DE69932566T2

DE69932566T2 - Optisches Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69932566T2
Application number: DE69932566T
Authority: DE
Inventors: Fulvio Arecco; Marcos Antonio Lexington Brandao Sanches; Francesca Loseto; Piergiovanni Matrona; Mario Tamburello
Original assignee: Cisco Systems International BV
Current assignee: Cisco Systems International BV
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2019-05-27
Also published as: JP2000106541A; BR9901689A; CA2273582A1; DE69932566D1; AU3231699A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Kommunikationssystem mit einem Übertragungs-Schaltsystem.
Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zur Übertragungs-Schaltung für ein optisches Kommunikationssystem mit wenigstens einem ersten primären geführten optischen Pfad zur Übertragung von wenigstens einem optischen Signal und wenigstens einem ersten sekundären geführten optischen Pfad, auf den die Übertragung des optischen Signals in dem Falle der Verschlechterung der Übertragung in dem ersten primären geführten optischen Pfad geschaltet werden kann.
Beim Betrieb von optischen Kommunikationssystemen besteht ein weithin erkannter Bedarf, die Probleme zu verringern, die bei einem Qualitätsverlust der Übertragung auftreten, der beispielsweise durch einen Fehler in einer Vorrichtung im geführten optischen Pfad (beispielsweise einem optischen Verstärker) und/oder in einer Vorrichtung in einer Endstation (beispielsweise einem Sender oder Empfänger) und/oder durch den Bruch eines Lichtwellenleiterkabels verursacht wurde.
Unter den Betriebssystemen für optische Kommunikationssysteme gibt es bekannte Fernüberwachungssysteme zum Ermitteln und Lokalisieren des Vorhandenseins eines Fehlers im System.
EP 0 408 905 beschreibt eine Lichtwellenleiter-Nachrichtenübertragungsleitung mit aktiven Lichtwellenleiterverstärkern. Jeder der in den Verstärkern vorhandene aktive Lichtwellenleiter ist mit zwei Laserquellen der optischen Pumpstrahlung verbunden. Die erste dieser beiden Laserquellen der optischen Pumpstrahlung wird in Betrieb genommen, und die zweite wird in Reserve gehalten, so dass sie bei einem Ausfall der ersten in Betrieb genommen werden kann. Die beiden Quellen der optischen Pumpstrahlung sind außerdem mit einer Mikroprozessorschaltung verbunden, die in der Lage ist, sie zu steuern, um Alarmsignale bezüglich des Zustands des Verstärkers an die Endstationen der Leitung zu senden und von diesen Stationen Steuersignale für Schaltvorgänge zwischen den beiden Quellen der optischen Pumpstrahlung zu empfangen.
US 5 475 385 beschreibt ein Telemetriesystem zum Lokalisieren eines Fehlers in einem optischen Übertragungssystem mit Lichtwellenleiterverstärkern. Jeder Verstärker weist eine entsprechende Pumpstrahlungsquelle mit einem Regelungssystem zur automatischen Verstärkungsregelung um die Faser des optischen Verstärkers herum auf. Die Spontanemission jedes Verstärkers wird ermittelt und verwendet, um die entsprechende Pumpstrahlungsquelle zu regeln und die Leistung des Verstärkers auf einem vorbestimmten Niveau zu halten. Der Sender des Systems bringt einen Überwachungston ein, dessen Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von jedem Verstärker erkannt wird. Wenn in der Übertragungsleitung ein Fehler vorliegt, bringen die unterhalb angeordneten Verstärker, die den Überwachungston nicht empfangen, einen entsprechenden Alarmton ein. Beim Empfang ermitteln geeignete Vorrichtungen das Vorhandensein bzw. Nicht-Vorhandensein des Überwachungstons, und zählen, bei dessen Nicht-Vorhandensein, die Anzahl der Alarmtöne, wenn diese vorhanden sind, wodurch die Position des Fehlers bestimmt wird. Das Nicht-Vorhandensein des Überwachungstons und der Alarmtöne gibt an, dass der Fehler zwischen dem letzten Verstärker und der Empfangsstation aufgetreten ist.
US 5 483 233 beschreibt ebenfalls ein Telemetriesystem zum Lokalisieren eines Fehlers in einem optischen Übertragungssystem mit Lichtwellenleiterverstärkern. Jeder Verstärker umfasst eine aktive optische Faser mit einem Regelungssystem zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC) darum herum. In der AGC wird die Spontanemission jedes Verstärkers ermittelt und verwendet, um die Pumpstrahlungsquelle so zu regeln, dass die Leistung des Verstärkers auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird. Die Sendeeinheit des Systems bringt einen Überwachungston ein. Jeder Verstärker ermittelt das Vorhandensein des Überwachungstons oder eines Alarmtons, der vom vorhergehenden Verstärker stammt. Wenn einer dieser Töne ermittelt wird, wird das Signal verstärkt und an den nächsten Verstärker gesendet. Wenn kein Ton ermittelt wird, wird ein dem Verstärkerton entsprechender Alarmton in die entsprechende Pumpquelle eingebracht. An der Empfangseinheit des Systems wird das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein des Überwachungstons, und, bei dessen Nicht-Vorhandensein, das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein eines Alarmtons, ermittelt. Die Position eines Fehlers im System wird aus dieser Information ermittelt.
EP 0 506 163 beschreibt eine Lichtwellenleiter-Nachrichtenübertragungsleitung mit zwei Endstationen, die beide einen Sender für optische Signale sowie einen funktionell durch eine automatische Schutzvorrichtung damit verbundenen Empfänger aufweisen, der in der Lage ist, den Sender beim Nicht-Vorhandensein eines empfangenen optischen Signals auszuschalten, und entsprechende Lichtwellenleiter, die den Sender einer Station mit dem Empfänger der anderen Station verbinden und wenigstens einen optischen Verstärker aufweisen. Wenigstens einer der optischen Verstärker weist eine Schutzvorrichtung mit Mitteln zum Ermitteln des Vorhandenseins eines optischen Signals am Ausgang des Verstärkers auf. Die Unterbrechung der Lichtemission in der Richtung nach unten bewirkt durch das Eingreifen der automatischen Schutzvorrichtung der Endstationen die Unterbrechung der Emission im gesamten Leiter.
EP 0 507 367 beschreibt ein Lichtwellenleiter-Nachrichtenübertragungssystem mit wenigstens einem Verstärker mit einer aktiven Faser, das ein fluoreszierendes Element und eine Laserpumpe aufweist, die die aktive Faser mit Lichtenergie versorgt. Ermittlungsmittel zum Ermitteln des Vorhandenseins von Lichtenergie sind mit dem Eingang der aktiven Faser verbunden. Beim Nicht-Vorhandensein von Lichtenergie am Eingang der aktiven Faser werden von dem Ermittlungsmittel Steuerungsmittel in Betrieb genommen, um die Pumpquelle zu unterbrechen, um im Wesentlichen jede Emission von Lichtenergie aus dem optischen Verstärker zu unterbrechen.
