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Diese
Erfindung betrifft einen Lasersender, der eine Laserdiode enthält, die
angepasst ist, einen Eingangsstrom in ein Lichtsignal umzuwandeln,
das Daten-Informationen enthält,
die auf einer optischen Faser zu senden sind, eine Überwachungs-Fotodiode,
die angepasst ist, einen kleinen Teil des Lichtsignals zu empfangen
und daraus einen Ausgangsstrom abzuleiten, und Regelungs-Einrichtungen,
die angepasst sind, den Ausgangsstrom zu empfangen und ein Signal
an einen Strom-Treiber
zu senden, um den Eingangsstrom als Funktion des Ausgangstroms zu
regeln, und der ferner Muster-Erkennungs-Einrichtungen enthält, die an die Regelungs-Einrichtungen
angeschlossen sind.
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Das
Verhältnis
zwischen dem abgegebenen Licht der Laserdiode und dem Strom der
Fotodiode ist annähernd
linear. Die Überwachung
des Stroms der Fotodiode erlaubt es, den in die Laserdiode eingespeisten Strom
anzupassen, um das erwartete Licht in der Faser zu erhalten. Der
Laser-Treiber enthält
die Regelungs-Einrichtungen, die den Ausgangsstrom der Überwachungs-Diode
empfangen und den Strom-Treiber, der den Eingangsstrom an die Laserdiode
sendet.
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Die
Regelungszeit der Laserdiode, d. h. die Verzögerung bis zum Erhalten des
erwarteten Lichtes in der Faser ist von den an die Laserdiode gegebenen
Anfangs-Strömen
und der Regelungs-Geschwindigkeit
abhängig.
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Die
Regelungs-Zeit ist ein Hauptproblem bei Lasersendern, insbesondere
bei der Übertragung
im Burst-Modus. In der Tat ist die Leistungsregelung bei der Übertragung
im Burst-Modus komplizierter als im herkömmlichen kontinuierlichen Modus,
da die Regelung nicht für
die mittlere Leistung durchgeführt
werden kann und in einem kurzen Zeitschlitz stattfinden muss.
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Ein
bekannter Burst-Modus-Lasertreiber mit Regelungs-Einrichtungen benutzt eine Binärbaum-Suche zwischen
Null und dem maximalen in der Diode zulässigen Strom und die Leistungsregelung
durchzuführen. Ein
anderer Lasertreiber am Markt benutzt eine schrittweise Regelung.
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Bei
diesen bekannten Lasertreibern ist die Regelungszeit für die Laserdiode
zu lang, wobei das abgegebene Licht zu langsam mit dem erwarteten
Licht in den Fasern übereinstimmt.
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Darüber hinaus
sendet die Laserdiode beim Einschalten von Burst-Modus-Lasertreibern
Steuerzellen (zum Beispiel PLOAM oder Physical Layer Operation Administration
and Maintenance, Betrieb Verwaltung und Wartung der physikalischen
Schicht) vor den Datenzellen, um die Sendeleistung des Netzabschlusses
des optischen Netzwerks einzustellen. Jede Zelle enthält in ihrer
Nutzinformation ein Laser-Steuerfeld (LCF), das ein bestimmtes Muster
hat, welches die Regelung des Lasertreibers erlaubt.
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Somit
sind Lasersender mit Einrichtungen bekannt, die dieses spezielle
Muster erkennen.
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Es
muss jedoch eine lange Serie von zehn oder mehr PLOAM-Zellen übertragen
werden, um die Sendeleistung einzustellen. Die Einschalt-Phase ist
daher relativ lang, und es ist eine lange Wartezeit erforderlich, bevor
die Datenzellen gesendet werden können.
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Die
vorliegende Erfindung hat als Ziel einen Lasersender, der eine kürzere Regelungszeit
ermöglicht, d.
h. durch den das Ausgangslicht schneller mit dem erwarteten Licht übereinstimmt.
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Dieses
Ziel wird entsprechend der Erfindung durch die Tatsache erreicht,
dass der Lasersender mindestens ein Register enthält, das
angepasst ist, Daten zu speichern, die von den Regelungs-Einrichtungen
zu verwenden sind, um die Regelung des Eingangsstroms durchzuführen, und
dass die Muster-Erkennungs-Einrichtungen
angepasst sind, den gesamten Verkehr und somit alle Pakete des Upstream-Flusses
zur Laserdiode abzutasten, um zu überprüfen, ob vorher festgelegte
Bitmuster vorhanden sind.
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Die
Regelungszeit ist kürzer,
weil die Werte des an die Laserdiode gegebenen Anfangsstroms besser abgeschätzt werden,
diese näher
am Endwert liegen, und der Regelungsprozess effizienter und schneller
ist.
