FI72840C - Foerfarande och anordning foer oeverfoering av bevaknings- och servicesignaler i ett digitaliskt, isynnerhet optiskt telekommunikationssystem. - Google Patents

Description

, 72840

Menetelmä ja laitteisto valvonta- ja huoltosignaalin siirtoon digitaalisessa, etenkin optisessa tietoliikennejärjestelmässä 5 Keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto huol to- ja valvontasignaalin siirtoon digitaalisessa, etenkin optisessa tietoliikennejärjestelmässä.

Tällaisessa tiedonsiirtojärjestelmässä tarvitaan toistimien valvontaan sekä asennus- ja huoltotoimiin eril-10 linen apukanava, jolla valvonta- ja huoltosignaalit siirretään. Nämä apukanavasignaalit siirretään varsinaisen tietoliikenteen ulkopuolella, mutta kuitenkin yhteisellä siirtotiellä.

Tunnetut apukanavaratkaisut perustuvat joka koodauk-15 sen tai kehysrakenteen myötä varattuihin lisäbitteihin tai erilaisiin modulaatiomenetelmiin. Uusimmissa ratkaisuissa näyttävät modulointimenetelmät saaneen keulapaikan, koska niillä on kiistattomia etuja tarjottavanaan. Näitä etuja ovat mm. saavutettava yksinkertainen laitteistokoko-20 naisuus, hyvä riippumattomuus pääsignaalin laadusta sekä se, että kehystä tai koodia ei tarvitse purkaa toistimissa. Apukanavan signaalilla voidaan joko suoraan moduloida pääsignaalia tai voidaan käyttää apukantoaaltoa, jonka avulla pääsignaalia moduloidaan. Tunnetuissa ratkaisuis-25 sa apukantoaallon taajuus on tyypillisesti 50-200 kHz.

Esimerkkinä tällaisesta ratkaisusta on PCT-hakemus-julkaisussa WO 84/01679 esitetty optinen tiedonsiirtojärjestelmä, jossa käytetään apukantoaaltoa, jolla moduloidaan pääsignaalin pulssien leveyttä. Näin saadaan aikaan 30 apukanavasignaalista riippuva pääsignaalin keskimääräisen tehon modulointi.

Toinen esimerkki apukantoaaltoa käyttävästä ratkaisusta on esitetty artikkelissa Steiner, Thanhäuser: "Special requirements on fiber optic transmission systems 35 for high bit rate signals", IEE Telecommunication Transmission, London, 1985, March 18-21, IEE Publication no.

2 72840 296. Tässä artikkelissa on kuvattu järjestelmä, jossa käytetään optisen signaalin symmetristä amplitudimodu-lointia. Moduloitavana signaalina on apukanavasignaalin avulla PSK-moduloitu apukantoaalto, jonka taajuus on 5 192 kHz.

Lisäksi on tekniikan tason mukaisia anukanavaratkai-suja esitetty EP-hakemusjulkaisussa 59 395 ja artikkelissa "Optical transmission equipment", Philips Telecommunication Review, Voi. 40, No. 2, Julv 1982, ss. 79-81.

10 Tunnettujen apukanavaratkaisujen puutteena on kuitenkin lähinnä se, että ne tarvitsevat hyvin balansoidun johtokoodin, jotta varsinaiseen pääsignaaliin nähden hitaan apukanavan matalilla taajuuksilla sijaitseva spektri ei häiritse varsinaisen signaalin spektriä.

15 Näin ollen tävtyv pääsignaali koodata käyttäen hyvin balansoitua johtokoodia, jolla ei ole merkittäviä spektri-komponentteja apukanavan taajuusalueella. Esimerkkinä vaadittavasta tehokkaasta koodauksesta on edellä mainitun PCT-hakemusjulkaisun WO 84/01679 kuviossa 1 esitetyt 20 spektrit. Tunnetuissa ratkaisuissa häiritsee myös apu-kanavamodulaatio varsinaista pääkanavaa, koska pääsig-naalien pulssien energiaa muutetaan apukanavasignaalien mukaisesti. Puutteena on lisäksi se, että matalataa-juista apukanavasignaalia ilmaistaessa joudutaan usein 25 käyttämään omaa apukanavavahvistinta ilmaisimelta lähtien, koska tavallisesti päävahvistimen etupäät ovat 1/f-kohinaisia ja kohisevat siten pienillä taajuuksilla.