Zusätzlich zu Fernüberwachungssystemen zum Ermitteln und Lokalisieren des Vorhandenseins eines Fehlers im System gibt es bekannte Betriebssysteme, um im Falle eines Fehlers die Übertragung eines optischen Signals mit einer vorbestimmten Frequenz von einem ersten geführten optischen Pfad zu einem zweiten geführten optischen Pfad zu schalten.
US 5 091 796 beschreibt ein Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Stationen, einer ersten aktiven Leitung (geführter optischer Pfad), der benachbarte Stationen einer Vielzahl von Stationen verbindet, einer zweiten aktiven Leitung, die die vorbestimmten Stationen umgeht, ohne in sie „hineinzugehen", und einer dritten Leitung zum Schutz, die der ersten aktiven Leitung und der zweiten aktiven Leitung gemeinsam ist. Ein Überwachungssignal wird ständig auf der Schutzleitung entlanggeschickt. Jede Station weist eine innere Schaltung zum Empfangen eines Eingangs-Übertragungssignals von der ersten aktiven Leitung und zum Senden eines Ausgangs-Übertragungssignals entlang dieser Leitung auf. Jede Station umfasst außerdem einen Schaltbereich zum Durchlassen der Schutzleitung, ohne dass es ihr erlaubt wird, bei normalen Bedingungen in jede Station hineinzugehen, und zum Verbinden der Schutzleitung mit der inneren Schaltung bei Alarmbedingungen, so dass das Eingangs-Übertragungssignal von der Schutzleitung oberhalb anstatt von der ersten aktiven Leitung empfangen wird, so dass die Schutzleitung oberhalb der Station verwendet wird, anstelle der ersten aktiven Leitung, in der beispielsweise ein Fehler aufgetreten ist. Zusätzlich wird das Überwachungssignal, das durch das Ausgangs-Übertragungssignal generiert wird, durch die Schutzleitung nach unten geschickt.
EP 0 644 704 offenbart ein Punkt-zu-Multipunkt-Kommunikationssystem, das eine zuverlässige Kommunikation hoher Qualität ermöglicht, wobei optische Multiplex-Signale zwischen einem zentralen Bürogerät und einer Vielzahl von Teilnehmergeräten verwendet werden. Das System wird mit einer Vielzahl von Büro-Transceivern in dem zentralen Bürogerät bereitgestellt, und jeder der Teilnehmer verfügt über wenigstens einen Teilnehmer-Transceiver. Das System ist so ausgelegt, dass ein Redundanzsystem integriert ist, indem einer von entweder den Büro-Transceivern, einer Vielzahl von Teilnehmer-Transceivern oder der optischen Verbindungsvorrichtung bereitgestellt wird, um die beiden Sätze von Transceivern jederzeit zu verbinden. Eines dieser Redundanzsysteme stellt eine Betriebsverbindung zwischen jedem der Bürosender, die mit den Büro-Transceivern verbunden sind, und jedem der Teilnehmer-Sender, die mit den Teilnehmer-Transceivern verbunden sind, bereit.
In den bekannten Systemen wird eine Verschlechterung der Übertragung an den sendenden und empfangenden Stationen und außerdem an den Zwischenstationen bzw. optischen Verstärkern entlang eines geführten optischen Pfads behandelt. Diese benötigen daher ein einzelnes Betriebssystem, das mit dem geführten optischen Pfad und mit der sendenden und der empfangenden Endstation absolut kompatibel ist, die deshalb miteinander kommunizieren müssen.
Die Erfinder haben erkannt, dass in der Praxis die Hersteller von Endstationen häufig andere sind als die der geführten optischen Pfade, einschließlich Lichtwellenleiterkabeln und optischen Verstärkern oder Zwischenstationen. Die herkömmlichen Systeme erfordern daher zum Zeitpunkt der Montage eines optischen Kommunikationssystems einen mühsamen Anpassungsprozess, um die Endstationen mit dem geführten optischen Pfad kompatibel zu machen (eine Kommunikation herzustellen).
Die Erfinder haben ferner erkannt, dass, wenn ein Fehler entlang des geführten optischen Pfads auftritt und es daher notwendig ist, die Übertragung aller übertragenen Wellenlängen auf einen anderen geführten optischen Pfad zu schalten, bei den herkömmlichen Betriebssystemen im Falle einer Übertragung mit mehreren Wellenlängen in einem einzelnen geführten optischen Pfad das Schalten durch so viele Terminals gesteuert werden sollte, wie Wellenlängen übertragen werden. Jedes Terminal sollte daher das Vorhandensein von jeglichen Fehlern in dem geführten Übertragungsweg prüfen und bei Bedarf die Übertragung der entsprechenden Wellenlänge schalten. Dies würde ein Übertragungs-Schaltsystem erfordern, das komplex und folglich teuer und unzuverlässig ist.
In dem speziellen Fall von Schleifennetzwerken, die mit einer Vielzahl von Knoten versehen sind, ist vorgeschlagen worden, einen zusätzlichen Schutzring (geschlossener optischer Pfad) bereitzustellen und ein optisches Signal gleichzeitig in beiden Schleifen in zwei verschiedenen Fortpflanzungsrichtungen sich fortpflanzen zu lassen.
EP 0 769 859 beschreibt ein ausfallsicheres optisches Schleifen-Kommunikationsnetzwerk mit einer ersten optischen Kommunikationsleitung, die einen geschlossenen optischen Pfad bildet; wenigstens zwei Knoten zum Einbringen und Extrahieren von optischen Signalen, die optisch entlang der Leitung miteinander verbunden sind; einer zweiten optischen Kommunikationsleitung, die einen geschlossenen optischen Pfad bildet und die optisch mit den Knoten zum Einbringen und Extrahieren von optischen Signalen verbunden ist. In dem Netzwerk sind eine erste und eine zweite einander entgegengesetzte Richtung des Wegs der optischen Signale in Bezug auf die Position der Knoten zum Einbringen und Extrahieren von optischen Signalen definiert. Wenigstens einer der Knoten umfasst außerdem durch die optischen Signale gesteuerte Auswahlmittel zur selektiven Extraktion der optischen Signale aus einer der Kommunikationsleitungen. Wenigstens einer der Knoten zum Ein bringen und Extrahieren von optischen Signalen weist außerdem Mittel zum gleichzeitigen Einbringen von wenigstens einem optischen Signal in der ersten Richtung entlang der ersten Kommunikationsleitung und in der zweiten Richtung entlang der zweiten Kommunikationsleitung auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der herkömmlichen Betriebssysteme zu überwinden. Dies wird durch ein optisches Kommunikationssystem mit einem Übertragungs-Schaltsystem erreicht, das universell und von der sendenden und der empfangenden Endstation unabhängig ist.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung stellt die vorliegende Erfindung daher ein optisches Kommunikationssystem bereit mit:

– einem ersten Sender;
– einem ersten Empfänger;
– einem ersten primären geführten optischen Pfad mit einem geschützten Abschnitt;
– einem ersten sekundären geführten optischen Pfad;
– wenigstens einem optischen Verstärker;
– einer Modulationsvorrichtung oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten geführten optischen Pfads zum Übertragen einer ersten Übersteuerungs-Frequenz entlang des geschützten Abschnitts;
– einer Ermittlungsvorrichtung, die sich unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads befindet, um das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz zu ermitteln; und
– einer Bedienungsvorrichtung, die sich unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads befindet und mit dem ersten sekundären geführten optischen Pfad betrieblich verbunden ist;

In der vorliegenden Beschreibung und in den angehängten Ansprüchen wird der Ausdruck „geführter optischer Pfad" verwendet, um einen Pfad zu bezeichnen, der getrennte Punkte eines System und/oder eines optischen Kommunikationsnetzwerks physisch verbindet, und der in der Lage ist, ein optisches Signal in geführter Weise von einem der Punkte zu einem anderen zu übertragen. Dieser Pfad kann optische Wellenleiter, wie beispielsweise Lichtwellenleiter und optische Verstärker umfassen, beispielsweise des Typs mit dotierten Fasern.
Der Ausdruck „geschützter Abschnitt" wird verwendet, um jeden Abschnitt eines geführten optischen Pfads zu bezeichnen, der vor einem Fehler in dem geführten optischen Pfad geschützt werden soll.
Bevorzugt ist der geschützte Abschnitt zwischen einem Wellenlängen-Multiplexer (WDM-Multiplexer) und einem WDM-Demultiplexer enthalten.
Üblicherweise befindet sich der WDM-Multiplexer oberhalb der Modulationsvorrichtung.
Üblicherweise befindet sich der WDM-Demultiplexer unterhalb der Ermittlungsvorrichtung.
In einem Ausführungsbeispiel wird das wenigstens eine optische Signal auch entlang des ersten sekundären geführten optischen Pfads gesendet, und, wenn die Ermittlungsvorrichtung das Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz in dem geschützten Abschnitt des ersten primären geführten optischen Pfads ermittelt, wird die Fortpflanzung des optischen Signals entlang des ersten sekundären geführten optischen Pfads vor dem ersten Empfänger blockiert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das optische Kommunikationssystem auch einen zweiten primären geführten optischen Pfad mit einem geschützten Abschnitt auf, einen zweiten Sender zum Senden wenigstens eines zweiten optischen Signals wenigstens entlang des zweiten primären geführten optischen Pfads, sowie einen zweiten Empfänger zum Empfangen des wenigstens einen zweiten optischen Signals.
Bevorzugt ist der zweite primäre geführte optische Pfad mit dem ersten primären geführten optischen Pfad betrieblich verbunden.
Zweckmäßigerweise weist das wenigstens eine zweite optische Signal eine Fortpflanzungsrichtung auf, die entgegengesetzt zu der des wenigstens einen optischen Signals ist.
Bevorzugt weist das optische Kommunikationssystem auch einen zweiten sekundären geführten optischen Pfad auf, der betrieblich mit dem zweiten primären geführten optischen Pfade verbunden ist.
Noch bevorzugter ist der zweite sekundäre geführte optische Pfad ebenfalls mit dem ersten sekundären geführten optischen Pfad betrieblich verbunden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel sind der erste primäre geführte optische Pfad und der erste sekundäre geführte optische Pfad durch einen ersten Strahlteiler oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste primäre geführte optische Pfad und der erste sekundäre geführte optische Pfad durch einen ersten Koppler unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem dritten Ausführungsbeispiel sind der zweite primäre geführte optische Pfad und der zweite sekundäre geführte optische Pfad durch einen zweiten Strahlteiler oberhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem vierten Ausführungsbeispiel sind der zweite primäre geführte optische Pfad und der zweite sekundäre geführte optische Pfad durch einen zweiten Koppler unterhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem fünften Ausführungsbeispiel sind der erste primäre geführte optische Pfad und der erste sekundäre geführte optische Pfad mit einem ersten Schalter oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem sechsten Ausführungsbeispiel sind der erste primäre geführte optische Pfad und der erste sekundäre geführte optische Pfad mit einem zweiten Schalter unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem siebten Ausführungsbeispiel sind der zweite primäre geführte optische Pfad und der zweite sekundäre geführte optische Pfad mit einem dritten Schalter oberhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem achten Ausführungsbeispiel sind der zweite primäre geführte optische Pfad und der zweite sekundäre geführte optische Pfad mit einem vierten Schalter unterhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
Zweckmäßigerweise weist wenigstens einer der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfade beim Senden einen optischen Übertragungsverstärker auf.
Bevorzugt weist wenigstens einer der ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfade beim Senden einen optischen Übertragungsverstärker auf.
Noch bevorzugter weist wenigstens einer der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfade beim Empfang einen optischen Empfangsverstärker auf.
Sogar noch bevorzugter weist wenigstens einer der ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfade beim Empfang einen optischen Empfangsverstärker auf.
Üblicherweise umfasst die Modulationsvorrichtung einen Modulator, der mit jedem der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfade verbunden ist, um die erste Übersteuerungs-Frequenz entlang des ersten und des zweiten primären geführten optischen Pfads zu generieren. Zweckmäßigerweise ist der Modulator mit dem optischen Übertragungsverstärker des ersten und zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
Bevorzugt ist die Ermittlungsvorrichtung mit jedem der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfade verbunden, um das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz entlang des ersten und zweiten primären geführten optischen Pfads zu ermitteln. Noch bevorzugter ist die Ermittlungsvorrichtung mit dem optischen Empfangsverstärker des ersten und zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
Zweckmäßigerweise weist die Bedienungsvorrichtung eine elektronische Schaltung auf, die mit jedem der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfad verbunden ist, um die Übertragung von wenigstens einem der ersten und zweiten optischen Signale gemäß dem Vorhandensein oder dem Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz in dem ersten und zweiten primären geführten optischen Pfad zu schalten. Bevorzugt ist die Bedienungsvorrichtung mit dem optischen Empfangsverstärker des ersten und zweiten primären geführten optischen Pfads verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das optische Kommunikationssystem eine erste Vielzahl von Sendern zum Senden einer Vielzahl von optischen Signalen in dem ersten primären geführten optischen Pfad, von denen jedes eine Wellenlänge aufweist, die von der der übrigen optischen Signale verschieden ist.
In einer Variante umfasst das optische Kommunikationssystem auch eine zweite Vielzahl von Sendern zum Senden einer Vielzahl von optischen Signalen in dem zweiten primären geführten optischen Pfad, von denen jedes eine Wellenlänge aufweist, die von der der übrigen optischen Signale verschieden ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Modulationsvorrichtung auch einen Modulator auf, der mit jedem der ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfade verbunden ist, um eine zweite Übersteuerungs-Frequenz entlang des ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfads zu generieren.
Bevorzugt ist die Ermittlungsvorrichtung auch mit jedem der ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfade verbunden, um das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der zweiten Übersteuerungs-Frequenz entlang des ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfads zu ermitteln.
Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zum Schalten der Übertragung eines optischen Signals von einem primären geführten optischen Pfad zu einem sekundären geführten optischen Pfad gemäß Anspruch 20.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Phase a) auch das Senden eines zweiten Teils der Leistung des optischen Signals in dem sekundären geführten optischen Pfad, und das Verfahren umfasst auch eine Phase e), in der die Fortpflanzung des optischen Signals in dem sekundären geführten optischen Pfad blockiert wird, wenn das Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz in dem primären geführten optischen Pfad ermittelt wird.
In einer Variante weist wenigstens der sekundäre geführte optische Pfad einen optischen Empfangsverstärker auf. Bevorzugt wird die Phase e) durchgeführt, indem der optische Empfangsverstärker deaktiviert wird.
Zweckmäßigerweise wird die Phase d) durchgeführt, indem der optische Empfangsverstärker aktiviert wird.
In einer anderen Variante sind der primäre geführte optische Pfad und der sekundäre geführte optische Pfad mit einem Schalter verbunden. Bevorzugt wird die Phase e) durchgeführt, indem der Schalter in dem primären geführten optischen Pfad geschlossen wird. Zweckmäßigerweise wird die Phase d) durchgeführt, indem der Schalter in dem sekundären geführten optischen Pfad geschlossen wird.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beispielhalber, ohne Einschränkungen in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems;
3 eine schematische Darstellung der verschiedenen Zustände eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems und der möglichen Übergänge von einem Zustand zu einem anderen;