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Das
Register ist angepasst, durch externe Einrichtungen, zum Beispiel
eine serielle Schnittstelle, sowohl geschrieben, als auch gelesen
zu werden.
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In
diesem Fall ist das Register vorzugsweise angepasst, es zuzulassen,
dass Daten von den Regelungs-Einrichtungen gelesen werden, und dass
die Regelungs-Einrichtungen angepasst sind, es zuzulassen, dass
Daten, zum Beispiel Ergebnisse der Regelung, in das Register geschrieben
und dort gespeichert werden.
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Die
im Register gespeicherten Daten können somit Informationen sein,
die von einer geeigneten seriellen Schnittstelle geschrieben werden,
oder "Ergebnisse" der Regelung selbst
sein.
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Die
in dem Register gespeicherten Daten können verschiedene Parameter
umfassen, wie z. B. Strom-Voreinstellungen für verschiedene Temperaturen, Überwachungs-Strom-Referenzwerte,
Kopplungsfaktor zwischen Laserdiode und Überwachungs- Fotodiode, Überwachungs-Kapazität, Wert
der Temperatur oder Stromeinstellungen oder andere Parameter.
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Vorzugsweise
resultieren die in dem Register gespeicherten Daten aus einer vorherigen
Analyse oder aus Tests, zum Beispiel ein oder mehrere der folgenden
Daten: Datenblätter,
Statistiken, statistische Untersuchungen der optischen Module, optische
Kalibrierung, Extrapolationen.
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Das
Register kann ein Speicher oder ein System zum Lesen eines Speichers,
zum Beispiel eines externen Speichers, sein.
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Mit
Bezug auf die Abtastung des Verkehrs werden, da nicht nur das LCF
der Steuerzellen (PLOAM) zur Justierung der Leistungseinstellungen
benutzt wird, sondern andere Muster in diesen Steuerzellen oder sogar
in anderen Paketen, wie z. B. a in Datenzellen oder programmierbaren
Zellen, weniger Steuerzellen benötigt,
um eine gute Anfangsregelung innerhalb einer kurzen Zeitspanne sicherzustellen.
Die Regelungszeit wird verkürzt.
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Da
der Lasersender mindestens ein Register, sowie Einrichtungen zur
Mustererkennung enthält,
addieren sich die Zeiteinsparungen für die Regelung, die durch jedes
dieser Elemente erzielt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Prozess zum Senden gesteuerter Lichtsignale
von einer Laserdiode auf einer optischen Faser, entsprechend dem
ein kleiner Teil des Lichtsignals der Laserdiode an eine Überwachungs-Fotodiode
gesendet wird, die ihn in einen Ausgangsstrom umwandelt, und dieser
Ausgangsstrom wird überwacht
und in Regelungs-Einrichtungen
benutzt, die ein Steuersignal an einen Strom-Treiber senden, um den Eingangsstrom
an die Laserdiode anzupassen.
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Gemäß der Erfindung
ist dieser Prozess dadurch gekennzeichnet, dass mindestens für einen
ersten Initialisierungsschritt Daten von mindestens einem Register,
in dem diese Daten gespeichert sind, zu den Regelungs-Einrichtungen
gesendet werden, und der Eingangsstrom der Laserdiode angepasst
wird, wobei diese Daten berücksichtigt
werden, und dadurch, dass mindestens ein vorher festgelegtes Bitmuster
im Upstream-Paketfluss zur Laserdiode erkannt wird, und dass diese
Information auch dazu benutzt wird, den Eingangsstrom zur Laserdiode
zu regeln. Die Erkennung, ob ein vorher festgelegtes Bitmuster in
einem beliebigen Typ von Paket vorhanden ist, erlaubt es auch, die
Regelungszeit zu verringern.
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Weitere
Details und Charakteristiken von Lasersendern der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Lasersenders gemäß der Erfindung ist;
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2 und 3 Blockdiagramme
sind, die dem aus 1 ähnlich sind, aber zu anderen
Ausführungen
gehören;
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4 ein
weiteres Blockdiagramm einer praktischen Anwendung eines Lasersenders
der Erfindung ist.
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Der
in 1 gezeigte Lasersender umfasst:
Eine Laserdiode 1,
die einen Eingangsstrom IC empfängt
und ein Lichtsignal LS emittiert;
eine Fotodiode 2,
die einen kleinen Teil LS1 des Lichtsignals LS empfängt und
den Teil in einen kleinen Ausgangsstrom SC umwandelt;
eine
optische Faser 3, die das Hauptlicht LS2 empfängt;
Regelungs-Einrichtungen 4,
die den kleinen Ausgangsstrom SC empfangen und ein Regelungs- oder
Steuersignal CS an ein Steuerungssystem oder einen Strom-Treiber 5 ausgeben,
der den Wert des Eingangsstroms IC steuert.
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Die
Regelungs-Einrichtungen 4 sind mit mindestens einem Register 6 verbunden.
