DE60020354T2 - Kommunikationsnetz - Google Patents

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    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29Repeaters
    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/299Signal waveform processing, e.g. reshaping or retiming

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationsnetz, und auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur zeitlichen Neuausrichtung eines Datenpusles, der auf einem solchen Netzwerk übertragen wird, insbesondere zur Korrektur von zeitlichen Fluktuationen.
  • Es ist bekannt, dass optische Fasern eine riesige potenzielle Informationsübertragungskapazität haben. Indem zum Beispiel die gesamte Verstärkungsbandbreite von erbiumdotierten optischen Verstärkern genutzt wird, kann eine einzelne Faser mehr als 2 Tbit/s übertragen. In der Mehrzahl der Telekommunikationssysteme, die aktuell kommerziell verwendet werden, werden die Informationen über die Faser in Form eines optischen Signals mit einer einzelnen Wellenlänge übertragen. Die Bandbreite der Datenübertragung der Faser ist deshalb durch die elektrische Bandbreite von Sender und Empfänger begrenzt, und dies bedeutet, dass nur ein winziger Bruchteil (maximal etwa 1%) der potenziellen Bandbreitenübertragungskapazität der Faser nutzbringend ausgeschöpft wird. Es besteht deshalb aktuell viel Interesse, Verfahren für die Erhöhung der Übertragungsrate von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen über Fasern zu entwickeln. Ein Verfahren ist Wellenlängen-Multiplex (WDM, wavelength division multiplexing), bei dem mehrere Datenkanäle mit verschiedenen Wellenlängen gleichzeitig über die selbe Faser übertragen werden. Ein alternatives Verfahren zur Steigerung der Rate von Informationen, die über Faser übertragen werden können, ist die Anwendung von optischem Zeitmultiplex (OTDM, optical time division multiplex) bei dem mehrere Datenkanäle in Form von bitverschachtelten Rückkehr-auf-Null(RZ, return-to-zero)-Pulszügen multiplexiert werden.
  • Der WDM-Ansatz für die photonische Vernetzung hat einige sehr attraktive Vorteile: zusätzlich zu der relativen Einfachheit und der kommerziellen Verfügbarkeit der benötigten Einrichtungen können WDM-Netzwerke mit einer großen Vielfalt von Architekturen mit großer Flexibilität aufgebaut werden (wobei die Haupteinschränkung nur ist, dass kein Paar von photonischen Übertragungspfaden dieselbe Wellenlänge auf einer gemeinsam verwendeten Faserverbindung benutzen kann). Ein Vorteil von WDM-Netzwerken ist, dass sie im Prinzip „Signaltransparenz" unterstützen können, d.h. Datensignale können mit irgend einem Modulationsformat übertragen werden. Dies impliziert jedoch, dass photonische WDM-Netzwerke im Endeffekt auf „analoger" Übertragung basieren. Als ein Ergebnis ist es nicht möglich, digitale Signalregenerierungsmethoden im optischen Bereich zu verwenden. Die Unfähigkeit, Signalregenerierung im optischen Bereich auszuführen, führt zu praktischen Begrenzungen der Skalierung von WDM-Netzwerken wegen der Kumulation von Rauschen aus optischen Verstärkern, Übersprechen und Nichtlinearität. Diese Faktoren begrenzen die Anzahl von Vermittlungsknoten im Netz, durch die Signale oder fatale Verschlechterung laufen können. In Laborexperimenten, über die berichtet wurde, ist die maximale Anzahl von WDM-Vermittlungsknoten, durch die ein Signal ohne Regenerierung laufen kann, aktuell auf ungefähr 10 begrenzt, was eine signifikante Begrenzung der Architektur und Skalierbarkeit ist. Eine machbare, jedoch teure Lösung, die aktuell von einigen Ausrüstungsverkäufern befürwortet wird, ist, die Transparenz zu opfern, das Übertragungsformat standardisieren und jeden Wellenlängenkanal einzelnen an den Ausgängen der WDM-Kreuzverbindungen zu regenerieren. Dies ist im Endeffekt eine hybride Anordnung, die analoge Vermittlung zusammen mit digitaler Kanal-für-Kanal-Regenerierung verwendet.
  • In dem OTDM-Ansatz für photonischen Netzbetrieb werden die Signale in „digitalem" Format in Form von optischen RZ-Pulsen weitergeleitet, was die Verwendung von digitalen Signalregenerierungsmethoden im optischen Bereich ermöglicht, wie etwa 3R(Nachverstärken, zeitlich neu anordnen und Form wiederherstellen, Re-amplify, Re-time and Re-shape)-Regenerierung [Lucek J K and Smith K, Optics Letters, 18, 1226–28 (1993)] oder Soliton-Steuerungsmethoden [Ellis A D, Widdowson T, Electronics Letters, 31, 1171–72 (1995)]. Diese Methoden können die Integrität von Signalen aufrechterhalten, wenn sie durch eine sehr große Anzahl von Knoten laufen. Zum Beispiel haben Ellis und Widdowson [Ellis A D, Widdowson T, Electronics Letters, 31, 1171–72 (1995)] eine Labordemonstrationen von fehlerfreier Übertragung von Signalen durch ein OTDM-Netz gezeigt, das aus 690 verketteten Knoten besteht. Trotz dieses eindrucksvollen Potenzials der Skalierbarkeit leidet der OTDM-Ansatz für die photonische Vernetzung unter schweren Beschränkungen der Netzwerkarchitektur, die verwendet werden kann. Dies ergibt sich aus dem Erfordernis, saubere Synchronität auf Bit-Ebene zwischen allen Signalquellen, Demultiplexern und Multiplexern für das Hinzufügen/Weglassen von Kanälen überall im Netzwerk aufrechtzuerhalten.
  • Die Probleme mit den oben diskutierten herkömmlichen Methoden sind, dass in komplexen Architekturen zeitliche Fluktuationen der Datenpulse im Ankunftszeitpunkt von Pulsen an Knoten (wegen Umwelteinflüssen, die auf die Fasern einwirken, wie etwa Temperaturänderungen und mechanische Belastung) auf kontinuierliche, ununterbrochene Weise nicht angemessen gesteuert oder kompensiert werden können. Dies führt dazu, dass Datenpulse verloren gehen. Es gibt viele Gründe für zeitliche Fluktuationen, die dazu führen können, dass Daten verloren gehen. Der erste Grund ist Jitter des Ankunftszeitpunkts der ankommenden Pulse von Paketdaten. Es ist bekannt, dass bei optischen Hochgeschwindigkeitsübertragungssystemen Jitter der Ankunftszeit von Pulsen aus Effekten wie etwa Rauschen aus verstärkter spontaner Emission, der Verschiebung der So liton-Eigenfrequenz, die aus dem Raman-Effekt entsteht, kurzreichweitige Soliton-Wechselwirkungen und dem komplexen Zusammenspiel dieser verschiedenen Prozesse entsteht. Andere zeitliche Fluktuationen schließen temperaturabhängige Längenänderungen der Faser ein, die verursachen, dass die absolute Ankunftszeit von optischen Pulsen an einem Knoten wandert. Dies erzeugt Zeitsteuerungsprobleme beim Demultiplexieren der Daten einem Knoten und beim Hinzufügen neuer lokaler Daten zu dem optischen Strom. Methoden, um Synchronität an Knoten bereitzustellen und dieses Problem des Wanderns im zeitlichen Ablauf zu lösen, wurden unter Verwendung von diskreter Wellenlängenkonvertierung und Dispersionskompensation beschrieben (K. S. Jepsen et al, Technical University of Denmark, ECOC '97 postdeadline), aber diese Methode erfordert eine Rückkopplung, um Synchronität zu erreichen. Die begrenzte Bandbreite einer solchen Rückkopplungssteuerung begrenzt diese Methode auf relativ langsame zeitliche Änderungen und ist nicht für den Jitter von Puls zu Puls anwendbar.
  • Herkömmliche Methoden, um zeitliche Fluktuationen, wie etwa Jitter, zu kompensieren, beruhen auf einem Gatterfenster, das von dem Zeitsteuerungspuls geöffnet wird, wenn er den Knoten erreicht. Das Problem mit diesem Verfahren ist, dass das Filmfenster nur eine endliche Dauer hat, und wenn ein Datenpuls von Jitter in einem solchen Ausmaß betroffen ist, dass er nicht in dem Gatterfenster ankommt, geht er verloren.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Korrektur des Jitters des zeitlichen Ablaufs, und löst einige der Nachteile der oben diskutierten Methoden nach dem Stand der Technik.
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur von Jitter im zeitlichen Ablauf wie in Anspruch 1 angegeben geschaffen.
  • Nach einem zweiten Aspekt umfasst eine Einrichtung zum Korrigieren von zeitlichem Jitter von optischen Pulsen in einem optischen Übertragungssystem ein optisches UND-Gatter mit einem Ausgang und einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei der erste Eingang des UND-Gatters an eine Quelle von optischen Chirp-Pulsen angeschlossen ist, wobei, wenn einer der optischen Pulse an dem zweiten Eingang empfangen wird, während einer der Chirp-Pulse an dem ersten Eingang vorhanden ist, das UND-Gatter getriggert wird, sodass es einen optischen Ausgangspuls erzeugt, dessen Wellenlänge von der Größe des Jitters in einem optischen Triggerpuls bestimmt wird, wobei die Einrichtung weiter ein optisch dispersives Medium umfasst, das ein Dispersionsprofil aufweist, das für das Wellenlängenprofil der Chirp-Pulse geeignet ist, durch das die ausgegebenen Pulse laufen, sodass ausgegebene Pulse mit verschiedenen Wellenlängen entsprechend ihrer Wellenlänge zeitlich verschoben werden, sodass die ausgegebenen Pulse nach dem Durchlaufen des dispersiven Mediums zeitlich wieder richtig angeordnet sind.
  • Vorausgesetzt, das Datensignal kommt an dem Knoten zum gleichen Zeitpunkt an, wie der erzeugte Puls an dem Knoten ankommt, kommt nach dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung folglich der ausgegebene Puls, der in dem Knoten erzeugt wird, zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt an einem Detektor an, unabhängig von der Fluktuation im zeitlichen Ablauf, unter der der Datenpuls bei der Ankunft an dem Knoten leidet.
  • Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist mit anderen optischen Einrichtungen, wie etwa optischen Regeneratoren und Bitseriellen optischen Verarbeitungseinrichtungen kompatibel.
  • Nach einem dritten Aspekt wird eine Anwendung eines optischen UND-Gatters und eines optischen dispersiven Mediums geschaffen, um den Jitter zu korrigieren, den optischen Pulse erleiden, um aus optischen Pulsen an einem Eingang und Chirp-Pulsen an einem anderen Eingang ausgegebene Pulse mit einer Wellenlänge bereitzustellen, die von der Größe des Jitters abhängt, an dem die optischen Pulse leiden, sodass nach dem Durchlaufen des dispersiven Mediums die ausgegebenen Pulse zeitlich richtig angeordnet sind.
  • Nach einem vierten Aspekt wird ein Regenerator mit einer Einrichtung nach dem zweiten Aspekt geschaffen, der ein zweites optisches UND-Gatter enthält, das verwendet wird, um die ausgegebenen Pulse und die lokalen Taktpulse zu empfangen, wobei das UND-Gatter derart eingerichtet ist, dass die ausgegebenen Pulse mit den lokalen Taktpulsen zusammenarbeiten, um regenerierte Pulse mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die von dem lokalen Taktpuls bestimmt wird und die von der Wellenlänge der Pulse unabhängig ist, die an dem zweiten UND-Gatter empfangen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Damit die Erfindung vollständiger verstanden werden kann, werden Ausführungen davon nun als Beispiel beschrieben, und als Gegensatz zu einer Einrichtung nach dem Stand der Technik, wie zuvor beschrieben, wobei sich auf die Zeichnungen im Anhang bezogen wird, in denen:
  • 1 eine Einrichtung zum Korrigieren zeitlicher Fluktuation, an denen ein Datenpuls leidet, nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Einrichtung zum Korrigieren zeitlicher Fluktuationen zeigt, an denen ein Datenpuls leidet, einschließlich des Datenpulses, des erzeugen Pulses und des ausgegebenen Pulses;
  • 3 eine Darstellung einer Methode für die zeitliche Anordnung nach dem Stand der Technik zeigt;
  • 4 eine Einrichtung zum zeitlichen Anordnen von Datenpulsen nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 mehrere Chirp-Pulse zeigt;
  • 6 eine Darstellung zeigt, wie die Chirp-Pulse erzeugt werden;
  • 7 einen Regenerator einschließlich einer Einrichtung nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 einen Bit-asynchronen Doppelgatter-Regenerator zeigt, in den eine Einrichtung nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung integriert sein kann; und
  • 9 eine Folge von Zeitablaufdiagrammen zeigt, die den Betrieb des Doppelgatter-Regenerators darstellt;
  • 10 eine Einrichtung zur Quantifizierung der Größe des Jitters zeigt, den ein optischer Datenpuls in einem optischen Übertragungssystem erfährt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 3 zeigt einen Ansatz nach dem Stand der Technik für die Korrektur von zeitlichen Fluktuationen in einem digitalen Datenstrom, der aus einem RZ(zurück auf Null, return to zero)-Pulszug besteht, der durch An-Aus-Modulation kodiert ist („Zeichen" stellt einen Bit-Wert 1 dar, „Leerzeichen" stellt 0 dar). Die ankommenden Datenbits von einer entfernten Quelle 20 werden verwendet, um mit einem Gatter 24 einen kontinuierlichen Zug von RZ-Pulsen zu modulieren, die von einer lokalen Quelle 22 erzeugt werden, wobei folglich die Originaldaten regeneriert werden, die an einem entfernten Detektor 26 erfasst werden sollen. Das Vorhandensein eines „Zeichens" in dem ankommenden Datenstrom verursacht, dass das Gatter für einen Zeitraum in der Größenordnung der Zeitdauer des Bits geöffnet wird, was ermöglicht, dass ein einzelner Puls von der lokalen Quelle 22 hindurchläuft. Auf diese Weise werden die regenerierten Bits von der lokalen Quelle bereitgestellt, und folglich werden ihre Pulsform, spektrale Qualität, Amplitude und zeitliche Stabilität von den Eigenschaften der lokalen Quelle 22 bestimmt. Die Pulswiederholungsrate der lokalen Quelle 22 ist die gleiche wie die nominelle Bitrate der ankommenden Daten. Das Schlüsselproblem beim Entwurf eines solchen Regenerators ist, sicherzustellen, dass der ankommende Datenstrom und die lokal erzeugten Pulse synchron gehalten werden.
  • 1 ist eine vereinfachte Umrißdarstellung, die ein System zeigt, das eine Einrichtung 8 zur Korrektur zeitlicher Fluktuationen enthält, die ein Datenpuls erleidet. Das System enthält eine optische Datenquelle 30. Die optische Datenquelle 30 enthält eine Quelle von optischen RZ-Pulsen mit einer Wiederholungsfrequenz von zum Beispiel 10 GHz, deren Ausgangssignal auf ähnliche Weise moduliert und multiplexiert wird, wie das, das für OTDM verwendet wird (zum Beispiel wird das Ausgangssignal aus der Pulsquelle in zwei parallele Pfade aufgespalten, die individuell mit Daten durch An-Aus-Modulation mit einer bestimmten Rate moduliert werden, und dann durch Bitverschachtelung rekombiniert werden, und ein Paket aus Datenbits mit einer Rate des zusammengesetzten Signals bilden). Die Pulsquelle mit der bestimmten Rate kann aus einem elektronischen Mikrowellenoszillator bestehen, der mit der gleichen Rate schwingt, die einen elektrisch synchronisieren Laser steuert (wie etwa einen verstärkungsgeschalteten Laser oder einen aktiv modengekoppelten Laser). Alternativ kann sie eine freilaufende optische Pulsquelle sein, wie etwa ein passiv modengekoppelter Laser oder ein modengekoppelter Ringlaser, dessen nominelle Wiederholungsfrequenz auf die bestimmte Rate eingestellt ist (zum Beispiel, indem die Länge des Resonatorraums des Lasers eingestellt wird).
  • Die Einrichtung 8 zum Korrigieren zeitlicher Fluktuationen enthält eine kontinuierlich freilaufende Pulsquelle 32 zur Erzeugung von Chirp-Pulsen. Die Chirp-Pulse haben eine Dauer T, und haben eine Wellenlänge, die auf vordefinierte monotone Weise über die Dauer T des Chirp-Pulses variieren kann. Die Quelle 32 ist von der Datenpulsquelle 30 unabhängig. Die Chirp-Pulsquelle 32 kann entweder eine sein, die Teil des Knotens ist, oder eine, die sich lokal bei einem Knoten befindet, aber kein Teil des Knotens ist oder eine, die sich von dem Knoten entfernt befindet. Wenn die Quelle von einem Knoten entfernt ist, können sich mehrere Knoten eine einzelne Quelle teilen, obgleich eine Quelle auch unter mehreren Knoten aufgeteilt werden und immer noch ein Teil von einem der Knoten sein kann.
  • 5 zeigt die Frequenzeigenschaften der Chirp-Pulse und 6 stellt die Erzeugung der Chirp-Pulse dar. Diese Aspekte werden unten diskutiert.
  • Die Periode der Chirp-Pulse ist steuerbar. Auch die Frequenzverteilung, die den Chirp-Puls bildet, ist steuerbar. Die Periode der Chirp-Pulse wird zum Beispiel in Abhängigkeit der Datenrate der Datenpulse ausgewählt, die in die Einrichtung an dem Knoten eingegeben werden, oder der Schaltrate, mit der der Knoten in der Einrichtung arbeitet. Die Frequenzverteilung wird zum Beispielen in Abhängigkeit davon ausgewählt, welcher Wert der Dispersionskompensation erforderlich ist. Zum Beispiel haben die Chirp-Pulse, die wie in 5 und 6 gezeigt erzeugt werden, eine Dauer T von 25 ps, und haben eine Frequenzverteilung von 0 bis 600 GHz. In Abhängigkeit der besonderen Situation werden Periode und Frequenzverteilung gesteuert und der Situation angemessen ausgewählt, aber während des Betriebs des Systems wird bevorzugt, dass es keine signifikante Variation gibt. Chirp-Pulse, die zum Beispiel mit einer Dauer von ungefähr 100 ps für eine Datenrate von 10 Gbit/s erzeugt werden, können passiv multiplexiert werden, um einen kontinuierlichen Strom von Pulsen zu bilden, wobei die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Chirp-Pulsen im wesentlichen Null ist. Wenn ist zum Beispiel weiter T die nominelle Bitperiode ist, ist 1/T = 100 GBit/s, wenn T = 10 ps. In Abhängigkeit der Anwendung können die Chirp-Pulse andere Eigenschaften haben, und bei vielen Anwendungen haben die Pulse in dem kontinuierlichen Pulsstrom signifikanten Abstand zueinander. Wenn beispielsweise beim asynchronen Demultiplexieren gewünscht wird, zu demultiplexieren, indem ein Datenkanal mit niedrigerer Rate herausgenommen wird, wird vorzugsweise ein Chirp-Pulsstrom verwendet, der aus Chirp-Pulsen mit Abstand besteht, zum Beispiel einen Chirp-Pulsstrom, bei dem jeder Chirp-Puls eine Dauer von 25 ps und einen Abstand zwischen denen Chirp-Pulsen von 100 ps hat. Diese Anordnung hat den Vorteil, zu ermöglichen, dass der Takt mit solchen Signalen mit Abstand einfacher zurückgewonnen wird, statt mit einem Pulsstrom, in dem zwischen Pulsen keine signifikante Lücke erscheint.
  • Obwohl es nicht essentiell ist, dass die Bitrate der Datenquelle und der Chirp-Quelle gleich sind, wird für Chirp-Pulsströme ohne signifikante Lücke zwischen Pulsen bevorzugt, dass sie nah an dem selben nominellen Wert, 1/T, liegen, wobei T die nominelle Bitperiode ist. Wie nahe die Bitrate der Datenquelle und der Chirp-Quelle zusammenliegen, hängt von der Paketlänge ab. Die Zeit, innerhalb der ein Paket einen Versatz bekommen kann, hängt von der Anzahl der Pakete und der Variation der Bitrate in dem System ab.