4 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems;
5 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Übertragungs-Schaltsystems für ein bidirektionales optisches Kommunikationssystem. Das Übertragungs-Schaltsystem weist einen ersten und einen zweiten primären geführten optischen Pfad (Master) 1 und 3 auf, entlang derer eine Sendevorrichtung für abgehende Signale und eine Rücksende-Vorrichtung (nicht gezeigt) jeweils ein abgehendes optisches Signal 300 bzw. ein optisches Rücksignal 400 übertragen. Das abgehende Signal und das Rücksignal sind durch eine oder eine Vielzahl von Trägerwellenlängen gekennzeichnet und werden mit der Frequenz eines elektrischen Signals moduliert, das die zu übertragenden Informationen enthält. Bei einem digitalen elektrischen Signal entspricht diese Modulationsfrequenz der Übertragungs-Bitrate. Im Falle einer Vielzahl von Trägerwellenlängen wird ein WDM-Multiplexer bereitgestellt, um die Vielzahl von modulierten Wellenlängen zu einem Signal zu kombinieren. Das Übertragungs-Schaltsystem weist auch einen ersten und einen zweiten sekundären geführten optischen Pfad (Slave) 2 und 4 auf, auf die die Übertragung des abgehenden optischen Signals 300 und des optischen Rücksignals 400 jeweils geschaltet wird, wenn das Vorhandensein eines Fehlers entlang eines der beiden primären geführten optischen Pfade 1 und 3 ermittelt wird.
Der erste und der zweite primäre geführte optische Pfad 1 und 3 weisen jeweils einen ersten und einen zweiten primären optischen Übertragungsverstärker 11 und 14 und einen ersten und einen zweiten primären optischen Empfangsverstärker 13 und 16 auf, die jeweils durch ein erstes und ein zweites primäres Lichtwellenleiterkabel 100 und 110 verbunden sind. Üblicherweise weisen der erste und zweite primäre geführte optische Pfad 1 und 3 auch eine gewisse Anzahl von optischen Verstärkern auf, die entlang des ersten und zweiten primären Lichtwellenleiterkabels 100 und 110 angeordnet sind. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein pri märer optischer Verstärker 12 und 15 jeweils entlang jedes der primären Lichtwellenleiterkabel 100 bzw. 110 angeordnet.
Der erste und der zweite sekundäre geführte optische Pfad 2 und. 4 wiederum weisen jeweils einen ersten und einen zweiten sekundären optischen Übertragungsverstärker 21 und 24 und einen ersten und einen zweiten sekundären optischen Empfangsverstärker 23 und 26 auf, die jeweils durch ein erstes und ein zweites sekundäres Lichtwellenleiterkabel 200 und 220 verbunden sind. Üblicherweise weisen der erste und zweite sekundäre geführte optische Pfad 2 und 4 auch eine gewisse Anzahl von optischen Verstärkern auf, die entlang des ersten und zweiten sekundären Lichtwellenleiterkabels 200 und 220 angeordnet sind. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein sekundärer optischer Verstärker 22 und 25 auch jeweils entlang jedes der sekundären Lichtwellenleiterkabel 200 bzw. 220 angeordnet.
Bevorzugt weisen der erste und zweite sekundäre geführte optische Pfad 2 und 4 dieselbe Anzahl von optischen Verstärkern auf wie der erste und zweite primäre geführte optische Pfad 1 und 3.
Ein erster Strahlteiler 31 teilt die Leistung des abgehenden optischen Signals 300 in zwei im Wesentlichen gleiche Teile, wobei es sowohl in dem primären geführten optischen Pfad 1 als auch in dem sekundären geführten optischen Pfad 3 übertragen wird. Der Leistungspegel des abgehenden optischen Signals 300 am Eingang wird in der Übertragungsvorrichtung so geregelt, dass die durch den ersten Strahlteiler 31 verursachte Dämpfung von 3 dB berücksichtigt wird. Ein erster Koppler 32 kombiniert dann die Ausgänge des primären geführten optischen Pfads 1 und des sekundären geführten optischen Pfads 2.
Ein Empfänger befindet sich unterhalb des ersten Kopplers 32. Bei einer Vielzahl von Trägerwellenlängen wird ein WDM-Demultiplexer bereitgestellt, um das Signal in eine Vielzahl von modulierten Wellenlängen zu trennen, die an jeweilige Empfänger gesendet werden sollen.
Ein zweiter Strahlteiler 33 wiederum teilt die Leistung des optischen Rücksignals 400 in zwei im Wesentlichen gleiche Teile, wobei es sowohl in dem zweiten primären geführten optischen Pfad 3 als auch in dem zweiten sekundären geführten optischen Pfad 4 übertragen wird. Der Leistungspegel optischen Rücksignals 400 am Eingang wird in der Rücksendevorrichtung auch so geregelt, dass die durch den zweiten Strahlteiler 33 verursachte Dämpfung von 3 dB berücksichtigt wird. Ein zweiter Koppler 34 kombiniert dann die Ausgänge des zweiten primären geführten optischen Pfads 3 und des zweiten sekundären geführten optischen Pfads 4.
Ein Empfänger befindet sich unterhalb des zweiten Kopplers 34. Bei einer Vielzahl von Trägerwellenlängen wird ein WDM-Demultiplexer bereitgestellt, um das Signal in eine Vielzahl von modulierten Wellenlängen zu trennen, die an jeweilige Empfänger gesendet werden sollen.
Bei den optischen Verstärkern 11–16 und 21–26 handelt es sich bevorzugt um optische Verstärker auf der Grundlage von auf geeignete Weise dotierten Fasern, die von einer ersten Quelle der optischen Pumpstrahlung, beispielsweise einen Laser oder eine Laser-Diode, gepumpt werden. In einer Variante weisen die optischen Verstärker 11–16 und 21–26 auch eine zweite Reserve-Quelle der optischen Pumpstrahlung auf, die bei einem Fehler oder einer Verschlechterung der Leistung der ersten in Betrieb genommen wird. Alternativ wird, wenn eine größere Pumpleistung erforderlich ist, die zweite Quelle der optischen Pumpstrahlung zusammen mit der ersten betrieben.
Üblicherweise ist die aktive Faser mit Erbium dotiert. Die Wellenlänge der optische Pumpstrahlung wird aus den Adsorptions-Wellenlängen des Dotiermaterials ausgewählt, das für die aktive Faser des optischen Verstärkers verwendet wird. Bei Erbium beträgt die Wellenlänge der optischen Pumpstrahlung etwa 1.480 nm und/oder etwa 980 nm.
Der erste und zweite primäre optische Übertragungsverstärker 11 und 14 und der erste und zweite sekundäre optische Übertragungsverstärker 21 und 24 sind mit einem Modulator verbunden, der betrieben wird, um den Versorgungsstrom der Quelle der optischen Pumpstrahlung mit einer ersten vorbestimmten Modulationsfrequenz zu modulieren. Die Modulation des Versorgungsstroms wird somit auf die optische Pumpstrahlung und daher auf die Besetzungsinversion des Dotiermaterials übertragen, das in den primären optischen Übertragungsverstärkern 11 und 14 und in den sekundären optischen Übertragungsverstärkern 21 und 24 verwendet wird. Auf diese Weise übertragen die optischen Übertragungsverstärker 11, 14, 21 und 24 bei einem vorbestimmten Befehl eine erste Übersteuerungs-Frequenz (Ton) der opti schen Signale 300 und 400 entlang der primären geführten optischen Pfade 1 und 3 oder entlang der sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4.
In einer Variante moduliert ein Modulator die optische Pumpstrahlung am Ausgang der Quelle durch externe Modulation, die beispielsweise durch einen herkömmlichen elektro-optischen oder akusto-optischen Modulator durchgeführt wird. In einer weiteren Variante wird ein herkömmlicher optischer Modulator mit den optischen Übertragungsverstärkern 11, 14, 21 und 24 (beispielsweise unterhalb oder noch bevorzugter oberhalb davon) so verbunden, dass er eine Modulation mit der ersten Übersteuerungs-Frequenz an das abgehende optische Signal und das optische Rücksignal 300 und 400 liefert.
Um das Einbringen von Rauschen in das Übertragungsband der optischen Signale 300 und 400 zu verhindern, befindet sich die erste Übersteuerungs-Frequenz bevorzugt außerhalb des Übertragungsbands. Außerdem ist aufgrund der Antwortzeit des Dotiermaterials der aktiven Faser der optischen Übertragungsverstärker 11, 14, 21 und 24 die erste Übersteuerungs-Frequenz größer als ein vorbestimmter Wert. Im Fall der Verwendung von Erbium als aktivem Dotiermaterial liegt die erste Übersteuerungs-Frequenz bevorzugt in dem Bereich von 3 bis 100 kHz. Noch bevorzugter liegt sie in dem Bereich von etwa 5 bis 50 kHz. Sogar noch bevorzugter liegt sie in dem Bereich von 5 bis 20 kHz.
Jeder von den ersten und zweiten primären optischen Empfangsverstärkern 13 und 16 und jeder von den ersten und zweiten sekundären optischen Empfangsverstärkern 23 und 26 ist mit einer Vorrichtung eines herkömmlichen Typs zum Ermitteln des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins der ersten Übersteuerungs-Frequenz verbunden. Die Vorrichtung kann beispielsweise einen opto-elektronischen Empfänger (beispielsweise eine Fotodiode), ein zur Auswahl der ersten vorbestimmten Übersteuerungs-Frequenz geeignetes Filter, einen herkömmlichen Scheitelwertdetektor oder eine herkömmliche Komparator-Schaltung (nicht gezeigt) aufweisen.
Die Vorrichtung ist bevorzugt oberhalb der optischen Empfangsverstärker 13, 16, 23 und 26 angeordnet. Bei dem Filter handelt es sich um ein herkömmliches Elektronikfilter, das sich hinter dem opto-elektronischen Empfänger befindet. Am Ausgang des Scheitelwertdetektors vergleicht die Komparatorschaltung das empfan gene und gefilterte Signal mit einem vorbestimmten Schwellenwert, um das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz (Ton) zu ermitteln.
Jeder von den ersten und zweiten primären optischen Empfangsverstärkern 13 und 16 und von den ersten und zweiten sekundären optischen Empfangsverstärkern 23 und 26 ist auch mit einer elektronischen Vorrichtung zum Übertragen von geeigneten Betätigungssignalen (l_j, w_j, i_j) verbunden, um wie unten erläutert, das Schalten der Übertragung beim Vorhandensein eines Fehlers in einem geführten optischen Pfad oder bei einer Verschlechterung der Leistung eines optischen Verstärkers oder eines Lichtwellenleiterkabels (das heißt, wenn das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz ermittelt wird) durchzuführen. Bei der elektronischen Bedienungsvorrichtung handelt es sich um eine herkömmliche digitale Schaltung.
Bei normalen Betriebsbedingungen des bidirektionalen optischen Kommunikationssystems

