SE521823C2 - Förfarande och arrangemang för dubbelriktad transmission över en gemensam fiber - Google Patents

Description

521 823 'lo fördubblas utan att antalet förstärkare behöver ökas. Den dubbelriktade trafiken kan också utnyttjas för skydd av trafik i optiska ringnät genom att frekvensskiftade kanaler bär en kopia av trafiken i samma fiber som originalet men motriktad denna. 10 15 20 25 30 35 521 823 Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen tillhandahåller ett förfarande för dubbelriktad kommunikation över en gemensam optisk fiber, varvid trafik leds genom en förbindelse med ett flertal med mellanliggande optiska förstärkare.

Enligt uppfinningen leds en första kanalgrupp som inkommer i en riktning på en sida av varje förstärkare till förstärkarens ingång och en andra kanalgrupp, som inkommer i motsatt riktning på den andra sidan av varje förstärkare, också till förstärkarens ingång. Trafiken från förstärkarens utgång uppdelas så att den första kanalgruppen leds vidare på andra sidan av förstärkaren i en riktning på förbindelsen och den andra kanalgruppen leds vidare på förbindelsen i motsatt riktning.

Den ordinarie trafiken i varje nod kan frekvensskiftas så att den ordinarie trafiken utgör den första kanalgruppen medan den frekvensskiftade trafiken utgör den andra kanalgruppen. Uppfinningen avser också ett arrangemang för att utföra förfarandet. Förfarandet och arrangemanget är definierade i patentkrav 1 respektive 5, medan föredragna utföringsformer är angivna i de underordnade patentkraven.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj nedan med hänvisning till bifogade ritningar, varav figur 1 är en schematisk illustration av föreliggande uppfinning, figur 2 visar en alternativ utföringsform av uppfinningen och figur 3 schematiskt visar ett ringnåt som kan utnyttja uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Som nämnts ovan tillhandahåller uppfinningen ett förfarande och ett arrangemang för att i en gemensam transportfiber skapa en uppdelning av kanaler i dubbelriktad transmission med gemensam förstärkning. Uppfinningen kan användas i en arkitektur för skyddsomkoppling av ringnät, där kostnadsskäl talar emot ett skydd byggt på konventionell arkitektur.

Med uppfinningen kringgås störningar från optisk olinjäritet hos fibrer i förstärkta länkar och fiberoptiska nät, utan att antalet fiberförstärkare behöver ökas.

I en variant av uppfinningen reduceras ej störningarna, men den dubbelriktade trafiken kan utnyttjas till skyddsomkoppling i ringnät.

Den grundläggande komponenten för att realisera dubbelriktad kommunika- tion med gemensam förstärkning är ett antal våglängdsselektiva kopplare. I det enklaste fallet behövs fyra enkla bredbandiga WDM-kopplare per förstärkare, men önskas FWM-immunisering krävs mer avancerad filtrering. Sådan är för närvarande 10 15 25 30 35 521 823 kostsam, men utvecklingen inom t ex MEMS (Integrated Micro Electro-Mechanical Systems) kan komma att ge nya, billigare komponenter med önskad funktionalitet.

Som ett enklare men gott alternativ till interfolieringsfilter föreslås också polarisa- torer.

I den fullt utvecklade uppfinningen, som syftar till skyddsomkoppling i ringnät, speglas trafik i ett svagt frekvensskiftat spektrum. Komponenter för ett sådant frekvensskift är realiserbara. De baseras på (kristalliska) material som fononväxelverkar med den optiska signalen, vilken kan skiftas med en storleks- ordning jämförbar med brillouinskiftet i optisk fiber.

I figur 1 visas schematiskt ett arrangemang enligt uppfinningen. Två förstärkare modifierade enligt uppfinningen visas sammankopplade med en fiber- länkförbindelse. Förbindelsen 1 utgörs av en optisk fiber. Utmed fibern finns förstärkare 2 utplacerade för att kompensera för dämpning i fibern. Förstärkarna 2 kan vara traditionella fiberförstärkare, tex EDFA ((Erbium-Doped Fiber Amplifier) med ett användbart spektrum från ca 1530 - 1565 nm. För att förstärkaren 2 skall kunna förstärka signalerna som kommer i motsatta riktningar görs en uppdelning så att båda signalerna leds till ingången på förstärkaren. Detta åstadkoms av kopplare 3, t ex bredbandiga WDM-kopplare.

