DE3821772B4

DE3821772B4 - Optische Zweiwege-Signalübertragungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Fehlerlokalisierung

Info

Publication number: DE3821772B4
Application number: DE3821772A
Authority: DE
Inventors: Ove Bernt Andersson; Johan Berg; Per Olov Granestrand; Armand Vatsel
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2008-06-29
Also published as: SE8702893L; JPS6437134A; SE8702893D0; SE458328B; DE3821772A1; GB2207019B; GB8815234D0; US4887309A; GB2207019A; JP2685057B2

Abstract

Optische Zweiwege-Signalübertragungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Fehlerlokalisierung, umfassend
– eine erste Endstelle (5) und eine zweite Endstelle (6), die jeweils einen Sender (7, 8) und einen Empfänger (9, 10) zum Senden bzw. Empfangen optischer Signale aufweisen;
– ein erstes Lichtleiterkabel (3) und ein zweites Lichtleiterkabel (4), die jeweils zwischen dem Sender der ersten oder zweiten Endstelle und dem Empfänger der jeweils anderen der ersten und zweiten Endstelle angeordnet sind, zum Übertragen optischer Signale in einer ersten bzw. zweiten Richtung; und
– mehrere in Kaskadenanordnung geschaltete Verstärker (2), die mit den ersten und zweiten Lichtleiterkabeln (3, 4) verbunden sind;
wobei zur Fehlerlokalisierung
– mindestens eine der ersten und zweiten Endstellen (5, 6) zum Senden eines optischen Prüfsignals mit einem Adressteil und einem Prüfmuster vorgesehen ist;
– die Verstärker (2) jeweils dafür vorgesehen sind, das optische Prüfsignal, das vom Sender (7, 8) der mindestens einen Endstelle...

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Zweiwege-Signalübertragungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Fehlerlokalisierung.

Verstärker werden heutzutage in optischen Zweiweg-Leitungsverbindungen zur Fehlersuche verwendet, und diese Verstärker verstärken optische Signale elektrisch. Diese Verstärker enthalten daher einen opto-elektrischen Wandler zur Umwandlung des optischen Signals in ein elektrisches Signal, einen elektronischen Verstärker, der das elektrische Signal verstärkt, und einen elektro-optischen Wandler, der das elektrische Signal in ein optisches Signal rückwandelt, beispielsweise gemäss der US-PS 4 300 239. Die Fehlersuche erfolgt im Einklang mit diesem Patent bei optischen Verbindungen durch kontinuierliche Überwachung, wobei eine Endstelle ein Prüfsignal aussendet, das einen Verstärker für die Prüfung angibt. Das Prüfsignal wird in dem ausgewählten Verstärker verstärkt und ein optischer Schalter wird anschliessend in den EIN-Zustand gebracht, wobei ein kleiner Teil des Prüfsignals anschliessend durch den Schalter geführt und zu der Endstelle zurückgebracht wird, die das Prüfsignal aussendet. In dieser Endstelle wird das ausgesandte Prüfsignal mit dem zurückgeschickten Prüfsignal verglichen, um festzustellen, ob in dem ausgewählten Verstärker irgendein Fehler vorliegt. Alle Verstärker der Verbindung werden auf diese Weise überprüft. In einem ausgewählten Verstärker wird somit der Schalter in den EIN-Zustand gebracht und nur ein kleiner Teil des Prüfsignals wird über den Schalter geleitet. Das Prüfsignal wird daher einmal mehr verstärkt, bevor es den ausgewählten Verstärker verlässt. Bei einem Verstärker, der nicht angegeben wurde, befindet sich der optische Schalter im AUS-Zustand und das Prüfsignal durchläuft den Verstärker, ohne über den Schalter zu treten.

In einer Vorrichtung gemäss der genannten US-PS wird ein optisches Signal nach einer opto-elektrischen Umwandlung mit Hilfe eines elektronischen Verstärkers verstärkt, wobei das Signal nach der Verstärkung erneut in ein optisches Signal umgewandelt wird. Die dabei auftretende Schwierigkeit liegt darin, dass die Übertragungsrate der Signale durch die Übertragungskapazität der elektronischen Bauelemente begrenzt ist, und diese Kapazität ist kleiner als die entsprechende Kapazität der optischen Bauelemente, was in erster Linie auf dem Unterschied in der Frequenzbandbreite beruht. Daher ist es ein Vorteil, falls eine opto-elektrische Umwandlung vermieden werden kann. Eine weitere Schwierigkeit mit der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass die optischen Schalter nur einen kleinen Anteil der Signalleistung zurückführen, womit ein grosser Leistungsanteil verloren geht und das Prüfsignal wiederum verstärkt werden muss, bevor es den Verstärker verlässt.

