zu werden, in dem wegen der dort erreichbaren Filtersteilheiten der
minimale Kanalabstand in der Größenordnung von 10 THz liegt. Im Mikrowellenbereich
hingegen mit Filtern wesentlich höherer Güte läßt sich in dem zur Verfügung stehenden
Frequenzband bei gleichzeitiger Erhöhung der Empfindlichkeit eine um einige Zehnerpotenzen
höhere Anzahl von Trägern bzw. Kanälen als beim "GeradeausemDfang" unterbringen.
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Um bei dem für die Erfindung wesentlichen wahlfreien Zugriff auf die
Kanäle dennoch feste Filter verwenden zu können, müssen die betreffenden Frequenzen
in den Sende- und in den Empfangseinrichtungen, bei der Erfindung also die Sendelaser
und die Lokallaser, durchstimmbar sein. Derartige Laser befinden sich in der Entwicklung
und werden zweifellos bei dem stürmischen technologischen Fortschritt auf diesem
Gebiet von der Bauelemente-Industrie bald in ausreichender Quantität und Qualität
angeboten.
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Zur Bildung einer Zwischenfrequenz muß bekanntlich eine unmodulierte
Welle herangezogen werden, die in der Rundfunktechnik in den Empfängern selbst erzeugt
wird.
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Dies kann im Prinzip so auch bei Ausführungsformen der Erfindung erfolgen,
wird aber aus den nachfolgend näher erläuterten Umständen modifiziert. Es wird eine
dazu geeignete Lichtträgerfrequenz-Referenz zur Verfügung gestellt, von der sich
die verschiedenen Frequenzen, durchaus auch mit unterschiedlichen Trägerfrequenzabständen,
für die Sende- und die Empfangseinrichtungen ableiten lassen. Die Gründe hierfür
liegen ins-
besondere in Anforderungen an die Stabilität der zu
erzeugenden Frequenzen und in dem dienstespezifischen Bandbreitenbedarf.
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Daß für die Vermittlung der Kanäle bei der Erfindung kein Verbindungswegenetzwerk
im üblichen Sinne benötigt wird und für die Verknüpfung der Sende- und der Empfangseinrichtungen
ein völlig passives gemeinsames Lichtfrequenzkanalvielfach vorgesehen ist, kann
wiederum durch einen Vergleich zur herkömmlichen Rundfunktechnik erläutert werden.
Dort bildet der Äther das passive Frequenzvielfach für die nicht an Leitungen gebundenen
Radio-Wellen, hier ist es dementsprechend ein festes, Lichtwellen leitendes Medium,
in das alle ausgesendeten Frequenzen eingekoppelt und aus dem alle zu empfangenden
Frequenzen, mit wahlfreiem Zugriff ausgekontelt werden können.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die Laser-Referenzeinheit
ein festes Lichtträger-Referenzraster erzeugen. In den mit der Lichtträger-Referenz
zu versorgenden Sende- und Empfangseinrichtungen kann auf diese Weise eine einfache
Synchronisierung auf die zugeteilte Frequenz erfolgen.
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Obwohl der Zugriff auf die Kanäle auch rein dezentral erfolgen könnte,
d.h. jeder Sender sucht sich selbst einen freien Kanal und der oder die betreffenden
Empfänger überwachen das gesamte Kanalangebot selbsttätig auf für sie bestimmte
Nachrichten, ist bei komfortableren Ausstattungen derartiger moderner Nachrichtennetze
eine zentrale ttberwacbun und der PrXifun(t untlm(län lich. Nicht nur aus diesem
Grunde ist es bei Auführungsformen
der Erfindung vorteilhaft,
einen zentralen Rechner für die Zuordnung und Verwaltung von Kanälen vorzusehen.
Die dort zu erfüllenden Aufgaben beschränken sich nicht nur auf die Signalisierung
während des Aufbaus und zur Auslösung einer Verbindung.