Dieses Register 6 kann ein Speicher oder ein System zum
Lesen eines Speichers, zum Beispiel eines externen Speichers, sein. Das
Register 6 enthält
verschiedene Informationen oder Daten mit sehr schnellem Zugriff,
wie z. B. Strom-Voreinstellungen für verschiedene Temperaturen, Überwachungs-Strom-Referenzwerte,
Kopplungsfaktor zwischen Laserdiode 1 und Überwachungs-Fotodiode 2, Überwachungs-Kapazität, einen
Messwert der Temperatur, Stromeinstellungen, usw.
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Diese
Informationen resultieren aus einer vorherigen Analyse oder aus
Tests, zum Beispiel aus Datenblättern,
Statistiken, statistischen Untersuchungen der optischen Module,
optischer Kalibrierung, Extrapolationen, usw.
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Die
Daten werden in das Register 6 geschrieben, entweder durch
eine geeignete serielle Schnittstelle oder durch die Regelungs-Einrichtungen 4.
Im ersten Fall werden die Daten von den Regelungs-Einrichtungen 4 gelesen,
und im zweiten Fall werden die Daten, zum Beispiel Ergebnisse der
Regelung, durch eine geeignete serielle Schnittstelle gelesen.
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Die
in dem Register gespeicherten Daten können im Betrieb geändert werden.
Zu Beginn empfangen sie zum Beispiel einen Wert (zum Beispiel ausgewählt oder
durch Kalibrierung und/oder Extrapolation bestimmt), aber im Betrieb
kann der Wert möglicherweise
geändert
werden.
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Nachdem
ein Anfangs-Eingangsstrom IC empfangen wurde, emittiert die Laserdiode 1 ein
Lichtsignal LS, wodurch die Fotodiode 2 einen kleinen Strom
SC an die Regelungs-Einrichtungen 4 sendet.
In diesen Regelungs-Einrichtungen 4 wird das Steuersignal
CS als Funktion eines oder mehrerer Daten aus dem Register 6 bestimmt,
die dem kleinen Ausgangsstrom SC entsprechen.
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Die
Bestimmung kann eine direkte Bestimmung sein, d. h. das Steuersignal
CS wird direkt vom Register 6 für den kleinen Ausgangsstrom
SC geliefert, oder sie kann eine indirekte Bestimmung (ein Berechnungs-Schritt)
sein. Das Steuersignal CS wird dann dazu benutzt, den Anfangs-Eingangsstrom
IC zu steuern, der an die Laserdiode 1 geliefert wird.
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Einige
im Register 6 gespeicherte Daten können durch externe Einrichtungen
gelesen werden, zum Beispiel durch eine geeignete serielle Schnittstelle.
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Da
wegen der Information des Registers 6 der Eingangsstrom
IC einen besseren Wert haben wird und eine bessere Auswahl der Geschwindigkeitsregelung
möglich
ist, erzeugt die Laserdiode 1 schneller ein optimales Licht.
Ein optimales Licht ist ein Licht, dessen Charakteristiken den Charakteristiken
des erwarteten Lichtes entsprechen, das in die Faser 3 zu
senden ist.
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Die
Regelungszeit ist sehr kurz. Das Register 6 wird so genau
wie möglich
sein, um das bestmögliche direkte
Steuersignal CS zu erzeugen.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer anderen Ausführung eines Lasersenders gemäß der Erfindung.
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Diese
Ausführung
umfasst auch:
Eine Laserdiode 1, die einen Eingangsstrom
IC empfängt
und ein Lichtsignal LS emittiert;
eine Überwachungs-Fotodiode 2,
die einen Teil LS1 des Lichtsignals LS empfängt und den Teil in einen kleinen
Strom SC umwandelt;
eine optische Faser 3, die das
restliche Licht LS2 empfängt;
Regelungs-Einrichtungen 4,
die den kleinen Ausgangsstrom SC empfangen und ein Steuersignal
CS an ein Steuerungssystem oder einen Strom-Treiber 5 ausgeben,
der den Wert des Eingangsstroms IC steuert;
aber anstelle eines
oder mehrerer Register 6 enthält sie eine Mustererkennungs-Einrichtung 7,
die angepasst ist, vorher festgelegte Muster in allen Paketen des
Upstream-Flusses zur Laserdiode 1 zu erkennen und ein Signal
an die Regelungs-Einrichtungen 4 zu
liefern.
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Die
Erkennungs-Einrichtungen 7 sind Abtast-Einrichtungen, die
in der Lage sind, die maximal mögliche
Einstellungs-Information
aus der Überwachung
des Upstream-Verkehrs zu entnehmen.
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Solche
Erkennungs-Einrichtungen 7 tasten alle Pakete ab und sind
angepasst, ein oder mehrere Bitmuster zu erkennen, die im Wesentlichen
identisch zu dem vorher festgelegten Bitmuster sind.