Die US 4 313 224 offenbart eine Signalübertragungsvorrichtung, die in Bezug auf die vorliegende Erfindung über die Vorrichtung nach der vorgenannten US 4 300 239 nicht hinausgeht.

Aus der US 4 660 973 ist eine optische Signalübertragungsvorrichtung bekannt, bei welcher ein elektrisches Signal, das von einem Strahlenteiler und einem hieran angeschlossenen opto-elektrischen Wandler erhalten wird, zur Steuerung einer Laser-Einrichtung verwendet wird.

Das Kuppeln und Entkuppeln von Lichtleitern ist beispielsweise aus der Veröffentlichung "Optische Nachrichtentechnik", Teil II, Seiten 540 bis 546 bekannt.

Ähnliches offenbart auch die DE 35 01 967 A1 , die außerdem auch eine Steuerung des Kupplungsverhältnisses durch ein Steuersignal beschreibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer optischen Zweiwege-Übertragungsvorrichtung auf vergleichsweise einfache Art eine Fehlerlokalisierung bei der Signalübertragung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafterweise wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fehlersuche die Übertragungskapazität der optischen Verbindungsleitungen ausgenutzt, da keine opto-elektrische Umwandlung auf dem Signalweg der optischen Verbindungsleitungen vorgenommen wird und somit eine vollständig optische Durchschaltung der Signale in den Lichtleiterkabeln erfolgt.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen
1 eine optische Verstärkeranordnung in einem optischen Signalübertragungssystem und
2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
Das Ausführungsbeispiel stellt eine Leitungsverbindung für einen Zweiweg-Fernverkehr unter Verwendung von Lichtleiterfasern dar. Die Leitungsverbindung umfasst optische Verstärker, die derart ausgeführt sind, dass mögliche Fehler in der Verbindung mühelos Lokalisiert werden können.
1 zeigt eine Leitungsverbindung (1). Optische Verstärker (2) sind an ein erstes Lichtleiterkabel (3) angeschlossen, das den Fernverkehr in einer ersten Richtung führt, sowie an ein zweites Lichtleiterkabel (4), das den Fernverkehr in einer zweiten Richtung führt. Diese Kabel (3, 4) sind an eine erste und zweite Endstelle (5, 6) angeschlossen. Die jeweilige Endstelle ist mit einem Sender (7, 8) zur Aussendung optischer Signale, und einem Empfänger (9, 10) zum Empfang optischer Signale ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform sind die Verstärker derart ausgeführt, dass die Fehlersuche, ausgehend von der ersten Endstelle (5) erfolgt und der Sender (7) ein Prüfsignal auf das erste Lichtleiterkabel (3) abgibt. Das Prüfsignal enthält eine Adresse, die einen Verstärker für die Prüfung angibt, ein Prüfmuster und ein Endbit. Der Sender (7) in der ersten Endstelle umfasst ein Fehlerlokalisierungsinstrument, eine Schnittstellenschaltung und einen Halbleiterlaser, beispielsweise aus Indiumgalliumarsenidphosphit (InGaAsP). Zur Fehlerlokalisierung sendet dieses Instrument ein Prüfsignal in Gestalt einer bitcodierten Folge aus. Die Schnittstellenschaltung steuert den Laser derart, dass das optische Signal, das vom Laser zum Lichtleiterkabel (3) ausgegeben wird, mit der Signalfolge übereinstimmt, die in die Schaltung eintritt. Der Empfänger (9) enthält einen opto-elektrischen Wandler und das erwähnte Fehlerlokalisierungsinstrument, in dem mögliche Bitfehler in einem empfangenen Prüfsignal entdeckt werden können. Die Aufgabe der Verstärker ist