Keksinnön tarkoituksena onkin päästä eroon edellä 30 mainituista haitoista ja saada aikaan apukanava, joka on toimintakykyinen jopa ilman pääsignaalin koodausta. Keksinnön mukaisessa menetelmässä tämä saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa kuvatuilla piirteillä. Keksinnön mukaisessa apukanavaratkaisussa var-35 sinaisen kanavan spektri ei haittaa apukanavaa, koska

II

3 72840 sillä on nollakohta kellotaajuuden kohdalla. Toisaalta vaatimuksen 1 mukainen menetelmä on erityisen edullinen toteuttaa siten, että siirtotiellä esiintyvien pulssien energia on riippumaton apukanavasignaalin tilasta. Näin 5 ollen ei myöskään apukanava häiritse varsinaista kanavaa läheskään niin paljon kuin tunnetuissa ratkaisuissa.

Seuraavassa keksintöä kuvataan tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tyypillistä spektrijakaumaa sekä 10 balansoidussa että balansoimattomassa siirrossa, kuviot 2a ja 2b esittävät keksinnön mukaisen vakio-energiaratkaisun toimintaperiaatetta verrattuna tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin, kuvio 3 esittää siirrettäviä signaaleja, kun apuka-15 nava on 2PSK-moduloitu, kuvio 4 esittää vaihtoehtoista vakioenergiaratkai-sua siirrettäville pulsseille, kuvio 5 esittää laserlähettimen 2PSK-modulaattori-ratkaisua, ja 20 kuvio 6 esittää esimerkkiä vastaanottimen ilmaisu- periaatteesta .

Kuviossa 1 on käyrällä a esitetty tyypillisen balan-soidusti koodatun signaalin spektrityyppi, jolla ei ole ta-sakomponenttia eikä merkittäviä matalataajuisia komponent-25 teja. Tekniikan tason mukaisissa apukanavaratkaisuissa osuu apukanavan spektri, jota on esitetty käyrällä b, matalille taajuuksille, joten pääsignaalin on oltava balansoidusti koodattu, jotta apukanava ja pääsignaali eivät häiritse toisiaan. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, jossa apu-30 kantoaalto saadaan järjestelmän kellosignaalista, osuu apukanavan spektri sen sijaan tyypillisesti järjestelmän kellotaajuuden f kohdalle, jossa varsinaisen kanavan spektrillä on nollakohta. Keksinnön mukainen ratkaisu on siten toimintakykyinen jopa ilman koodausta lähetettävän 35 signaalin yhteydessä. Tällaisen signaalin tvypillinen 4 72840 spektri on kuviossa 1 esitetty käyrällä c.

Kuviossa 2a esitetään kuinka tunnetuissa ratkaisuissa kävtetään apukanavan siirtoon varsinaiseen tietoliikenteeseen nähden hidasta pulssien amplitudimodulaa-5 tiota. Kuviossa 2a on siirtotiellä esiintyvä aikavälin T pituinen pulssi a moduloimaton ja se vastaa apukanavan kantoaallon tilaa "O". Pulssi b on sen sijaan moduloitu apukanavan kantoaallon tilalla "1". Kuviosta näkyy, kuinka siirrettävän pulssin energiaa muutetaan apukanavasignaa-10 lista riippuen. Kuvio 2b esittää keksinnön mukaista ratkaisua, jossa pulssin latva muokataan tietoliikennejärjestelmän kellotaajuuteen sidotulla apukantoaallolla niin, että pulssin kokonaisenergia ei muutu. Kuviossa 2b on molempien pulssien c ja d energia sama, joten niiden peit-15 tämät pinta-alat ovat yhtäsuuret. Pulssin latvaan super-ponoitu kellotaajuutta edustava lisäke on ilmaistavissa vastaanottimessa kellotaajuusilmaisimella. Kellotaajuuttahan ei, kuten aikaisemmin mainittiin, esiinny varsinaisen kanavan spektrissä.

