DE69720200T2 - Fehlerdetektionsverfahren für optischen verstärker - Google Patents

Description

Technisches Gebiet und gewerbliche Anwendbarkeit
• Diese Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Betriebsleistung eines optischen Verstärkers und genauer gesagt auf ein Verfahren zur Feststellung von Ausfällen von optischen Verstärkern gerichtet.
Stand der Technik
• Moderne optische Übertragungssysteme umfassen ein Sende- und ein Empfangs- Endgerät, die über einen Strang einer Lichtleitfaser miteinander verbunden sind. Das optische Signal wird gedämpft, während es sich entlang der Lichtleitfaser ausbreitet, wodurch der mögliche Abstand der Endgeräte beschränkt wird. Um eine Langstreckenübertragung mit hohen Leitungsraten zu erzielen, werden Regeneratoren (Repeater) und/oder optische Verstärker entlang der Übertragungsstrecke an mehrfachen Stellen angeordnet, um das Signal auf der Lichtleitfaser zu verstärken. Bei Systemen, die mit Datenraten von einigen wenigen Gbps arbeiten, könnten Regenerator-Standorte einen Abstand im Bereich von 35 bis 80 km in Abhängigkeit von der für die Übertragung gewählten Wellenlänge haben. Typischerweise kann bei der Leitungsverstärkerkonfiguration der Abstand zwischen den optischen Verstärkern fast verdoppelt werden und liegt im Bereich von 80 bis 160 km. Dieser Abstand wird durch die in die Lichtleitfaser durch den in Übertragungsrichtung vorangehenden Verstärker eingestrahlte optische Leistung, den Verlust und die Dispersion der Lichtleitfaser, die diesen Verstärker mit dem nächstgelegenen in Übertragungsrichtung nachfolgenden Verstärker verbindet, und die Empfindlichkeit des in Übertragungsrichtung folgenden Verstärkers bestimmt.
• Die Verwendung von Lichtleitfaser-Verstärkern in Langstreckensystemen wird nicht nur durch die größeren Abstände zwischen den Modulen begünstigt, sondern auch deshalb, weil optische Verstärker keine Umwandlung der optischen Signale, die sich entlang der Lichtleitfaser ausbreiten, in elektrische Signale und zurück erfordern, und weil sie weiterhin sehr einfach in die Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke eingespleißt werden können. Obwohl die Betriebsleistung von optoelektronischen Regeneratoren durch Überwachen der Eigenschaften des regenerierten elektrischen Signals gemessen werden kann, erfordert die Messung der Betriebsleistung optischer Verstärker spezielle Überwachungstechniken, weil regenerierte elektrische Signale nicht verfügbar sind.
• In einem optischen Verstärker ergeben sich einige Fehler, die die Betriebsleistung durch Vergrößern des optischen Rauschens anstelle einer Verkleinerung der resultierenden Verstärkung beeinträchtigen. Das vergrößerte optische Rauschen ruft Bitfehler an den Endgeräten des Übertragungssystems hervor, selbst wenn die Signalstärke des empfangenen optischen Signals die Entwurfskriterien erfüllt. Weiterhin können Ausfälle in den optischen Bauteilen eines Verstärkers die optische Betriebsleistung beeinträchtigen, wobei der Verstärker jedoch nicht daran gehindert ist, die gewünschte Ausgangsleistung zu erzielen. Es ist wichtig, diese Beeinträchtigungen zu erkennen, weil sie ein übermäßiges Rauschen hervorrufen können, die Sicherheitsmargen in Betriebsleistungsmerkmalen verringern können oder eine vorzeitige Warnung für weitere Ausfälle sein können.
• Die Ausfälle an einem Verstärker mit einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser (EDFA) können als elektronische Ausfälle, Pumplaser-Ausfälle und Ausfälle optischer Komponenten klassifiziert werden. Beispielsweise können Änderungen der Pumplaser-Wellenlänge aufgrund der Alterung oder von Fehlfunktionen des Temperaturregelsystems das optische Rauschen vergrößern. Übermäßige Verluste oder ein vollständiger Verlust des Eingangssignals müssen eindeutig erkannt werden, weil derartige Verluste im allgemeinen durch eine höhere Verstärkung in Richtung auf den Ausgangsport des EDFA kompensiert werden, so daß die resultierende Wirkung in einem verringerten Signal-/Rauschverhältnis des Ausgangssignals besteht.
• Die Größe der Verstärkung, die ein vorgegebener optischer Verstärker erzeugen kann, ist nicht nur eine Funktion der Eingangsleistung, sondern auch eine Funktion der Ausgangsleistung aufgrund der Sättigung der Verstärkung bei höheren Leistungen. Derzeit können die Ausgangsleistungspegel in einem optischen Verstärker durch den Benutzer bestimmt werden, um eine Flexibilität hinsichtlich der Entwurfskonstruktion von optischen Übertragungssystemen zu ermöglichen. Fehlberechnungen bei dem Entwurf der Konfiguration des Übertragungssystems können dahingehend auftreten, daß beispielsweise eine höhere Ausgangsleistung als die, die der Verstärker bereitstellen kann, von dem Benutzer bestimmt wird.
• Wenn ein optischer Verstärker nicht in der Lage ist, die gewünschte oder Soll- Ausgangsleistung zu erzielen, so kann dies darauf beruhen, daß der Verstärker eine Beeinträchtigung erfahren hat, daß das Eingangssignal für die gewünschte Ausgangsleistung zu klein ist, oder daß die von dem Benutzer eingestellte vorgegebene Leistung höher als der Konstruktionsparameter ist. Es ist für den Benutzer des Systems wertvoll, in der Lage zu sein, diese Fälle genau zu unterscheiden, wenn die gewünschte Ausgangsleistung an irgendeinem der Verstärker in der Übertragungsstrecke nicht erzielt wird.
• Wenn der Verstärker mehr als eine Ausgangsrichtung oder ein Ausgangsband hat und die Fähigkeit hat, die Leistung getrennt pro Band zu steuern, so kann ein weiteres Problem auftreten. Der Verstärker kann aus dem dynamischen Steuerbereich für einen vorgegebenen Satz von Eingangssignal-Leistungspegeln herausgesteuert werden und nicht in der Lage sein, gleichzeitig alle Ausgangs- Leistungspegel auf ihren vorhergesehenen Werten zu halten. Beispielsweise kann ein Pegel zu hoch sein, während ein anderer zu niedrig ist. Dieser dynamische Bereich ist im allgemeinen eine Funktion der Eingangs-Leistungspegel und der vorgegebenen Ausgangs-Leistungspegel. Es ist für den Systemverwalter von Bedeutung, zwischen einem Ausfall eines Verstärkers und einem Satz von Eingangs- und vorgegebenen Ausgangsbedingungen unterscheiden zu können, die der Verstärker aufgrund seiner Konstruktion nicht erfüllen kann.
• Einige Fehler werden derzeit signalisiert. So ist die Erzeugung eines Signalverlust- (LOS-) Alarms, wenn das Eingangssignal weniger Leistung als ein vorgegebener Schwellenwert hat, allgemein bei Lichtwellenleiter-Übertragungsausrüstungen üblich. In gleicher Weise ist es bekannt, Alarmsignale zu erzeugen, wenn ein Verstärker nicht in der Lage ist, die vorgegebene Verstärkung oder alternativ die vorgegebene Ausgangsleistung zu erreichen.
• Die US-Patentanmeldung 08/261350 (Roberts et al. vom 16. Juni 1994, die auf Northern Telecom Limited übertragen wurde) offenbart ein Verfahren zur Messung des optischen Signal-/Rauschverhältnisses, das von einem Verstärker erzeugt wird, wenn das passende Schwankungssignal an der Laserquelle vorhanden ist.
• Die UK-Patentanmeldung GB 2 268 852 A (Oki Electric Industry Co. Ltd.) offenbart die Messung eines Verwaltungssignals, das sich auf einem getrennten Kanal ausbreitet. Die Bereitstellung eines derartigen Kanals bedingt zusätzliche Hardware, wie z. B. einen Generator, einen Demultiplexer und einen Multiplexer. Die Verwaltungsinformation hat ein spezielles Format. Diese Lösung erfordert jedoch zusätzliche Hardware, und die Messungen werden nicht direkt auf dem Informationskanal bewirkt.
• Die europäische Patentanmeldung EP 0 618 691 A1 (Alcatel CIT) offenbart die Messung des Signals an dem Eingang eines Verstärkermoduls in der Rückwärtsrichtung, des Signals am Ausgang in der Vorwärtsrichtung und den Vergleich der gemessenen Werte zur Gewinnung des Signal-/Rauschverhältnisses des Moduls für einen Kanal. Das Signal-/Rauschverhältnis allein kann jedoch nicht vollständig die Verhältnis-Betriebsverhalten des Verstärkers definieren.
• Die europäische Patentanmeldung 0 703 678 A2 (AT&T Corp.) offenbart die Überlagerung eines Niederfrequenztones (Schwankung) über das Informationssignal an jedem Kanalsender und die Messung der Leistung des Tones und des Ausgangssignals nach jeder Stufe der optischen Verstärkung, wobei eine niedrige Kosten aufweisende Überwachungseinrichtung verwendet wird. Das Verhältnis zwischen der Ton-Leistung und der Ausgangsleistung des optischen Verstärkers nach der ersten Stufe der optischen Verstärkung wird mit dem Ton- Leistungs-/Ausgangsleistungs-Verhältnis an jeder nachfolgenden Stufe verglichen.
• Änderungen zwischen den ersten und nachfolgenden Ton-Leistungs- /Ausgangsleistungs-Verhältnissen geben Änderungen der Netzbetriebsleistung wieder.
• Die europäische Patentanmeldung 0 652 613 A2 (Mitsubishi) offenbart ebenfalls die Überlagerung eines ersten Hilfsträgers (Schwankung) über das Informationssignal an dem Sender und das Konstanthalten des Pegels des empfangenen Signals unabhängig von dem Pegel des Hilfsträgers durch Einstellen des Pumplasers. Die Einstellung wird unter Verwendung eines Fehlersignals ausgeführt, das als der Unterschied zwischen einem Bezugssignal und dem empfangenen Signal bestimmt wird. Der Verstärker legt weiterhin einen zweiten Hilfsträger über dem Ausgangssignal an. Der zweite Hilfsträger wird aus dem ersten Hilfsträger gewonnen.