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Für reine Verteildienste, bei denen eine Vielzahl von Empfängern auf
einen einzigen Sender abgestimmt wird, kann die Zuweisung betreffender Kanäle ohnehin
einfür allemal fest vorgegeben werden. Für individuelle Dienste, insbesondere auch
für Konferenzschaitungen, empfiehlt sich hingegen eine flexible Kanalzuweisung und
-verwaltung, die beispielsweise für ein Nachrichtennetz in der Ortsebene auch örtlich
in einer gemeinsamen Vermittlungsstelle untergebracht werden sollte.
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Sofern keine langen Übertragungswege im Bereich der Vermittlung auftreten,
was bei der Grundform der Erfindung der Fall ist, brauchen nicht einmal die Grenzen
der bevorzugten dämpfungsarmen Übertragungsbreite einer Monomodefaser beachtet zu
werden, d.h. zumindest die Ultra- und Infra-Grenzbereiche sind ebenfalls nutzbar.
Auch ohne dies ergibt sich bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung durch
breitbandige Kanäle mit einem gegenseitigen Lichtträgerabstand im GHz-Bereich, z.B.
2 GHz entsprechend etwa 0,007 nm bei X = 1 m, eine Kapazität von mehreren zehntausend
Kanälen.
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Der Verteiler, über den die Empfangs- und Sendeeinrichtungen mit der
Lichtträger-Referenz versorgt werden, kann als einfacher optischer Sternkoppler
ausgebildet sein. Obwohl solche Sternkoppler unvermeidliche Verluste aufweisen,
lassen sich diese durch die hohe Emp-
findlichkeit beim Heterodyn-Prinzip
leicht kompensieren, so daß die Lichtträger-Referenz-Versorgung mit derartig einfachen
Mitteln möglich ist.
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Entsprechende Voraussetzungen gelten auch für das gemeinsame Lichtfrequenzkanalvielfach,
das für die Verknüpfung der Sende- und Empfangseinrichtungen ebenfalls bei vorteilhaften
Ausführungsformen der Erfindung als optischer Sternkoppler ausgebildet sein kann.
Die Verknüpfung kann selbstverständlich mit jedem monomodal leitenden Medium, so
auch im Bedarf fall mit einem räumlich weit verteilten, verzweigten Fasernetzwerk
herbeigeführt werden. Derartige Fasernetzwerke sind für diesen Zweck weitestgehend
strukturunabhängig.
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Einschränkungen bestehen beispielsweise insoweit, als unerwünschte
Reflexionen zu vermeiden sind.
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Aus Gründen der Betriebssicherheit aber auch zur Abwicklung der Verwaltungsaufgaben
bei der Kanalvermittlung empfiehlt es sich, bei Ausführungsformen der Erfindung
dem zentralen Rechner eine eigene Empfangseinrichtung zuzuordnen. Diese ist, wie
auch alle anderen Empfangseinrichtungen, an das gemeinsame Lichtfrequenzkanalvielfach
anzuschließen, so daß damit der gesamte im Netz abgewickelte Verkehr laufend, d.h.
jeder Kanal stichprobenartig überwacht werden kann.
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Die einzelnen Systemkomponenten, seien es Regelschaltungen, durchstimmbare
Laser, Svnthetisierschaltungen usw., also sowohl rein elektronische als auch optoelektronische
Bauteile sollten in integrierter Technik aufgebaut sein. Bei entsprechender Konzeption
können dadurch insbesondere modulare Einheiten für die Sende-
und
Empfangseinrichtungen gebildet werden In der Zeichnung sind Ausführungsformen der
Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigen: Fig. 1: ein Blockschaltbild einer
Vermittlungsstelle für optische Kanäle; Fig. 2: Schaubilder für Kanalbelegungen
eines Lichtwellenleiters, nämlich: a) für optische Einkanalübertragung, b) für A-Multinlex
(ca. 40 Kanäle), c) für Lichtfrequenzmultiplex (ca. 250.000 Kanäle).