20 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa saadaan ilmaisu tehokkaammaksi, kun apukanavan kumpikin tila, "0" ja "1", lähetetään omalla kantoaallon vaiheellaan, jolloin näillä tiloilla on 180° vaihe-ero. Tällainen ratkaisu on havainnollisesti esitetty kuviossa 3, jossa ylin rivi esit-25 tää siirrettävää pääsignaalia, jossa ei ole mukana apu- kanavaa. Keskimmäinen ja alimmainen rivi esittävät 2PSK-moduloidun apukantoaallon moduloimaa pääsignaalia siten, että toinen rivi edustaa apukanavan loogista tilaa "1" ja toinen vastaavasti tilaa "0". Kuten kuviosta havaitaan, 30 on superponoiduilla lisäkkeillä 180° vaihe-ero.

Kuviossa 4 on esitetty vaihtoehtoinen tapa toteuttaa vakioenergian omaava pulssi. Edellisessä kuviossa esitetty pulssiin superponoitu lisäke saatiin suoraan kellotaajuudesta, kun taas kuviossa 4 esitetty pulssi saadaan 35 aikaan käyttäen kaksinkertaista kellotaajuutta. Kuviossa 4 pulssi a esittää siirrettävää pulssimuotoa, kun apuka- li 5 72840 navaa ei ole. Pulssit b ja c sen sijaan esittävät siirrettävää pulssimuotoa siinä tapauksessa, kun varsinaista signaalia moduloivana apukantoaaltona on taajuuden suhteen kahdella kerrottu, 2PSK-moduloitu kellosignaali.

5 Kuten kuvion esimerkistäkin voidaan päätellä, on pulssien modulointi toteuttavissa keksinnön mukaisesti useilla tavoilla, oleellista on kuitenkin se, että noudatetaan vakioenergiaperiaatetta.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaista laserlähettimes-10 sä toteutettua modulointikytkentää. Digitaalinen apukan-tosignaali A on kuvion mukaisessa piirissä kytketty EHDO-TON-TAI-portin G toiseen sisäänmenoon S1. Toiseen sisään-menoon S2 on puolestaan kytketty kellosignaali CL kerroin-yksikön M ja viivästysyksikön DEL kautta. EHDOTON-TAI-15 portin G ulostulo on kytketty vastuksen R^ kautta toisen lähetintransistorin Q2 kannalle. Vastuksen transistorin C?2 puoleinen napa on kytketty toisen vastuksen Rg kautta jännitteeseen Uref· Varsinainen tietoliikenne-signaali D on kytketty toisen lähetintransistorin kan-20 nalle. Transistorin Q1 kollektori on maapotentiaalissa. Lähetintransistoreilla ja Q2 on yhteinen emitteri-elektrodi, joka on kytketty vastuksen R^ kautta jännitteeseen -U. Transistorin Q2 kollektori on kytketty la-serdiodin LD katodille, jolle myös saadaan vakiobiasvirta 25 1^ kuristimen L kautta. Laserdiodin LD anodi on maapo tentiaalissa. Varsinaisessa lähetinosassa T saadaan laserin modulaatiovirta jännitelähteestä -U vastuksen R^ kautta siten, että kytkiminä toimivat transistorit ja kytkevät laserille modulointivirtaa varsinaisen tietolii-30 kennesignaalin D mukaisesti. Apukantoaallon 2PSK-modu-laattori MO on kytketty moduloimaan pääsignaalia jännitteen jakajina toimivien vastusten R^ ja R2 kautta. Näiden vastuksien ja jännitteen Ure<; avulla valitaan modu-laatiosyvyys sopivaksi pääsignaalin amplitudiin nähden.