• Der Stand der Technik kann jedoch allgemein kein Verfahren zur Feststellung von Beeinträchtigungen und Fehlern der optischen Komponenten eines Verstärkers und eine zur Unterscheidung zwischen Geräteausfällen und einen Fehlen eines Ausgangssignals bereitstellen. Die vorliegende Erfindung betrifft derartige Verfahren und Vorrichtungen.
Ziele der Erfindung
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung der Betriebsleistung optischer Verstärker zu schaffen, die einige oder alle der Nachteile der Überwachungstechniken des Standes der Technik überwinden.
• Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung von Verfahren und Vorrichtungen zur Feststellung von Beeinträchtigungen und Fehlern in den optischen Komponenten eines optischen Verstärkers.
• Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, das bzw. die zwischen Geräteausfällen und einem unzureichenden Eingangssignal unterscheidet.
Offenbarung der Erfindung
• Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ergibt die Erfindung ein Ausfalldetektionssystem für ein optisches Verstärkermodul mit einem oder einer Vielzahl (M) von Übertragungskanälen, das Einrichtungen zur Bestimmung eines Betriebsleistungsparameters des Moduls; Speichereinrichtungen zur Speicherung eines erwarteten Betriebsleistungsparameters; und eine Vergleichereinheit zum Vergleich des Betriebsleistungsparameters mit dem erwarteten Betriebsleistungsparameter und zur Erzeugung eines Fehlersignals umfaßt, wenn der Betriebsleistungsparameter von dem erwarteten Betriebsleistungsparameter abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsleistungsparameter durch Messen des ankommenden optischen Signals und des abgehenden optischen Signals für den oder jeden (m) Benutzerinformations-Übertragungskanal abgeleitet wird, worin m eine ganze Zahl m [1,M]ist.
• Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein Verfahren zur Detektion eines Ausfalls eines optischen Verstärkermoduls, das die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen eines erwarteten Betriebsleistungsparameters für das Modul; Bestimmen eines Betriebsleistungsparameters des Moduls für eine Vielzahl (M) von Übertragungskanälen; und Vergleichen des Betriebsleistungsparameters mit dem erwarteten Parameter zur Erzeugung eines Fehlersignals, wenn der Betriebsleistungsparameter von dem erwarteten Betriebsleistungsparameter verschieden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsleistungsparameter durch Messen eines Ausgangswertes bestimmt wird, der die Leistung eines abgehenden optischen Signals an jedem Übertragungskanal (m) darstellt, worin m eine ganze Zahl m [1,M] ist.
• Ein Verstärker kann über viele Jahre mit einem Eingangsleistungspegel arbeiten, der aufgrund der Konstruktionstoleranzen unterhalb des garantierten Pegels liegt. Lediglich dann, wenn eine Beeinträchtigung einer oder mehrerer Komponenten die Toleranz verringert, ist der Verstärker nicht mehr in der Lage, die vorgegebene Ausgangsleistung zu erzielen. Ein Benutzer kann sich entscheiden, den Schwellenwert für die Erklärung eines Eingangsverlustes (den LOS-Schwellenwert) niedriger als den garantierten Pegel anzusetzen, um die Toleranz der Konstruktion auszunutzen. Auf diese Weise kann der LOS-Schwellenwert für bestimmte Verstärker bei bestimmten Ausgangsleistungseinstellungen nach Wahl des Benutzers, aufgrund eines Fehlers oder aufgrund einer fehlenden Kenntnis zu niedrig eingestellt sein.
• In vorteilhafter Weise stellt das Verfahren der vorliegenden Erfindung sicher, daß immer dann, wenn der Verstärker einen erwarteten Betriebsleistungsparameter nicht erreicht, ein Alarmsignal immer erzeugt wird, und daß weiterhin der passende Alarm erzeugt wird, der zwischen dem Verlust des Eingangssignals und dem Ausfall optischer Komponenten unterscheidet.
• Der gemäß dieser Erfindung bestimmte Betriebsleistungsparameter ist beispielsweise die Ausgangsleistung oder die Verstärkung. In gleicher Weise erzeugt die vorliegende Erfindung den passenden Alarm, der zwischen dem Verlust des Eingangssignals und dem Ausfall von optischen Komponenten unterscheidet.
• Der gemäß dieser Erfindung bestimmte Betriebsleistungsparameter ist beispielsweise die Ausgangsleistung oder die Verstärkung. Weiterhin schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Gütezahl vor, die ein stärker differenziertes Maß der Verstärker-Betriebsleistung ist, als die Verstärkung oder die Ausgangsleistung, um die potentielle Betriebsleistung eines Verstärkers zu bewerten. Auf diese Weise kann eine bessere Fehlerabdeckung geschaffen werden, und mögliche Probleme können ebenfalls festgestellt werden, bevor die Verstärkung oder Ausgangsleistung beeinflußt ist.
• Die Verwendung der erwarteten Größe des Pegels der verstärkten spontanen Emission (ASE) und deren Vergleich mit dem gemessenen Rauschen sowie die Berechnung des Verstärkungsabfalls gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ergibt weiterhin eine genauere Bewertung der Verstärker-Betriebsleistung als lediglich die Messung des zusätzlichen Rauschens und der Verstärkung. Der Vergleich der vorhergesagten Charakteristik mit der gemessenen Charakteristik beseitigt die erhebliche Änderung des Rausch- oder Verstärkungsprofils, die in dem Verstärker normal ist, so daß es möglich wird, irgendeine Beeinträchtigung genau zu beobachten und eine geeignete Maßnahme einzuleiten.
• Zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten Vorteile entlastet das Verfahren gemäß dieser Erfindung weiterhin den Benutzer von der Last eines vollständigen Verständnisses des dynamischen Bereiches eines Mehrband-Verstärkers, der eine relativ komplexe Funktion vieler Variablen sein kann. Dies ergibt sich daraus, daß der Verstärker als solcher die Umstände eines Fehlers des dynamischen Bereichs auswertet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Die vorstehenden und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind.
• Fig. 1A zeigt ein Blockschaltbild eines in einer Richtung verstärkenden Verstärkermoduls, das mit einem Ausfalldetektionssystem gemäß dieser Erfindung ausgerüstet ist.
• Fig. 1B ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls nach Fig. 1A.
• Fig. 2A zeigt ein Blockschaltbild eines in zwei Richtungen verstärkenden Verstärkermoduls, das mit einem Ausfalldetektionssystem ausgerüstet ist.
• Fig. 2B ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls nach Fig. 2A.
• Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfalldetektionssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• Fig. 4A ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls, das mit dem Ausfalldetektionssystem nach Fig. 3 ausgerüstet ist.
• Fig. 4B ist ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls, das mit dem Ausfalldetektionssystem nach Fig. 3 ausgerüstet ist.
• Fig. 5A zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfalldetektionssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• Fig. 5B ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls, das mit einer weiteren Ausführungsform des Ausfalldetektionssystems nach Fig. 5A ausgerüstet ist.
• Fig. 6A zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfalldetektionssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• Fig. 6B ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls, das mit einem Ausfalldetektionssystem nach Fig. 6A ausgerüstet ist.
• Fig. 7A zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfalldetektionssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
• Fig. 7B ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ausfalls des optischen Verstärkermoduls, das mit dem Ausfalldetektionssystem nach Fig. 7A ausgerüstet ist.
Ausführungsformen der Erfindung
• Das Blockschaltbild eines optischen, in einer Richtung verstärkenden/Einkanal- Verstärkermoduls, das mit einem Ausfalldetektionssystem ausgerüstet ist, ist in Fig. 1A gezeigt. Das optische Verstärkermodul umfaßt einen optischen Verstärker 10, der in dem Beispiel nach Fig. 1A ein Verstärker mit einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser (EDFA) ist. Das Verstärkermodul ist in eine Lichtleitfaser 22 eingeschaltet, um ein ankommendes optisches Signal, das an einem Einganganschluß 12 empfangen wird, zu verstärken, um ein abgehendes optisches Signal am Ausgangsanschluß 14 zu gewinnen. Das EDFA-Modul umfaßt in üblicher Weise eine Eingangsleistungs-Überwachung 16, eine AusgangsleistungsÜberwachung 18 und eine Pumpleistungs-Überwachung 20. Die Ausgangsleistungs-überwachung 18 empfängt einen Bruchteil des abgehenden optischen Signals, nachdem es in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt wurde, und mißt die Leistung in dem abgehenden optischen Signal. Diese Rückführungs-Leistungsinformation wird von einer Steuereinheit 22 verarbeitet, die weiterhin die Pumpleistungs-Überwachung 20 steuert, um die Leistung der Laserpumpe 21 in Abhängigkeit von dem Rückführungssignal einzustellen. Die Eingangsleistungs-Überwachung 16 mißt die Leistung des ankommenden optischen Signals, wobei diese Messung dann zur Bestimmung verschiedener Parameter des Verstärkers verwendet wird. Beispielsweise kann die Eingangsleistung zur Erzielung einer Rauschinformation verwendet werden, wie dies in der oben erwähnten US- Patentanmeldung Nr. 08/261350 offenbart ist. Die Steuereinheit 22 tauscht Informationen mit einem entfernten oder örtlichen Computer entlang eines Datenbus 45 aus.