es, das Prüfsignal zu verstärken, was in einem optischen Verstärker (11) in der ersten Richtung erfolgt und, wenn das Prüfsignal einen durch die Adresse angegebenen Verstärker erreicht, das Prüfsignal zum zweiten Lichtleiterkabel (4) umzuschalten, so dass das Prüfsignal zum Empfänger (9) in der sendenden Endstelle zurückgebracht wird, d.h. das Signal ist in einer Schleife geführt. Die Umschaltung erfolgt in einem optischen Schalter (12). Die Verstärker (repeater) sind ebenfalls mit einem Verstärker (13) zur Verstärkung der Signale in der zweiten Richtung versehen, so dass das Prüfsignal auch auf seinem Weg zurück zur sendenden Endstelle verstärkt wird. In der sendenden Endstelle (5) wird ein Referenzmuster, das dem Prüfmuster in dem ausgesandten Prüfsignal entspricht, mit dem Prüfmuster in dem empfangenen Signal verglichen. Mit Hilfe des Resultats des Vergleiches erfolgt eine Fehleranalyse, um einen möglichen Bitfehler zu erfassen.
Ein Verstärker wird zu einem Zeitpunkt der Reihe nach überprüft, bis der Fehler gefunden ist. Der Vorgang wird im Verstärker eingeleitet, der am nächsten zur sendenden Endstelle liegt.
Ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Verstärkers (repeater) (2) ist in 2 dargestellt. Wie vorausgehend erwähnt wurde, erfolgt die Fehlersuche, ausgehend von der ersten Endstelle (5) (siehe 1) und ein Prüfsignal wird im ersten Lichtleiterkabel (3) abgegeben. Das Prüfsignal wird im ersten optischen Verstärker (11) verstärkt, der einen Laserverstärker umfasst. Der Laserverstärker kann ein sogenannter "Wanderwellen-Laserverstärker" (TWLA) sein, der einer Antireflexionsbehandlung unterzogen wurde. Das Prüfsignal wird anschliessend einem Leistungsteiler (14) zugeführt, in dem das Signal geteilt wird, so dass ein erster Teil, beispielsweise 98% der Signalleistung, zu einem ersten Ausgang (15) am Leistungsteiler geführt wird, und ein zweiter Teil, beispielsweise 2% der Signalleistung, wird einem zweiten Ausgang (16) am Leistungsteiler zugeführt. Dieser Leistungsteiler (14) kann beispielsweise einen Richtungskoppler mit zwei nebeneinander Liegenden Wellenleitern umfassen, die als Wellenleiter aus Lithiumniobat mit diffundiertem Titan (Ti:LiNbO₃) hergestellt sind.
Der erste Ausgang (15) am Leistungsteiler ist mit einem ersten Eingang (17) am optischen Schalter (12) verbunden, so dass der erste Teil des Prüfsignals zum ersten Eingang (17) des Schalters geführt wird.
Der optische Schalter hat ferner einen zweiten Eingang (18) für Signale in der zweiten Richtung, und zwei Ausgänge (19, 20), wovon der erste (19) mit dem ersten Lichtleiterkabel (3) verbunden ist, während der zweite Ausgang (20) an das zweite Lichtleiterkabel (4) angeschlossen ist. Der erste Eingang (17) des Schalters ist mit seinem ersten Ausgang (19) über einen ersten optischen Wellenleiter (21) verbunden, und der zweite Eingang (18) ist mit dem zweiten Ausgang (20) über einen zweiten optischen Wellenleiter (22) verbunden. Den Wellenleitern sind Elektroden zugeordnet. Der Schalter wird durch verschiedene Spannungen gesteuert, die an die Elektroden gelegt werden, und bewirken, dass ein Signal durch den Schalter direkt von einem Eingang auf einen der Wellenleiter zu seinem Ausgang gelangt, falls eine erste Spannung den Elektroden zugeführt wird, d.h. kein Schalten erfolgt, und ein Signal wird von einem Wellenleiter zum anderen umgeschaltet, falls eine zweite Spannung den Elektroden zugeführt wird. In 2 befindet sich der Schalter (12) in einer Neutralstellung, wenn kein Schalten erfolgt, und in einer Schaltstellung, wenn ein Signal von einem Wellenleiter zum anderen umgeschaltet wird. Dieser Schalter kann aus Lithiumniobat mit infundiertem Titan als Wellenleiter (Ti:LiNbO₃) hergestellt sein.