  • Der Knoten 10 ist als ein optisches Gatter 12 konfiguriert oder enthält ein solches, das eine UND-Gatter-Funktion ausführt. Das optische Gatter kann auf viele verschiedene Weisen implementiert sein. Zum Beispiel kann das Gatter 12 für ultraschnellen Betrieb ein nichtlineares optisches Bauteil sein, wie etwa ein faseroptisches Sagnac-Interferometer (wie zum Beispiel von Whitaker et al in Optics Letters, Vol. 16, Seite 1840 (1991) beschrieben ist), wobei in diesem Fall die Gatterbreite definiert wird, indem eine geeignete Faserlänge, Dispersion und Doppelbrechung ausgewählt wird. Alternativ kann eine geeignete ultraschnelle Gattereinrichtung auf Basis der Nichtlinearität in optischen Halbleiterverstärkern verwendet werden (wie z.B. von Kang et al. in dem International Journal of High Speed Electronics and Systems, Vol. 7, Seite 125 (1996) beschrieben ist). In diesem Fall kann die Gatterbreite durch die Positionierung des Verstärkers in einer Sagnac-Interferometerschleifenanordnung bestimmt werden, oder durch den relativen Versatz von zwei Verstärkern in einer Mach-Zehnder-Interferometereinrichtung. Eine anderes geeignetes ultraschnelles Bauteil auf Halbleiterbasis ist der ultraschnelle nichtlineare Interferometerschalter, der von Hall und Rauschenbach beschrieben wurde (Veröffentlichung PDS, Proceedings of Conference on Optical Fiber Communication OFC '98, veröffentlicht von der Optical Society of America, Februar 1998), an dem gezeigt wurde, dass er mit einer Geschwindigkeit von 100 GBit/s arbeitet. Für den Betrieb bei geringeren Geschwindigkeiten kann zum Beispiel eine optoelektronische Einrichtung, wie etwa ein Elektroabsorptionsmodulator, als Gatter verwendet werden. In diesem Fall müssen die ankommenden Datenbits der Pakete zuerst von einem Photodetektor empfangen werden, dessen Ausgangssignal in einen geeigneten kurzen elektrischen Puls gewandelt wird, um den Modulator zu treiben, und die Gatterbreite wird durch die Breite und die Amplitude dieses elektrischen Pulse definiert. In diesem Fall ist es für korrekten Betrieb erforderlich, dass der Photodetektor und die zugehörige Elektronik die Datenbits vollständig auflösen können, was die Paketdatenrate begrenzt. Die UND-Gatter-Funktion kann auch mit Vierwellenmischung (FWM, Four Wave Mixing) in einem faseroptischen oder einem optischen Halbleiterverstärker erreicht werden. Andere Methoden schließen optische Kreuzkorrelation in einem nichtlinearen Kristall oder Zwei-Photonen-Absorption in einem Halbleiter ein.
  • In den 1 und 2 ist dargestellt, wie die Einrichtung 8 zur Korrektur der zeitlichen Fluktuationen in das System passt. Chirp-Pulse werden in der Einrichtung in der Quelle 32 erzeugt. Optische Datenpulse dp werden in einer entfernten Quelle 30 erzeugt. Die Einrichtung 8 enthält einen Knoten 10 mit einem ersten und einem zweiten Eingang 2 und 4. Die Datenpulse dp werden an einem zweiten Eingang 2 des Knotens 10 empfangen. Die Chirp-Pulse cp werden an dem ersten Eingang 4 des Knotens empfangen. Wenn die Datenpulse dp an dem zweiten Eingang 2 des Knotens 10 vorhanden sind, und ein Chirp-Puls cp an dem ersten Eingang 4 des Knotens vorhanden ist, dann ist der Knoten 10 dazu eingerichtet, einen Ausgangspuls vcp an dem Ausgang 6 zu erzeugen. Der Datenpuls dp löst den Knoten aus und arbeitet mit dem Chirp-Puls, der an dem ersten Eingang 4 des Knotens 10 ankommt. Die Verarbeitung des auslösenden Datenpulses dp mit den Chirp-Puls cp durch das optische UND-Gatter 12 hat den Effekt, dass ein Segment von dem Chirp-Puls ausgewählt wird. Zum Beispiel werden die Chirp-Pulse wie in 1 gezeigt mit einem vollständig optischen NOLM(nichtlinearen Sagnac-Interferometer, non-linear optical loop mirror)-Schalter 5 in einen 50-50-Koppler 7 am Eingang in die Schleife eingegeben, und laufen um die Faserschleife, sodass sie zurück am Koppler des NOLM konstruktiv interferieren und zurück zu dem NOLM-Eingang geschickt werden. Wenn jedoch die verstärkten Datenpulse in die Schleife über einen zweiten Faserkoppler (nicht gezeigt) in die Schleife eingebracht werden, erfährt das Segment des Chirp-Pulses, das sich mit den Datenpulsen fortbewegt (das eine kürzere Dauer als die Chirp-Pulse hat), eine nichtlineare Phasendrehung über eine Kreuz-Phasenmodulation. Die Nichtlinearität ist verzögerungsfrei (d.h., die Nichtlinearität reagiert auf die zeitlich variierende Amplitude des elektrischen Feldes des Lichts), sodass der Datenpuls andere Teile des Chirp-Pulses nicht beeinflusst. Das Segment wird ausgewählt, weil die Nichtlinearität verzögerungsfrei ist, und es nur die Frequenzen des Chirp-Pulses sind, die mit der gleichen Gruppengeschwindigkeit wie die Datenpulse in der Faser laufen, die mit dem Datenpuls dp interagieren. Dies führt dazu, dass nur der Teil des Chirp-Pulses, der mit dem Datenpuls interagiert hat, an den Ausgang 6 des Interferometers 5 übertragen wird.
  • Wenn der Chirp-Puls zurück am 50-50-Koppler interferiert, gibt es nun ein Segment des Chirp-Pulses, das mit dem Datenpuls interagiert hat. Als Ergebnis hat dieses Segment des Chirp-Pulses die abweichende Phasendrehung. Eine abweichende Phasendrehung von pi radian hat den Effekt, dass das Chirp-Segment, das mit dem Datenpuls interagiert hat, an den Ausgangsanschluss 6 des NOLM geleitet wird.
  • In Abhängigkeit der besonderen Anordnung kann das ausgewählte Segment die gleiche Pulsform, spektrale Qualität und Amplitude wie der Datenpuls haben. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Das optische Gatter kann so gewählt werden, dass es eine von diesen Eigenschaften des erzeugten Pulses verändert. Weil der Chirp-Puls cp jedoch einen variablen Frequenzbereich umfasst, wird die Wellenlänge des ausgewählten Segments entsprechend dadurch bestimmt, wohin der Datenpuls innerhalb der Dauer des Chirp-Pulses fällt. Es ist klar, dass das ausgewählte Segment einen schmalen Bereich von diskreten Wellenlängen umfasst, die denen entsprechen, die in den Teil des Chirp-Pulses fallen, der in Abhängigkeit des Teils des Chirp-Pulses ausgewählt wurde, mit dem der Datenpuls interagiert.
  • Folglich ist die Wellenlänge des Pulses 16, der aus dem Gatter 12 ausgegeben wird, von dem zeitlichen Versatz der Datenpulse dp in Bezug auf den Beginn des Chirp-Pulses cp abhängig. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass unabhängig von den Fluktuationen der Ankunftszeit des Datenpulses innerhalb der Dauer eines Chirp-Pulses, vorausgesetzt, dass er während des Vorhandenseins eines Chirp-Pulses ankommt, er immer mit einem Anteil des Chirp-Pulses zusammenwirkt, um einen Ausgangspuls vcp zu erzeugen.
  • Die Einrichtung 8 enthält eine Verzögerungseinrichtung 14, die den Ausgangspuls aus dem Gatter mit einer Verzögerung versieht, die von der Wellenlänge des Ausgangspulses abhängt, sodass der Ausgangspuls, der an einem Knoten 18 stromabwärts ankommt, im wesentlichen jitterfrei ist. Die Verzögerungseinrichtung 14 enthält ein Disper sionskompensationsmedium, wie etwa einen Abschnitt einer dispersionskompensierten optischen Faser oder ein Gitter. Das optisch dispersiven Medium ist so ausgewählt, dass es ein Dispersionsprofil hat, das zu dem Wellenlängenprofil des Chirp-Pulses passt. Für einen Chirp-Puls mit einem Wellenlängenprofil, dessen Wellenlänge während der Pulsdauer linear über die Zeit variiert, wird zum Beispiel eine Dispersionskompensationsfaser ausgewählt, wobei man die Variation der Wellenlänge in dem Chirp-Puls im Kopf behält, in der die niederfrequenteren Komponenten in der Faser langsamer laufen, als die höherfrequenteren Komponenten. Die Dispersionskompensationsfaser wird so ausgewählt, dass alle Wellenlängenbestandteile des Chirp-Pulses nach einer optimalen Faserlänge, die entweder theoretisch oder experimentell bestimmt werden kann, zeitlich überlappen, sodass sie an dem entfernten Detektor 18 zum im wesentlichen gleichen Zeitpunkt ankommen.
  • Es ist klar, dass die verschiedenen Wellenlängen, die sich in einem Puls bilden, über einen nicht-dispersionskompensierten Abschnitt zu verschiedenen Zeitpunkten an einem Detektor ankommen, da jede Wellenlänge einem verschiedenen Grad an Dispersion unterworfen ist. Der Effekt davon, den Ausgangspuls vcp einer geeigneten Dispersionskompensation zu unterwerfen, ist, den erzeugten Puls zeitlich zu „quetschen", sodass unabhängig von den Wellenlängen, aus denen er besteht, alle Wellenlängen des Pulses, aus denen er besteht, an einem Detektor zum gleichen Zeitpunkt ankommen.