• Eine Eingangs- und Ausgangsanzapfung wird in üblicher Weise an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 12 und 14 verwendet, um einen Bruchteil der ankommenden und abgehenden optischen Signale an die jeweilige Leistungsüberwachung abzuleiten. Der jeweilige angezapfte Bruchteil wird über PIN-Dioden 23, 24 in ein elektrisches Signal umgewandelt, dann durch Transimpedanzverstärker 25, 26 verstärkt und durch Analog-/Digitalwandler 27, 28 in ein digitales Signal umgewandelt. Dieses Verfahren der Messung der Leistung der ankommenden und abgehenden optischen Signale ist in der Technik gut bekannt, so daß hier keine weiteren Einzelheiten angegeben werden.
• Im allgemeinen ist das optische Verstärkermodul mit einem Alarm versehen, der einen LOS-Zustand erklärt, wenn das Eingangssignal kleiner als ein Schwellenwertpegel ist. Wenn ein optischer Verstärker nicht in der Lage ist, seine vorgegebene Ausgangsleistung zu erreichen, wie dies durch die Ausgangsleistungs-Regelschleife bestimmt ist, während der Pumplaser bis zu seiner Grenze angesteuert ist, so wird ein interner Alarmzustand erklärt. Dies ist nicht ausreichend, weil es verschiedene Gründe gibt, warum die Ausgangsleistung nicht erreicht wird, und entsprechend auch verschiedene Arten der Korrektur dieser Situation oder der Erklärung eines passenden Alarms.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das optische Verstärkermodul mit einem Ausfalldetektionssystem ausgerüstet, das Einrichtungen zur Messung eines Betriebsleistungsparameters des Moduls, Einrichtungen zur Bereitstellung eines erwarteten Betriebsleistungsparameters und Einrichtungen zum Vergleich des gemessenen Betriebsleistungsparameters mit dem erwarteten Betriebsleistungsparameter und zur Lieferung eines Fehlersignals umfaßt. Das Fehlersignal löst geeignete Alarme aus; eine Anzeige der Fehlerart kann ebenfalls geliefert werden.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 1A ist der Betriebsleistungsparameter vorzugsweise eine Entsprechung zwischen den Ausgangs- und Eingangsleistungen für einen Übertragungskanal. Die Eingangsleistungs-Überwachung 16 liefert einen gemessenen Eingangswert (I) auf der Leitung 37 als eine Funktion der Leistung des optischen ankommenden Signals, und die Ausgangsleistungs-überwachung 18 liefert den gemessenen Ausgangswert (O) auf einer Leitung 31 als Funktion der Leistung des abgehenden optischen Signals. Der erwartete Betriebsleistungsparameter ist eine vorgegebene Ausgangsleistung (P) entsprechend einem Schwellenwert (T) für den Eingang (I), der erforderlich ist, um den jeweiligen Ausgang (O) zu erzielen. Vorzugsweise ist die Bereitstellungseinrichtung 4 ein Speicher 32, der eine Entsprechung zwischen (P) und (T) speichert. Der Speicher 32 könnte ein Speicher vom nichtflüchtigen Typ sein, wobei in diesem Fall der erwartete Parameter oder die erwarteten Parameter von dem Hersteller gespeichert und von dem Benutzer nicht modifiziert werden können.
• Die Vergleichereinrichtung 3 umfaßt einen ersten Vergleicher 34 zum Vergleichen des gemessenen Ausgangswertes (O) mit dem vorgegebenen Wert (P), der an der Leitung 35 empfangen wird, und zum Erzeugen eines Fehlersignals 33, das anzeigt, daß der Verstärkerausgang kleiner als der vorgegebene Wert ist. Dies kann Teil der Ausgangsleistungs-Regelschleifesein.
• Bevor ein Modulausfall erklärt wird, bestimmt das System, ob ausreichende Eingangsleistung zur Erzielung der vorgegebenen Ausgangsleistung geliefert wird, unabhängig von dem LOS-Schwellenwerten, die vorgegeben sein können. Wenn somit das Signal 33 anzeigt, daß die Ausgangsleistung zu niedrig ist, so vergleicht ein zweiter Vergleicher 36 den gemessenen Eingangswert (I) mit dem Eingangs- Schwellenwert (T), der aus dem Speicher 32 an der Leitung 39 wiedergewonnen wird. Wenn der gemessene Eingangswert (I) unterhalb des Schwellenwertes liegt, so wird ein "Eingangssignal niedrig"-Alarm 41 erzeugt, was anzeigt, daß der Benutzer eine zu große Verstärkung von dem Verstärker erwartet. Dies würde dadurch hervorgerufen, daß die Eingangsleistung zu niedrig ist, oder daß die vorgegebene Ausgangsleistung zu hoch ist. Wenn die Eingangsleistung oberhalb des Schwellenwertes liegt, so wird ein "Einheits-Ausfall"-Alarm 43 erzeugt, was anzeigt, daß der Verstärker nicht mit seinem garantierten Betriebsleistungspegel arbeitet.
• Das Ausfalldetektionssystem ist weiterhin mit einer Anzeige-/Alarmeinheit 38 zur Anzeige eines Ausfalls des Moduls versehen, wenn (O) kleiner als (P) ist, und weiterhin zur Anzeige, daß dies ein Modulausfall oder eine Situation mit niedriger Eingangsleistung ist.
• Es ist verständlich, daß die Steuereinheit 22 Steuersignale mit den Eingangsleistungs-Überwachungen 16 und 18, den Vergleichern 34 und 36 und dem Speicher 32 austauscht. Diese Signale sind aus Gründen einer Vereinfachung der Zeichnungen nicht gezeigt.
• Fig. 1B erläutert das Verfahren zur Feststellung des Ausfalls eines in einer Richtung verstärkenden Einkanal-Verstärkermoduls. Während des Initialisierungsschrittes 100 werden der vorgegebene Ausgang (P) und der entsprechende Schwellenwert (T) im Speicher 32 gespeichert. Die Entsprechung kann ebenfalls eine Tabelle sein, die eine Vielzahl von erwarteten Leistungswerten angibt, die jeweils mit einem entsprechenden Schwellenwert für den Eingang gepaart sind. Die Leistung des Ausgangssignals wird im Schritt 110 gemessen, um den gemessenen Ausgangswert (O) zu gewinnen. Als nächstes wird im Schritt 120 die vorgegebene Leistung (P) aus dem Speicher 32 entnommen und mit dem gemessenen Ausgangwert (O) in dem Vergleicher 34 verglichen. Wenn der Ausgangswert (O) größer oder gleich dem vorgegebenen Wert (P) ist, so werden die Schritte 110 und 120 wiederholt, weil das Modul entsprechend des vorgegeben Parameters arbeitet.
• Wenn das Signal 33 falsch ist, so wird der gemessene Eingangswert (I) von der Eingangsleistungs-Überwachung 16 im Schritt 130 bestimmt. Im Schritt 140 wird der Schwellenwert (T) aus dem Speicher 32 gewonnen und mit dem gemessenen Eingangswert (I) in dem zweiten Vergleicher 36 verglichen. Wenn der Vergleicher 36 das Steuersignal 41 abgibt, so bestimmt die Steuereinheit 22, daß in diesem Fall das ankommende optische Signal zu niedrig ist, oder daß die vorgegebene Leistung zu hoch ist, und der Block 38 zeigt die passende Anzeige im Schritt 150 an. Wenn der Vergleicher 36 das Steuersignal 43 abgibt, so interpretiert die Steuereinheit 22 dies als einen Modulausfall und liefert einen entsprechenden Befehl an den Alarmblock 38, um den passenden Alarm im Schritt 160 auszulösen.
• In einem bidirektionalen optischen Verstärker oder in einem Mehrkanal-Verstärker kann das vorstehende Verfahren getrennt für jede Richtung und für jeden Kanal angewandt werden. Fig. 2A zeigt einen Fall, bei dem dieses Verfahren auf ein bidirektionales Verstärkermodul unter Verwendung eines kombinierten Betriebsleistungsparameters angewandt wird. Das Verstärkermodul nach Fig. 2A ist mit getrennten Leistungsüberwachungen und Laserquellen für jede Richtung versehen. Fig. 2A zeigt zur Vereinfachung einen Block 16 für beide Eingangsleistungs- Überwachungen, einen Block 18 für die Ausgangsleistungs-überwachungen, einen Block für die Pumpüberwachungen und einen Laserquellen-Block.
• Das ankommende optische Signal für eine erste Richtung A, die in der Figur von rechts nach links gezeigt ist, wird am Eingangsanschuß 12 angezapft, in ein elektrisches Analogsignal durch die PIN-Diode 23 und den Transimpedanzverstärker 25 umgewandelt, dann in ein digitales Signal durch den Analog-/Digital-Wandler 27 umgewandelt und an die Eingangsleistungs- Überwachungseinheit 16 angelegt, um den gemessenen Eingangswert (I&sub1;) zu erzeugen. Das abgehende optische Signal für die erste Richtung A ergibt den ersten gemessenen Ausgangswert (O&sub1;) entlang des Pfades, der durch die PIN- Diode 24, den Transimpedanzverstärker 26, den Analog-/Digital-Wandler 28 und die Ausgangsleistungs-Überwachungseinheit 18 gebildet ist.
• Die ankommenden und abgehenden optischen Signale für die zweite Übertragungsrichtung (oder den zweiten Kanal) B, der in Fig. 2A von links nach rechts gezeigt ist, werden ebenfalls gemessen. Ein zweiter gemessener Eingangswert (I&sub2;) wird entlang des Pfades gewonnen, der aus der PIN-Diode 13, dem Transimpedanzverstärker 15, dem Analog-/Digital-Wandler 19 und der Eingangsleistungs-Überwachungseinheit 16 besteht. Der entsprechende gemessene Ausgangswert (O&sub2;) wird entlang des Pfades gewonnen, der durch die PIN-Diode 14, den Transimpedanzverstärker 16, den Analog-/Digital-Wandler 17 und die Ausgangsleistungs-Überwachungseinheit 18 gebildet ist. Die Steuereinheit 22 empfängt die Information bezüglich der Leistung der ankommenden und abgehenden optischen Signale und steuert jede Pumpleistungs-Überwachung 20 zur Einstellung der Leistung der Laserquellen 21 zur Erzielung der gewünschten Verstärkung für die jeweilige Richtung (Kanal). Andere Parameter des Moduls werden von der Steuereinheit überwacht. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 1A tauscht die Steuereinheit 22 Informationen mit einem Computer auf einem Datenbus 45 aus.
• Die ersten und zweiten Ausgangwerte (O&sub1;) und (O&sub2;) werden an eine erste Rechenanordnung 40 angelegt, die ein kombiniertes gemessenes Ausgangssignal F(O) an der Leitung 45 berechnet, das eine Funktion F(O&sub1;, O&sub2;) ist. Eine zweite Rechenanordnung 42 empfängt die gemessenen Eingangswerte (I&sub1;) und (I&sub2;) und berechnet ein kombiniertes gemessenes Eingangssignal J(I) an der Leitung 47 als eine Funktion J(I&sub1;, I&sub2;).
