NO165009B - Fremgangsmaate for aa overfoere en ekstra informasjonskanal over et transmisjonsmedium. - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte for å overføre en tjenestekanal over en fiberoptisk systemlinje. Systemlinjen overfører normalt ordinære datasignaler ved en bestemt høyfrekvens (34 Mbits) som er kodet ifølge en viss kode. Effektspekteret for koden er kraftig undertrykket for lave frekvenser. Ifølge oppfinnelsen anvendes rommet ved f=0 til å overføre en tjenestekanal med en lav båndbredde. Tjenestekanalsignalene er frekvensmodulerte og det frekvensmodulerte signalet bevirkes til å pulsbreddemodulere pulser som danner det ordinære datasignalet. Pulsbreddemodulasjonen foretas på to ulike måter, avhengig av hvorvidt datasignalet er RZ-kodet bitstrøm eller en NRZ-kodet bitstrøm.

Description

Oppfinnelsen vedrører fremgangsmåte ifølge ingressen av krav

1, spesielt en fremgangsmåte for å overføre ekstra informa-sjon, f.eks. over en optisk fiberlinje som overfører ordinære telefonisignaler. Den foreslåtte fremgangsmåten kommer først og fremst til anvendelse med en 34 Mbits/s fiberoptisk leder eller en 140 Mbits/s fiberoptisk leder.

Det problem som løses ved oppfinnelsen,er det å overføre med lav kostnad en ekstra lavfrekvent informasjonskanal på en optisk fiber. Den lavfrekvente informasjonskanalen kan eksempelvis være for tjenestetelefoni.

Problemet med å overføre en ekstra informasjonskanal utover

de ordinære telefonikanaler er tidligere blitt løst på flere måter:

1) En tjenestekanal kan overføres ved eksempelvis å integrere et kopperpar i fiberkabelen. Dette er billig og relativt på-litelig, men en slik løsning aksepteres ikke av visse telefon-administrasjoner eller på visse markeder. 2) En tjenestekanal kan overføres ved å anvende bits i den ordinære bitstrøm, f.eks. ved å manipulere data slik som beskrevet i svensk patentsøknad nr. 8105914-9. I dette tilfellet er overføringen av den ekstra informasjonskanalen fullstendig digital, og kodere/dekodere eller kompliserte synkroniserings-kretser behøves for å muliggjøre injisering eller ekstrahering av de ekstra informasjonsbits. 3) En ytterligere metode for å overføre en tjenestekanal er beskrevet i "electronics Letters" av 1. juli 1980, bind 16, nr. 16 "Novel Supervisory Channel for Fiber Optic Transmission System". 4) Endelig er det beskrevet i Philips Telecommuncation Review, bind. 40, nr. 2, juli 1982 "Philips Optical Fiber Transmission Systems: II. The Equipment Family", en metode for å overføre en informasjonskanal ved å modulere ampli-tuden av bitstrømmen som skal overføre de ordinære data-terminalene. Overføringen av både tjenestekanal og datasignaler utføres ved hjelp av lyspulser som er amplitude-modulert av informasjonskanalen.

Ved lavfrekvent amplitudemodulering ifølge metode 4) ovenfor, er der følgende ulemper: a) Vibrasjoner i optokontakten og fiberkanal, hvilket kan forstyrre overføringen. b) Dårlig signal-støyforhold ved overføringen av telefon-samtaler . c) Kraftig lavfrekvent 1/f-støy fra visse halvlederlasere, hvilke anvendes ved generering av lyspulsene. d) Følsomhet for ulineariteter i det lysemitterende elementet ved overføring av analoge basisbånd-signaler.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen, blir det signal

som tilsvarer tjenestekanalen først sekvensmodulert med en midtfrekvens som er vesentlig lavere enn bitfrekvensen hos bitstrømmen. Herved overføres således en FM-kanal som har en høyere frekvens enn tjenestekanalen, hvilket medfører at ulempene ifølge punktene a)-d) reduseres.

Ifølge punkt 2 ovenfor, ville det i prinsippet være mulig å overføre en tjenestekanal ved å legge til en ekstra telefoni-kanal til de andre kanalene som overføres av den ordinære bitstrømmen. I dette tilfellet må den ekstra kanalen koples gjennom alle forsterkerne (repeaters) i forbindelsen for å fylle sin funksjon som en tjenestekanal, hvilket bevirker problemer ved at ytterligere krav må stilles på transmisjons-mediet og koplingsfunksjonene i de respektive sentraler.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveie-bringe en fremgangsmåte for overføring av en ekstra informasjonskanal, fortrinnsvis for en fiberoptisk systemlinje, hvilken sender en datastrøm med høy bitfrekvens, slik at tjenestekanalen kan nås av alle forsterkere langs systemlinjen uten unødvendig multiplisering og uten å gjøre system-linjens transmisjonsegenskaper mer kompliserte.

Med dette i betraktning utmerker fremgangsmåten seg slik det ville fremgå av den kjennetegnende del av krav 1.