35 Seuraavassa selitetään vielä lähemmin apukantoaallon mo-dulointiosan MO toimintaa. EHDOTON-TAI-portin G toiseen 6 72840 sisäänmenoon syötetään apukanavasignaali A ja toiseen sisäänmenoon S2 apukantoaalto. Käytännössä apukanavan siirtonopeus voi pohjakohinan puolesta olla korkeintaan noin sadasosa varsinaisen pääsignaalin nopeudesta, joten 5 sisäänmenoon syötettävän apukanavasignaalin pulssin pituus on huomattavasti suurempi kuin sisäänmenoon S2 syötettävän, kellosignaaliin sidotun pulssin pituus. EHDO-TON-TAI-portin G ulostulossa esiintyvä pulssimuoto on siis apukanavan tilasta riippuen joko sama tai vastakkais-10 vaiheinen kuin sisäänmenoon S2 syötetty signaali. Näin ollen sisäänmenoon S2 syötettävä apukantoaalto tulee 2PSK-moduloiduksi. Apukantoaallon muoto määrää siten pääsignaalin "1"- pulssin latvaan superponoitavan lisäkkeen muodon ja samalla sen, että siirrettävän pulssin energia 15 on vakio. Tiedonsiirtojärjestelmän kellosignaali tuodaan EHDOTON-TAI-portin sisäänmenoon S2 kerroinyksikön M ja viivästysyksikön DEL kautta. Kerroinyksikön avulla voidaan haluttaessa kertoa kellosignaalin taajuus jollakin kokonaisluvulla. Aiemmin kuviossa 4 esitettiin siirret-20 tävän signaalin muoto siinä tapauksessa, että kerroin on 2. Viivästysyksikön DEL avulla asetetaan kellosignaalin vaihe sopivaksi siten, että muutoskohdat sijaitsevat symmetrisesti aikavälin reunoihin nähden, jolloin oääsiirto-tielle ei synny värinää.

25 Kuviossa 6 on esitetty esimerkki vastaanottimen il- maisuperiaatteesta, jossa lisäpiirin AD avulla ilmaistaan apukanavasignaali. Vastaanotettu signaali RD tuodaan vahvistimen V ja ylipäästösuodattimen RC kautta balansoidun demodulaattorin DEM sisäänmenoon S^, ja toiseen sisäänme-30 noon S,- tuodaan vastaanotetusta signaalista vastaanotin-laitteiston ajastuspiirissä TM uutettu ajastussignaali CL.j , joka vastaa lähettimen apukantoaaltoa. RC-suodatti-men aikavakio on pieni, koska vastaanotetun signaalin kel-lotaajuisen osan poiminta riittää. Pääsignaalin spektri 35 ei häiritse apukanavan ilmaisua, koska apukantoaalto sijaitsee spektrin nollakohdassa. Ilmaistu apukanavasignaa- 7 72840 li kytketään demodulaattorista alipäästösuodattimen Fj ja rajoittimen L kautta päätöksentekopiirille Dj. Rajoitti-men L tehtävänä on rajoittaa suodattimen Fj ulostulossa FO esiintyvää ulostulojännitettä niin, ettei "liian suuri" 5 "1"-pulssimäärä aja jännitettä ulos päätöksentekopiirin

Dj hyötyalueelta. Rajoitinta L tarvitaan siis lähinnä suoran binäärisen koodauksen yhteydessä, koska tällöin voi "1"-pulssien lukumäärä vaihdella satunnaisesti. Balansoitua johtokoodia käytettäessä on tietty "1"-pulssien osuus 10 taattu eikä rajoitinta välttämättä tarvita. Balansoimat-tomassa tietoliikennejärjestelmässä apukanavan siirtonopeus täytyy siis valita niin, että apukanavan numeroaika-välille osuu tietty määrä "1"-pulsseja tarpeeksi suurella todennäköisyydellä. Kuviossa 6 lisäksi esitetty alipääs-15 tösuodatin F^ samoinkuin päätöksentekopiiri palvelevat pääsignaalia eikä niitä siten keksintöön kuulumattomina ole lähemmin kuvattu.