• Der Speicher 32 speichert eine direkte Entsprechung zwischen dem vorgegebenen kombinierten Ausgang F(P), der die gleiche Funktion F der vorgegebenen Ausgangsleistungen für die zwei Richtungen (Kanäle) ist, und einen kombinierten Schwellenwert J(T), der die gleiche Funktion J der Schwellenwerte für die zwei Richtungen (Kanäle) ist.
• Der erste Vergleicherblock 34 empfängt die gemessenen und vorgegebenen kombinierten Ausgänge und erzeugt ein Fehlersignal 33, das anzeigt, daß die Ausgangsleistung zu niedrig ist, wie dies weiter oben in Verbindung mit den Fig. 1A und 1B erläutert wurde. Wenn F (O&sub1;, O&sub2;) kleiner als F(P) ist, so vergleicht der zweite Vergleicher 36 den kombinierten gemessenen Eingang J(I&sub1;, I&sub2;) mit dem kombinierten Schwellenwert J(T). Wenn der kombinierte gemessene Eingang größer als der kombinierte Schwellenwert J(T) ist, so wird der "Einheit-Ausfall"- Alarm 43 erzeugt, und die Anzeige/Alarm-Einheit 38 zeigt an, daß der Verstärker nicht mit seinem garantierten Betriebsleistungspegel arbeitet. Wenn der kombinierte gemessene Eingangswert unterhalb des Schwellenwertes liegt, so wird der "Eingang niedrig"-Alarm 41 erzeugt und die Anzeige-/Alarmeinheit 38 zeigt an, daß der Benutzer eine zu große Verstärkung von dem Verstärker erwartet.
• Fig. 2B erläutert das Ablaufdiagramm für den Betrieb eines Ausfalldetektionssystems für ein optisches Mehrkanal-Verstärkermodul, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist, für zwei Kanäle. Die Funktionen F und J werden im Schritt 200 ausgewählt, und im Schritt 210 wird die Entsprechung zwischen der berechneten kombinierten vorgegebenen Ausgangsleistung F(P) und der kombinierte Schwellenwert J(T) in dem Speicher 32 gespeichert. Als nächstes werden im Schritt 220 Bruchteile der abgehenden optischen Signale für alle M Übertragungskanäle an den Ausgangsleistungs-Überwachungsblock 18 abgeleitet und verarbeitet, um die Ausgangswerte O&sub1;, O&sub2;, ... Om, ... Ow zu bestimmen. Die Funktion F(O&sub1;, O&sub2;, ... Om, ... OM) wird in dem ersten Rechenanordnungs-Block 40 im Schritt 230 berechnet, um die kombinierte gemessene Ausgangsleistung F(O) zu gewinnen. Für zwei Übertragungskanäle, wie sie in Fig. 2A gezeigt sind, bestimmt die Rechenanordnung 40 die Funktion F(O&sub1;, O&sub2;).
• Wenn im Schritt 240 festgestellt wird, daß der kombinierte gemessene Ausgang F(O) gleich oder größer als die kombinierte vorgegebene Ausgangsleistung F(P) ist, die aus dem Speicher gewonnen wird, so arbeitet das Modul innerhalb der vorgegebenen Parameter, und die Schritte 220, 230 und 240 werden für die kontinuierliche Überwachung von Ausfällen wiederholt. Wenn festgestellt wird, daß der kombinierte gemessene Ausgang F(O) kleiner als der kombinierte vorgegebene Ausgang F(P) ist, so prüft das System, ob die Eingangsleistung ausreicht, um die vorgegebene Ausgangsleistung zu erreichen. Die gemessenen Eingangswerte werden von der Eingangsleistungs-Überwachung 16 im Schritt 250 geliefert. Die gemessenen Eingangswerte werden der zweiten Rechenanordnung 42 zugeführt, in der die Funktion J(I&sub1;, I&sub2;, ... Im, ... IM) berechnet wird, um den kombinierten gemessenen Eingangswert J(I) im Schritt 260 zu liefern. Für den Fall, in dem das Übertragungssystem zwei Übertragungskanäle hat, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist, so berechnet der zweite Rechenanordnungs-Block 44 die Funktion (I&sub1;, I&sub2;).
• Als nächstes wird im Schritt 270 J(T) aus dem Speicher 32 zurückgewonnen und mit J(I) verglichen, um zu überprüfen, ob das ankommende Signal oberhalb eines Schwellenwertes zur Erzielung der vorgegebenen Leistung für das abgehende Signal liegt. Wenn J(I) kleiner als J(T) ist, so informiert das System den Benutzer, daß die Eingangsleistung zu niedrig ist oder daß die vorgegebene Leistung zu hoch ist, wie dies im Schritt 280 gezeigt ist. Der Block 36 erzeugt ein Signal 41, und die Steuereinheit 22 zeigt die passende Information auf dem Alarm-/Anzeigeblock 38 an. Wenn andererseits J(I) größer oder gleich J(T) ist, so triggert die Steuereinheit 22 den Alarmblock 38, um den Benutzer über einen Modulausfall im Schritt 290 zu informieren.
• Die Funktionen F und J können die Summe von zwei Eingangs- oder Ausgangswerten sein. Andere mathematische Funktionen, wie z. B. ein Maximum, können ebenfalls anstelle der Summe verwendet werden. Eine Hysterese von beispielsweise 1 dB kann vorgegeben werden, um ein übermäßiges Hin- und Herschalten der Alarmzustände zu verhindern. Eine Interpolation kann verwendet werden, um eine bessere Auflösung zu erzielen, als die, die für die Tabellen- Schrittgröße gewählt wurde, die beispielsweise 2 dB betragen könnte. Eine Polynomanpassung oder irgendein anderes Verfahren der Datenreduzierung kann anstelle einer Tabelle verwendet werden, um weniger Speicherplatz unter Inkaufnahme von umfangreicherer Verarbeitung erforderlich zu machen. Genauso ist es möglich, in dem Speicher 32 eine Tabelle mit vorgegeben Ausgängen für die Eingänge für jeden Kanal zu speichern und die Rechenanordnung zu veranlassen, die Funktionen F(P) und J(I) entsprechend der Anzahl der tatsächlich verwendeten Kanäle zu bestimmen. Die bevorzugte Ausführungsform hängt von der Anwendung ab.
• Die Fig. 3 und 4A erläutern ein Fehlerdetektionssystem für ein optisches Verstärkermodul, wie dies als nächstes beschrieben wird.
• Die Eingangs- und Ausgangs-Signalleistungen werden gemessen und Signalwellenlängen werden beispielsweise durch das Verfahren ermittelt, das in der US- Patentanmeldung 08/261350 (Roberts et al.) offenbart ist. Diese Leistungswerte werden durch die Steuereinheit 22 in Photonenflußraten-Werte FSIGI&sub1; bis FSIGIM und FSIGO&sub1; bis FSIGOM für die Eingangs- bzw. Ausgangssignale bei den Wellenlängen λ&sub1; bis λ&sub2; umgewandelt. In ähnlicher Weise werden Leistungswerte für die verstärkte spontane Emission (ASE), die mit Hilfe irgendeines geeigneten Verfahrens gemessen werden, wie es beispielsweise in der oben erwähnten US- Patentanmeldung offenbart ist, durch die Steuereinheit in Flußraten FASEin und FASEout umgewandelt. Zusätzlich wird der Pumpen-Rückfacetten-Überwachungs- Stromwert (L) von der Steuereinheit 22 in einen Pumpen-Photonenflußratenwert FPUMPin umgewandelt.
• Alle vorstehenden Umwandlungsfaktoren sind Schlimmstfall-Werte, die allen Verstärkereinheiten gemeinsam sind und aus einer früheren Kenntnis der Verstärkerkonstruktion gewonnen werden. Unter Verwendung von Flußraten, die zu Beginn der Lebensdauer gewonnen werden, werden sich langsam ändernde monotone Funktionen FOM1 ausgewertet und in einem nichtflüchtigen Flash- Speicher 32 gespeichert, der jede Verstärkereinheit begleitet. Im einzelnen ist:
• Diese erwartete Gütezahl kann im Werk bestimmt werden, sobald der Verstärker ausführliche optische Tests durchlaufen hat, und dann können die Gütezahlen und einige der Testergebnisse in dem nichtflüchtigen Speicher 32 jedes Verstärkers gespeichert werden. Die Gütezahl kann dem Benutzer oder einer Werks- Reparaturperson mitgeteilt werden. Akzeptiert/Fehler-Kriterien, die auf die Funktion FOM1 angewandt werden, die zum Beginn der Lebensdauer (t = 0) ausgewertet wird, können zur Identifikation von Modulen verwendet werden, bei denen der Verdacht auf eine unzureichende Pumpbetriebsleistung besteht, oder um Modulen mit unzureichender Betriebsleistung zu bestimmen.
• Ein Fehlersignal, das aus der Differenz zwischen den Werten zu Beginn der Lebensdauer, FOM1t=0, und entsprechenden Werten gewonnen wird, die während der "Lebensdauer in Betrieb" des Verstärkers gemessen werden, FOM1t=t, können zur Messung einer Beeinträchtigung des Pumplaserwirkungsgrades verwendet werden. Insbesondere ist:
• epump = FOM1t=0 - FOM1t=t (2)
• Zu diesem Zweck wird die derzeitige Gütezahl in dem Vergleicher 34 mit dem vorgegebenen (Start-) Wert verglichen, der aus dem Speicher 32 gewonnen wird. Eine Verschlechterung des Pumpwirkungsgrades wird als eine Vergrößerung des Wertes von epump gemessen. Unter Verwendung dieses Fehlersignals können Alarme abgeleitet werden. Genauso könnte epump für einen bestimmten Kanal m ausgewertet werden, oder dieser Wert könnte eine Kombination von m-Werten sein.
• Der Pumpwirkungsgrad kann sich aufgrund solcher Dinge verschlechtern, wie z. B. einer Änderung der Pumpwellenlänge, einer Änderung des optischen Pfades oder dessen Ausrichtung, und aufgrund von Bauteilverlusten. Wenn die optische Betriebsleistung des Verstärkers beeinträchtigt ist, beispielsweise durch vergrößerte interne Verluste, Änderungen der Kopplung oder Änderungen der Pumpwellenlänge, so wird diese Gütezahl verringert, d. h. der gemessene FOM- Wert wird kleiner sein, als der vorgegebene Wert. In diesem Fall informiert das Fehlersignal 33 die Steuereinheit 22, die ihrerseits den passenden Alarm auslöst und/oder eine entsprechende Meldung anzeigt.
• Fig. 4A erläutert das Ablaufdiagramm für die Betriebsweise des Ausfalldetektionssystems nach Fig. 3. Im Schritt 300 wird die Definition der Gütezahl FOM1 festgelegt, und in den Schritten 310 und 320 wird der erwartete Wert von FOM1t=0, der der Anfangswert ist, bestimmt und in dem Speicher 32 gespeichert. Im Schritt 330 werden die Eingangs- und Ausgangsleistungen zusammen mit dem ASE-Leistungswert gemessen. Die Werte FSIGIm und FSIGOm werden durch die Steuereinheit 22 aus diesen Messungen bestimmt. Der derzeitige Wert von FOM1 wird in dem Block 44 im Schritt 340 berechnet und im Schritt 350 mit dem Anfangswert FOM1t=0 im Vergleicher 34 verglichen, um das epump-Signal 33 zu erzeugen. Wenn der erwartete Wert FOM1t=0 kleiner als der gemessene Wert ist, so löst die Steuereinheit 22 den Alarmblock 38 aus, um anzuzeigen und darzustellen, daß das Modul seine Betriebsleistung verschlechtert hat und daß ein Service oder ein Ersatz erforderlich ist.