Oppfinnelsen skal nå nærmere beskrives i detalj med henvis-ning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 er et frekvensdiagram over den anvendte koden og den ekstra informasjonskanalen. Fig. 2 er et blokkskjerna over en senderenhet for en ekstra informasjonskanal ifølge den foreslåtte fremgangsmåten. Fig. 3 er et tidsdiagram for signalene i senderenheten ifølge fig. 2. Fig. 4 er et kretsskjerna for en utførelsesform av en pulsbreddemodulator som inngår i senderenheten ifølge fig. 2. Fig. 5 er et kretsskjerna over en andre utførelsesform av pulsbreddemodulatoren. Fig. 6 er et blokkskjerna over en mottakerenhet som tilsvarer senderenheten ifølge fig. 2.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kun mulig om den anvendte koden har et kraftig undertrykket effektspektrum for lave frekvenser. I fig. 1 er vist effektspektrumkurven s1 for en slik kode, en såkalt 5B6B kode. Hvis datastrømmen fra begynnelsen er kodet med en kode som har et spektrum som ikke innbefatter denne egenskap, er det mulig å utføre en viss form for rekoding (blokkoding) for å oppfylle de foran-nevnte betingelser. Ifølge den foreslåtte fremgangsmåten, overføres en informasjonskanal samtidig med de ordinære datasignaler, idet frekvensspektret forr denne kode er antydet med kurven s_ i fig. 1, og hvis båndbredde er A f Q, hvor f er bittakten hos den overførte datastrøm.,Frekvensspektret behøver imidlertid ikke å ligge nøyaktig på frekvensen f=0, men må ligge innenfor området ved f=0, hvor effektspek-tret for koden er undertrykket, i henhold til det ovenstående.

En utførelsesform er vist i fig. 2 av en senderenhet for å overføre en ekstra informasjonskanal ifølge den foreslåtte fremgangsmåte.

En signalkilde 1 utsender et talebånd og en datakanal for feil-lokalisering innenfor et frekvensbånd av 0,3-4 kHz, hvilket danner den ekstra informasjonskanalen. Signalkilden kan bestå av en telefoniterminal. Signalene over utgangen a hos signal kilden tilføres en frekvensmodulator 2, som kan være en spennings-frekvensomformer av en kjent type, f.eks. National Semiconductor, LM331A, som har god linearitet innenfor det anvendte frekvensbånd. Over utgangen b av frekvensmodulatoren 2 oppnås et frekvensmodulert signal, vist i fig. 3b, innen-

for et frekvensbånd av eksempelvis 35 kHz til 65 kHz.

En senderenhet 3 består av en lasersender eller en lysemitterende diode (LED) sender, og innbefatter en pulsbreddemodulator 4 samt en blokk 5 som inneholder en laser eller LED med tilhør-ende drivtrinn. Blokken 5 er av en i og for seg kjent utfør-else, og er derfor ikke ytterligere beskrevet. Blokken 4 har en inngang koplet til utgangen b hos frekvensmodulatoren 2

og to ytterligere innganger betegnet c og d. Avhengig av hvorvidt det ordinære datasignalet er en bitstrøm i RZ eller NRZ form, anvendes inngangen c og d ifølge det etterfølgende. a). Et datasignal i form av en RZ-kodet bitstrøm over inngang c, idet inngang d ikke anvendes, eller b) et datasignal i form av en NRZ-kodet bitstrøm over inngangen d, og et klokkesignal med bitfrekvensen f = l/T til inngangen c. Blokken 4 er beskrevet i detalj for det respektive

tilfellet i fig. 4 og 5.

I utførelsesformen ifølge fig. 2, finner pulsbreddemodulasjonen sted i blokk 4 for tilfelle a) ovenfor, av den RZ-kodete bitstrøm, og av klokkesignalet i tilfellet b), idet det i begge tilfeller tilføres til laserdrivtrinnet 5 den bitstrøm som er modulert av informasjonskanalen, for å omdanne lyspulser som sendes over den fiberoptiske systemlinjen 6.

I fig. 3c er vist klokkesignalet påtrykket inngangen c',

hvor hver puls har en stigende flanke og en fallende flanke,

og en forstørret del av det modulerende signalet ifølge fig. 3b. Ettersom dette signal har en frekvens innenfor kHz-området, mens bitfrekvensen for klokkesignalet er av stør-relsesorden 40 MHz, kan det modulerende signalet approksi-meres ved hjelp av en rett linje i fig. 3c . Utseende av de pulsbreddemodulerte styrepulsene over utgangen e til laserdrivtrinnet 6, og de over linjen 5 sendte lyspulser fremgår av fig. 3e.

Fig. 4 viser en enkel krets for å realisere pulsbreddemodulatoren ifølge blokk 4 i det tilfellet hvor den ordinære datastrømmen består av en RZ-bitstrøm. Pulsbreddemodulatoren består en komparator 7. I dette tilfellet opptrer det ordinære datasignalet i RZ-form på dens plussinngang. Dens minus-inngang er koplet via en RC kopling R-j_C^ til utgangen b hos frekvensmodulatoren 2. En likespenning U ^ gir passende for-spenning via motstanden R^ til minusinngangen hos komparatoren.

