DE4217899C2

DE4217899C2 - Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken

Info

Publication number: DE4217899C2
Application number: DE4217899A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Behr
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2012-05-30
Also published as: DE4217899A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken bei der Inbetriebnahme mit jeweils einem Sendeempfänger an beiden Streckenenden.

Bei der optischen Übertragung von Signalen, insbesondere von Digitalsignalen im Basisband über Lichtwellenleiter sind mehrere Einflußfaktoren für die Planung der Übertragungsstrecken zu berücksichtigen, um die jeweiligen Systemanforderungen optimal zu erfüllen. Zu den Systemanforderungen zählen im Fall einer Übertragung von Digitalsignalen insbesondere die Datenrate für eine sichere Übertragung, also eine noch zulässige Bitfehlerrate bzw. der geforderte Signalrauschabstand sowie auch die zulässige Impulsbreitenverzerrung. Bei einem vorgegebenen Entfernungsbereich, der mit der Übertragungsstrecke überbrückt werden soll, einer vorgegebenen Dämpfung der Lichtwellenleiterfaser bei der jeweiligen optischen Wellenlänge und zusätzlichen Verlusten durch lösbare und nichtlösbare Verbindungen muß dann für eine vorgegebene Empfängerempfindlichkeit eine bestimmte optische Sendeleistung erreicht werden.

Auf der anderen Seite darf wegen des begrenzten Dynamikbereiches der Empfänger die Signalleistung an ihrem Eingang nicht zu hoch werden, um Übersteuerungseffekte zu vermeiden. Wenn beispielsweise Übertragungssysteme mit sehr hohen Anforderungen an niedrige Bitverzerrungen sowohl im Entfernungsbereich von Metern als auch von Kilometern Einsatz finden sollen, so reicht der Dynamikbereich der Empfänger auch bei hohem Aufwand für automatische Regelschaltungen nicht mehr aus. Eine lediglich begrenzte Abhilfe könnte man durch eine manuelle Einstellung der Sendeleistungen in beispielsweise zwei oder drei Stufen erreichen. Die Planung und Einstellung wird aber dadurch erschwert, daß sowohl beim optischen Sender als auch beim optischen Empfänger und zusätzlich bei den Übertragungsbauteilen Streuungen auftreten und zusätzlich auch während des Betriebes Änderungen zu erwarten sind, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen und durch Alterung von Bauteilen.

Im Hinblick auf die erläuterten Einflußfaktoren, die bei der Planung von Übertragungsanlagen nicht vollständig bekannt sein können, und im Hinblick auf die möglichen Änderungen im Betrieb müssen bei der Planung erhebliche Systemreserven vorgesehen werden, um eine bestimmte Übertragungsentfernung unter Erfüllung der Systemanforderungen garantieren zu können. In der Praxis zeigt sich dann häufig, daß wegen der Planungsunsicherheiten eine wesentlich größere Entfernung überbrückt werden könnte. Dazu wäre jedoch im Einzelfall jeweils eine meßtechnische Überprüfung nötig. Das ist jedoch aufwendig, denn im allgemeinen soll eine ausgelieferte Übertragungsanlage nur noch installiert werden müssen.

Aus der EP 0 433 481 A1 ist ein Verfahren zum bidirektionalen Übertragen elektrischer Signale über eine Lichtwellenleiter-Anordnung bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während einer Initialisierungsphase zunächst in einer ersten Sendeeinheit ein Signal mit voller Leistung erzeugt. Eine zweite Sendeeinheit ist mit geringster Leistung wirksam. Danach wird die Sendeleistung der zweiten Sendeeinheit fortlaufend gesteigert, bis das hierdurch ausgelöste Empfangssignal in der der ersten Sendeeinheit zugeordneten Empfangseinheit einen ausreichenden Empfangspegel aufweist. Die Veränderung der Sendeleistung der zweiten Sendeeinheit erfolgt auf wiederholte Anforderung der ersten Sendeeinheit solange, bis die dieser zugeordneten Pegelüberwachungseinrichtung einen ausreichend hohen Empfangspegel feststellt und keine Erhöhung der Sendeleistung mehr anfordert.

