DE69633591T2

DE69633591T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Wellenlängenregelung in einem Wellenlängenmultiplexsystem

Info

Publication number: DE69633591T2
Application number: DE69633591T
Authority: DE
Inventors: Frank James Stamford Janniello; Richard Andrew Kingston Neuner
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2016-04-13
Also published as: EP0740432A3; US5537238A; JPH08307389A; EP0740432A2; KR100195857B1; KR960039732A; DE69633591D1; EP0740432B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Datenübertragungssysteme und insbesondere solche Datenübertragungssysteme, welche Lasersender und -empfänger in einem Wellenlängenmultiplexsystem verwenden.
2. STAND DER TECHNIK
Damit ein Wellenlängenmultiplex/demultiplexsystem zur Datenübertragung mit Glasfasern eine gute Leistung erreicht, muss die Wellenlänge geregelt werden.
Bei dem in der US-Patentschrift US-A-5 225 922 beschriebenen System ist von Nachteil, dass nur die Eingangsleistung der optischen Signale jedes Lasersenders geregelt werden kann. Dabei stellt eine Steuereinheit die Leistung des Sendersignals in Abhängigkeit von der Qualität des Signals auf der Empfängerseite durch Verstärkung oder Dämpfung des Signals unmittelbar nach jedem Sender ein.
Bei einer Glasfaserübertragungsleitung eines Wellenlängenmultiplexer/demultiplexers muss die Wellenlänge jedes Lasers geregelt werden, damit sie mit der Wellenlänge eines aus einer Anzahl von Multiplexer-Gitterpeaks übereinstimmt, ohne die Multiplexerfunktion anderer, auf ihren eigenen Gitterpeak jeweils richtig abgestimmter Laser zu unterbrechen.
Früher wurde die Regelung der Wellenlänge von Lasern meist in einem Wellenlängenmultiplexsystem durchgeführt, indem man die Ausgangsleistung am Senderausgang der Verbindung maß, dabei alle Laser bis auf den zu regelnden Laser stilllegte und diesen auf maximale Ausgangsleistung abstimmte, wodurch die gesamte Verbindung unterbrochen wurde.
In der UK-Patentanmeldung mit der Nummer GB-A-2 170 370 wird ein Beispiel eines Wellenlängenmultiplexsystems mit Regelung der Wellenlänge von Lasern beschrieben. In diesem Fall wird auf die Spannung eines Senders, dessen Wellenlänge geregelt werden soll, eine Frequenz eines zusätzlichen Oszillators moduliert. Auf diese Weise ist das Ausgangssignal des Senders durch diese Frequenz moduliert, damit es durch einen Detektor am Signalausgang eines Multiplexers erkannt werden kann. Eine Steuereinheit stellt die Wellenlänge des Senders in Abhängigkeit vom Signal des Detektors ein, indem die Temperatur des Senders durch ein Peltierelement eingestellt wird. Bei diesem System ist jedoch von Nachteil, dass es eine Anzahl von Einheiten, wie z. B. einen zusätzlichen Oszillator, einen elektrischen Schalter, einen Detektor, eine Steuereinheit und viele Peltierelemente erfordert, welche sämtlich feste Bestandteile des Systems sind.
Damit das Wellenlängenmultiplexsystem leistungsfähig und ununterbrochen arbeiten kann, ist es wichtig, dass die Wellenlänge aller Laser im System ohne Unterbrechung der gesamten Übertragungsleitung geregelt wird.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Aus diesem Grund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein besseres Verfahren und System zur Regelung der Wellenlänge und der Ausgangsleistung eines aus einer Vielzahl von Lasern in der Übertragungsleitung eines Wellenlängenmultiplexers (WDM, wavelength division multiplexer) bereitzustellen, ohne die Funktion anderer Lasersender im WDM-System zu unterbrechen.
Demzufolge beinhalten das Verfahren und die Vorrichtung zur Regelung der Wellenlänge und der Ausgangsleistung eines Lasers in einem Wellenlängenmultiplexsystem eine Erweiterungskarte mit Glasfasersende-Einheiten und Pfaddämpfungsgliedern, welche anstelle einer Karte mit dem zu regelnden Laser in das System eingefügt wird. Die Erweiterungskarte beinhaltet Schalter, um den Laser während der Regelung in bekannte Zustände zu versetzen und so die Leistungs- und Wellenlängeneinstellungen ohne Beeinflussung des Systembetriebs vorzunehmen. Nach Abschluss der Regelung wird die Erweiterungskarte entnommen und die Laserkarte wieder in das System eingesetzt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Wellenlänge und die Ausgangsleistung jedes auf einer anderen Karte in einem Wellenlängenmultiplexsystem montierten Lasers ohne Systemunterbrechung einfach geregelt werden können.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Ausgangsleistung und die Wellenlänge eines Lasers einfach eingestellt werden kann, während das System weiterarbeitet.