Som synes inkommer en kanalgrupp 5 markerad med ljusa pilar från höger och en kanalgrupp 6 markerad med mörka pilar från vänster. Kanalgrupperna täcker tillsammans förstärkarens våglängdsspektrum. Kopplarna blockerar den ena kanalgruppen men släpper igenom den andra, så att båda grupperna 5, 6 leds till ingången till förstärkaren 2 och släpps ut i respektive motsatt riktning på andra sidan förstärkaren.

Uppfinningens funktionalitet är följande. l) Varje förstärkare 2 förstärker samtliga våglängder i en och samma riktning. 2) Frekvensspektrum delas upp i två grupper av våglängdskanaler på utgången av förstärkaren 2. 3) Dessa grupper leds i var sin riktning utmed transportfibern 1. Genom att fördela kanalerna på två riktningar kan samma antal kanaler uppnås per fiber och riktning som vid uteslutande enkelriktad transmission, varför fiberns kapacitet kan fördubblas.

Grupperna kan nu väljas på olika sätt, beroende på önskade system- egenskaper. 4.1) Kanalgrupperna interfolieras, dvs läggs samman med en viss, liten spektralförskjutning. Detta innebär att kanaler hos mötande trafik ligger förskjutna i våglängd relativt varandra. En lämpligt avvägd spektralförskjutning minimerar störningar pga rayleigh- och brillouinspridning från mötande kanaler i transport- 10 15 20 25 30 35 521 823 fibern. 4.2) Varje grupp ges samma, täta kanalavstånd som i förstärkaren 2, men delas upp spektralt i två intervall t ex 1530 - 1545 resp 1546 - 1565 nm om C- bandet hos EDFA utnyttjas. Enkelt kanalavstånd kan vara 0,8 nm enligt ITU- specifikation.

Med andra ord, ur ett kanalspektrum G med våglängder lt i stigande ordning, G = M, X2, Ä3,..,7t,,..,?tN uppdelas dessa i det interfolierade fallet (4. 1) enligt G1 = M, 7t3,..,7tN_, och G2 = X2, 7L4,..,ÄN Vid enkel uppdelning (4.2) sker detta i stället enligt Gl = Ål, Ä2,..,7t,_, och G2 = Äi, Ä¿+,,..,ÄN_ Fördelningen enligt (4. 1) har en transmissionsmässig fördel: för ett givet antal kanaler per riktning ger den relativt glesa fördelningen mellan våglängdskanaler löpande i samma riktning en potentiellt låg överhörning eftersom främst F WM reduceras, alternativt medger (4. 1) flera kanaler än (4.2). Fördelningen (4.2) medger att enklare filter med lägre selektivitet kan användas både vid förstärkarna 2 och vid add/drop-punkterna. 5) Efter en inledande kopplare 3 närmast förstärkarens utgång transpor- teras .respektive grupp utmed fiberlänken 1 och möter här den motriktade, kompletterande gruppen från en angränsande förstärkare. Vid länkens slut anländer gruppen till en kopplare som styr gruppen in i förstärkaren tillsammans med mötande, dämpad signal. Denna process upprepas ett antal gånger i flera fiber- länkar, under det att kanaler ur gruppen en efter en tappas av i någon drop-punkt och ersätts med nya trafikkanaler med samma våglängd.

Uppfinningen ger i varianten (4.l) - och med viss begränsning (4.2) - förutsättning att, utan att öka antalet förstärkare, möjliggöra skyddsomkoppling av trafik mellan alla noder i ett ringnät bestående av en enda fiber. Funktionaliteten får då tillägget att 6) Hela spektrum med alla ordinarie kanaler frekvensskiftas, ungefär med den dubbla frekvensen relativt brillouinskiftet hos optisk fiber (som är ca 11 GHz), med hjälp av energitillskottet från fononer alstrade i tidigare omnämnd komponent.