• Ein weiterer Parameter, der zur Bestimmung der Betriebsleistung eines optischen Verstärkermoduls gemessen werden kann, ist die verstärkte spontane Emission (ASE). Die grundlegende Ausführungsform zur Feststellung eines Modulausfalls auf der Grundlage dieses Parameters ist in Fig. 3 gezeigt. Fig. 4B zeigt das Ablaufdiagramm für den Betrieb dieser Ausführungsform.
• Die erwartete Größe von ASE kann in einer Recheneinheit 44 unter Verwendung der Eingangsleistung und der Pumpleistung von der Eingangsleistungs- Überwachung 16 und der Pumpleistungs-Überwachung 20 berechnet werden. Eine Funktion FOM2n bestimmt den effektiven Eingangsverlust des optischen Verstärkers oder äquivalent die Größe der verstärkten spontanen Emission. Die Kenntnis des effektiven Eingangsverlustes ist äquivalent zur Kenntnis der Größe der verstärkten spontanen Emission für eine vorgegebene Verstärkerkonstruktion, weil der effektive Eingangsverlust sich direkt zur Rauschzahl des Verstärkers hinzuaddiert. Im einzelnen gilt:
• FOM2n wird zu Beginn der Lebensdauer ausgewertet und in dem nichtflüchtigen Flash-Speicher 32 gespeichert. Höhere Werte von FOM2 entsprechen einem höheren Eingangsverlust für eine vorgegebene Verstärkerkonstruktion.
• Das von dem Vergleicher 34 abgegebene Fehlersignal 33 wird aus der Differenz zwischen den Werten FOM2nt=0 zu Beginn der Lebensdauer und entsprechenden Werten FOM2nt=0 gewonnen, die während der Lebensdauer des Verstärkers im Betrieb gemessen werden. Das Fehlersignal 33 kann zur Messung einer Verschlechterung des Eingangsverlustes verwendet werden. Im einzelnen gilt:
• Die Eingangsverlust-Verschlechterung wird als eine Vergrößerung des Wertes von elossn gemessen. Alarme können von dem Signal 33 abgeleitet werden, das bei einem bestimmten Wert von n oder einer Kombination von n-Werten ausgewertet wird.
• Fig. 4B erläutert das Blockdiagramm für die Betriebsweise der Ausführungsform nach Fig. 4A. Zunächst wird im Schritt 400 die Funktion FOM2 ausgewählt, und die Anfangswerte FOM2t=0 (zu t = 0) werden im Schritt 410 bestimmt. Dieser Wert wird unter Verwendung des Einganges (I) von der Eingangsleistungs-Überwachung 16, des Wertes des Ausgangs-ASE von der Ausgangsleistungs-überwachung 18 und des Wertes der Eingangs-ASE von der Pumpleistungs-Überwachung 20 bestimmt. Im Schritt 420 werden die Anfangswerte im Speicher 32 gespeichert. Als nächstes mißt im Schritt 430 das Modul die Eingangs-(I-), Ausgangs-(O-) und Pump-(L-) Leistungen, und die Recheneinheit 44 bestimmt im Schritt 440 den derzeitigen Wert von FOM2n. Der gemessene Wert der Gütezahl zum Zeitpunkt, t wird mit dem Anfangswert im Schritt 450 in dem Vergleicher 34 verglichen, um das Fehlersignal 33 für die Steuereinheit 22 zu erzeugen. Wenn das Signal 33 anzeigt, daß die derzeitige Gütezahl FOM2n kleiner oder gleich dem Anfangswert FOM2t=0 ist, so werden die Schritte 430 bis 450 wiederholt, weil der Verstärker innerhalb der vorgegeben Parameter arbeitet. Wenn das Rauschen größer als der erwartete ASE- Wert wird, so wird der Ausfall des Moduls durch die Alarm-/Anzeigeeinheit 38 im Schritt 430 erklärt.
• Der Verstärkungsabfall kann ebenfalls als der Parameter des Verstärkers zum Messen seiner Betriebsleistung verwendet werden, wie dies bei der Ausführungsform in Fig. 5A gezeigt ist.
• Es gibt einen vorgegebenen Satz von Wellenlängen, bei denen eine vorgegebene Verstärkereinheit arbeitet, nämlich die Wellenlängen λ&sub1; bis λM. Die Verstärkungen G&sub1; bis GM (Dezibel) bei jeder der Wellenlängen λ&sub1; bis λM werden im Werk unter einem nominellen Verstärkungszustand von beispielsweise 23 dB bei 1557 nm gemessen. Die Verstärkungen werden dann in dem nichtflüchtigen Flash-Speicher 32 an diesem Verstärkermodul gespeichert.
• Wenn sich der Verstärkerinversionszustand von diesem Nennwert aufgrund einer Änderung der Eingangsleistungen oder der gelieferten Pumpleistungen ändert, so ändern sich die Verstärkungen bei jeder Wellenlängenänderung in unterschiedlichem, jedoch vorhersagbaren relativem Ausmaß. Für eine vorgegebene Verstärkerkonstruktion ergibt sich ein fester Satz von Abfallkoeffizienten C&sub1; bis CM (Dezibel/Dezibel) die die normalen relativen Änderungen der Verstärkung definieren. Diese Koeffizienten werden ebenfalls in dem Flash-Speicher 32 in jedem Verstärkermodul gespeichert, so daß sie dazu verwendet werden können, normale Verstärkungsänderungen von einer unnormalen Wenigkeit zu unterscheiden. Zusätzlich wird ein vorgegebener Fehler-Schwellenwert (T), der von dem Hersteller bereitgestellt wird, ebenfalls in dem Speicher 32 gespeichert.
• Der Verstärkungsabfall-Fehler wird wie folgt berechnet:
• em = (gm - Gm) - (gn - Gn) · (Cm/Cn) (5)
• worin m eine ganze Zahl, m [1,M] ist, und worin: n die kleinste Wellenlängenzahl von denen, die vorhanden sind, ist, gm die derzeitige Verstärkung für den Kanal (m) ist und Gm die erwartete Verstärkung für den Kanal (m) ist.
• Fig. 5A zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform zur Bestimmung eines Ausfalls des Verstärkers unter Verwendung des Verstärkungsabfallfehlers, der entsprechend der Gleichung (5) berechnet wird. Periodisch, oder auf Anforderung im Betrieb werden die derzeitigen Verstärkungen g&sub1; bis gM, die von dem Verstärker geliefert werden, mit dem Verstärkungsdetektor 50 für die Wellenlängen gemessen, die vorhanden sind. Dann bestimmt das System, welches die kleinste Wellenlängennummer von den vorhandenen ist, wobei ein Minimumdetektor 48 verwendet wird. Die Nummer dieses Kanals wird mit "n" bezeichnet, und der Kanal, für den die Messungen durchgeführt werden, ist mit "m" bezeichnet. Die erwartete Verstärkung des (n) Kanals Gn wird aus dem Speicher 32 an der Leitung 49 wiedergewonnen, zusammen mit den jeweiligen Verstärkungsabfallkoeffizienten Cn und Cm, und einer ersten Rechenanordnung 44 zugeführt. Dann wird der erste Ausdruck (gn - Gn) Cm/Cn durch die Einheit 44 bestimmt. Gleichzeitig empfängt eine zweite Rechenanordnung 46 aus dem Speicher 32 die erwartete Verstärkung Gm für den betrachteten Kanal, und sie empfängt von der Steuereinheit die gemessene Verstärkung gm. Die zweite Rechenanordnung bestimmt den zweiten Ausdruck (gm - Gm). Die ersten und zweiten Ausdrücke werden an Leitungen 47 bzw. 51 einem Vergleicher 34 zugeführt.
• Wenn irgendein Fehler oder eine Funktion der Fehler, wie z. B. die Summe der Absolutwerte jenseits des Schwellenwertes (T) liegt, der an der Leitung 55 empfangen wird, so löst das Fehlersignal 33 einen Verstärkungswelligkeits-Alarm aus. Dieser Alarm zeigt an, daß die Welligkeit der Verstärkung dieses Verstärkers aufgrund eines Ausfalls in einer Komponente übermäßig groß ist, wie z. B. eines optischen Filters und daß der Verstärker ersetzt werden muß.
• Eine Verbesserung dieses Verfahrens besteht in der Verwendung eines Best Fit- Profils kleinster Fehlerquadarte zur Bestimmung eines Betriebsleistungsparameters g&sub0; für die Verstärkung anstatt der Verwendung eines Parameters für die Signalverstärkungen gn. Die Best Fit-Berechnung ist die gut bekannte Minimierung der Summe der Quadrate der Fehler. Diese Realisierung ist gegenüber Verstärkungsmeßfehlern stärker tolerant, weil sie die beste Anpassung an eine Vielzahl von Messungen ergibt, und nicht durch einen einzigen Punkt stark beeinflußt wird. Die Wellenlänge Null sollte beispielsweise als ein willkürlicher Bezugspunkt, wie z. B. 1545 nm ausgewählt werden, die keine Signalwellenlänge ist. C&sub0; wird auf 1,0 gesetzt, indem die Matrix skaliert wird. Die Fehlergleichung wird dann zu:
• em = (gm - Gm) - (g&sub0; - G&sub0;) · Cm (6)
• Fig. 5B zeigt die Betriebsweise dieser Ausführungsform. Im Schritt 500 werden die Verstärkungen G&sub1; bis GM für jede Wellenlänge für das jeweilige Modul bei einem Nennverstärkungszustand von 23 dB bei 1557 nm als Beispiel bestimmt. Die Verstärkungen werden dann in einem nichtflüchtigen Flash-Speicher 32 im Schritt 510 als der erwartete Betriebsleistungsparameter gespeichert. Die Abfallkoeffizienten C&sub1; bis CM die die normalen relativen Änderungen der Verstärkung definieren, werden ebenfalls gespeichert, zusammen mit einem zulässigen Fehler- Schwellenwert. Im Schritt 520 werden die Eingangs-, Ausgangs- und Pumpleistungen gemessen und die derzeitigen Verstärkungen g&sub1; bis gM werden hieraus bestimmt, wobei ebenfalls die Verstärkungsabfallkoeffizienten verwendet werden. Der Fehler wird im Schritt 530 entsprechend beispielsweise gemäß den Gleichungen (5) oder (6) berechnet. Wenn der Fehler jenseits des Schwellenwertes liegt, wie dies im Schritt 540 bestimmt wird, so erklärt die Steuereinheit 22 einen Ausfall in dem Modul und löst den Alarmblock 38 im Schritt 550 aus.
• Ein weiterer Betriebsleistungsparameter zur Gewinnung von Informationen über die Funktionsweise eines Mehrband-Verstärkers ist der dynamische Steuerbereich. Die Ausführungsform, die für eine derartige Messung verwendet wird, ist in Fig. 6A für einen Zweiband-Verstärker gezeigt, und die Betriebsweise ist in Fig. 6B für einen Mehrband-Verstärker gezeigt.