Die EP 0 331 255 A2 betrifft ein optisches Übertragungssystem. Um bei diesem Übertragungssystem sowohl Sender als auch Empfänger stets in einem optimalen Bereich betreiben zu können, ist empfangsseitig ein optischer Leistungsmesser und eine Auswerteeinrichtung angeordnet, wobei die Ausgangssignale der Auswerteeinrichtung über einen Rückkanal einem Lasersender zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung erzeugt Ausgangssignale immer dann, wenn der Empfangspegel einen oberen oder unteren Schwellenwert über- bzw. unterschreitet. Das dem Lasersender zugeführte Ausgangssignal sorgt dann dafür, dass die Sendeleistung entsprechend angehoben oder gesenkt wird.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Systemoptimierung bereitzustellen, das zum Einstellen der Sendeleistung der jeweiligen Sendeempfänger weniger Energie verbraucht und auf einfache Weise bei der Inbetriebnahme die jeweilige Sendeleistung ändert.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bei der Installation einer solchen Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke sowie vorzugsweise später bei jeder Inbetriebnahme wird also in beiden Übertragungsrichtungen, die im allgemeinen getrennte Lichtwellenleiter benutzen, jeweils die optische Sendeleistung gerade so hoch gewählt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind. Da als optische Sender im allgemeinen Leuchtdioden oder Halbleiterlaser benutzt werden, muß der jeweilige Treiberstrom nicht unnötig hoch sein, so daß die Lebensdauer dieser Bauteile wesentlich verlängert werden kann. Gleichzeitig wird Änderungen der Betriebsparameter Rechnung getragen, also immer sicher gestellt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind, bei der Übertragung von Digitalsignalen die vorgegebene Bitfehlerrate also nicht überschritten wird.

Die Anforderungen an die Empfänger insbesondere bezüglich ihres Dynamikbereiches und damit der erforderliche Aufwand werden geringer. Entsprechendes gilt für andere Bauteile auf dem Übertragungsweg, beispielsweise Koppelelemente, weil eventuelle Streuungen, Temperaturänderungen, Alterungseinflüsse und dergl. ausgeglichen werden können. Die überbrückbare Entfernung nimmt in erwünschter Weise zu, weil die einzuplanenden Sicherheiten wesentlich kleiner sein können. Auf der anderen Seite kann die Entfernung aber auch ganz klein sein, weil Übersteuerungen der Empfänger sicher vermieden sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann die Veränderung der Sendeleistung kontinuierlich bei maximaler Signalübertragungsleistung, beispielsweise maximaler Bitrate erfolgen. Möglich ist aber auch eine schrittweise Änderung der Sendeleistung, und zwar immer innerhalb vorgegebener Maximalgrenzen. Das erste Signal, das die Erreichung der Systemanforderungen im jeweiligen Empfänger zum jeweiligen Sender zurückmeldet, kann im einfachsten Falle durch eine solche Erhöhung der Sendeleistung erfolgen, daß der Empfänger übersteuert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke mit zwei Sendeempfängern;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine Systemoptimierung nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 sind zwei optische Sendeempfänger 1, 2 über Lichtwellenleiter 3, 4 in beiden Übertragungsrichtungen miteinander verbunden. Die Lichtwellenleiter 3, 4 bestehen aus optischen Fasern bekannter Art und enthalten in nicht im Einzelnen dargestellter Weise Spleißstellen, Steckverbindungen und bei größeren Entfernungen gegebenenfalls auch Zwischenverstärker. Die zu übertragenden Digitaldaten werden dem Sendeempfänger 1, 2 über Dateneingänge 5 bzw. 7 zugeführt. Die Daten gelangen dann zu Signalaufbereitungsschaltungen 8 bzw. 9. Dort erfolgt eine Impulsformung, gegebenenfalls Umformatierung und Pegeleinstellung. Anschließend werden die auszusendenden Daten jeweils einem elektrisch-optischen Wandler 10, 11 zugeführt und dann über den jeweiligen Lichtwellenleiter 3, 4 zum anderen Sendeempfänger übertragen. Nach einer Rückumwandlung in elektrische Signale in einem optisch-elektrischen Wandler 12 bzw. 13 durchlaufen die Signale einer empfangsseitigen Signalaufbereitungsschaltung 14 bzw. 15 und stehen dann am Signalausgang 16 bzw. 17 zur Verfügung.