Detta spektrum innehåller en kopia av informationen hos ordinarie trafik som därmed ger fullständig redundans om signalen kunde reproduceras ”på andra sidan avbrottet". Detta kan ske genom att returnera signalen i en ring hela vägen mellan de noder som gränsar mot avbrottet. Den motsatt riktade trafiken, alltså den retur- nerande signalen, kommer att bestå av en något frekvensskiftad kopia av ordinarie trafik. Denna kopia får utgöra skyddad trafik i ett nät skyddat med hjälp av uppfinningen.

En interfolierad uppdelning kan medföra problem med våglängds- selektiviteten, bl a när ett stort antal filter måste passeras i ringnätet. Genom att 10 15 20 25 30 i 521 823 5 ersätta det tänkta multikanalfiltret ovan med (fyra) polarisatorer 4, såsom framgår av figur 2, undviks detta problem, eftersom samtliga våglängder (med rätt polarisation) kan passera polarisatorerna 4. En polarisator är dessutom enklare uppbyggd än ett multikanalfilter. För övrigt är principen likartad.

Den ”felriktade” signal som når utgången av en förstärkare 2 innebär inget problem då den antagna förstärkartypen normalt innehåller en inbyggd isolator.

Man håller även i minnet att signaleffekten in i förstärkarna är avsevärt mindre än effekten på förstärkarnas utgång. Med polarisatoremas placering nära förstärkaren 2 krävs ej en polarisationsbevarande fiber i länkarna mellan förstärkama, bara att respektive signalers polarisation bevaras i förstärkaren 2. Dämpningen i det optiska spåret härrör från fyra kopplare (4 X 3 dB) och från två polarisatorer (3 + O dB idealt). Detta ger totalt ca 15 dB vilket kompenseras av förstärkaren 2, men som ger ökat ASE-brus, Amplified Spontaneus Emíssíon, vid högre förstärkning.

Ytterligare brusbidrag kan uppstå då detektorfönstret kan behöva ökas.

Syftet med föreliggande uppfinning är att avlänka polariserat ljus från en riktning och sammanföra detta med annat inkommande polariserat ljus från en annan riktning (ex. kanalgrupp 5). För att förklara hur polarisatorerna fungerar betecknas de med en bokstav A, B, C och D, respektive. En första kanalgrupp 5 släpps igenom i en polarisator D till förstärkarens 2 ingång och en andra kanalgrupp 6 släpps igenom i en polarisator A till förstärkarens 2 ingång. De sammanförda kanalgrupperna 5 och 6 förstärks i förstärkaren 2. Efter förstärkaren 2 separeras kanalgrupperna 5 och 6 så att de kan transmitteras i olika riktning. Det betyder att den första kanalgruppen 5 släpps igenom i polarisator B och den andra kanalgruppen 6 släpps igenom i polarisator C. Kanalgruppen 6 blockeras av polarisatom C och kanalgruppen 5 blockeras av polarisatom B, Ovanstående principer gäller oavsett om våglängderna är desamma i transportnätets bägge riktningar eller ej.

Figur 3 visar uppfinningens tänkta tillämpning som skydd av trafiken i en optiskt förstärkt ring vid kabelavgrävning, avankring m.m. Figur 3 visar hur skyddet tillämpas i ett nät med tio add/drop-noder 9 (mindre pilarna) och mellanliggande transportlänkar med ett antal (ej visade) förstärkare vardera. Det yttre spåret 8 är vägen för ordinarie trafik, och det inre spåret 7 är den motriktade vägen för skyddad trafik. Bägge spåren löper i samma fiber. Den skyddade trafiken moturs består av en 10 15 20 521 823 (o något frekvensskiftad spegling (större pilar) av all trafik medurs i noden närmast fiberbrottet 10.

Av de större pilarna framgår att den skyddade trafiken (kopian) kan ledas fram utan avvikelser till samma punkt som normalt skulle passeras av den ordinarie trafiken (originalet). Trafiken har endast tagit en omväg runt platsen för trafikbrottet.

Uppfinningens princip kan tillämpas vid uppgradering av befintliga länkar och nät, för att höja transportkapaciteten (antal kanaler) eller ökad nätfunktionalitet (skyddet). Tillämpningen av uppfinningen skapar ej konflikt med gällande ITU- standarder (Intemational Telecommunications Union) då signallasrarna får ha standardfrekvenser. Detektorernas filter måste dock vara tillräckligt bredbandiga för att acceptera både ordinarie och speglad (skyddad) trafik.