Der zweite Ausgang (16) des Leistungsteilers (14) ist an einen opto-elektrischen Wandler (23) angeschlossen, in dem der zweite Teil des Prüfsignals aus einem optischen Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Eine Mustererkennungsschaltung (24), die einen Komparator enthält, ist an einen Ausgang eines Wandlers (23) zur Erkennung der Adresse im Prüfsignal angeschlossen. Eine Steuerschaltung (25) ist an einen Ausgang der Schaltung (24) angeschlossen, um den optischen Schalter so zu steuern, dass er von der Neutralstellung zur Schaltstellung geht, falls die Adresse der Verstärkeradresse entspricht, d.h. vom ersten Lichtleiterkabel (3) zum zweiten Lichtleiterkabel (4) umschaltet.
Das Prüfsignal ist aus einer Anzahl Bits aufgebaut, und wie vorausgehend erwähnt wurde, enthält das erste Bit eine Adresse zur Auswahl eines Verstärkers für die Prüfung. Die verbleibenden Bits umfassen ein Prüfmuster und ein Endbit, welches angibt, ob der Schalter nach dem Schalten von der Schaltstellung zurück in die Neutralstellung zu schalten ist. Erfasst die Mustererkennungsschaltung (24) im ausgewählten Verstärker die Verstärkeradresse, so gibt sie einen Impuls an die Steuerschaltung (25) ab, die anschliessend die Spannung an den Elektroden über die Wellenleiter im optischen Schalter (12) ändert, so dass der Schalter seine Schaltstellung einnimmt. Der erste Teil des Prüfsignals wird anschliessend vom ersten Eingang (17) des Schalters auf seinen zweiten Ausgang (20) umgeschaltet und damit zum zweiten Lichtleiterkabel (4), das das Prüfsignal zur sendenden Endstelle zurückbringt. Der Anschluss eines Prüfsignals auf solche Weise ist als Schleifenanschluss bekannt. Das zurückgebrachte Prüfsignal wird anschliessend hinsichtlich Fehler in der aussendenden Endstelle analysiert. Erfasst die Schaltung (24) das letzte Bit im Prüfsignal, so erhält die Steuerschaltung (25) wiederum einen Impuls zur Zurückschaltung des Schalters (12) in seine Neutralstellung.
Die Mustererkennungsschaltung (24) decodiert die Adresse in jedem Prüfsignal, das von der aussendenden Endstelle abgegeben wird. Erreicht das Prüfsignal einen Verstärker, der vor dem durch die Adresse angegebenen Verstärker liegt, so bleibt der Schalter in seiner Neutralstellung und das Prüfsignal tritt geradewegs durch den Schalter zum ersten Lichtleiterkabel (3) und anschliessend zum nächsten Verstärker in der Leitungsverbindung.
Prüfsignale aus einem ausgewählten Verstärker in der zweiten Richtung werden im zweiten optischen Verstärker (13) des Verstärkers (repeater) verstärkt und gelangen anschliessend geradewegs durch den Schalter, vom zweiten Eingang (18) zum zweiten Ausgang (20) und weiter auf dem zweiten Lichtleiterkabel (4) zum Empfänger (9) (siehe 1) in der aussendenden Endstelle (5).
Die vorausgehend beschriebenen optischen Verstärker sind somit derart ausgeführt, dass eine zur Gänze optische Durchgangsverbindung der Signale durch die Lichtleiterkabel erzielt wird, wodurch die übertragungskapazität der Leitungsverbindung vollständig ausgenutzt wird.