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Alle
Pakettypen können
abgetastet werden, teilweise oder vollständig. Vorzugsweise werden komplette
Pakete abgetastet. Die abgetasteten Pakete können sowohl Steuerzellen (PLOAM),
als auch Datenzellen oder programmierbare Zellen oder eine Kombination
daraus sein.
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In
der Tat muss das bestimmte Bitmuster, das durch die Mustererkennungs-Einrichtungen 7 erkannt werden
kann, nicht notwendigerweise in den Steuerzellen enthalten sein.
Es kann auch in einer Datenzelle oder einer programmierbaren Zelle
enthalten sein.
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Jede
PLOAM- oder Steuerzelle enthält
ein Laser-Steuerfeld (LCF), sowie andere Felder, in denen Bitmuster
vorhanden sind (typischerweise lange Serien von Nullen und Einsen).
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Da
mehr als das LCF-Muster der Steuer- oder PLOAM-Zellen zur Justierung
der Leistungseinstellungen verwendet wird, sind weniger Steuerzellen
erforderlich, um eine gute Anfangsregelung innerhalb einer kurzen
Zeitdauer sicherzustellen. Die Regelungszeit wird verkürzt.
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Es
wurde festgestellt, dass mit den Abtast-Erkennungs-Einrichtungen 7 weniger
als fünf,
zum Beispiel zwei oder vier Steuerzellen ausreichen, um eine genaue
und adäquate
Regelung durch die Regelungs-Einrichtungen 5 sicherzustellen.
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Die
Erkennungs-Einrichtungen 7 können möglicherweise in die Regelungs-Einrichtungen 4 integriert werden.
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Wenn
die Pakete programmierbare Zellen sind, ermöglichen diese Zellen es, ein
spezielles zu analysierendes Feld zu definieren. Die programmierbaren
Zellen sind zum Beispiel angepasst, ein oder mehrere spezielle Muster
zu empfangen, die danach in den Erkennungs-Einrichtungen 7 erkannt
oder verglichen werden.
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Die
Ausführung
in 3 ist ähnlich
der in 1, mit der Ausnahme, dass die Regelungs-Einrichtungen 4 nicht
nur mit einem Register 6 verbunden sind, sondern auch mit
Mustererkennungs-Einrichtungen 7, wie in der Ausführung von 2.
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Sobald
die Regelungs-Einrichtungen 4 ein Signal von den Mustererkennungs-Einrichtungen 7 empfangen,
dass ein vorher festgelegtes Bitmuster in den Paketen erkannt wurde,
wird das Steuersignal CS von den Regelungs-Einrichtungen 4 bestimmt,
wobei die Daten aus dem Register 6 berücksichtigt werden, mindestens
für den
Initialisierungs-Schritt.
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4 ist
eine schematische Ansicht einer praktischen Ausführung eines Lasersenders, der
einen Burst-Treiber 8 enthält, der mit einer Laserdiode 1 und
einer Fotodiode 2, sowie mit einem APON-Netzwerkabschluss 9 verbunden
ist, der in der Lage ist, Datenzellen, PLOAM-Zellen und programmierbare
Zellen zu senden.
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Der
Burst-Treiber 8 enthält
Regelungs-Einrichtungen 4, die das Ausgangssignal SC der
Fotodiode 2 empfangen und ein Steuersignal CS an das Steuerungssystem
oder den Strom-Treiber 5 senden, der den Eingangsstrom
der Laserdiode 1 mindestens während des Initialisierungs-Schrittes
steuert.
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Der
Burst-Treiber 8 enthält
auch eine Mustererkennungs-Einrichtung 7,
und die Zellen des Netzwerkabschlusses 9 werden über den
Strom-Treiber 5 an die Laserdiode 1 und an die
Mustererkennungs-Einrichtung 7 gesendet. Diese Erkennungs-Einrichtungen 7 geben
Hinweise über
das Vorhandensein eines Musters in den Zellen der Regelungs-Einrichtung 4.
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Der
Burst-Treiber enthält
auch ein Register 6 in Verbindung mit den Regelungs-Einrichtungen 4 und eine
serielle Schnittstelle 10, die mit dem Register 6 verbunden
und angepasst ist, das Register 6 zu lesen und zu schreiben.
Daten werden in das Register 6 von der seriellen Schnittstelle 10 geschrieben
und von den Regelungs-Einrichtungen 4 ausgelesen. Daten
können
auch von den Regelungs-Einrichtungen 4 in das Register 6 geschrieben
und von der seriellen Schnittstelle 10 gelesen werden.
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1
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2
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3
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Fig. 4
| Data
cell | Datenzelle |
| PLOAM
cell | PLOAM-Zelle |
| Programmable
cell | Programmierbare
Zelle |