  • Die optimale Länge der Dispersionskompensationsfaser hat folglich den Effekt, die zeitliche Dauer aller Wellenlängenkomponenten in dem erzeugten Puls zu komprimieren. Die optimale Dispersionskompensation wird bestimmt, indem die Faserlänge so ausgewählt wird, dass sie die kürzeste zeitliche Dauer des ausgegebenen Pulses ergibt.
  • In der Praxis kann dies theoretisch aus den Parametern der Faser und des Chirp-Pulses berechnet werden. Alternativ kann die richtige Faserlänge bestimmt werden, indem der Ausgang mit mehreren Dispersionskompensationsfasern verschiedener Längen verbunden wird, und die Länge ausgewählt wird, die den kürzesten Ausgangspuls liefert.
  • Auf diese Weise wird die Dispersionskompensationseinrichtung 14 z. B. ausgewählt, indem die Länge der Dispersionskompensationsfaser variiert wird, sodass die Ankunftszeit des ausgegebenen Pulses eingestellt und die Pulsdauer minimiert werden kann, unabhängig von der Wellenlänge des Pulses, der von dem Gatter ausgegeben wird. Folglich ist der Vorteil dieser Anordnung, dass alle Pulse, die von dem Gatter ausgegeben werden, nach einer vorher festgelegten Zeit an dem Knoten 18 stromabwärts ankommen.
  • Auf diese Weise ist gezeigt, dass nach der vorliegenden Erfindung Pulse, die an dem Knoten 10 ankommen, mit starkem Jitter behaftet sein können, jedoch Pulse, die an dem Knoten 18 stromabwärts ankommen, im wesentlichen jitterfrei sind. Auf diese Weise werden die zeitlichen Fluktuationen, die Datenpulse erleiden, korrigiert.
  • 4 zeigt eine Einrichtung zur Korrektur von zeitlichen Fluktuationen, die Datenpulse erleiden, nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 4, wie die zeitlichen Fluktuationen mehrerer Pulse, die zeitliche Fluktuationen erlitten haben, korrigiert werden, sodass sie an dem Knoten 18 stromabwärts mit gleichen zeitlichen Abständen ankommen. Die Einrichtung, wie sie in 4 gezeigt ist, arbeitet nach dem gleichen Prinzip, wie mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Nach 4 erreichen mehrere optische Datenpulse dp1, dp2 und dp3, die von einer Daten quelle 30 erzeugt worden sind, einen entfernten Knoten 10, wobei sie zeitliche Fluktuationen erlitten haben. Zum Beispiel sind dp1 und dp2 zeitlich um eine Zeit delta t12 und dp2 und dp3 zeitlich um eine Zeit delta t23 verschoben. Jeder Datenpuls dp1, dp2 und dp3 in dem Knoten 10 arbeitet mit entsprechenden Chirp-Pulsen cp1, cp2 und cp3 zusammen. Die Zeit zwischen jedem nachfolgend erzeugten Chirp-Puls kann im wesentlichen Null sein. In Fällen, in denen es einen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Chirp-Pulsen gibt, ist der Abstand gleich. Das Ausgangssignal des Knotens umfasst die drei Pulse 160, 162 und 164 mit lambda1, lambda2 und lambda3, sodass, obwohl die Pulsform dieser Pulse die gleiche wie die ihrer entsprechenden Datenpulse ist, ihre Wellenlänge oder ihr Wellenlängenbereich, der von dem Wellenlängenprofil des Chirp-Pulses abhängt, von dem zeitlichen Versatz von jedem Puls in Bezug auf den Chirp-Puls abhängt.
  • Nachdem sie den Knoten 10 verlassen haben, unterliegen die Pulse 160, 162 und 164 mit lambda1, lambda2 und lambda3 nichtsdestotrotz immer noch den zeitlichen Fluktuationen delta t12 und delta t23 mit Bezug zueinander. Die Verzögerungseinrichtung 14 enthält vorzugsweise eine geeignete Dispersionskompensationseinrichtung 14, die die Pulse 160, 162 und 164 entsprechend ihrer Wellenlänge jeweils so dispergiert, dass die Pulse 180, 182 und 184 mit den Wellenlängen lambda1, lambda2 beziehungsweise lambda3 mit gleichen zeitlichen Abständen an dem entfernten Knoten 18 stromabwärts ankommen.
  • 5 zeigt in durchgezogenen Linien mehrere Chirp-Pulse. Die Frequenzcharakteristik der Pulse ist die eines Sägezahns in Bezug auf die Zeit. 5 zeigt Chirp-Pulse mit linearem Chirp. Das heißt, über die Pulsdauer steigt die Wellenlänge und folglich die Frequenz des Pulses linear an. Vorausgesetzt, die Dispersionseinrichtungen sind geeignet kompensiert, gibt es jedoch keinen Grund, warum Pulse mit nichtlinearem Chirp nicht verwendet werden können. Es ist klar, das die Dispersionseinrichtung eine entgegengesetzte nichtlineare Charakteristik haben sollte, um Pulse mit nichtlinearem Chirp zu kompensieren.
  • Die gestrichelten Linien in 5 sind eine schematische Darstellung der Amplitude von aufeinanderfolgenden Chirp-Pulsen. Eine Folge von Chirp-Pulsen wird nach dem unten beschriebenen Verfahren erzeugt. Die Pulse haben vorzugsweise quadratische Form mit einer kurzen Anstiegs- und Abfallzeit. Die Dauer der Pulse T wird so gewählt, dass sie für die ankommende Datenrate (1/T) geeignet ist, z. B. 25 ps für eine Datenrate von 40 GBit/s. Der Frequenz-Chirp ist vorzugsweise über die Chirp-Pulse linear, mit einer Frequenzvariation von 600 GHz für einen Chirp-Puls von 25 ps.
  • Man kann sich jedoch vorstellen, dass in Abhängigkeit der Datenrate der ankommenden Datenpulse und der Anwendung auch Chirp-Pulse mit anderen Charakteristiken verwendet werden.
  • Chirp-Pulse als solche sind natürlich bekannt. Zum Beispiel veröffentlicht Uchiyama K, Takara H, Morioka T, Kaweanishi S und Saruwatari M: Electronics Letters. Vol. 32, No. 21, 10. Oktober 1996 die Verwendung von Chirp-Pulsen für die hiervon verschiedene Anwendung der Konvertierung von TDM-Signalen (Zeitmultiplex, Time Division Multiplex) in WDM-Signale (Wellenlängenmultiplex, Wavelength Division Multiplex).
  • 6 zeigt ein Beispiel, wie Chirp-Pulse erzeugt werden. Ein modengekoppleter Laser wird verwendet, um optische Pulse mit 10 GHz bei einer vorher festgelegten Wellenlänge zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Lasers wird in einen geeigneten Abschnitt einer nichtlinearen optischen Faser mit normaler Dispersion gespeist, wie etwa die Sumitomo-Faser 788-6902-03. Während sie in dem Abschnitt der nichtlinearen optischen Faser laufen, unterliegen die Pulse einer Selbst-Phasenmodulation, was den Effekt hat, dass sich das Frequenzspektrum des Lichts in jedem Puls um einen Betrag deltav verbreitert. Das Frequenzspektrum der Chirp-Pulse kann gesteuert werden, indem Eigenschaften der verwendeten nichtlinearen Faser, insbesondere ihre Länge und/oder Zusammensetzung und/oder der Aufbau, gewählt werden. Weiter kann die Leistung, die in die Faser eingespeist wird, variiert werden, um den nichtlinearen Verbreiterungseffekt zu verändern, da Verbreiterung proportional zu der Spitzenleistung des eingespeisten optischen Pulses ist.
  • Während sie eine Verbreiterung des Frequenzspektrums erfährt, wird die Dauer T der Pulse durch die Dispersion der Faser bestimmt. Die Dauer T kann erhöht werden, indem die Pulse mit verbreitertem Spektrum in dem Abschnitt der nichtlinearen optischen Faser dispergiert werden. Während sie sich in dem Abschnitt der herkömmlichen Faser fortbewegen, erfahren die Pulse Dispersion der Gruppengeschwindigkeit. Dies hat den Effekt, dass die Dauer der Pulse um einen Betrag deltat erhöht wird. Der Betrag der Erhöhung der Dauer, deltat, wird durch die Dispersion gesteuert, die der Puls erfährt, und wird gesteuert, indem die Länge und/oder die Zusammensetzung der nichtlinearen optischen Faser variiert wird. Die Dauer wird in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung gewählt. Dies hängt zum Beispiel von der Datenrate der Datenpulse ab. Bei einer Datenrate von 10 GHz wird zum Beispiel eine Dauer der Chirp-Pulse von 100 ps bevorzugt.
  • Das Ausgangssignal aus den Abschnitten nichtlinearer optischer Faser sind Chirp-Pulse, die sowohl in den Größen ihres Frequenzspektrums, deltav, als auch ihrer Dauer T um den Betrag deltat verbreitert sind.
  • In Abhängigkeit von der Anwendung, können zwei aufeinanderfolgende Modulationsstufen ausgeführt werden, zum Beispiel, um die Chirp-Pulse weiter zu formen. Elektroabsorptionsmodulation entfernt die Kanten, um die Anstiegszeit der Pulse zu verringern. In einer weiteren Modulationsstufe wird die Intensität der Pulse moduliert. Insbesondere die Spitzen des Chirp-Pulses werden selektiv abgeschwächt. Dies hat den Effekt, dass die Oberseite jedes Chirp-Pulses abgeflacht wird. Dies kann z.B. mit einem Lithiumniobat-Modulator durchgeführt werden. Es ist klar, dass durch die Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens die Eigenschaften der Chirp-Pulse variiert werden können. Zum Beispiel kann die Pulsdauer durch die Auswahl der Eigenschaften der verwendeten herkömmlichen Faser variiert werden, insbesondere ihrer Länge und Zusammensetzung.