I fig. 5 anvendes den viste utførelsesform i det tilfellet hvor det ordinære datasignalet består av NRZ data, og i denne utførelsesform har en OG-krets 8 en inngang koplet til utgangen av komparatoren 7. Sistnevnte mottar kun klokke-signalene over sin plussinngang i dette tilfellet. Slik som i kretsen ifølge fig. 4, tilføres det frekvensmodulerte informasjonssignalet over kondensatorinngangen, idet et pulsbreddemodulert klokkesignal da opptrer på komparatorens utgang.

Et pulsbreddemodulert datasignal av RZ-typen oppnås på utgangen e av OG-kretsen, idet dette signal så tilføres

laserdrivtrinnet 5.

Fig. 6 viser en egnet utf ørelsesf orm avirmottakerenheten til-svarende senderenheten ifølge fig. 2. Mottakerenhetens inn-gangsside inneholder en fotodiode D, hvis. katode er koplet til et inngangsfilter 9 for den ekstraairiformasjonskanalen. Fotodiodens anode er på konvensjonell måfee tilkoplet inngangstrinnet 10 i mottakerenheten. Inngangsfilteret 9 består av et ledd som inneholder motstanden; og kondensa-toren . Motstanden R 2 tjener dessutemitil å forspenne foto-dioden D. Dette filter har en grensefrekvens = 1/1*2 ^C2+Cd^ ' hvor C, er fotodiodens kapasitans. Grensefrekvensen hos filteret 13 bør være høy nok til å gjennomkople frekvensbåndet

■ ±f ifølge fig. 1. Etter filteret 9 følger på konvensjonell måte en forsterker 11, et båndpassfilteri. 12 (fQ= frekvens-modulatorens midtfrekvens) og en frekvensdemodulator 13,

som er tilkoplet for å ekstrahere den ekstra informasjonskanalen. Det ordinære datasignalet oppnås på inngangstrinnets utgang. Fordelen med å ha, ifølge :fig. 6, et inngangsfilter 9 foran inngangstrinnet 10 er at'

a) inngangstrinnet kan overmoduleres uten å påvirke informasjonssignalet b) inngangstrinnets funksjon påvirkerrikke ekstraheringen av informasjonssignalet c) inngangstrinnets støykarakteristika.påvirkes ikke,og det trenger ikke å ha en lav nedre frekvensgrense.

Det ekstra inf ormas jonssignalet er blitt1, f rekvensmodulert før pulsbreddemodulasjon i utførelsesformen ifølge fig. 2 for sendersiden og fig. 6 for mottakersiden. Dette fører til modulasjon av gjennomsnittseffektenrfor det ordinære datasignalet. Ved anvendelse av andre modulasjonsmetoder er det også mulig å modulere gjennomsnittseffekten uten på for-hånd å utføre en frekvensmodulasjon. Overføring av tjenestekanalen vil da bli noe dårligere enn hva-som er omtalt i beskrivelsens innledning. Middeleffektmodulasjon av datasignalet kan også finne sted med andre typer av modulasjon enn pulsbreddemodulasjon. Det ordinære datasignalet kan f.eks. bestå av en bipolar pulsstrøm (bitstrøm) med det ekstra informasjonssignalet overlagret på det ordinære datasignalet. Slik som ved den allerede beskrevne pulsbreddemodu-las jon, gir dette en gjennomsnittseffektmodulasjon av datasignalet .

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for å overføre en ekstra informasjonskanal over et transmisjonsmedium, fortrinnsvis en optisk fiberlinje, over hvilken der sendes et ordinært datasignal i form av en bitstrøm av RZ typen mellom en senderside og en mottakerside, idet denne bitstrøm er kodet slik at lavfrekvensdelen i kodespekteret av strømmen (dens éffektspektrum) er kraftig undertrykket, idet den ekstra informasjonskanalen har en båndbredde (Af) som er vesentlig mindre enn bitfrekvensen (1/T=f0) for det ordinære datasignalet, karakterisert ved at datasignalet (a) som på sendesiden tilsvarer den ekstra informasjonskanalen, frekvensmoduleres med en midtfrekvens (fm) som er vesentlig lavere enn datasignalets ordinære bitfrekvens, og at det således oppnådde signal bevirkes til å modulere det ordinære datasignalet, idet det modulerte datasignalet overføres og detekteres på mottakersiden, og at en frekvensmodulasjon utføres på mottakersiden for gjenvinning av den ekstra informasj onskanalen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at i tilfellet hvor nevnte bitstrøm er av RZ-typen, tilveiebringes nevnte modulasjon og gjennomsnittseffekten, idet det etter nevnte frekvensmodulasjon oppnådde signal (b) får pulsbreddemodulere et signal (c eller d) som bestemmer det ordinære datasignalets bitstrøm.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at det nevnte signal (c eller d) består av klokkesignalet (c) som bestemmer bittakten (l/T) hos den bitstrømmen s'om tilsvarer det ordinære datasignalet.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte signal (c eller d) består av selve bitstrømmen (d).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det signal som tilsvarer den ekstra informasjonskanalen overlagres på det ordinære datasignalet for å gi modulasjon av nevnte signals gj ennomsnittseffekt.