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Fig. 3: Prinzipdarstellung der Funktionsweise des optischen Heterodynempfangs,
Fig. 4: Blockschaltbild, ähnlich Fig. 1, für ein Vermittlungsnetz mit Sternstruktur,
Fig. 5: Prinzipdarstellung eines Vermittlungsnetzes mit Linienstruktur und Fig.
6: Blockschaltbild für ein Verteilnetz mit Sternstruktur.
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In einem Nachrichtennetz gemäß Fig. 1 sind Teilnehmerstationen A,
B ... z.B. über Monomodefasern an eine Vermittlungsstelle oder Zentrale angeschlossen.
Die Teilnehmerstationen sind mit verschiedenartigen Endgeräten, insbesondere solchen
für Breitbanddienste wie Fernsehprogramme und Bildfernsprechen ausrüstbar. Für jedes
Endgerät ist in der Vermittlungsstelle bzw. Zentrale ein optischer Richtkoppler
K vorzusehen, über den die optischen Signale, die für ein Endgerät bestimmt sind
oder von dort geliefert werden, von bzw. zu den betreffenden Empfangseinrichtungen
R, Sendeeinrichtun-
gen T und Steuergeräten C geführt werden. Ein
Steuergerät C kann für mehrere Empfangs einrichtungen R und Sendeeinrichtungen T
einer Teilnehmerstation A, B ... zuständig sein.
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Eine Laser-Referenzeinheit, mit Ref.-Gen. bezeichnet, erzeugt die
Lichtträger-Referenz, die allen Empfangseinrichtungen R und Sendeeinrichtungen T
über einen optischen Verteiler D zugeführt wird. Die Sendeeinrichtungen T speisen
die bei ihnen modulierten Trägerfrequenzen in das Lichtfrequenzkanalvielfach S.
Jedes Empfangssignal erscheint an allen Ausgängen, die zu den Empfangseinrichtungen
R, R* führen. Die durch Doppellinien dargestellten Verbindungen sind optische Verbindungswege
(Monomodefasern), als einfache Striche dargestellte Leitungen können auch elektrische
Signalleitungen sein. Die eingezeichneten Pfeile geben die Richtung des Signaltransports
an. Aus Gründen der übersichtlichkeit sind die Einrichtungen, die zu jeder Teilnehmerstation
gehören, nur für zwei Teilnehmer A und B dargestellt.
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Nachfolgend wird zur näheren Erläuterung der Fig.1 eine Bildfernsprechverbindung
zwischen dem sendenden Teilnehmer A und dem empfangenden Teilnehmer B beschrieben.
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Der Teilnehmer A gibt eine Dienstekennung und seinen Zielteilnehmer
z.B. als Ziffernfolge über sein Endgerät ein. Diese Signale gelangen über den betreffenden
optischen Richtkoopler K an das zugehörige Steuergerät C und von dort aus mit der
Absenderadresse an den zentralen Rechner CPU in der Vermittlungsstelle. Der zentrale
Rechner CPu prüft, ob der gerufene Teilnehmer B frei oder besetzt ist. Teilnehmer
B sei frei, wird gerufen und meldet sich. Der zentrale Rechner CPU teilt ein
freies
Kanalpaar (fi, fj) zu und gibt diese Informationen an die beiden betreffenden Steuergeräte
C. Die Steuergeräte C veranlassen ihre Sendeéintithfungen T und Empfangseinrichtungen
R, auf die Kanäle i und j einzurasten. Die Frequenzen fi und fj sind im Lichtträger-Referenzraster
der Frequenzen fR enthalten. Damit ist die Verbindung aufgebaut. Der Nachrichtenaustausch
- Bild und Ton - vom Teilnehmer A zum Teilnehmer B findet auf der Trägerfrequenz
fi, in der Gegenrichtung auf der Trägerfrequenz fj statt. Das Ende der Verbindung
wird z.B. durch Auflegen des Handapparates eines der beiden Teilnehmer A oder B
ausgelöst.