– wird das abgehende optische Signal 300 an den Eingang des ersten Strahlteilers 31 gesendet;
– wird das optische Rücksignal 400 an den Eingang des zweiten Strahlteilers 33 gesendet;
– wird die Quelle der optischen Pumpstrahlung der optischen Verstärker 11–16 und 21, 22, 24 und 25 entlang der primären und sekundären geführten optischen Pfade 1-4 eingeschaltet;
– wird die Quelle der optischen Pumpstrahlung der sekundären optischen Empfangsverstärker 23 und 26 ausgeschaltet;
– ist der Modulator der Quelle der optischen Pumpstrahlung des ersten und zweiten primären optischen Übertragungsverstärkers 11 und 14 aktiv;
– ist der Modulator der Quelle der optischen Pumpstrahlung des ersten und zweiten sekundären optischen Übertragungsverstärkers 21 und 24 deaktiviert.

Folglich

– werden die optischen Signale 300 und 400 tatsächlich nur entlang der primären geführten optischen Pfade 1 und 3 übertragen, weil die Quelle der optischen Pumpstrahlung der zweiten sekundären optischen Empfangsverstärker 23 und 26 nicht eingeschaltet ist und daher verhindert, dass die optischen Signale 300 und 400, die von den Strahlteilern 31 und 32 sowohl entlang der primären geführten optischen Pfade 1 und 3 als auch entlang der sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4 übertragen werden, durch die Koppler 32 und 34 am Ausgang des Schaltsystems erneut miteinander kombiniert werden;
– ist die erste Übersteuerungs-Frequenz (Ton) nur entlang der primären geführten optischen Pfade 1 und 3 vorhanden, weil der Modulator der sekundären optischen Übertragungsverstärker 21 und 24 deaktiviert ist.

Im Falle eines Fehlers in einem (oder beiden) der ersten und zweiten primären geführten optischen Pfade 1 und 3 bewirkt die Ermittlung des Nicht-Vorhandenseins der ersten Übersteuerungs-Frequenz durch einen (oder beide) der primären optischen Empfangsverstärker 13 und 16, dass die Übertragung der optischen Signale 300 und 400 sofort auf den ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfad 2 bzw. 4 geschaltet wird.
Beispielsweise ermittelt bei einem Bruch im ersten primären Lichtwellenleiterkabel 100 der erste primäre optische Empfangsverstärker 13 mittels opto-elektronischem Empfänger, Filter, Scheitelwertdetektor und Komparator-Schaltung das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz in dem ersten primären geführten optischen Pfad 1 unterhalb der Bruchstelle. Folglich schaltet die Bedienungsvorrichtung des ersten primären optischen Empfangsverstärkers 13 ihre Quelle der optischen Pumpstrahlung ab und sendet Folgendes:

– ein erstes digitales Betätigungssignal w an den zweiten primären optischen Übertragungsverstärker 14, um den Modulator seiner Quelle der optischen Pumpstrahlung zu deaktivieren;
– ein zweites digitales Betätigungssignal i₁ an den zweiten primären optischen Übertragungsverstärker 14, um dessen Quelle der optischen Pumpstrahlung zu deaktivieren;
– ein drittes digitales Betätigungssignal l₁ an den ersten sekundären optischen Empfangsverstärker 23, um dessen Quelle der optischen Pumpstrahlung zu aktivieren.

Da wiederum der primäre optische Übertragungsverstärker 14 die erste Übersteuerungs-Frequenz nicht mehr überträgt, ermittelt der zweite primäre optische Empfangsverstärker 16 das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Fre quenz in dem zweiten primären geführten optischen Pfad 3. Folglich schaltet die mit dem zweiten primären optischen Empfangsverstärker 16 verbundene Bedienungsvorrichtung die Quelle der optischen Pumpstrahlung des letzteren aus und sendet Folgendes:

– ein erstes digitales Betätigungssignal w₂ an den ersten primären optischen Übertragungsverstärker 11, um den Modulator seiner Quelle der optischen Pumpstrahlung zu deaktivieren;
– ein zweites digitales Betätigungssignal i₂ an den ersten primären optischen Übertragungsverstärker 11, um dessen Quelle der optischen Pumpstrahlung zu deaktivieren;
– ein drittes digitales Betätigungssignal l₂ an den zweiten sekundären optischen Empfangsverstärker 26, um dessen Quelle der optischen Pumpstrahlung zu aktivieren.

Die mit dem ersten und dem zweiten sekundären optischen Empfangsverstärker 23 und 26 verbundenen Bedienungsvorrichtungen senden auch digitale Betätigungssignale w₃ bzw. w₄ an den zweiten und den ersten sekundären optischen Übertragungsverstärker 24 bzw. 21, um deren Modulatoren zu aktivieren, und senden digitale Betätigungssignale l₃ bzw. l₄ an den ersten und den zweiten primären optischen Empfangsverstärker 13 bzw. 16, um deren Quellen der optischen Pumpstrahlung, die bereits ausgeschaltet wurden, deaktiviert zu lassen.
Da sowohl die Quellen der optischen Pumpstrahlung des ersten und zweiten sekundären optischen Empfangsverstärkers 23 und 26 als auch die Modulatoren der sekundären optischen Übertragungsverstärker 21 und 24 aktiviert wurden, wird die Übertragung der optischen Signale 300 und 400 automatisch auf den ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfad 2 bzw. 4 geschaltet, zusammen mit der ersten Übersteuerungs-Frequenz (Ton).
Da die Quellen der optischen Pumpstrahlung der primären optischen Empfangsverstärker 13 und 16 ausgeschaltet wurden, geschieht dies auf diese Weise, weil die optischen Signale 300 und 400, obwohl sie durch die Strahlteiler 31 und 33 sowohl entlang der primären geführten optischen Pfade 1 und 3 als auch entlang der sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4 übertragen wurden, tatsächlich nur entlang der sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4 übertragen werden.
Nach Beendigung des Übertragungs-Schaltens kann ein Bediener bei Bedarf eingreifen, um den Fehler in dem primären geführten optischen Pfad 1 zu lokalisieren und zu reparieren. Zu diesem Zeitpunkt kann im Falle eines Fehlers in einem der sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4 die Übertragung nochmals in gleicher Weise auf die primären geführten optischen Pfade 1 und 3 geschaltet werden.
Allgemein verwendet die mit jedem der optischen Empfangsverstärker 13, 16, 23 und 26 verbundene Bedienungsvorrichtung die folgenden digitalen Betätigungssignale (Tabelle 1):

– ein digitales Betätigungssignal w_j an einen der optischen Übertragungsverstärker 11, 14, 21 und 24, um die erste Übersteuerungs-Frequenz zu senden bzw. nicht zu senden;
– ein digitales Betätigungssignal i_j an einen der optischen Übertragungsverstärker 11, 14, 21 und 24, um die Quelle der optischen Pumpstrahlung zu aktivieren bzw. zu deaktivieren;
– ein digitales Betätigungssignal l_j an einen weiteren optischen Empfangsverstärker, um die Quelle der optischen Pumpstrahlung zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.

Die verschiedenen möglichen Zustände S1–S5 des erfindungsgemäßen Schaltsystems sind schematisch in Tabelle 2 gezeigt, wobei Folgendes gilt:

– der Ausdruck "aktiv" wird verwendet, um die geführten optischen Pfade anzugeben, entlang derer die optischen Signale 300 und 400 tatsächlich übertragen werden (wie oben angegeben);
– der Ausdruck "Schutz" bzw. "geschützt" wird verwendet, um die geführten optischen Pfade anzugeben, die nicht zur Übertragung der optischen Signale 300 und 400 verwendet werden, aber auf die die Übertragung der optischen Signale 300 und 400 im Falle eines Fehlers in den aktiven optischen Pfaden geschaltet wird;
– der Ausdruck "in Betrieb" wird verwendet, um die geführten optischen Pfade anzugeben, in denen bei den optischen Verstärkern 11, 12, 14, 15, 21, 22, 24, 25 (unabhängig von den optischen Empfangsverstärkern) die Quelle der optischen Pumpstrahlung eingeschaltet ist;
– der Ausdruck "außer Betrieb" wird verwendet, um die geführten optischen Pfade anzugeben, in denen sowohl bei den optischen Übertragungsverstär kern 11, 14, und 21, 24 als auch bei den Empfangsverstärkern 13, 16 und 23, 26 die Quelle der optischen Pumpstrahlung ausgeschaltet ist.