Oben wurden die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung ziemlich allgemein dargestellt, damit man die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung besser verstehen kann. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und bilden den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum umfassenderen Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
1 ein Blockschaltbild eines Wellenlängenmultiplexsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
2 eine schematische Darstellung einer Karte ist, welche einen mit einem Multiplexer gemäß der vorliegenden Erfindung verbundenen Laser enthält.
3 eine schematische Darstellung der Karte von 2 ist, die auf einer Erweiterungskarte zur Regelung der Ausgangsleistung und Wellenlänge des auf der Karte befindlichen Lasers gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
4 eine schematische Darstellung der Erweiterungskarte von 3 gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
Bei einem Wellenlängenmultiplexsystem kann es erforderlich sein, eine Komponente des Systems zu regeln, während die übrigen Systemkomponenten ohne Unterbrechung weiterarbeiten. Beispielsweise kann man die Laserwellenlänge und die Ausgangsleistung eines Lasers im System einstellen, während die anderen Laser im System weiterhin Daten übertragen. Die Einstellung der Ausgangsleistung und der Wellenlänge eines Lasers kann ohne Unterbrechung der üblichen Verbindungselemente der Glasfaserleitung erfolgen.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 1 ein Wellenlängenmultiplexsystem (WDM) zur Datenübertragung über eine Glasfaserleitung beschrieben.
Das WDM-System 100 in 1 beinhaltet eine Anzahl von Lasersendern 102, 104, 106 und 108, die jeweils über eine separate Glasfaserleitung mit einem optischen Multiplexer 110 verbunden sind, welcher jedes der gesendeten optischen Signale mittels in der Technik bekannter Wellenlängenmultiplexverfahren jeweils auf eine einzelne Glasfaserleitung 112 multiplext. Optische Multiplexer 110 können durch eine beliebige der verschiedenen bekannten WDM-Einheiten implementiert werden.
Auf der Empfangsseite ist die gemeinsame Glasfaserleitung 112 mit einem Demultiplexer 114 verbunden, welcher die über die gemeinsame Glasfaserleitung 112 laufenden Signale durch Demultiplexen der einzelnen Wellenlängen voneinander trennt und an den optischen Empfängern 116, 118, 120 bzw. 122 entsprechend der Wellenlänge der empfangenen Signale einzelne Signale bereitstellt.
Damit die Lasersender 102, 104, 106 und 108 leistungsfähig arbeiten und leicht eingestellt werden können, ist jeder dieser Lasersender auf einer gesonderten im System 100 installierten Karte 132, 134, 136 bzw. 138 montiert.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 2 die normale Installation der Karte 132 im System 100 beschrieben.
Die Karte 132 mit dem darauf befindlichen Lasersender 102 ist an der Rückseite 140 des Systems 100 installiert und während des normalen Betriebs mit dem Multiplexer 110 verbunden.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 3 eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
Die Karte 132, auf welcher der Lasersender 102 montiert ist, wird von der Rückseite 140 des Systems 100 entfernt und auf die Erweiterungskarte 300 gesteckt, welche an der Rückseite 140 an der Stelle eingesteckt wird, an der die Karte 132 entnommen wurde. Der Lasersender 102 liefert dann ebenso wie zuvor über die Steckverbindungen 308 auf den Karten 300 ein Ausgangssignal zum Multiplexer 110.
Während sich die Erweiterungskarte 300 im System befindet, kann jedoch die Ausgangsleistung und die Wellenlänge des Lasersenders 102 ohne Unterbrechung der anderen Lasersender 104, 106 und 108 im Datenübertragungssystem 100 geregelt werden.
Im Folgenden wird unter Bezug auf 4 die Erweiterungskarte 300 ausführlicher beschrieben.