Claims

Optische Zweiwege-Signalübertragungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Fehlerlokalisierung, umfassend – eine erste Endstelle (5) und eine zweite Endstelle (6), die jeweils einen Sender (7, 8) und einen Empfänger (9, 10) zum Senden bzw. Empfangen optischer Signale aufweisen; – ein erstes Lichtleiterkabel (3) und ein zweites Lichtleiterkabel (4), die jeweils zwischen dem Sender der ersten oder zweiten Endstelle und dem Empfänger der jeweils anderen der ersten und zweiten Endstelle angeordnet sind, zum Übertragen optischer Signale in einer ersten bzw. zweiten Richtung; und – mehrere in Kaskadenanordnung geschaltete Verstärker (2), die mit den ersten und zweiten Lichtleiterkabeln (3, 4) verbunden sind; wobei zur Fehlerlokalisierung – mindestens eine der ersten und zweiten Endstellen (5, 6) zum Senden eines optischen Prüfsignals mit einem Adressteil und einem Prüfmuster vorgesehen ist; – die Verstärker (2) jeweils dafür vorgesehen sind, das optische Prüfsignal, das vom Sender (7, 8) der mindestens einen Endstelle (5, 6) gesendet wird, an den Empfänger (9, 10) dieser Endstelle zurückzuübertragen; und – die wenigstens eine Endstelle (5, 6) dafür vorgesehen ist, das Prüfmuster des Prüfsignals, das durch einen der Verstärker (2) an den Empfänger (9, 10) dieser Endstelle zurückübertragen wird, mit einem Referenz-Prüfmuster zu vergleichen, das dem Prüfmuster in. dem von dieser Endstelle (5, 6) an diesen Verstärker (2) gesendeten optischen Prüfsignal entspricht; und wobei mindestens einer der Verstärker (2) umfasst: – einen ersten optischen Verstärker (11) und einen zweiten optischen Verstärker (13), die jeweils mit dem ersten bzw, zweiten Lichtleiterkabel (3, 4) verbunden sind, zum Verstärken optischer Signale, die in der ersten bzw. zweiten Richtung übertragen werden; – einen Leistungsteiler (14) zum Teilen eines von dem ersten optischen Verstärker (11) empfangenen optischen Prüfsignals in erste und zweite Signalteile und zu deren Übertragung an einen ersten bzw. zweiten Ausgang (15, 16) des Leistungsteilers (14); – einen optischen Schalter (12), der mit dem ersten Ausgang (15) des Leistungsteilers (14) verbunden und derart steuerbar ist, dass wahlweise der erste Signalteil des vom ersten Ausgang (15) übertragenen Prüfsignals zwischen dem ersten und zweiten Lichtleiterkabel (3, 4) umgeschaltet wird; – einen mit dem zweiten Ausgang (16) des Leistungsteilers (14) verbundenen opto-elektrischen Wandler (23) zum Umwandeln des zweiten Signalteils des optischen Prüfsignals in ein elektrisches Prüfsignal; – eine an einen Ausgang des opto-elektrischen Wandlers (23) angeschlossene Prüfsignalerkennungsschaltung (24) zum Erkennen des Adressteils in dem elektrischen Prüfsignal; und – eine Steuerschaltung (25) zum Steuern des optischen Schalters (12) zur Rückführung des ersten Signalteils des von dem optischen Schalter (12) empfangenen optischen Prüfsignals an den Empfänger (9, 10) der Endstelle (5, 6), von welcher das optische Prüfsignal gesendet wurde, falls die Prüfsignalerkennungsschaltung (24) den Adressteil in dem zweiten Signalteil als dem jeweiligen Verstärker (2) zugeordnet erkennt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der optische Schalter (12) umfasst: – einen ersten Eingang (17), der mit dem ersten Ausgang (15) des Leistungsteilers (14) optisch verbunden ist; – einen zweiten Eingang (18), der mit dem Ausgang des zweiten optischen Verstärkers (13) optisch verbunden ist; – einen ersten Ausgang (19), der mit dem ersten Lichtleiterkabel (3) optisch verbunden ist; und – einen zweiten Ausgang (20), der mit dem zweiten Lichtleiterkabel (4) optisch verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der optische Schalter (12) durch die Steuerschaltung (25) derart steuerbar ist, dass der erste Signalteil des optischen Prüfsignals an den ersten oder zweiten Ausgang (19, 20) des optischen Schalters (12) anlegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher – der optische Schalter (12) einen ersten optischen Wellenleiter (21) aufweist, der den ersten Eingang (17) des optischen Schalters (12) mit seinem ersten Ausgang (19) verbindet; – der optische Schalter (12) einen zweiten optischen Wellenleiter (22) aufweist, der den zweiten Eingang (18) des optischen Schalters (12) mit seinem zweiten Ausgang (20) verbindet; und – der optische Schalter (12) sich in einer Neutralstellung befindet, wenn kein Signal von einem der optischen Wellenleiter (21, 22) des Schalters (12) zum jeweils anderen umgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der optische Schalter (12) nach Umschalten des ersten Signalteils eines optischen Prüfsignals vom ersten Ausgang (19) an den zweiten Ausgang (20) des optischen Schalters (12) derart steuerbar ist, dass er in seine Neutralstellung zurückkehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der optische Schalter (12) derart steuerbar ist, dass er in seine Neutralstellung durch ein Endbit zurückkehrt, das in dem optischen Prüfsignal enthalten und durch die Prüfsignalerkennungsschaltung (24) erkennbar ist.