  • 7 zeigt einen Regenerator 40 mit einer Einrichtung 8, die innerhalb der gestrichelten Linien gezeigt ist, nach der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Einrichtung 8 zur Korrektur von zeitlichen Fluktuationen, die Datenpulse erleiden, findet Anwendung als eine Vorstufe für einen Regenerator 40, wie etwa die Regeneratoren, die in unserer eingereichten Anmeldung GB99/01159 veröffentlicht sind. Wie man in 7 sehen kann, wird das Ausgangssignal aus der Einrichtung 8, das Pulse T mit gleichen Abständen mit verschiedenen Wellenlängen lambda1, lambda2 und lambda3 usw. enthält, in einen weiteren Knoten 42 eingegeben, der ein weiteres UND-Gatter 42 umfasst. Ein lokaler optischer Taktstrom 44 wird ebenso in das UND-Gatter 42 eingegeben. Die Pulse lambda1, 2 und 3 arbeiten mit den Taktpulsen zusammen, um regenerierte optische Pulse lambda t0 mit derselben Pulsform, spektralen Qualität, Amplitude und Stabilität im zeitlichen Ablauf wie die lokale Quelle 44 des Stroms oben zu erzeugen. Weil die eingegebenen Pulse von lambda1, lambda2 und lambda3 gleiche zeitliche Abstände haben, sind die Anforderungen an das Schaltfenster an dem Knoten 42 wesentlich verringert, um es an die Effekte von Jitter anzupassen und eine akzeptable Bitfehlerrate (BER, Bit Error Rate) aufrechtzuerhalten. Wenn der Jitter mit dem Neuausrichter des zeitlichen Ablaufs von Chirp-Pulsen von 3 ps rms auf 1,8 ps rms verringert wird, beispielsweise bei einer Schaltrate von 10 GHz und einer Fensterbreite von 75 ps, dann verbessert sich die BER entsprechend von 1 in 106 auf 1 in 1012.
  • Wenn die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung als eine Vorstufe in einen Regenerator integriert ist, reduziert sie weiter die Anzahl von Gattern, die erforderlich sind, um eine robuste Regeneration zu erreichen. Folglich wird die Vorrichtung vereinfacht, die erforderlich ist, um zeitliche Fluktuationen zu korrigieren und zeitlich neu anzuordnen und ein Datensignal oder einen Strom von Datensignalen neu erzeugen. 6 stellt eine Regenerationseinrichtung dar, in die ein vollständig optischer asynchroner Regenerator integriert ist, wie er in unserer eingereichten unveröffentlichten Anmeldung GB A 9808491 veröffentlicht ist. Einer Regenerator von diesem Typ muss dazu ausgelegt sein, jedes Datensignal richtig zu regenerieren, unabhängig von der Phasendifferenz zwischen dem Datensignal und dem lokalen Takt. Eine fehlerfreie Regenerierung kann mit einem einzelnen Gatter nicht vollständig garantiert werden. Es wurde herausgefunden, dass sogar für ein ideales quadratisches Schaltfenster mit einer Dauer gleich der Periode der Datenpulse eine geringe Wahrscheinlichkeit existiert, dass der Datenpuls auf die Kante des Schaltfensters fällt. Wenn ein Datenpuls direkt zwischen zwei Schaltfenster fallen würde, gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass er verloren geht. Um dieses Problem zu lösen, veröffentlicht unsere eingereichte Anmeldung GB 9808491 einen Regenerator mit zwei oder mehr Gattern, bei dem die Schaltfenster derart bereitgestellt werden, dass jedes Gatter einen Datenpuls, der in einen begrenzten Phasendrehungsbereich fällt, korrekt regenerieren kann, wobei jedoch die zwei oder mehr Gatter zusammen den gesamten möglichen Bereich der Phasendrehung von null bis zwei pi überspannen. Indem die Ausgangssignale der Gatter überwacht werden, wählt der Regenerator ein richtig regeneriertes Ausgangssignal aus einem der Gatter in jedem Zeitschlitz aus. Der einfachste Mehrfachgatter-Regenerator ist ein asynchroner Doppelgatter-Burst-Regenerator. Obwohl die Bitfehlerrate des Doppelgatter-Burst-Regenerators geringer als die eines Einzelgatter-Regenerators ist, hat man herausgefunden, dass trotz des Hinzufügens von Komplexität zu dem System ein Vierfachgatter-Regenerator eine robustere Lösung liefert. Die Leistungsfähigkeit eines Vierfachgatter-Regenerators ist robuster als die eines Doppelgatter-Regenerators, weil der Vierfachgatter-Regenerator ein höheres Jitterniveau tolerieren kann. Der Grund dafür ist, dass im Falle des Vierfachgatter-Regenerators die lokalen Taktpulse, die von einem richtig ausgewählten Gatter moduliert werden, für alle möglichen Phasendrehungen weiter von den Ecken des Gatterfensters entfernt positioniert werden. Der Nachteil des Vierfachgatter-Regenerators ist jedoch, dass er mehr Gatter erfordert, und folglich komplexer ist. Wenn die Korrektureinrichtung für zeitliche Fluktuationen nach der vorliegenden Erfindung jedoch dem Eingangsteil eines Regenerators hinzugefügt wird, wie in 6 gezeigt ist, wird der Jitter vor der Regeneration wie oben diskutiert kompensiert. Wenn folglich die Korrektureinrichtung für zeitliche Fluktuationen nach der vorliegenden Erfindung zu einem Regenerator hinzugefügt wird, kann robuste Regeneration mit einem Doppelgatter-Regenerator erreicht werden. Die se Anordnung verringert die Gesamtanzahl von Gattern, die für die Regeneration erforderlich sind, und vereinfacht die Regeneratorvorrichtung wesentlich, während sie ein hohes Niveau an robuster Leistungsfähigkeit aufrechterhält.
  • 8 stellt den bevorzugten Bit-asynchronen optischen Doppelgatter-Paketregenerator dar, in den die Korrektureinrichtung für zeitliche Fluktuationen nach der vorliegenden Erfindung integriert sein kann. Die Datenbits in den ankommenden Paketen werden verwendet, um das Öffnen von zwei Gattern G1 und G2 steuern. Ein Datenbit mit dem Wert 1 („Zeichen") veranlasst, dass jedes der zwei Gatter für eine feste Zeitdauer (das Gatterfenster) öffnet, ansonsten bleibt das Gatter geschlossen. Es wird bevorzugt, obwohl es nicht essenziell ist, dass die Breiten der Zeitfenster für die Gatter G1 und G2 gleich sind. Das Ausgangssignal aus dem lokalen Taktgeber (eine kontinuierliche freilaufende Quelle von optischen RZ-Pulsen mit einer Wiederholungsfrequenz, die nominell gleich der Paketbitrate 1/T ist) wird an die Eingänge der zwei Gatter angelegt, wobei einer dieser Eingänge relativ zu dem andern um einen Betrag T/2 verzögert wird. Da die Phase θ der lokalen Taktpulse relativ zu den Paketdatenbits einen beliebigen und unbekannten Wert im Bereich von 0 ≤ θ ≤ 2π hat, ist es erforderlich, dass die Breiten der Gatterfenster derart gewählt sind, dass, wie auch immer der Wert von θ ist, die Taktpulse durch wenigstens eines der zwei Gatter richtig moduliert werden. In dem Fall, dass die Fensterbreiten der Gatter G1 und G2 gleich sind, muss die Fensterbreite W deshalb in dem Bereich T/2 < W < T liegen. Die untere Grenze stellt sicher, dass wenigstens ein Taktpuls bei irgend einem Wert von θ moduliert wird, während die obere Begrenzung von der Anforderung herrührt, dass nicht mehr als ein Taktpuls durch das Gatter laufen darf, während das Fenster offen ist. Diese oberen und unteren Begrenzungen von W gelten strikt in dem Fall, dass ankom mende Datenpulse und lokale Taktpulse ausreichend schmal sind, sodass sie in der Zeitskala einer Bitperiode als Delta-Impulse dargestellt werden können. Wenn endliche Pulsbreiten berücksichtigt werden, ist der zulässige Bereich von Fensterbreiten etwas schmaler als T/2 < W < T Hier wird nun angenommen, dass die Datenpulse und die lokalen Taktpulse kurze Pulse sind, und für den Rest dieses Unterabschnitts wird angenommen, dass W = 3T/4 für beide Gatter gilt.
  • An dieser Stelle sei mit Bezug auf 7 bemerkt, dass es eine alternative und ebenso zulässige Konfiguration gibt, bei der die T/2-Verzögerungsleitung von dem Eingangsanschluss A von einem der Gatter entfernt ist, und statt dessen an dem Steueranschluss C von einem der Gatter angeordnet ist. Die Arbeitsweise des Regenerators ist in diesem Fall sehr ähnlich, und die später beschriebene vorhergesagte Leistungsfähigkeit ist die gleiche. Für den Rest dieser Beschreibung wird angenommen, dass die Konfiguration derart ist, dass in ihr die Paketdatenbits direkt mit dem Steueranschluss der Gatter verbunden sind, und die Eingangsanschlüsse gewisse Unterschiede in der Verzögerung aufweisen (wie in 7 für einen Doppelgatter-Regenerator dargestellt).
  • Die optischen Gatter können auf verschiedene Weisen realisiert werden, und können die gleichen wie die sein, die oben mit Bezug auf die auf die Einrichtung zur zeitlichen Neuanordnung nach der vorliegenden Erfindung diskutiert wurden. Zum Beispiel kann das Gatter für ultraschnellen Betrieb ein nichtlineares optisches Bauteil wie etwa ein Faser-Sagnac-Interferometer sein, wobei in diesem Fall die Gatterbreite definiert wird, indem geeignete Faserlänge, Dispersion und Doppelbrechung ausgewählt werden. Alternativ kann eine geeignete ultraschnelle Gattereinrichtung auf Basis der Nichtlinearität von optischen Halbleiterverstärkern verwendet werden. In diesem Fall kann die Gatterbreite durch die Positionierung des Verstärkers in einer Sagnac-Interferometer-Schleifenanordnung, oder dem relativen Versatz von zwei Verstärkern in einer Mach-Zehnder-Interferometereinrichtung bestimmt werden. Eine andere geeignete ultraschnelle Einrichtung auf Halbleiterbasis ist ein ultraschneller nichtlinearer Interferometerschalter, mit dem gezeigt wurde, dass er bei einer Geschwindigkeit von 100 Gbit/s arbeitet. Für Betrieb bei geringeren Geschwindigkeiten kann eine optoelektronische Einrichtung wie ein Elektroabsorptions-Modulator als Gatter verwendet werden. In diesem Fall müssen die ankommenden Paketdaten zuerst von einem Photodetektor empfangen werden, dessen Ausgangssignal in einen geeigneten kurzen elektrischen Puls gewandelt wird, um den Modulator zu treiben, und die Gatterbreite wird durch die Breite und Amplitude dieses elektrischen Pulses definiert. In diesem Fall ist es für korrekten Betrieb erforderlich, dass der Photodetektor und die zugehörige Elektronik die Datenbits vollständig auflösen kann, was die Paketdatenrate begrenzt.