Med uppfinningen kan skyddet av ringar realiseras på ett nytt sätt: den skyddade trafiken får dela både en gemensam fiber och samtliga linjeförstärkare med den normala trafiken.

Uppgradering av ett befintligt optiskt förstärkt fibernät kan ske utan att installera ny fiber, och i vissa fall utan att ändra förstärkarna. Den fysiska förändringen består av ett antal komponenter som kopplas till förstärkarens ingång och utgång.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 ,521 823 :L PATENTKRAV

1. Förfarande för dubbelriktad kommunikation över en gemensam optisk fiber, varvid trafik leds genom en förbindelse ( 1) med ett flertal noder som vardera innefattar en optisk förstärkare (2), och en första kanalgrupp (5) inkommande i en riktning på en sida av varje förstärkare (2) leds till förstärkarens (2) ingång, och en andra kanalgrupp (6) inkommande i motsatt riktning på den andra sidan av varje förstärkare (2) också leds till förstärkarens (2) ingång; varvid trafiken från förstärkarens (2) utgång uppdelas så att den första kanalgruppen (5) leds vidare på andra sidan av förstärkaren (2) i en riktning på förbindelsen (1) och den andra kanalgruppen (6) leds vidare på förbindelsen (1) i motsatt riktning, kännetecknat av att den första kanalgruppen (5) sänds polariserad i en första polarisationsriktning medan den andra kanalgruppen (6) sänds polariserad i en andra polarisationsriktning, så att uppdelningen av kanaler till och från förstärkaren (2) kan ske medelst polarisatorer (4).

2. Förfarande i enlighet med krav 1, kännetecknat av att den ordinarie trafiken i varje nod (9) frekvcnsskiftas, och att den ordinarie trafiken utgör den första kanalgruppen medan den frekvensskiftade trafiken utgör den andra kanal- gruppen.

3. Förfarande i enlighet med krav 1 eller 2, kännetecknat av att den första kanalgruppen är interfolierad med den andra kanalgruppen.

4. Förfarande i enlighet med krav 1 eller 2, kännetecknat av att den första och andra kanalgruppen liggeri separata frekvensintervall.

5. Arrangemang för dubbelriktad kommunikation över en gemensam optisk fiber, varvid trafik leds genom en förbindelse (1) med ett flertal noder som vardera innefattar en optisk förstärkare (2), innefattande: kopplare (3, 4) på förstärkarens (2) ingång för att leda en första kanal- grupp (5) inkommande i en riktning på en sida av varje förstärkare (2) till förstärkarens (2) ingång, och att leda en andra kanalgrupp (6) inkommande i motsatt riktning på den andra sidan av varje förstärkare (2) också till förstärkarens (2) ingång; kopplare (3, 4) på förstärkarens (2) utgång för att uppdela trafiken så att den första kanalgruppen (5) leds vidare på andra sidan av förstärkaren (2) i en riktning på förbindelsen (1) och den andra kanalgruppen (6) leds vidare förbindelsen (1) i motsatt riktning, kännetecknat av att kopplarna (3,4) utgörs av polarisatorer (4) för att skilja den första kanalgruppen (5) polariserad i en första polarisationsriktning och den andra kanalgruppen (6) polariserad i en andra polarisationsriktning. 10 521 823 e?

6. Arrangemang i enlighet med krav 5, kännetecknat av en anordning för att frekvensskifta den ordinarie trafiken i varje nod (9), så att den ordinarie trafiken utgör den första kanalgruppen medan den frekvensskiftade trafiken utgör den andra kanalgruppen.

7. Arrangemang i enlighet med krav 6, kännetecknat av att åtminstone en del av förbindelsen är anordnad i en ring (7, 8), varvid den frekvensskiftade trafiken utgör skyddad trafik.

8. Arrangemang i enlighet med något av kraven 5 till 7, kännetecknat av att den första kanalgruppen är interfolierad med den andra kanalgruppen.

9. Arrangemang i enlighet med något av kraven 5 till 7, kännetecknat av att den första och andra kanalgruppen ligger i separata frekvensintervall.