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Das Empfangsgerät R* - sowie ein Sendegerät T*, das hier nicht dargestellt
ist - dienen -insbesondere der Überwachung der ordnungsgemäßen Belegung der Kanäle.
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Derartige Ausführungsformen der Erfindung sind universell einsetzbar,
d.h. sie sind sowohl für kleine Anlagen (Nebenstellenanlagen, Inhouse-Kommunikationsnetze)
als auch für schnelle Rechner"7erbundsysteme, Bussysteme und dergleichen geeignet.
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Die Fig. 2 veranschaulicht die Fortschritte der optischen Nachrichtentechnik
bezüglich der Ausnutzung der Übertragungskapazität eines Lichtwellenleiters.
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Zunächst wurde nur ein Lichtträger über eine Faser gesendet (Fig.
2 a).
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Danach kamen Bestrebungen, die Übertragungskapazität der Faser durch
die X-Multiplextechnik besser auszunutzen, indem mehrere Lichtträger unterschiedlicher
Wellenlänge gleichzeitig über die Faser übertragen
(Fig. 2 b) und
am Faserausgang durch optische Filter wieder getrennt werden. Beim derzeitigen Stand
der Filter- und Lasertechnik müssen die Lichtträger A n wenigstens einige zehn Nanometer
auseinandern liegen, um eine sichere Trennung zu ermöglichen. Wählt man einen Wellenlängenabstand
von z.B. 30 nm (entsprechend etwa 10 THz), so lassen sich in dem dämpfungsarmen
Wellenlängenbereich von 0.7 bis 1.8 vm einer modernen Monomodefaser etwa 40 Lichtträger
unterbringen.
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Die -Multiplextechnik entspricht in der Rundfunktechnik dem Geradeausempfang,
auch dort werden die empfangenen Signale durch Hochfrequenzfilter getrennt.
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Beim optischen Heterodynempfang (Fig. 2 c) werden die Kanäle nicht
mehr im optischen Bereich getrennt - wie bei der A-Multiplextechnik - sondern mit
Hilfe einer Zwischenfrequenz, die z.B. im Mikrowellenbereich liegen kann. Im Mikrowellenbereich
lassen sich, gemessen an der Lichtfrequenz, Filter mit sehr hoher Steilheit realisieren.
Wählt man einen Lichtträgerabstand von z.B. 1 GHz, so lassen sich über eine Faser
etwa 250.000 Lichtträger übertragen und mit Hilfe des Heterodynprinzips am Empfangsort
wieder trennen.
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Fig. 3 zeigt das Prinzip eines optischen Überlagerungsempfängers.
Auf einen optischen Detektor mit lichtleistungsproportionalem Ausgangsstrom (z.B.
PIN-Dioden) laufen über einen Faserrichtkoppler (Auskoppelfaktor k) die Lichtsignalwellengröße
as und die Lokallaserwellengröße aL zu, Er liefert ein Signal bei einer Zwischenfrequenz.
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Die Umsetzung in den Zwischenfrequenzbereich erfolgt proportional
zu dem Produkt der Wellengrößen, sofern
a und aL gleiche Feldform
und Polarisation haben, also -s -L räumlich kohärent sind. Ebenso ist es notwendig,
die Laserfrequenz so zu stabilisieren, daß sich zeine konstante Zwischenfrequenz
ergibt.
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Fiq. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
das Heterodynprinzip ausschließlich zur koppelpunktfreien zentralen Vermittlung
in einem Sternnetz eingesetzt wird. Die Übertragung auf den Teilnehmeranschlußleitungen
kann hier in konventioneller Weise erfolgen.
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In der Zentrale ist jedem Teilnehmer A, B, ... ein Sende- und Empfangsmodul
M zugeordnet, mit dem er auf ein optisches Frequenzvielfach (optischer Sternkoppler
S) Zugriff erhält. Die innere Seite jedes teilnehmereigenen Moduls M besitzt einen
durchstimmbaren Sendelaser mit Modulator und einen ebenfalls durchstimmbaren Empfangslokallaser.