  • 9 zeigt eine Folge von Zeitablaufdiagrammen, die die Arbeitsweise des Doppelgatter-Regenerators darstellen. Die Paketdatenbits (eine Beispielfolge 11101 ist gezeigt) kommen an den Steueranschlüssen der Gatter G1 und G2 an, und jedes „Zeichen" veranlasst die Gatter, für eine Zeitdauer 3T/4 zu öffnen. Die Diagramme (i–iv) stellen verschiedene Werte von θ, die Phase des lokalen Takts relativ zu den ankommenden Paketdatenbits, dar. Es ist günstig, die Gatterbreite W und den Phasenwinkel θ als normierte Größen zu schreiben, folglich W = W/T und θ = θ/2π. Diagramm (i) stellt den Fall 0 ≤ θW – 1/2 dar, in dem die Ausgangssignale von beiden Gattern G1 und G2 Taktpulse sind, die von den ankommenden Datenbits richtig moduliert wurden. Diagramm (ii) stellt den Fall W – 1/2 ≤ θ ≤ 1/2 dar, in dem das Ausgangssignal von G1 (aber nicht G2) aus Taktpulsen be steht, die von den ankommenden Datenbits richtig moduliert wurden. Diagramm (iii) stellt den Fall 1/2 ≤ θW dar, in dem wiederum die Ausgangssignale von beiden Gattern G1 und G2 richtig moduliert sind. Diagramm (iv) stellt die letzte Möglichkeit Wθ ≤ 1 dar, in dem das Ausgangssignal von dem Gatter G2 (aber nicht G1) richtig moduliert ist.
  • Zurück zu 7, die Komponenten, die auf der rechten Seite der zwei Gatter gezeigt sind, werden verwendet, um zu versuchen, in jedem Zeitschlitz auszuwählen, welcher Gatterausgang ein regeneriertes Paket mit dem Minimum von Bitfehlern ausgibt. Eine Methode, die in 7 gezeigt ist, ist es, die Auswahl in jedem Zeitschlitz auf Basis eines Vergleichs der gesamten optischen Energie, die von jedem Gatter ausgeht, integriert über die Dauer des Pakets durchzuführen. Wenn der Phasenwinkel θ derart ist, dass das Ausgangssignal aus einem Gatter aus richtig modulieren Taktpulsen besteht, dann ist die optische Gesamtenergie, die an dem Ausgang des Gatters über die Dauer des Pakets integriert gemessen wird, maximal (tatsächlich ist es ein Maß für die Anzahl von „Zeichen", die in dem regenerierten Datenpaket erscheinen). Wenn jedoch θ derart ist, dass die Taktpulse an dem Gatter zu einem Zeitpunkt außerhalb des Gatterfensters ankommen, dann ist die Energie, die von dem Gatter übertragen wird, Null oder klein. Der in 7 gezeigte Schaltkreis macht deshalb diese Energiemessungen, und das Ergebnis des Vergleichs wird verwendet, um den optischen Schalter S einzustellen, (z.B. eine optoelektronische Einrichtung, wie etwa einen Lithiumniobat-Schalter) der die physikalische Auswahl durchführt. Den Detektoren D1 und D2 folgen die elektronischen Integratoren I1 und I2, von denen jeder eine Spannung proportional zur Energie des regenerierten Pakets bereitstellt, die von den Gattern G1 beziehungsweise G2 in jedem Zeitschlitz ausgeht. Der Komparator C erzeugt ein digitales Ausgangssig nal, je nach dem, ob das Signal von D1 das von D2 übersteigt oder nicht. Das Taktsignal auf globaler Paketebene, das mit dem zeitlichen Sicherheitsabstand zwischen Paketen synchronisiert ist, wird verwendet, um die Integratoren zurückzusetzen und auch, um das D-Typ-Flip-Flop DT zu takten. Dies stellt sicher, dass der Schalter S nur während des Sicherheitsabstandes umschaltet, um zu vermeiden, dass ein Paket korrumpiert wird. Es sei bemerkt, dass die Detektoren, Schalter und die zugehörige Elektronik mit der Paketrate (nicht der Datenbitrate) mit einer Reaktionszeit in der Größenordnung der Breite des zeitlichen Sicherheitsabstandes arbeiten (die in der zeitlichen Größenordnung von ~1 ns liegen kann).
  • Ein alternatives Verfahren zur Auswahl des geeignetsten Gatterausgangssignals in jedem Zeitschlitz kann sein, eine Bitfehlermessung mit dem ganzen oder einem Teil des Pakets auszuführen, das von jedem Gatter ausgegeben wird. Zum Beispiel kann ein Testmuster als Teil in jedes Paket integriert sein, und dieses Muster wird empfangen, alle Bitfehler werden erfasst und in jedem Zeitschlitz am Ausgang jedes Gatters gezählt. In einem gegebenen Zeitschlitz wird der Ausgang ausgewählt, der Null oder die kleinste Anzahl von Bitfehlern hat.
  • Die optischen Verzögerungen (in 7 mit L und L + ΔT/2 bezeichnet) zwischen den Ausgängen der Gatter und dem Auswahlschalter S werden verwendet, um den Schaltkreisen und dem Schalter S ausreichende Zeit zum Arbeiten bereitzustellen, bevor die Pakete an dem Schalter ankommen. Typischerweise ist die Verzögerung L etwas weniger als die Dauer eines Zeitschlitzes. Optional kann die optische Verzögerung zwischen dem Ausgang des Gatters G1 und dem Schalter S wie in 7 gezeigt etwas länger (um einen Betrag T/2) als die Verzögerung zwischen dem Ausgang des Gatters G2 und dem Schalter gemacht werden. Der Zweck davon, dies zu tun, ist, die Verzöge rung von T/2 an dem Eingang von Gatter G2 zu kompensieren, was folglich die Verzögerung von beiden optischen Pfaden von der Taktquelle zu dem Ausgang des Auswahlschalters S angleicht. Ein Vorteil davon, dies zu tun, ist, dass alle regenerierten Pakete dann in präziser Bitsynchronisation miteinander und mit dem lokalen Takt sind, und wie zuvor erwähnt kann der lokale Takt deshalb als kontinuierliche und regelmäßige Pulsquelle für die Verwendung in nachfolgenden digitalen optischen Verarbeitungsstufen verwendet werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil des Angleichens der Verzögerungen auf diese Weise ist, das Problem des „Paketverrutschens" in einem großen Netzwerk zu verringern.
  • 10 zeigt eine Einrichtung zur Quantifizierung der Größe des Jitters, die ein optischer Datenpuls in einem optischen Übertragungssystem erfährt. Die Einrichtung, die in 10 gezeigt ist, weicht von der, die in 1 gezeigt ist, dadurch ab, dass es nicht erforderlich ist, eine Verzögerungseinrichtung einzubauen. Die Einrichtung funktioniert auf die gleiche Weise, wie die, die in 1 gezeigt ist, außer dass das Ausgangssignal des UND-Gatters in einen Wellenlängendetektor 18 eingespeist wird. Es ist nicht erforderlich, den Ausgang des UND-Gatters in eine Verzögerungseinrichtung einzuspeisen.
  • Die Einrichtung 8 zum Quantifizieren einer Größe des Jitters, der von einem optischen Datenpuls erfahren wird, die in 10 gezeigt ist, enthält eine Chirp-Pulsquelle 32 zur Erzeugung von Chirp-Pulsen. Die Chirp-Pulse haben eine Dauer T und eine Wellenlänge, die auf vordefinierte monotone Weise über die Zeitdauer T der Chirp-Pulse variiert. Die Bedeutung der monotonen Variation wird unten erklärt. Die Quelle 32 stellt eine Quelle von Chirp-RZ-Pulsen bereit, die kontinuierlich frei läuft. Sie ist von der Datenpulsquelle 30 unabhängig.
  • Die Chirp-Pulsquelle 32 kann entweder eine sein, die Teil des Knotens ist, oder eine, die für einen Knoten lokal ist, aber kein Teil des Knotens, oder von dem Knoten entfernt. Wenn sich die Chirp-Pulsquelle von einem Knoten entfernt befindet, kann eine einzelne Quelle von mehreren Knoten geteilt werden, obgleich auch eine Quelle unter mehreren Knoten aufgeteilt werden kann, und trotzdem Teil von einem der Knoten sein kann.
  • 5 zeigt die Frequenzeigenschaften der Chirp-Pulse und 6 skizziert die Erzeugung der Chirp-Pulse. Diese Aspekte werden unten in Bezug auf die Einrichtung in 10 für die Quantifizierung der Größe des Jitters, den ein Datenpuls erfährt, diskutiert.
  • Die Periodendauer des Chirp-Pulses ist steuerbar. Auch die Frequenzverteilung, die den Chirp-Puls bildet, ist steuerbar. Die Periodendauer der Chirp-Pulse wird zum Beispiel in Abhängigkeit von der Datenrate der Datenpulse, die in die Einrichtung an dem Knoten eingegeben werden, oder der Schaltrate, mit der der Knoten in der Einrichtung arbeitet, ausgewählt. Die Frequenzverteilung wird zum Beispiel in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit eines Detektors 18 ausgewählt. Zum Beispiel haben die Chirp-Pulse, wie in den 5 und 6 gezeigt, eine Dauer T von 25 ps und haben eine Frequenzverteilung von 0 bis 600 GHz. In Abhängigkeit von der besonderen Situation werden die Periodendauer und die Frequenzverteilung der Situation angemessen gesteuert und ausgewählt, aber während des Betriebs des Systems wird bevorzugt, dass es keine Variation gibt.