Die Beziehungen zwischen den verschiedenen möglichen Zuständen des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den optischen Verstärkern sowie den entsprechenden digitalen Betätigungssignalen sind in den Tabellen 3 bis 7 gezeigt. In diesen Tabellen wird die Abkürzung AOT zur Bezeichnung eines optischen Übertragungsverstärkers verwendet, AO für einen optischen Verstärker und AOR für einen optischen Empfangsverstärker, und der Index entspricht dem Bezugszeichen, mit dem der betreffende Verstärker in der Beschreibung und den Figuren bezeichnet ist.
Außerdem zeigt 3 schematisch die verschiedenen Zustände des erfindungsgemäßen Schaltsystems und die möglichen Übergänge von einen Zustand zu einem anderen. Tabelle 8 zeigt die Bedeutung der Übergänge.
Zusammenfassend gilt in dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Übertragungssystems Folgendes:

– die erste Übersteuerungs-Frequenz ist nur in den "aktiven" optischen Pfaden vorhanden; und
– bei den optischen Empfangsverstärkern der "geschützten" geführten optischen Pfade, auf die die Übertragung geschaltet werden soll, werden die Quellen der optischen Pumpstrahlung ausgeschaltet, um die Fortpflanzung der optischen Signale 300 und 400 zu blockieren und um zu verhindern, dass die optischen Signale 300 und 400, die von den Strahlteilern 31 und 33 sowohl entlang der "aktiven" geführten optischen Pfade als auch entlang der "geschützten" geführten optischen Pfade übertragen werden, durch die Koppler 32 und 34 am Ausgang des Schaltsystems erneut miteinander kombiniert werden. Die optischen Signale 300 und 400 werden daher tatsächlich nur entlang der "aktiven" geführten optischen Pfade übertragen.

Beim Vorhandensein eines Fehlers in einem "aktiven" geführten optischen Pfad gilt Folgendes:

– der optische Empfangsverstärker des "aktiven" optischen Pfads, in dem der Fehler aufgetreten ist, ermittelt das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz unterhalb des Fehlers; und
– die Übertragung der optischen Signale 300 und 400 wird sofort durch die mit den optischen Empfangsverstärkern verbundenen digitalen Betätigungssignale w_j, i_j, l_j auf die beiden "geschützten" geführten optischen Pfade geschaltet.

In einer Variante kann das Vorhandensein eines jeglichen Fehlers in einem geschützten geführten optischen Pfad durch eine zweite Übersteuerungs-Frequenz ermittelt werden, die durch die optischen Übertragungsverstärker 11, 14, 21 und 24 des geschützten geführten optischen Pfads übertragen wird. In diesem Fall soll der mit den optischen Übertragungsverstärkern 11, 14, 21 und 24 verbundene Modulator so betätigt werden, dass er die optische Pumpstrahlung in dem "aktiven" geführten optischen Pfad auf die erste Übersteuerungs-Frequenz und in dem "geschützten" geführten optischen Pfad auf die zweite Übersteuerungs-Frequenz moduliert. Die optischen Empfangsverstärker werden auch mit weiteren Vorrichtungen verbunden, ähnlich denen, die zuvor veranschaulicht wurden, um zusätzlich das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der zweiten Übersteuerungs-Frequenz zu ermitteln.
Die im Zusammenhang mit der ersten Übersteuerungs-Frequenz erwähnten Überlegungen sind auch auf die zweite Übersteuerungs-Frequenz anwendbar, die sich von der ersten Übersteuerungs-Frequenz unterscheidet und die außerhalb des Übertragungsbands der optischen Signale 300 und 400 liegt. Bevorzugt liegt sie in dem Bereich von etwa 3 bis 100 kHz. Noch bevorzugter liegt sie in dem Bereich von etwa 5 bis 50 kHz. Sogar noch bevorzugter liegt sie in dem Bereich von 5 bis 20 kHz.
Im Falle eines Fehlers in dem sekundären optischen Pfad 200, beispielsweise, während dieser Pfad sich in einem "geschützten" Zustand befindet, wird der sekundäre optische Empfangsverstärker 23 das Nicht-Vorhandensein der zweiten Übersteuerungs-Frequenz unterhalb des Fehlers ermitteln und die digitalen Betätigungssignale w₃ und i₃ senden, um den Modulator und die Quelle der optischen Pumpstrahlung des zweiten sekundären optischen Übertragungsverstärkers 24 zu deaktivieren. Der zweite sekundäre optische Empfangsverstärker 26 wiederum ermittelt das Nicht-Vorhandensein der zweiten Übersteuerungs-Frequenz in dem zweiten sekundären geführten optischen Pfad 4 und sendet die digitalen Betätigungssignale w₄ und i₄, um den Modulator und die Quelle der optischen Pumpstrahlung des ersten sekundä ren optischen Übertragungsverstärkers 21 zu deaktivieren. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Bediener bei Bedarf eingreifen, um den Fehler zu lokalisieren und zu beheben.
Das zweite, in 2 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der erste und der zweite Strahlteiler 31 und 33 und der erste und der zweite Koppler 32 und 34 durch einen ersten Schalter 41, einen dritten Schalter 43 und einen zweiten Schalter 42 und einen vierten Schalter 44 ersetzt werden. Bei den Schaltern handelt es sich um optische Schalter, beispielsweise vom Typ optomechanisch, und sie werden durch geeignete elektrische Betätigungssignale betätigt.
Die Einführung der Schalter

– ermöglicht es, die optischen Signale 300 und 400 entweder nur entlang des ersten und zweiten primären geführten optischen Pfads 1 und 3 oder nur entlang des ersten und zweiten sekundären geführten optischen Pfads 2 und 4 zu übertragen;
– ermöglicht es, die optischen Empfangsverstärker der geschützten geführten optischen Pfade eingeschaltet zu lassen;
– macht die digitalen Signale l_j zum Aktivieren der Quelle der optischen Pumpstrahlung der geschützten optischen Empfangsverstärker und zum Deaktivieren der Quelle der optischen Pumpstrahlung der aktiven optischen Empfangsverstärker unnötig;
– macht neue digitale Betätigungssignale erforderlich, die das Schließen der Schalter in den primären geführten optischen Pfaden 1 und 3 oder in den sekundären geführten optischen Pfaden 2 und 4 verursachen.