• Wenn ein optischer Verstärker mit zwei Bändern, die eine in gewisser Weise unabhängige Leistungssteuerung haben, nicht in der Lage ist, gleichzeitig seine vorgegebenen Ausgangsleistungen in beiden seiner Bänder zu erreichen, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Steuerung aus dem dynamischen Bereich herausläuft, so vergleicht das Ausfalldetektionssystem zunächst die zwei gemessenen Ausgangswerte, die die Ausgangsleistung darstellen, mit den zwei vorgegebenen Ausgangsleistungen. Der nichtflüchtige Speicher 32 enthält eine dreidimensionale Tabelle, die Dimensionen für die erste vorgegebene Ausgangsleistung P&sub1;, die zweite vorgegebene Ausgangsleistung P&sub2; und die ersten Eingangswerte I&sub1; hat. Die Datensätze in jedem Speicherplatz der Tabelle sind die maximalen und minimalen Leistungen für den zweiten Eingang I&sub2;, nämlich I2Min und unter diesen Bedingungen.
• Ein Beispiel einer Tabelle ist im folgenden angegeben, wobei lediglich zwei Werte für I&sub1; aus Gründen der Kürze gezeigt sind:
• Das System mißt die Ausgangsleistung für die ersten und zweiten Übertragungskanäle und liefert die gemessenen Ausgangswerte O&sub1; und O&sub2;. Ein erster Vergleicher 34 empfängt an seinen Eingängen die gemessenen Ausgangswerte O&sub1; und O&sub2; und vergleicht sie mit den vorgegebenen Werten P&sub1; und P&sub2;, die von dem Speicher 32 an der Leitung 35 empfangen werden.
• Wenn die Ausgangsleistungen für diesen Verstärker außerhalb des vorgegebenen Bereiches liegen, so gibt der erste Vergleicher 34 das Fehlersignal 33 an die Steuereinheit 22 ab, um die Überprüfung der Eingänge einzuleiten. Die Eingangsleistung wird dann für die ersten und zweiten Kanäle gemessen, um die gemessenen Eingangswerte I&sub1; und I&sub2; zu liefern. Der Bereich I2Min - I2Max, der den Werten I&sub1;, O&sub1; und O&sub2; entspricht, wird aus der in den Speicher 32 gespeicherten Tabelle zurückgewonnen. Dieser Datensatz wird in einen zweiten Vergleicher 36 eingegeben. Der zweite Vergleicher 36 empfängt weiterhin den gemessenen Eingangswert I&sub2; von der zweiten Eingangsleistungs-Überwachung und vergleicht ihn mit I2Min und I2Max. Wenn die an den zweiten Eingang gemessene Leistung innerhalb des der Tabelle entnehmbaren Bereiches liegt, so wird der Verstärker als ausgefallen erklärt, wobei das Signal 41 anzeigt, daß das Verstärkermodul nicht mit dem garantierten Betriebsleistungsgrad arbeitet. Wenn die gemessene Leistung außerhalb des der Tabelle entnehmbaren Bereiches liegt, so wird ein "dynamischer Steuerbereich"-Alarm von der Steuereinheit bei Empfang des Signals 43 erklärt.
• Es kann eine Hystere von beispielsweise 1 dB realisiert werden, um ein übermäßiges Schwanken der Alarmzustände zu verhindern. Eine dreidimensionale Interpolation kann zur Erzielung einer besseren Auflösung verwendet werden, als die, die für die Tabelle schrittweise gewählt wurde, die beispielsweise 2 dB sein könnte. Polynomanpassungen oder andere Verfahren der Datenreduzierung können anstelle von Tabellen verwendet werden, wobei dies weniger Speicherplatz und der Inkaufnahme einer stärkeren Verarbeitung erfordert.
• Bei einem Verstärker, der M-Bänder hat, kann dieses Verfahren dadurch verallgemeinert werden, daß eine Tabelle mit der Dimension 2*M - 1 verwendet wird. In diesem Fall hat einer der Eingänge, den wir als Eingang I&sub1; bezeichnen werden, seinen Bereich als eine Funktion aller der anderen in der Tabelle aufgelistet. Wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, wird im Schritt 600 die Tabelle TAB2M-1 in dem Speicher32 gespeichert. Die Tabelle hat Datensätze der Form I1Min - I1Max. Im Schritt 610 erhalten die Ausgangsleistungs-überwachungen Befehle von der Steuereinheit 22, die gemessenen Ausgangswerte für alle M Übertragungskanäle zu liefern. Als nächstes werden im Schritt 620 die gemessenen Ausgangswerte mit den vorgegebenen Leistungen in einem ersten Vergleicher 34 verglichen, um das Fehlersignal 33 zu gewinnen. Wenn die Ausgangsleistungen in dem vorgegebenen Bereich für alle Ausgänge liegen, so werden die Schritte 610 und 620 wiederholt. Wenn das Signal 33 falsch ist, so werden im Schritt 630 die Eingänge gemessen, um die gemessenen Eingangswerte I&sub1;, ... IM für alle Kanäle zu gewinnen. Im Schritt 640 erfolgt ein Zugriff auf den Speicher, und der Datensatz I1Min - I1Max, der den gemessenen O&sub1;, ... OM, I&sub2;, ... IM entspricht, wird aus der Tabelle TAB2M-1 zurückgewonnen. Im Schritt 650 bestimmt der Vergleicher 36, ob der gemessene Eingangswert I&sub1; in dem Bereich I1Min - I1Max liegt. Wenn I&sub1; innerhalb des Bereiches liegt, so wird das Modul als ausgefallen erklärt, wie dies im Schritt 660 gezeigt ist. Wenn das Eingangssignal außerhalb des Bereiches liegt, so wird der passende Alarm im Schritt 670 angezeigt.
• In manchen Fällen ergibt dies keine ausreichende Beobachtung des Freiraums für einen gültigen Betrieb, und mehrere derartige Tabellen würden kompliziert werden, mit unterschiedlicher Auswahl der Variablen. In anderen Fällen können die Tabellen eine verringerte Dimension haben und es können verschiedene Variablen in der Tabelle aufgeführt werden. Diese Fälle werden durch die Steuereinzelheiten des speziellen Verstärkers und der gewünschten Genauigkeit bestimmt.
• Ein weiterer Betriebsleistungsparameter zur Bestimmung des Ausfalls eines Verstärkermoduls ist der Ausgangsverlust. Der Ausgangsverlust kann in einer zu den vorstehenden Verfahren ähnlichen Weise unter Verwendung der Verstärkungswerte berechnet werden. Gemäß diesen Verfahren werden die Verstärkungen g&sub1; und g&sub2; des Moduls bei zwei Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; aus den gemessenen Verstärkungen so ausgewählt, daß sie die größte Differenz zwischen den jeweiligen Verstärkungsabfall-Koeffizienten C&sub1;-C&sub2; für eine beste Genauigkeit haben. Die mittlere Inversion wird dann entsprechend der folgenden Beziehung bestimmt:
• worin α, β Konstanten für eine vorgegebene Verstärkerkonstruktion sind.
• Der erwartete additive ASE-Photonenfluß kann dann durch die folgende Gleichung berechnet werden:
• FASEcalc = (eA·INV2 - 1)·γ (8)
• worin A und γ Konstanten für eine vorgegebene Konstruktion sind. Der Ausgangsverlust ist gleich dem Verhältnis:
• Ausgangsverlust = FASEcalc/FASEout - FASEin (9)
• Fig. 7A zeigt ein Blockschaltbild für ein Ausfalldetektionssystem unter Verwendung dieses Parameters. Die geeichten Verstärkungsabfall-Koeffizienten C&sub1; bis CM für alle M Übertragungskanäle werden im Werk bestimmt und im Speicher 32 gespeichert. Unter vorgegebenen Intervallen bestimmt der Maximum-Detektor 48, welche Übertragungskanäle aktiv sind, und bestimmt die Kanäle "n" und "m" mit dem größten Unterschied zwischen dem Verstärkungsabfall-Koeffizienten. Die derzeitigen, von dem Verstärker gelieferten Verstärkungen gn und gm werden für λn und λm in der Verstärkungs-Detektoreinheit 50 gemessen. Eine erste Rechenanordnung 44 empfängt die Verstärkungsabfall-Koeffizienten Cn und Cm für diese Kanäle und die gemessenen Werte von gn und gm und berechnet FASEcalc. Eine zweite Rechenanordnung 46 empfängt FASEcalc und weiterhin die gemessenen Werte von FASEin und FASEout und berechnet den Signalausgangsverlust entsprechend der Gleichung (9).
• Der Ausgangsverlust wird mit einem Eichwert des Ausgangsverlustes verglichen, der in dem nichtflüchtigen Flash-Speicher 32 im Werk gespeichert wurde, und ein Ausgangsverlust-Alarm wird erklärt, wenn die Differenz jenseits eines vorgegebenen Schwellenwertes ist.
• Fig. 7B erläutert ein Ablaufdiagramm für die Operationen, die von dem System zur Feststellung eines Ausfalls des Verstärkermoduls entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 7A ausgeführt werden. Im Schritt 700 werden die geeichten Werte C&sub1; bis CM und der Eichwert T für den Ausgangsverlust in dem Speicher 32 gespeichert. Der Detektor 48 bestimmt aus all den aktiven Übertragungskanälen die Kanäle (n) und (m), die einen maximalen Unterschied zwischen dem Verstärkungsabfall-Koeffizienten aufweisen, im Schritt 710. Als nächstes wird FASEcalc in der ersten Rechenanordnung 44 für die von dem Detektor 48 ausgewählten Kanäle berechnet. Im Schritt 730 wird die ASE für den Eingang und den Ausgang von dem Verstärkermodul gemessen, und diese Werte werden zur Berechnung des Ausgangsverlustes im Schritt 740 verwendet. Als nächstes wird der Ausgangsverlust mit dem Eichwert T im Schritt 750 verglichen, und der Alarmblock 38 wird im Schritt 760 durch das Fehlersignal ausgelöst, wenn der Ausgangsverlust höher als der Eichwert ist.
• Weiterhin kann ein Modell des Verstärkers innerhalb des Mikroprozessors berechnet werden und die Betriebsleistung dieses Verstärkers kann dann mit den Modellergebnissen verglichen werden. Dies kann in recheneffektiver Weise durch Verdichten des Verstärkermodells auf einen Satz von Polynomen durchgeführt werden. Die Verstärkerparameter könnten zu einem getrennten oder zentralen Computer übertragen werden und die Auswertung dieser Parameter könnte dort berechnet werden. Das Verstärkermodul kann mit einigen oder allen den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durch die Hinzufügung einer minimalen Anzahl von Bauteilen und Software geschaffen werden.
• Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, sind weitere Modifikationen und Verbesserungen für den Fachmann ohne weiteres im Rahmen der beigefügten Ansprüche ersichtlich, ohne daß von dem Schutzumfang der Erfindung in seinem weiteren Gesichtspunkt abgewichen wird.