Fig. 2 erläutert schematisch die Verfahrensabläufe. Dabei sind die Sendeempfänger 1, 2 zur Vereinfachung als "Modul A" und "Modul B" bezeichnet. Um zu anzudeuten, daß jeweils der eine Sendeempfänger 1, 2 bzw. das eine Modul A, B die Steuerung des Einstellungsvorganges übernimmt, wird dieses Modul als "Master" und das andere Modul entsprechend als "Slave" bezeichnet. Dabei kann eine Umschaltung derart erfolgen, daß jeweils das andere Modul zum "Master" bzw. "Slave" wird. Im einfachsten Fall erfolgt die Umschaltung oder Umkodierung mit einem mechanischen Schalter 20, wie in Fig. 2 gezeigt. In der dargestellten Stellung ist das Modul A der Master und das Modul B der Slave.

Nach Inbetriebnahme entsprechend dem Block 21 und Wahl der Stellung des Schalters 20 gemäß Block 22 wird entsprechend dem Block 23 das Modul A zum Master und das Modul B entsprechend dem Block 24 zum Slave. Das Modul A verändert dann gemäß Block 25 seine optische Sendeleistung entweder kontinuierlich oder in Schritten. Im Modul B wird das empfangene Signal gemäß Block 26 darauf hin geprüft, ob es einem vorgegebenen Referenzsignal entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird entsprechend Block 27 das erste Signal in Form einer Information B zum Master übertragen. Dieser sendet bei Empfang der Information B gemäß Block 28 das zweite Signal in Form der Information C gemäß Block 29 zum Slave, der bei Empfang der Information C gemäß Block 30 für die Umschaltung mittels des Schalters 20 sorgt, d. h., das Modul B wird zum Master und das Modul A zum Slave. Es erfolgt dann die Einstellung der Sendeleistung im Modul B. Die zugehörigen Blöcke sind entsprechend mit 25', 26', 27', 28' bezeichnet. Bei Beendigung des Einstellvorganges können dann die Verbindungen in beiden Richtungen optisch und elektrisch gemäß Block 31 und 32 durchgeschaltet werden.

Claims

1. Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecken bei der Inbetriebnahme mit jeweils einem Sendeempfänger (1, 2) an beiden Streckenenden, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Verändern der optischen Sendeleistung eines ersten Sendeempfängers (1, A) in der einen Übertragungsrichtung (Block 25),
b) im zweiten Sendeempfänger (2, B) Vergleichen des empfangenen optischen Signals mit einem Referenzsignal, das die Systemanforderungen wiedergibt (Block 26),
c) Übertragen eines ersten Signals (B) zum ersten Sendeempfänger (1, A), wenn der Vergleich gemäß b) das Erreichen der Systemanforderungen angibt (Block 27),
d) Anhalten der Leistungsveränderung gemäß a) bei Empfang des ersten Signals,
e) Wiederholen der Schritte a) bis d) für die andere Übertragungsrichtung unter Rollenvertauschen des ersten und zweiten Sendeempfängers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) die Übertragung eines zweiten Signals (C) zum zweiten Sendempfänger (1, 2) umfasst, das die Rollenvertauschung bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Sendeleistung kontinuierlich bei maximaler Signalübertragungsleistung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal (B) durch eine Erhöhung der Sendeleistung im zweiten Sendeempfänger (2) derart dargestellt wird, daß der Empfänger des ersten Sendeempfängers (1) übersteuert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur digitalen Signalübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemanforderungen die Bitrate unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Verzerrung bei vorgegebener Bitfehlerrate umfassen.