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu oheisten kuvioiden mukaisiin esimerkkeihin viitaten, on ymmärrettävä, 20 ettei keksintö ole rajoittunut niihin vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten ja alan asiantuntijalle ilmeisen tietämyksen puitteissa.

Claims (7)

8 72840

1. Menetelmä varsinaisen tietoliikennesignaalin (D) ohella tapahtuvaa apuinformaation, etenkin valvonta- ja 5 huoltosignaalien, siirtoa varten digitaalisessa, erityisesti optisessa tiedonsiirtojärjestelmässä, jossa apuin-formaatiosignaalit (A) moduloidaan apukantoaallolle, joka moduloi varsinaista tietoliikennesignaalia (D), tunnettu siitä, että apukantoaaltona on tiedonsiirtojär- 10 jestelmän kellosignaali (CL) tai siitä muokattu saman-taajuinen ja synkroninen signaali.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apukantoaalto esiintyy vain varsinaisen tietoliikennesignaalin (D) pulssien latvois- 15 sa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apukantoaallon vaihe varsinaisen signaalin (D) pulsseihin nähden on sellainen, että siirtotiellä esiintyvien pulssien energia on riippuma- 20 ton apuinformaatiosignaalien (A) tilasta.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että apukantoaalto on kaksivaihemoduloitu (2PSK).

5 M) .

5. Lähetinlaitteisto digitaaliseen, etenkin opti- 25 seen tiedonsiirtojärjestelmään, jossa varsinaisen tietoliikennesignaalin (D) ohella siirretään samalla siirtotiellä apuinformaatiota (A), joka moduloidaan apukantoaallolle, jolloin laitteisto käsittää optisen lähettimen sisältävän lähetinosan (T), jota varsinainen tietoliiken- 30 nesignaali (D) ohjaa, ja jossa laittteistossa on lisäksi modulointiosa (MO), jossa apuinformaatio (A) moduloidaan apukantoaaltoon, jolloin modulointiosan (MO) lähtö lisäksi ohjaa lähetinosaa (T), tunnettu siitä, että modulointiosa (MO) käsittää EHDOTON-TAI-portin (G), jossa on 35 kellosignaalisisäänmeno (S^) ja apuinformaatiosisäänmeno 9 72840 (S^), ja jonka ulostulo (S^) on kytketty lähetinosalle (T).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen lähetinlaitteisto, tunnettu siitä, että EHDOTON-TAI-portin (G) kello-signaalisisäänmenossa on viivästys- ja kerroinyksiköt (DEL,

7. Vastaanotinlaitteisto digitaaliseen, etenkin optiseen tiedonsiirtojärjestelmään, jossa varsinaisen tietolii-kennesignaalin (D) ohella siirretään samalla siirtotiellä apuinformaatiota (A), joka on moduloitu apukantoaallolle, 10 jolloin laitteisto käsittää varsinaisen tietoliikennesignaa-lin ilmaisupiirit ja näistä erillään apuinformaation ilmaisupiirin (AD) apuinformaation ilmaisemimiseksi vastaanotetusta signaalista (RD), tunnettu siitä, että apuinformaation ilmaisupiiri (AD) koostuu peräkkäin kytketyistä de-15 modulaattorista (DEM), alipäästösuodattimesta (?£> ja rajoit-timesta (L), jolloin demodulaattorin (DEM) toinen sisäänmeno (Sg) on kytketty vastaanotinlaitteiston ajastuspiirin (TM) ulostuloon ja toisessa sisäänmenossa (S^) on ylipäästösuo-datin (RC). 10 72840