Alle Module M senden auf die Eingangsseite des Sternkopplers S und sind an dessen
Ausgang mit dem gesamten Nachrichtenstrom verbunden, filtern aber mittels Heterodynempfang
nur den für sie bestimmten Kanal aus. Zur Unterteilung des Frequenzbereichs in verschiedene
Kanäle wird von einem Referenzgenerator Ref.Gen. über einen Sternkoppler D4ein Trägerfrequenzraster
ausgesendet, auf das sich die Teilnehmermodule M synchronisieren. Der Prozeßrechner
Comp.
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hat die Aufgabe, die freien Lichtkanäle für die Verbindungen auszuwählen,
die Teilnehmer zu veranlassen, ihre Stationen auf diese Kanäle einzustellen und
die Kanalbelegungen zu überprüfen. Über den Rechner Comp. läßt sich bequem eine
Videokonferenz zwischen mehreren Teilnehmern durch entsprechende Abstimmbefehle
des Rechners Comp. an die Heterodynempfänger schalten.
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In einem Liniennetz gemäß Fig. 5 werden alle Teilnehmer A, B, ...
über eine einzige Faser miteinander verbunden. Jedem Sendelaser eines jeden Teilnehmers
wird bei Bedarf eine Lichtfrequenz zugeordnet, alle Sendefrequenzen werden auf die
Frequenz des Referenzlasers bezogen, der sich in der Zentrale befindet. Jeder Teilnehmer
überwacht die Nachrichten aller anderen Teilnehmer und entnimmt nur die, die für
ihn bestimmt sind. Die Verbindung der Teilnehmer A und B kann auch über einen-Rechner
in der Zentrale vermittelt werden, der dann die entsprechenden Abstimmbefehle an
die Heterodynempfänger der Teilnehmer gibt.
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Ein fasersparendes Liniennetz mit Zeitmultiplextechnik und optischer
übertragungstechnik mit Geradeausempfang versagt, sobald viele Teilnehmer breitbandige
Nachrichten austauschen. Aus der Summeninformation aller Teilnehmer resultiert eine
entsprechend hohe über tragungsgeschwindigkeit auf der Faser und eine entsprechend
hochratige Elektronik bei jedem Teilnehmer.
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Diese Probleme lassen sich überwinden, wenn statt der Basisband-Zeitmultiplextechnik
die optische Frequenzmultiplextechnik gemäß der Erfindung eingesetzt wird.
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Ein solches Liniennetz, das die Bandbreite der Faser durch eine kohärente
optische Übertragungstechnik vollkommen ausnutzen kann, gestattet einer großen Teilnehmerzahl
den Austausch von breitbandiger Information; eine Erweiterung des Netzes durch zusätzliche
Teilnehmer erfordert nur einen entsprechend höheren E)urchstimtnbereich für die
einzelnen Heterodynempfänger.
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Zur Verteilung von z.B. 100 Fernsehsignalen wird gemäß Fig. 6 in der
Zentrale jedem Fernsehkanal ein Lichtträger X 00 zugeordnet. über einen Sternkoppler
S
werden alle Lichtträger in die Teilnehmeranschlußleitungen eingespeist.
Jeder Teilnehmer verfügt über einen optischen Heterodynempfänger, die Auswahl der
verschiedenen Fernsehprogramme erfolgt bei konstanter Zwischenfrequenz mit einem
durchstimmbaren Lokallaser.
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Die durch die Leistungsaufteilung im Sternkoppler erzeugte Dämpfung
der Signalpegel auf den Teilnehmeranschlußleitungen wird teilweise durch die erhöhte
Empfindlichkeit der Heterodynempfänger kompensiert.
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Sind optische Verstärker als Standardbauelemente verfügbar - beispielsweise
mit Hilfe der Integrierten Optik auf einem Chip gefertigt - könnten diese z.B.
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zwischen dem Sternkoppler S und den Teilnehmeranschluß leitungen angeordnet
werden.
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