Eine wichtige Komponente der Erweiterungskarte 300 stellt die Steuerschaltung 302 dar, welche einen Modusschalter 320 zur Steuerung des Betriebsmodus des Lasersenders 102 zwischen einem Betriebsmodus und einem Prüfmodus beinhaltet. Die Steckverbindungen 308 dienen zum Einsetzen eines optischen Dämpfungsgliedes, das eine einstellbare Dämpfung des optischen Pfades zwischen dem Lasersender 102 und dem Multiplexer 110 bereitstellt. Die Lasersenderkarte 132 ist an der Kante 306 mit den elektrischen Steckverbindungen 312, den elektrischen und optischen Steckverbindungen 310 und den Glasfasersteckverbindungen 308 auf die Erweiterungskarte aufgesteckt. An der Kante 304 ist die Erweiterungskarte 300 mit der Rückseite 140 verbunden. Die Kante 304 beinhaltet die Steckverbindungen 314 sowohl für elektrische als auch optische Signale und die Steckverbindung 316. Eine zweite Gruppe von (nicht gezeigten) optischen Steckverbindungen kann zu Prüfzwecken in den Pfad der Glasfaserleitung 327 eingefügt werden.
Der optische Ausgang des Lasersenders 102 ist über die Steckverbindung 310 an der Erweiterungskarte 300 über die Glasfaserleitung 322 mit der Steckverbindung 308 verbunden, welche mit einem externen variablen Dämpfungsglied verbunden ist. Der Ausgang des variablen Dämpfungsgliedes ist über die Glasfaserleitung 324 mit der Steckverbindung 314 verbunden, welche das gedämpfte optische Signal zum Multiplexer 110 weiterleitet. Die Modusauswahllogik 302 ermöglicht es, einen Lasersender 102 als Reaktion auf die über die Koaxialleitungen 326 von der Rückseite 140 durch die Modusauswahllogik 302 empfangenen Steuersignale durch die Koaxialleitung 325 zu steuern. Alternativ kann der Lasersender 102 durch die von der Modusauswahllogik 302 generierten Logikpegel 0 oder 1 gesteuert werden.
Die Modusauswahl zwischen dem Normal- und dem Prüfmodus wird durch den Modusauswahlschalter 320 an der Erweiterungskarte 300 gesteuert. Der Modusauswahlschalter 320 beinhaltet auch einen zweiten Schalter, welcher im Prüfmodus die Binärpegel der Modusauswahllogik 302 steuert.
Durch Verwendung der Rückkopplung von der Erkennungsschaltlogik für offene Glasfasern der optischen Leitung wird die Wellenlänge des Lasersenders 102 optimal geregelt.
Das mit der Steckverbindung 308 verbundene optische Dämpfungsglied wird solange geregelt, bis der Gesamtverlust des optischen Pfades für den optischen Empfänger am anderen Ende der optischen Leitung gerade so ausreicht, um über den Rückkanal anzuzeigen, dass er das gesendete Licht erkannt hat. Die Mitte des Bereichs, für welchen das zurückgesendete Signal einen ordentlichen Lichtempfang anzeigt, entspricht einer richtigen Regelung des Lasersenders 102.
Nach der Regelung der Ausgangsleistung und der Wellenlänge des Lasersenders 102 wird die Erweiterungskarte 300 wieder von der Rückseite 140 entfernt und die Lasersenderkarte 132 gemäß 2 wieder in die Rückseite 140 eingesetzt, sodass der Normalbetrieb ohne Unterbrechung anderer Elemente des Systems fortgesetzt wird.

Claims

Wellenlängenmultiplexsystem (100) zur optischen Datenübertragung, umfassend: eine Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108), die jeweils bei einer anderen vorgegebenen Wellenlänge arbeiten; einen Multiplexer (100), der mit der Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108) verbunden ist, um die Ausgangssignale jedes dieser Sender mittels einer vorgegebenen Multiplextechnik auf eine gemeinsame Leitung zu multiplexen; ein Übertragungsabschnitt (112), welcher zur Datenübertragung den Multiplexer (110) mit einem Demultiplexer (114) verbindet; einen mit dem Übertragungsabschnitt (112) verbundenen Demultiplexer (114) zum Demultiplexen der über den Übertragungsabschnitt (112) übertragenen Signale mittels einer vorgegebenen Demultiplextechnik; eine Vielzahl von Detektoren (116, 118, 120, 122), welche jeweils eine aus einer Vielzahl vorgegebener Erkennungseigenschaften zum Wiederherstellen der vom Multiplexer (110) zum Demultiplexer (114) übertragenen Informationen aufweisen; und dadurch gekennzeichnet, dass es ein Regulierungsmittel (300) umfasst, welches zeitweilig zwischen einen der Sender (102, 104, 106, 108) und den Multiplexer (110) geschaltet werden kann, um die Eigenschaften des Senders (102) ohne Trennung des Übertragungsabschnitts (112) einzustellen, wobei das Regulierungsmittel (300) nach dem Einstellen der Eigenschaften eines der Sender (102, 104, 106, 108) wieder entfernt werden kann.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem jeder aus der Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108) ein Lasersender, jeder aus der Vielzahl von Detektoren (116, 118, 120, 122) ein optischer Detektor und der Übertragungsabschnitt (112) eine Glasfaserleitung ist.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem der Multiplexer (110) ein optischer Multiplexer und die vorgegebene Multiplextechnik eine Wellenlängenmultiplextechnik ist.