  • Zum Beispiel können Chirp-Pulse mit einer Dauer von ungefähr 100 ps für eine Datenrate von 10 GBit/s erzeugt werden, und können passiv multiplexiert werden, damit sie einen kontinuierlichen Strom von Pulsen bilden. Folglich ist der Zeitraum zwischen aufeinanderfol genden Chirp-Pulsen in diesem Beispiel im wesentlichen Null. Es ist natürlich nicht essentiell, dass es dort kein Intervall zwischen den Pulsen gibt. Wenn zum Beispiel weiter T die nominale Bitperiode in dem optischen Paket ist, dann ist 1/T = 100 GBit/s, wenn T = 10 ps. In Abhängigkeit von der Anwendung können die Chirp-Pulse andere Eigenschaften haben. Wenn es zum Beispiel beim asynchronen Demultiplexieren gewünscht wird, zu demultiplexieren, zum Beispiel, indem ein Datenkanal mit einer geringeren Rate herausgenommen wird, kann ein Chirp-Pulsstrom mit Chirp-Pulsen mit Abstand verwendet werden, beispielsweise ein Chirp-Pulsstrom, in dem jeder Chirp-Puls eine Dauer von 25 ps und einen Abstand zwischen Chirp-Pulsen von 100 ps hat. Diese Anordnung hat den Vorteil, zu ermöglichen, dass der Takt mit solchen Signalen mit Abständen leichter wiedergewonnen werden kann, als mit einem kontinuierlichen Strom ohne signifikante Intervalle zwischen den Pulsen.
  • Obwohl es nicht essenziell ist, dass die Bitrate der Datenquelle und der Chirp-Quelle gleich sind, wird für Chirp-Pulsströme ohne signifikante Lücke zwischen den Pulsen bevorzugt, dass sie nah an dem gleichen nominellen Wert, 1/T liegen, wobei T die nominelle Bitperiode ist. Wie nah die Bitrate der Datenquelle und der Chirp-Quelle aneinander liegen, hängt von der Paketlänge ab. Der Zeitraum, innerhalb dessen ein Paket einen Versatz bekommen kann, hängt von der Anzahl der Pakete und der Bitratenvariation dem System ab.
  • Der Knoten 10 ist als optisches Gatter 12, das eine UND-Gatter-Funktion ausführt, konfiguriert, oder enthält ein solches. Das optische Gatter kann auf viele verschiedene Weisen, wie oben mit Bezug auf die Einrichtung zur Korrektur von Jitter im zeitlichen Ablauf diskutiert, realisiert werden.
  • 10 stellt dar, wie die Einrichtung 8 zur Quantifizierung der Größe des Jitters, der von einem optischen Datenpuls erfahren wird, in das System hineinpasst. Chirp-Pulse werden in der Einrichtung an der Quelle 32 erzeugt. Optische Datenpulse dp werden an einer entfernten Quelle 30 erzeugt. Die Einrichtung 8 enthält einen Knoten 10 mit einem ersten und einem zweiten Eingang 2 und 4. Die Datenpulse werden an einem zweiten Eingang 2 des Knotens 10 empfangen. Die Chirp-Pulse cp werden an dem ersten Eingang 4 des Knotens empfangen. Wenn der Datenpuls dp an dem zweiten Eingang 2 des Knotens 10 vorhanden ist, und ein Chirp-Puls cp an dem ersten Eingang 4 des Knotens 10 vorhanden ist, ist der Knotens 10 dazu eingerichtet, einen Ausgangspuls an dem Ausgang 6 zu erzeugen. Der Datenpuls dp triggert den Knoten, und wirkt mit dem Chirp-Puls zusammen, der an dem ersten Eingang 4 des Knoten 10 ankommt. Die ersten und zweiten Eingänge 2 und 4 und der Ausgang 6 des Knotens definieren ein Gatter 12. Das Gatter 12 führt eine UND-Gatter-Funktion aus. Das Wirken des triggernden Datenpulses dp auf den Chirp-Puls durch das optische UND-Gatter 12 hat den Effekt, dass ein Segment aus dem Chirp-Puls ausgewählt wird. Zum Beispiel werden, wie in 1 gezeigt ist, mit einem vollständig optischen NOLM(nichtlineares Sagnac-Interfermeter, non-linear optical loop mirror)-Schalter 5 die Chirp-Pulse in einen 50:50-Koppler 7 eingegeben und laufen über die Faser der Schleife, sodass sie zurück an dem Koppler des NOLM konstruktiv interferieren und zurück zu dem NOLM-Eingang gesendet werden. Wenn die Datenpulse jedoch in die Schleife über einen zweiten Faserkoppler (nicht gezeigt) eingebracht werden, erfährt das Segment des Chirp-Pulses, das mit dem Datenpuls (dessen Dauer kürzer als die des Chirp-Pulses ist) läuft, eine nichtlineare Phasendrehung über Kreuz-Phasenmodulation. Die Nichtlinearität ist sofort wirksam (das heißt, die Nichtlinearität reagiert auf die zeitlich variierende Amplitude des elektrischen Feldes des Lichts), sodass die Datenpulse die anderen Teile der Chirp-Pulse nicht beeinflussen. Das Segment wird ausgewählt, weil die Nichtlinearität sofort wirksam ist und es nur die Frequenzen des Chirp-Pulses cp sind, die mit der gleichen Gruppengeschwindigkeit wie die Datenpulse in der Faser laufen, die mit dem Datenpuls dp interagieren. Dies führt dazu, dass nur der Teil des Chirp-Pulses, der mit dem Datenpuls interagiert hat, zu dem Ausgang des Interferometers übertragen wird.
  • Wenn der Chirp-Puls, zurück an dem 50:50-Koppler, interferiert, gibt es nun ein Segment des Chirp-Pulses, das mit dem Datenpuls interagiert hat. Als Ergebnis hat dieses Segment des Chirp-Pulses eine unterschiedliche Phasendrehung. Eine unterschiedliche Phasendrehung von pi radian hat den Effekt, dass das Chirp-Segment, das mit dem Datenpuls interagiert hat, zu dem Ausgangsanschluss des NOLM geleitet wird.
  • In Abhängigkeit von der besonderen Anordnung kann das ausgewählte Segment die gleiche Pulsform und -amplitude wie der Datenpuls haben. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Das optische Gatter kann ausgewählt werden, um irgendwelche von diesen Eigenschaften des erzeugten Pulses zu variieren. Weil jedoch der Chirp-Puls cp einen variablen Frequenzbereich umfasst, wird die Wellenlänge des ausgewählten Segments bestimmt, je nach dem, wohin der Datenpuls innerhalb der Dauer des Chirp-Pulses fällt. Es ist klar, dass das ausgewählte Segment einen schmalen Bereich von diskreten Wellenlängen umfasst, der denen entspricht, die in den Teil des Chirp-Pulses fallen, der in Abhängigkeit von dem Teil des Chirp-Pulses ausgewählt wurde, mit dem der Datenpuls interagiert.
  • Folglich hängt die Wellenlänge des Pulses 16, der von dem Gatter 12 ausgegeben wird, von dem zeitlichen Versatz des Datenpulses dp in Bezug auf den Chirp-Puls cp ab. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass sie unabhängig von der Fluktuation der Ankunftszeit, vorausgesetzt, dass sie während der Anwesenheit eines Chirp-Pulses ankommen, immer mit einem Anteil der Chirp-Pulses arbeitet, um einen Ausgangspuls zu erzeugen, dessen Wellenlänge die Größe des Jitters anzeigt, den die Datenpulse erfahren haben. Um die Größe des Jitters, den die optischen Pulse erfahren haben, zu quantifizieren, wird der Puls 16, der aus dem Gatter 12 ausgegeben wird, in einen Wellenlängendetektor 18 gespeist. Der Detektor kann z.B. ein kommerziell verfügbarer optischer Spektrum-Analysator sein. Der optische Spektrum-Analysator enthält in Abhängigkeit vom Typ eine Eingangsfaser und Schlitze, auf die das Licht fällt, dessen Wellenlänge oder Wellenlängen zu bestimmen sind. Die Schlitze bewirken, dass das Licht interferiert. Hinter den Schlitzen ist etwas bildgebende Optik und ein drehbares Bragg-Beugungsgitter angeordnet. Das Bragg-Beugungsgitter dispergiert die Wellenlängenkomponenten des einfallenden Lichts. Welche Wellenlänge dispergiert wird, hängt von dem Winkel ab, auf den das Bragg-Beugungsgitter gedreht wird. Folglich kann die Wellenlänge des eingegebenen Lichts bestimmt werden, indem die Winkel gemessen werden, auf die das Licht von dem Bragg-Beugungsgitter dispergiert werden. Der Detektor 18 wird so ausgewählt, dass er über den Wellenlängenbereich der Chirp-Pulse detektieren kann. Das Bauteil für die Quantifizierung der Größe des erfahrenen Jitters wird derart kalibriert, dass für einen gegebenen Jitter ein vorgegebenes Wellenlängensegment des Chirp-Pulses aus dem Gatter 12 ausgegeben wird. Der Detektor 18 erfasst die Ausgangspulse und misst ihre jeweiligen Wellenlängen. Wie oben erwähnt haben die Chirp-Pulse eine Dauer T, und haben eine Wellenlänge, die auf vordefinierte monotone Weise über die Dauer T des Chirp-Pulses vari iert. Es ist erforderlich, feststellen zu können, wie die Wellenlänge über die Dauer des Chirp-Pulses variiert, um die Größe des Jitters zu quantifizieren, der von einem Datenpuls erfahren wird. Es ist auch erforderlich, dass die Wellenlänge monoton variiert, d.h. dass sie über die Dauer des Pulses entweder ansteigt oder abfällt. Dies schließt die Möglichkeit aus, dass ein Datenpuls, der eine Größe des Jitters tj erfahren hat, das UND-Gatter triggert, sodass ein Puls mit einer Wellenlänge lambda tj ausgegeben wird, dass ein zweiter Datenpuls, der eine andere Größe des Jitters erfahren hat, auch das UND-Gatter triggert, sodass ein Puls mit einer Wellenlänge lambda tj ausgegeben wird. Folglich wird für jede Größe des erfahrenen Jitters das UND-Gatter getriggert, um einen Puls mit einer Wellenlänge auszugeben, die jede Größe von Jitter anzeigt. Dies ist die Folge davon, dass der Chirp-Puls eine Wellenlänge hat, die monoton über die Dauer T des Chirp-Pulses variiert, der in das UND-Gatter eingegeben wird. Folglich wird die Größe des Jitters, die von dem Puls erfahren wird, quantifiziert, indem die an dem Detektor 18 gemessene Wellenlänge des Pulses mit den kalibrierten Messungen verglichen wird.