Die mit dem ersten primären optischen Empfangsverstärker 13 und mit dem ersten sekundären optischen Empfangsverstärker 23 verbundenen Bedienungsvorrichtungen müssen daher ein digitales Betätigungssignal f₁ senden, um das Schließen des zweiten Schalters 42 entweder an dem Ausgang des ersten primären geführten optischen Pfads 1 oder an dem Ausgang des ersten sekundären geführten optischen Pfads 2 zu bewirken. Sie müssen ferner ein digitales Betätigungssignal f₃ senden, um das Schließen des dritten Schalters 43 entweder an dem Eingang des zweiten primären geführten optischen Pfads 3 oder an dem Eingang des zweiten sekundären geführten optischen Pfads 4 zu bewirken.
Die mit dem zweiten primären optischen Empfangsverstärker 16 und mit dem zweiten sekundären optischen Empfangsverstärker 26 verbundenen Bedienungsvorrichtungen wiederum müssen ein digitales Betätigungssignal f₄ senden, um das Schließen des vierten Schalters 44 entweder an dem Ausgang des zweiten primären geführten optischen Pfads 3 oder an dem Ausgang des zweiten sekundären geführten optischen Pfads 4 zu bewirken. Sie müssen ferner ein digitales Betätigungssignal f₂ senden, um das Schließen des ersten Schalters 41 entweder an dem Eingang des ersten primären geführten optischen Pfads 1 oder an dem Eingang des ersten sekundären geführten optischen Pfads 2 zu bewirken.
Mit Ausnahme der vorgenannten Unterschiede sind die Beschreibung und Anmerkungen, die bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung bereitgestellt wurden, auch auf das zweite Ausführungsbeispiel anwendbar.
In beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Gesamtzeit eines Übertragungs-Schaltvorgangs weniger als etwa 50 ms betragen. Vorteilhafterweise beträgt sie weniger als 20 ms.
Gemäß einem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße Schaltsystem zwei Strahlteiler 31 und 33 und zwei Schalter 42 und 44 auf. Der Strahlteiler 31 teilt die Leistung des abgehenden optischen Signals 300, um es sowohl in dem ersten primären geführten optischen Pfad 1 als auch in dem ersten sekundären geführten optischen Pfad 2 zu übertragen, während der Strahlteiler 33 die Leistung des optischen Rücksignals 400 teilt, um es sowohl in dem zweiten primären geführten optischen Pfad 3 als auch in dem zweiten sekundären geführten optischen Pfad 4 zu übertragen. Die Schalter 42 und 44 hingegen sind jeweils am Ausgang des ersten primären geführten optischen Pfads 1 bzw. des ersten sekundären geführten optischen Pfads 2 und am Ausgang des zweiten primären geführten optischen Pfads 3 bzw. des zweiten sekundären geführten optischen Pfads 4 geschlossen, je nachdem, ob die Übertragung des Signals in den primären geführten optischen Pfaden 1 und 3 oder in den sekundären geführten optischen Pfaden 2 und 4 erfolgt. Mit anderen Worten sind die Schalter 42 und 44 bei normalen Betriebsbedingungen am Ausgang der aktiven geführten optischen Pfade geschlossen, so dass sie anschließend im Falle eines Fehlers auf den Ausgang der geschützten geführten optischen Pfade schalten können.
In ähnlicher Weise wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird das Vorhandensein eines Fehlers in einem aktiven geführten optischen Pfad mittels einer Vorrichtung ermittelt, die das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein einer Übersteuerungs-Frequenz entlang den aktiven geführten optischen Pfaden ermittelt. Wenn das Nicht-Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz ermittelt wird, bewirken mit den optischen Empfangsverstärkern 13, 16, 23 und 26 verbundene elektronische Bedienungsvorrichtungen das Schließen der Schalter 42 und 44 in den geschützten geführten optischen Pfaden.
Das in 5 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten insofern, als es ein Übertragungs-Schaltsystem für ein unidirektionales optisches Kommunikationssystem betrifft.
Das in 5 gezeigte Übertragungs-Schaltsystem umfasst einen herkömmlichen Sender (nicht gezeigt) zum Senden eines optischen Signals 300 mit einer vorbestimmten Träger-Wellenlänge, einen herkömmlichen Empfänger (nicht gezeigt), einen Strahlteiler 31, einen Koppler 32, einen primären geführten optischen Pfad 1 und einen sekundären geführten optischen Pfad 2.
Bei normalen Betriebsbedingungen wird das optische Signal 300 tatsächlich, wie zuvor angegeben, entlang des primären geführten optischen Pfads 1 übermittelt, während im Falle eines Fehlers entlang des primären geführten optischen Pfads 1 die Übertragung des optischen Signals 300 auf den sekundären geführten optischen Pfad 2 geschaltet wird.
In ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Vorhandensein eines jeglichen Fehlers entlang des primären geführten optischen Pfads 1 mittels einer mit einem primären optischen Empfangsverstärker 13 verbundenen Vorrichtung ermittelt, die das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein einer Übersteuerungs-Frequenz entlang des primären geführten optischen Pfads 1 ermittelt. Bis das Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz ermittelt wird, bleibt ein sekundärer optischer Empfangsverstärker 23 ausgeschaltet, um die Fortpflanzung des Signals im sekundären geführten optischen Pfad 2 zu blockieren. Wenn jedoch das Nicht-Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz ermittelt wird, bereitet eine mit dem primären optischen Empfangsverstärker 13 verbundene elektronische Bedienungsvorrichtung das Deaktivieren des Empfangsverstärkers 13 vor und sendet ein digitales Betätigungssignal l₁ an den sekundären optischen Empfangsverstärker 23, um seine optische Strahlungsquelle zu aktivieren, die bis zu diesem Zeitpunkt deaktiviert war. Auf diese Weise pflanzt sich das optische Signal 300 entlang des sekundären geführten optischen Pfads 2 bis zu dem Empfänger fort, wodurch es ermöglicht wird, ein automatisches Schalten seiner Übertragung zu erreichen.
In diesem Ausführungsbeispiel kann das zusätzliche Schalten der Übertragung der ersten Übersteuerungs-Frequenz auf den sekundären geführten optischen Pfad 2 beispielsweise mit einem geeigneten Telemetrie-System durchgeführt werden.
Alternativ kann, auf ähnliche Weise wie in dem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel, das in 5 gezeigte Übertragungs-Schaltsystem anstelle des Kopplers 32 einen Schalter 42 zum Schalten der Übertragung des Signals 300 von dem aktiven geführten optischen Pfad auf den geschützten geführten optischen Pfad aufweisen.
Im Falle eines Fehler in einem geführten optischen Pfad erlaubt das erfindungsgemäße optische Schaltsystem daher ein schnelles Schalten der Übertragung eines optischen Signals auf einen anderen geführten optischen Pfad, unabhängig von der Sende- und Empfangsvorrichtung und der Position dieses Fehlers. Das Schalten erfolgt ausschließlich mittels des mit den optischen Übertragungsverstärkern verbundenen Modulators und mittels der Vorrichtungen zum Ermitteln des Nicht-Vorhandenseins der ersten Übersteuerungs-Frequenz und mittels der mit den optischen Empfangsverstärkern verbundenen digitalen Betätigungssignale.
Der Fehler kann unabhängig durch ein herkömmliches Fernüberwachungssystem eines optischen Kommunikationssystems lokalisiert werden, beispielsweise mittels der geeigneten Dienstsignale, die von der Sende- und Empfangsvorrichtung entlang der geführten optischen Pfade übertragen werden.
Die Übertragungs-Schaltzeit ist außerdem unabhängig vom Vorhandensein und der Anzahl der Verstärker 12, 15, 22 und 25 entlang der geführten optischen Pfade, da die Übertragungsgeschwindigkeit der Fehlerinformationen mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der optischen Signale 300 und 400 übereinstimmt, mit anderen Worten mit der Lichtgeschwindigkeit im Übertragungsmedium.
Im Falle einer Übertragung mit mehreren Wellenlängen (WDM), bei der eine Vielzahl von Signalen mit verschiedenen Wellenlängen in jedem von den primären geführten optischen Pfaden 1 und 3 übertragen werden, ermöglicht es das erfindungsgemäße optische Schaltsystem außerdem, bei einem Fehler entlang eines geführten optischen Pfads das Schalten aller Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen auf die sekundären geführten optischen Pfade 2 und 4 durchzuführen. Damit erübrigt sich die Notwendigkeit, die in herkömmlichen Systemen zum Betreiben eines optischen Kommunikationssystems besteht, diese Signale mit verschiedenen Wellenlängen mit einer Anzahl von Schaltsystemen zu schalten, die der der verschiedenen übertragenen Wellenlängen entspricht.
TABELLE 1 Digitale Betätigungssignale von optischen Empfangsverstärkern zur Durchführung des Schaltens
Hierbei ist:

AOR: = Optischer Empfangsverstärker
AOT: = Optischer Übertragungsverstärker

TABELLE 2 Diaramm der in Fig. 3 gezeigten Zustände für das erfindungsgemäße optische Schaltsystem
Hierbei ist:

P: = Primär
S: = Sekundär
IS: = In Betrieb
FS: = Außer Betrieb
AT: = Aktiv
PR: = Geschützt