System (100) nach Anspruch 3, bei dem die vorgegebene Demultiplextechnik eine Wellenlängendemultiplextechnik ist.
System (100) nach Anspruch 1, bei dem das Regulierungsmittel (300) ferner Folgendes umfasst: Mittel (302, 320) zum Steuern eines Betriebsmodus eines aus der Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108); und Mittel (302, 308, 314, 324) zum Steuern der Dämpfung des Pfades zwischen diesem einen Sender (102) und dem Demultiplexer (114) zur Vereinfachung der Regelung der Ausgangsleistung und der Ausgangswellenlänge des einen Senders (102).
System (100) nach Anspruch 5, bei dem das Regulierungsmittel (300) auf einer Erweiterungsvorrichtung angebracht ist, welche zwischen den einen Sender (102) und den Multiplexer (110) geschaltet ist.
Prüfvorrichtung (300) zur Vereinfachung der Regelung der Ausgangsleistung und der Ausgangswellenlänge eines Senders (102, 104, 106, 108) in einem Wellenlängenmultiplexsystem (100) mit einer Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108), die auf ein gemeinsames Übertragungsmedium (112) gemultiplext werden, wobei die Prüfvorrichtung Folgendes umfasst: ein erstes Anschlussstück (312) zum Verbinden der Prüfvorrichtung (300) mit einem oder mehreren Steuereingängen des Senders (102); ein zweites Anschlussstück (310) zum Verbinden der Steuervorrichtung (302) mit einem oder mehreren Ausgängen des Senders (102); ein variables Dämpfungsglied, welches mit dem zweiten Anschlussstück (310) und einem Anschlussstück (314) des Prüfausgangs verbunden ist, welches wiederum mit einem Eingang des Multiplexers (110) verbunden ist; und Steuermittel (302, 320) zum Steuern eines Betriebsmodus des einen Senders (102); und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prüfvorrichtung (300) so angeordnet ist, dass sie zeitweilig zwischen einen der Sender (102, 104, 106, 108) und den Multiplexer (110) geschaltet werden kann, um die Eigenschaften des Senders (102) ohne Unterbrechung des Übertragungsabschnitts (112) im Wellenlängenmultiplexsystem (100) einzustellen, und dass sie wieder entfernt werden kann, nachdem die Eigenschaften des einen der Sender (102, 104, 106, 108) eingestellt worden sind.
Verfahren zum Einstellen einer oder mehrerer Ausgangseigenschaften eines aus einer Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108), die in einem Wellenlängenmultiplexsystem (100) betrieben werden, ohne den Betrieb anderer Sender (104, 106, 108) in diesem System (100) zu unterbrechen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einstellen des Betriebsmodus des einen Senders (102) als Prüfmodus; b) Einbringen einer Dämpfung in einen Pfad zwischen einem Ausgang des einen Senders (102) und dem Multiplexer (110), um am Empfänger (116, 118, 120, 122) ein erkennbares Mindestsignal bereitzustellen; c) Einstellen einer ersten Betriebseigenschaft des Senders (102) auf einen Optimalwert auf Grundlage einer Systemrückkopplung; und durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: d) Zwischenschalten (300) einer Prüfvorrichtung zwischen den einen Sender (102) und einen Multiplexer (110) vor Schritt a), um die Eigenschaften des Senders (102) im System (100) einzustellen; und e) Entfernen der Prüfvorrichtung (300) aus dem System (100), um nach Schritt c) den Normalbetrieb des einen Senders (102) zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem jeder aus der Vielzahl von Sendern (102, 104, 106, 108) ein Lasersender ist und die Sender jeweils bei einer anderen vorgegebenen Wellenlänge arbeiten.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Multiplexer (110) ein optischer Multiplexer ist, welcher zum Multiplexen einer Vielzahl von Laserausgangssignalen auf ein gemeinsames Übertragungsmedium (112) eine Wellenlängenmultiplextechnik anwendet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das gemeinsame Übertragungsmedium (112) eine Glasfaserverbindung ist, welche an der Empfangsseite des Systems (100) zwischen den Multiplexer (110) und einen Demultiplexer (114) geschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner den Schritt des Steuerns eines variablen Dämpfungsgliedes in der Prüfvorrichtung (300) umfasst.