  • Nach dem die Größe des Jitters erfasst ist, den der optische Puls erleidet, kann dies als Diagnosewerkzeug verwendet werden, um die Gründe des Jitters in einem optischen System zu identifizieren. Zum Beispiel kann ein systematischer Jitter ein Anzeichen für eine begrenzte Temperaturstörung oder mechanische Spannung in dem System sein. Folglich wird das Maß des Jitters verwendet, um ein Steuersignal bereitzustellen, das eine Rückkopplungsschleife steuert, die auf eines oder mehrere Elemente des Übertragungssystems wirkt, um die Größe des Jitters im zeitlichen Ablauf zu verringern.
  • Die Einrichtung zur Quantifizierung der Größe von Jitter kann ein optisch dispersives Medium 14 enthalten, das die aus dem Gatter ausgegebenen Pulse einer Verzögerung unterwirft, die von der Wel lenlänge des ausgegebenen Pulses abhängt, sodass der ausgegebene Puls, der an dem entfernten Detektor 18 ankommt, bei der Ankunft an den Detektor 18 im wesentlichen jitterfrei ist. Das optisch dispersive Medium 14 enthält ein Dispersionskompensationsmedium, wie etwa einen Abschnitt einer dispersionskompensierten optischen Faser oder ein Gitter. Das optische dispersive Medium ist so ausgewählt, sodass es ein Dispersionsprofil hat, das für das Wellenlängenprofil des Chirp-Pulses geeignet ist. Zum Beispiel wird für einen Chirp-Puls mit einem Wellenlängenprofil, dessen Wellenlänge während der Dauer des Pulses linear über die Zeit variiert, eine Dispersionskompensationsfaser ausgewählt, wobei man die Wellenlängenvariation in dem Chirp-Pulsen Kopf behält, bei der die niedrigeren Frequenzkomponenten in der Faser langsamer laufen als die höheren Frequenzkomponenten. Die Dispersionskompensationsfaser wird derart ausgewählt, dass nach einer optimalen Faserlänge, die entweder theoretisch oder experimentell bestimmt werden kann, alle Wellenlängenkomponenten des Chirp-Pulses zeitlich überlappen, sodass sie an dem entfernten Detektor 18 im wesentlichen gleichzeitig ankommen.
  • Es ist klar, dass die verschiedenen Wellenlängen, die in einem Puls enthalten sind, der über einen nicht dispersionskompensierten Abschnitt optischer Faser gesendet worden ist, zu verschiedenen Zeitpunkten an einem Detektor ankommen, da jede Wellenlänge einem anderen Grad an Dispersion unterliegt. Der Effekt davon, den erzeugten Puls einer geeigneten Dispersionskompensation zu unterwerfen, ist, dass der erzeugte Puls zeitlich „gequetscht" wird, sodass unabhängig von den Wellenlängen, aus denen er besteht, alle Wellenlängen des Pulses, aus denen er besteht, gleichzeitig an dem Detektor ankommen.
  • Die optimale Länge der Dispersionskompensationsfaser hat folglich den Effekt, die zeitliche Dauer von allen Wellenlängenbestandteilen in dem erzeugten Puls zu komprimieren. Die optimale Dispersionskompensation wird bestimmt, indem die Faserlänge so ausgewählt wird, dass sich die kürzeste zeitliche Dauer des ausgegebenen Pulses ergibt. In der Praxis kann dies theoretisch aus den Parametern von der Faser und dem Chirp-Puls berechnet werden. Alternativ kann die richtige Faserlänge bestimmt werden, indem der Ausgang an mehrere Dispersionskompensationsfasern mit variierenden Längen angekoppelt wird, und die Länge ausgewählt wird, die den kürzesten Ausgangspuls liefert.
  • Auf diese Weise wird die Dispersionskompensationseinrichtung 14 ausgewählt, zum Beispiel, indem die Länge der dispersionskompensierten Faser variiert wird, sodass die Ankunftszeit des ausgegebenen Pulses eingestellt werden kann, und die Pulsdauer unabhängig von der Wellenlänge des Pulses, der von dem Gatter ausgegeben wird minimiert werden kann. Folglich ist der Vorteil dieser Anordnung, dass alle Pulse, die von dem Gatter ausgegeben werden, nach einer vorher festgelegten Zeitdauer an dem Detektor 18 ankommen.
  • Es ist folglich klar, dass die Pulse, die an dem Knoten 10 ankommen, an starken Jitter leiden, jedoch Pulse, die an dem Detektor 18 ankommen, im wesentlichen jitterfrei sind. Auf diese Weise wird die Größe des Jitters, die von einem Datenpuls erfahren wird, quantifiziert und korrigiert.
  • Es gibt zwei Hauptgründe für Bitfehler, die in dem Prozess der Regenerierung eines Pakets mit dem Bit-asynchronen Regenerator auftreten können. Der erste Grund ist, wie oben identifiziert, Jitter der Ankunftszeit der ankommenden Paketdatenbits. Der zweite Hauptgrund von Bitfehlern sind Fehler in dem Prozess, der verwendet wird, um das Ausgangssignal aus einem der Gatter in jedem Zeitschlitz auszuwählen. Es ist folglich klar, dass, wenn Jitter und andere Fehler im Zeitablauf mit der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung vor der Regenerierung korrigiert werden können, die Bitfehlerraten für die Regenerierung wesentlich verbessert werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Korrigieren des Jitters im zeitlichen Ablauf von eingegebenen optischen Pulsen in einem optischen Übertragungssystem, wobei das Verfahren die Verwendung der eingegebenen optischen Pulse zum Auslösen eines optischen UND-Gatters (10), das auch optische Chirp-Pulse empfängt, um ausgegebene optische Pulse mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die durch die Größe des Jitters in dem jeweiligen optischen Auslösepuls bestimmt wird, und danach das Weiterleiten der ausgegebenen optischen Pulse durch ein optisch dispersives Medium (14) enthält, sodass die ausgegebenen Pulse mit verschiedener Wellenlänge zeitlich entsprechend ihrer Wellenlänge verschoben werden, sodass nach dem Durchlauf durch das dispersive Medium (14) die ausgegebenen Pulse zeitlich wieder richtig angeordnet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst: i) Erzeugen der optischen Chirp-Pulse; ii) Anlegen der Chirp-Pulse an einen Eingang (4) des optischen UND-Gatters (10) synchron zu dem jitterfreien Ankunftszeitpunkt der eingegebenen optischen Datenpulse; iii) Anlegen der eingegebenen optischen Datenpulse an einen zweiten Eingang (2) des optischen UND-Gatters, wodurch das UND-Gatter ausgelöst wird und an dem Ausgang (6) des UND- Gatters (10) die ausgegebenen optischen Pulse erzeugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der optische Chirp-Puls einer aus einem Strom von Pulsen ist, und bei dem der eingegebene optische Datenpuls einer aus einem getakteten Strom von Datenpulsen ist, wobei der Strom von Chirp-Pulsen mit dem Takt des Datenpulstroms synchronisiert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Chirp-Pulse eine Dauer T haben, und die Wellenlänge der Chirp-Pulse in vordefinierter monotoner Weise über die Zeitdauer T der Chirp-Pulse variiert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datenrate der Chirp-Pulse 1/T ist, wenn die Dauer der Chirp-Pulse T ist.
  6. Einrichtung zum Korrigieren des Jitters im zeitlichen Ablauf von optischen Pulsen in einem optischen Übertragungssystem, wobei die Einrichtung ein optisches UND-Gatter (10) mit einem Ausgang und einem ersten (4) und einem zweiten (2) Eingang enthält, wobei der erste Eingang des UND-Gatters (10) mit einer Quelle von optischen Chirp-Pulsen (32) verbunden ist, wobei, wenn einer der optischen Pulse an dem zweiten Eingang (2) empfangen wird, während einer der Chirp-Pulse an dem ersten Eingang (4) vorhanden ist, das UND-Gatter (10) ausgelöst wird, um einen ausgegebenen optischen Puls zu erzeugen, dessen Wellenlänge von der Größe des Jitters in dem auslösenden optischen Puls bestimmt wird, wobei die Einrichtung weiter ein optisch dispersives Medium (14) mit einem Dispersionsprofil enthält, das für das Wellenlängenprofil der Chirp-Pulse geeignet ist, durch das die ausgegebenen Pulse hindurchlaufen, sodass ausgegebene Pulse mit ver schiedener Wellenlänge entsprechend ihrer Wellenlänge zeitlich verschoben werden, sodass die ausgegebenen Pulse nach dem Durchlauf durch das dispersive Medium zeitlich wieder richtig angeordnet sind.
  7. Regenerator, der eine Einrichtung nach Anspruch 6 enthält, mit: einem zweiten optischen UND-Gatter (42), das derart angeordnet ist, dass es die ausgegebenen Pulse und lokale Taktpulse empfängt, wobei das UND-Gatter (42) derart eingerichtet ist, dass die ausgegebenen Pulse auf die lokalen Taktpulse einwirken, um regenerierte Pulse mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die von dem lokalen Taktpuls bestimmt wird, und die von der Wellenlänge von dem Puls unabhängig ist, der an dem zweiten UND-Gatter (42) empfangen wird.
  8. Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 7, um Jitter zu korrigieren, den optischen Pulse erfahren.
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