TABELLE 3 Beziehung zwischen dem Zustand S1 des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den Zuständen der optischen Verstärker und der entsprechenden digitalen Betätigungssignale
TABELLE 4 Beziehung zwischen dem Zustand S2 des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den Zuständen der optischen Verstärker und der entsprechenden digitalen Betätigungssignale
TABELLE 5 Beziehung zwischen dem Zustand S3 des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den Zuständen der optischen Verstärker und der entsprechenden digitalen Betätigungssignale
TABELLE 6 Beziehung zwischen dem Zustand S4 des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den Zuständen der optischen Verstärker und der entsprechenden digitalen Betätigungssignale
TABELLE 7 Beziehung zwischen dem Zustand S5 des erfindungsgemäßen Schaltsystems und den Zuständen der optischen Verstärker und der entsprechenden digitalen Betätigungssignale
TABELLE 8 In Fig. 3 gezeigte Übergänge zwischen den verschiedenen Zuständen des erfindungsgemäßen optischen Schaltsystems
Hierbei ist:

P/AT: = Aktiver primärer Pfad
P/PR: = Geschützter primärer Pfad
S/AT: = Aktiver sekundärer Pfad
S/PR: = Geschützter sekundärer Pfad
IS: = In Betrieb
FS: = Außer Betrieb

Claims

Optisches Kommunikationssystem mit: i) einem ersten Sender, der wenigstens ein optisches Signal (300) sendet; ii) einem ersten Empfänger, der das wenigstens eine optische Signal (300) empfängt; iii) einem ersten primären geführten optischen Pfad (1) mit einem geschützten Abschnitt, wobei der erste Sender das wenigstens eine optische Signal (300) wenigstens entlang des ersten primären geführten optischen Pfads (1) sendet; iv) einem ersten sekundären geführten optischen Pfad (2); und v) wenigstens einem optischen Verstärker; wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass es des Weiteren aufweist: vi) eine Modulationsvorrichtung oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten geführten optischen Pfads (1) zum Übertragen einer ersten Übersteuerungs-Frequenz des wenigstens einen optischen Signals (300) entlang des geschützten Abschnitts; vii) eine Ermittlungsvorrichtung, die sich in dem ersten primären geführten optischen Pfad (1) unterhalb des geschützten Abschnitts befindet, um das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz zu ermitteln; und viii) eine Bedienungsvorrichtung, die sich in dem ersten primären geführten optischen Pfad unterhalb des geschützten Abschnitts befindet und mit dem ersten sekundären geführten optischen Pfad (2) betrieblich verbunden ist, wobei die Bedienungsvorrichtung ermöglicht, dass sich das optische Signal (300) entlang des ersten sekundären geführten optischen Pfads (2) von dem ersten Sender bis zu dem ersten Empfänger fortpflanzt, wenn die Ermittlungsvorrichtung das Nicht-Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz in dem geschützten Abschnitt des ersten primären geführten optischen Pfads (1) ermittelt.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine optische Signal (300) auch entlang des ersten sekundären geführten optischen Pfads (2) gesendet wird, und dass, wenn die Ermittlungsvorrichtung das Vorhandensein der ersten Übersteuerungs-Frequenz in dem geschützten Abschnitt des ersten primären geführten optischen Pfads (1) ermittelt, die Fortpflanzung des optischen Signals (300) entlang des ersten sekundären geführten optischen Pfads (2) vor dem ersten Empfänger blockiert wird.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es auch einen zweiten primären geführten optischen Pfad (3) mit einem geschützten Abschnitt aufweist, einen zweiten Sender zum Senden wenigstens eines zweiten optischen Signals (400) wenigstens entlang des zweiten primären geführten optischen Pfads (3), sowie einen zweiten Empfänger zum Empfangen des wenigstens einen zweiten optischen Signals (400).
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite primäre geführte optische Pfad (3) mit dem ersten primären geführten optischen Pfad (1) betrieblich verbunden ist.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite optische Signal (300) eine Fortpflanzungsrichtung aufweist, die entgegengesetzt zu der des wenigstens einen optischen Signals (300) ist.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es auch einen zweiten sekundären geführten optischen Pfad (4) aufweist, der betrieblich mit dem zweiten primären geführten optischen Pfad (3) verbunden ist.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite sekundäre geführte optische Pfad (4) ebenfalls mit dem ersten sekundären geführten optischen Pfad (2) betrieblich verbunden ist.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste primäre geführte optische Pfad (1) und der erste sekundäre geführte optische Pfad (2) durch einen ersten Strahlteiler (31) oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads (1) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste primäre geführte optische Pfad (1) und der erste sekundäre geführt optische Pfad (2) durch einen ersten Koppler (32) unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads (1) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite primäre geführte optische Pfad (3) und der zweite sekundäre geführte optische Pfad (4) durch einen zweiten Strahlteiler (33) oberhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads (3) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite primäre geführte optische Pfad (3) und der zweite sekundäre geführte optische Pfad (4) durch einen zweiten Koppler (34) unterhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads (3) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste primäre geführte optische Pfad (1) und der erste sekundäre geführte optische Pfad (2) mit einem ersten Schalter (41) oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads (1) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste primäre geführte optische Pfad (1) und der erste sekundäre geführte optische Pfad (2) mit einem zweiten Schalter (42) unterhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads (1) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite primäre geführte optische Pfad (3) und der zweite sekundäre geführte optische Pfad (4) mit einem dritten Schalter (43) oberhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads (3) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite primäre geführte optische Pfad (3) und der zweite sekundäre geführte optische Pfad (4) mit einem vierten Schalter (44) unterhalb des geschützten Abschnitts des zweiten primären geführten optischen Pfads (3) verbunden sind.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der primären und sekundären geführten optischen Pfade (1, 3, 2, 4) beim Senden einen optischen Übertragungsverstärker (11, 14, 21, 24) aufweist.
Optisches Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der ersten und zweiten primären und sekundären geführten optischen Pfade (1, 3, 2, 4) beim Empfang einen optischen Empfangsverstärker (13, 16, 23, 26) aufweist.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein optischer Verstärker ein erster optischer Übertragungsverstärker (11) ist, der sich entlang des ersten primären geführten optischen Pfads (1) oberhalb des geschützten Abschnitts befindet, und dass die Modulationsvorrichtung eine Modulationsvorrichtung ist, die mit dem ersten optischen Übertragungsverstärker (11) verbunden ist, um die erste Übersteuerungs-Frequenz entlang des geschützten Abschnitts zu übertragen.
Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein optischer Verstärker ein erster optischer Empfangsverstärker (13) ist, der sich entlang des ersten primären geführten optischen Pfads (1) unterhalb des geschützten Abschnitts befindet, und dass die Modulationsvorrichtung eine Modulationsvorrichtung oberhalb des geschützten Abschnitts des ersten primären geführten optischen Pfads (1) ist, um die erste Übersteuerungs-Frequenz entlang des geschützten Abschnitts zu übertragen.
Verfahren zum Schalten der Übertragung eines optischen Signals (300) von einem primären geführten optischen Pfad (1) zu einem sekundären geführten optischen Pfad (2), wobei der primäre geführte optische Pfad (1) einen ge schützten Abschnitt aufweist, und wobei das Verfahren die folgenden Phasen umfasst: a) Senden wenigstens eines ersten Teils der Leistung des optischen Signals (300) in dem primären geführten optischen Pfad (1); b) Senden einer Übersteuerungs-Frequenz in dem primären geführten optischen Pfad (1); c) Ermitteln, in dem primären geführten optischen Pfad (1) unterhalb des geschützten Abschnitts, das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz in dem primären geführten optischen Pfad (1); d) Ermöglichen der Fortpflanzung des optischen Signals (300) entlang des zweiten sekundären geführten optischen Pfads (2), wenn das Nicht-Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz in dem geschützten Abschnitt ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, das die Phase a) auch das Senden eines zweiten Teils der Leistung des optischen Signals (300) in dem sekundären geführten optischen Pfad (2) umfasst, und dass es auch eine Phase e) umfasst, in der die Fortpflanzung des optischen Signals (300) in dem sekundären geführten optischen Pfad (2) blockiert wird, wenn das Vorhandensein der Übersteuerungs-Frequenz in dem primären geführten optischen Pfad (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt des Bereitstellens eines optischen Empfangsverstärkers (23) wenigstens in dem sekundären geführten optischen Pfad (2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase e) durchgeführt wird, indem der optische Empfangsverstärker (23) deaktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase d) durchgeführt wird, indem der optische Empfangsverstärker (23) aktiviert wird.