Claims (33)

1. Ausfalldetektionssystem für ein optisches Verstärkermodul mit einem oder einer Mehrzahl (M) von Übertragungskanälen, mit Einrichtungen zur Bestimmung eines Betriebsleistungsparameters des Moduls, mit Speichereinrichtungen (32) zum Speichern eines erwarteten Betriebsleistungsparameters und mit einer Vergleichereinheit (3) zum Vergleich des Betriebsleistungsparameters mit dem erwarteten Betriebsleistungsparameter und zur Erzeugung eines Fehlersignals (33), wenn der Betriebsleistungsparameter von dem erwarteten Betriebsleistungsparameter abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsleistungsparameter durch Messen des ankommenden optischen Signals und des abgehenden optischen Signals für den oder jeden (m) Benutzerinformations-Übertragungskanal abgeleitet wird, worin m eine ganze Zahl m [1,M] ist.

2. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 1, das weiterhin eine Anzeige/Alamreinheit (38) zum Empfang des Fehlersignals und zur entsprechenden Anzeige eines Ausfalls des Moduls umfaßt.

3. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen zur Bestimmung folgendes umfassen:

Einrichtungen (16) zur Gewinnung eines Eingangswertes (Im) für den oder jeden Übertragungskanal (m) als eine Funktion der Leistung des ankommenden optischen Signals, das von dem Verstärkermodul auf dem Übertragungskanal (m) m [1,M] empfangen wird; und

Einrichtungen (18) zur Gewinnung eines Ausgangswertes (Om) für den oder jeden Übertragungskanal (m) als eine Funktion der Leistung des abgehenden optischen Signals, das von dem Verstärkermodul auf den Übertragungskanal (m) übertragen wird.

4. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung zur Bestimmung weiterhin folgendes umfaßt:

eine erste Rechenanordnung (40) zum Empfang der (M) Ausgangswerte und zur Bestimmung eines kombinierten gemessenen Ausgangswertes F(O); und

eine zweite Rechenanordnung (42) zum Empfang der (M) Eingangswerte und zur Bestimmung eines kombinierten gemessenen Eingangswertes J(I).

5. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 4, bei dem die Vergleichereinheit (3) folgendes umfaßt:

einen ersten Vergleicher (34) zum Vergleich des kombinierten gemessenen Ausgangswertes F(O) mit einem kombinierten vorgesehenen Ausgangswert, der in der Speichereinheit (32) gespeichert ist, und zur Erzeugung des Fehlersignals; und

einen zweiten Vergleicher (36) zum Vergleich, in Abhängigkeit von dem Fehlersignal, des kombinierten Eingangswertes mit einem Schwellenwert (T), der in der Speichereinheit (32) gespeichert ist, und zur Erzeugung entweder eines Modulausfall-Alarmsignals oder eines Eingang-niedrig-Alarmsignals.

6. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtungen zur Bestimmung folgendes umfassen:

einen Minimumdetektor (48) zur Ermittlung eines ersten Übertragungskanals (n) mit der minimalen Wellenlänge;

Einrichtungen zur Bestimmung einer ersten Verstärkung (gn) und einer zweiten Verstärkung (gn), wobei die ersten und zweiten Verstärkungen als eine Funktion des Verhältnisses zwischen den Ausgangs- und Eingangswerten für die jeweiligen Übertragungskanäle (m) und (n) berechnet werden;

eine erste Rechenanordnung (44) zum Empfang der zweiten Verstärkung gn und zum Empfang, von der Speichereinheit (32), einer entsprechenden geeichten Verstärkung Gn und geeichter Verstärkungsabfal-Koeffizienten Cn und Cm für die Übertragungskanäle (n) bzw. (m), zum Berechnen eines ersten Ausdrucks als eine Differenz (gn - Gn) und Abgleichen der Differenz entsprechend dem Verhältnis Cn/Cm; und

eine zweite Rechenanordnung (46) zum Empfang der Verstärkung gm, zum Empfang, von der Speichereinheit (32), einer entsprechenden geeichten Verstärkung Gm und zum Berechnen eines zweiten Ausdrucks als Differenz (gm - Gm).

7. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 6, bei dem die Vergleichereinheit (3) den abgeglichenen ersten Ausdruck mit dem zweiten Ausdruck vergleicht.

8. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung zum Vergleichen folgendes umfaßt:

einen ersten Vergleicher (34) zum Empfang des gemessenen Ausgangswertes (Om) und zum Vergleich jedes Ausgangswertes mit einem entsprechenden vorgesehenen Ausgangswert (Pm) und zur entsprechenden Erzeugung des Fehlersignals; und

einen zweiten Vergleicher (36) zum Vergleich, in Abhängigkeit von dem Fehlersignal, des Eingangswertes I&sub1; mit einem Datensatz I1Max, I1Min, der aus den Speichereinrichtungen (32) entnommen wird, und zum Erzeugen entweder eines Modulausfall-Alarmsignals oder eines Fehleralarmsignals.

9. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtungen zur Bestimmung weiterhin folgendes umfassen:

Einrichtungen zur Abschätzung des verstärkten spontanen Emissionswertes (ASE);

Einrichtungen zur Lieferung eines Pumpleistungswertes als eine Funktion der Leistung, die von einer Laserpumpe (21) des Verstärkermoduls auf den Übertragungskanal injiziert wird; und

eine Recheneinheit (44) zum Empfang des Eingangswertes, des Ausgangswertes, des ASE-Wertes und des Pumpleistungswertes und zur Bestimmung einer Gütezahl als den vorgesehenen Betriebsleistungsparameter.

10. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtungen zur Bestimmung folgendes umfassen:

Einrichtungen (50) zur Feststellung einer Vielzahl von Verstärkungswerten (gm), die jeweils das Verhältnis zwischen der Leistung eines abgehenden optischen Signals und der Leistung eines entsprechenden ankommenden Signals für einen jeweiligen Übertragungskanal (m) darstellen;

Einrichtungen zum Ableiten aus dem Speicher (32) einer Vielzahl (M) von geeichten Verstärkungsabfall-Koeffizienten für alle Übertragungskanäle;

einen Maximalwertdetektor (48) zur Identifikation eines Paares von Kanälen (n) und (m) mit einer maximalen Differenz zwischen den jeweiligen Verstärkungsabfall-Koeffizienten;

eine erste Rechenanordnung (44) zum Empfang der Verstärkungswerte (gn) und (gm) und zur Berechnung eines ASE-Wertes (FASEcalc); und

eine zweite Rechenanordnung (46) zum Empfang des ASE-Wertes (FASEcalc), eines Eingangs-ASE-Wertes, der in dem ankommenden optischen Signal gemessen wird, und eines Ausgangs-ASE-Wertes, der in dem abgehenden optischen Signal gemessen wird, und zur Erzeugung eines Ausgangsverlust- Signals.

11. Ausfalldetektionssystem nach Anspruch 10, bei dem die Vergleichereinheit einen Vergleicher (34) zum Empfang des Ausgangsverlust-Signals und eines Ziel- Ausgangsverlust-Signals von den Speichereinrichtungen und zur entsprechenden Erzeugung des Fehlersignals umfaßt.

12. Verfahren zur Feststellung eines Ausfalls eines optischen Verstärkermoduls, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines erwarteten Betriebsleistungsparameters für das Modul; Bestimmung, für eine Vielzahl (M) von Übertragungskanälen, eines Betriebsleistungsparameters des Moduls; und Vergleichen des Betriebsleistungsparameters mit dem erwarteten Parameter zur Erzeugung eines Fehlersignals, wenn der Betriebsleistungsparameter von dem erwarteten Betriebsleistungsparameter abweicht,

dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsleistungsparameter aus der Messung eines Ausgangswertes bestimmt wird, der die Leistung eines abgehenden optischen Signals auf jedem Übertragungskanal (m) darstellt, worin m eine ganze Zahl m [1,M] ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der erwartete Betriebsleistungsparameter ein vorgesehener Ausgangswert für den Übertragungskanal (m) ist.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 12 oder 13, bei dem der Betriebsleistungsparameter eine Entsprechung zwischen einem kombinierten Eingangswert und einem kombinierten Ausgangswert für alle (M) Übertragungskanäle ist, und wobei der erwartete Betriebsleistungsparameter eine Entsprechung zwischen einem Schwellenwert und einem kombinierten vorgesehenen Ausgangswert ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, das weiterhin die Messung, für eine Vielzahl (M) von Übertragungskanälen, eines Eingangswertes Im umfaßt, der die Leistung eines ankommenden optischen Signals jedes Übertragungskanals darstellt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Betriebsleistungsparameter eine Entsprechung zwischen dem Ausgangswert und dem Eingangswert ist und bei dem der erwartete Parameter eine Entsprechung zwischen einem vorgesehenen Ausgangswert und einem Schwellenwert für einen Übertragungskanal (m) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Betriebsleistungsparameter ein Gütefaktor (FOMt=t) und der erwartete Betriebsleistungsparameter eine vorgesehene Gütezahl (FOMt=0) ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Messens folgendes umfaßt:

Bestimmen einer Eingangs-Photonen-Flußrate FSIGIn für einen Übertragungskanal (n) aus dem Eingangswert;

Bestimmen einer Ausgangs-Photonen-Flußrate FSIGOn für den Übertragungskanal (n) aus dem Ausgangswert;

Messen eines Pumpwertes, der die Leistung einer Laserpumpe darstellt, und Bestimmen eines Wertes von FPUMPin;

Messen des Wertes der verstärkten spontanen Emission (ASE), die in einem ankommenden optischen Signal festgestellt wird, und Bestimmen eines Wertes FASEin; und

Messen der ASE, die in einem abgehenden optischen Signal festgestellt wird, und Bestimmen eines Wertes von FASEout.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt des Messens weiterhin die Berechnung der Gütezahl unter Verwendung der Gleichung:

oder der Gleichung:

umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem der Betriebsleistungsparameter ein Verstärkungsneigungsfehler (em) ist und der erwartete Betriebsleistungsparameter ein Fehlerschwellenwert ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt des Messens folgendes umfaßt:

Bestimmen einer Verstärkung (gm) für einen Übertragungskanal (m) als ein Verhältnis zwischen einem Ausgangswert, der die Leistung eines abgehenden optischen Signals darstellt, und eines Eingangswertes, der die Leistung eines ankommenden optischen Signals darstellt, für jeden Übertragungskanal (m); und

Bestimmen eines Übertragungskanal (m) mit der kleinsten Wellenlänge.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt der Bereitstellung eines erwarteten Betriebsleistungsparameters folgendes umfaßt:

Feststellen einer erwarteten Verstärkung Gm für jeden Übertragungskanal (m) durch eine geeichte Messung;

Messen eines Verstärkungsabfall-Koeffizienten Cm, der die erwartete relative Änderung der Verstärkung Gm definiert; und

Speichern der erwarteten Verstärkungen, der Verstärkungsabfall- Koeffizienten und des Fehlerschwellenwertes in einer Speichereinheit (32).

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Schritt des Messens weiterhin die Berechnung des Verstärkungsabfall-Fehlers gemäß der folgenden Gleichung umfaßt:

em = (gm - Gm) - (gn - Gn)¥(Cn/Cn).

24. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt der Bereitstellung eines erwarteten Betriebsleistungsparameter folgendes umfaßt:

Festlegen durch geeichte Messung einer erwarteten Verstärkung Gm für jeden Übertragungskanal (m) und Bestimmen einer erwarteten Verstärkung G&sub0; unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrat-Anpassung;

Messen eines Verstärkungsabfall-Koeffizienten Cm, der die erwartete relative Änderung der erwarteten Verstärkung Gm definiert; und

Speichern der erwarteten Verstärkungen und der Verstärkungsäbfall- Koeffizienten für alle Übertragungskanäle in einer Speichereinheit (32).

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der Schritt des Messens weiterhin folgendes umfaßt:

Bestimmen einer Betriebsleistungs-Verstärkung g&sub0; unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrat-Anpassung; und

Berechnen des Verstärkungsneigungsfehlers entsprechend der Gleichung:

em = (gm - Gm) - (g&sub0; - G&sub0;)¥(Cm).

26. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Betriebsleistungsparameter ein Wert für den dynamischen Bereich ist, und bei dem der erwartete Betriebsleistungsparameter ein erwarteter Wert für den dynamischen Bereich ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Schritt der Bereitstellung des Betriebsleistungsparameters folgendes umfaßt:

Konfigurieren einer 2(M-1)-Dimensionstabelle, bei der die erste Dimension (Pm) einen vorgesehenen Ausgangswert darstellt, eine zweite Dimension (Tm) einen Schwellenwert darstellt und ein Datensatz (I1Max, I1Min) einen Bereich für den Eingangswert für einen Übertragungskanal (1) darstellt und (m) einen Übertragungskanal m [1,M] darstellt; und

Speichern der Tabelle in einer Speichereinheit (32).

28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem der Schritt des Vergleichens folgendes umfaßt:

Extrahieren aus der Speichereinheit (32) des Datensatzes, der allen den Eingangswerten für Übertragungskanäle (n) entspricht, worin n [1,M]; und

der weiterhin allen Ausgangswerten für Übertragungskanäle (m) entspricht, worin m [1,M] ist; und

Vergleichen des Eingangswertes für den Übertragungskanal (I) mit dem Datensatz.

29. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Betriebsleistungsparameter ein Ausgangsverlust ist und der erwartete Betriebsleistungsparameter ein geeichter Ausgangsverlust ist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Schritt des Messens folgendes umfaßt:

Ausbilden einer erwarteten Verstärkung Gm durch geeichte Messung und Berechnen eines Verstärkungsabfall-Koeffizienten Cm, der die erwartete relative Änderung der erwarteten Verstärkung Gm für jeden Übertragungskanal (m) definiert, und

Speichern der Verstärkungsabfall-Koeffizienten für alle Übertragungskanäle in einer Speichereinheit (32).

31. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Schritt des Messens folgendes umfaßt:

Bestimmen einer Verstärkung (gm) für einen Übertragungskanal (m) als ein Verhältnis zwischen den Ausgangs- und Eingangswerten für alle (M) Übertragungskanäle;

Bestimmen eines Paares von Übertragungskanälen (n, m) mit dem größten Unterschied zwischen den jeweiligen Verstärkungsneigungs-Koeffizienten; und

Berechnen eines erwarteten additiven ASE-Photonenflusses gemäß der folgenden Gleichung:

FASEcalc = (eA·INV2 - 1)γ

worin

und a, b, A und g Konstanten sind, die das Verstärkermodul charakterisieren.

32. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem der Schritt des Messens weiterhin die Berechnung des Ausgangsverlustfehlers entsprechend der Gleichung:

Ausgangsverlust = FASEcalc/FASEout - FASEin

umfaßt.

33. Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin die Auslösung einer Alarm/Anzeigeeinheit mit dem wahr-/falsch-Signal umfaßt, um entsprechend einen Ausfall des Moduls anzuzeigen.