WO2007101779A1

WO2007101779A1 - Bidirektionale optische verstärkeranordnung

Info

Publication number: WO2007101779A1
Application number: PCT/EP2007/051563
Authority: WO
Inventors: Stefan Gianordoli; Lutz Rapp; Michael Rasztovits-Wiech; Andreas Stadler
Original assignee: Nokia Siemens Networks Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2007-09-13
Also published as: CN101479968B; JP4898845B2; EP1994659A1; US20090028562A1; DE102006010147A1; CN101479968A; US8644707B2; KR101364960B1; EP1994659B1; KR20090004913A; JP2009529228A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bidirektionale optische Verstärkeranordnung (VA) vorzugsweise für den Einsatz in einem PON-System, die zwischen einem ersten Netzabschluss (OLT) und einem zweiten Netzabschluss (ONU) angeordnet ist und in einer Richtung von einem optischen Downstream-Signal (OSD) und in der Gegenrichtung von einem optischen Upstream-Signal (OSD) durchlaufen wird. Die optische Verstärkeranordnung besteht aus einem ersten Teil mit zwei Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheiten (D1) und (D2), einem unidirektionalen optischen Verstärker (E1) und einem Transponder (T), in dem die optischen Downstream- und Upstream-Signale (OSU und OSD) ge- trennt voneinander verstärkt werden. In einem zweiten Teil werden die beiden gegenläufigen Signale (OSU und OSD) in einem bidirektionalen Verstärker (E2) verstärkt. Im bidirektionalen optischen Verstärker (E2) wird durch das kontinuierliche Downstream-Signal (OSD) ein konstanter Gewinn aufrechterhalten, so dass für das Upstream-Signal (OSU) ein stabiler Verstärkerbetrieb unabhängig vom Burstaufkommen erreicht wird. In einer Ausführungsvariante ist ein Splitter (S1) in die erfindungsgemäße Verstärkeranordnung (VA) integriert.

Description

Beschreibung

Bidirektionale optische Verstarkeranordnung

Die Erfindung betrifft eine bidirektionale optische Verstarkeranordnung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 und ein optisches Ubertragungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Bei optischen Netzen wird zwischen Weitverkehrsnetzen, den so genannten „Core-Netzwerken" („core" engl, für Kern) und Zugangsnetzen, den „Access-Netzwerken" („access" engl, für Zugang) unterschieden. Die Zugangsnetze können rein passiv ausgestaltet sein und werden in diesem Fall als PONs (engl, für „passive optical network") bezeichnet. Kennzeichnend für ein PON ist, dass eine zentrale Vermittlungs- und Management- Einheit („optical line termination", abgekürzt OLT) zu/von mehreren Teilnehmern Daten übertragt/empfangt. Auf der Teilnehmerseite wird zwischen optischen Netzabschlussen (engl. „optical network termination", abgekürzt ONT) als Ausgangspunkt für weitere teilnehmerseitige Netzwerke, oder optischen Netzterminals (engl, „optical network unit", abgekürzt ONU) unterschieden, was im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung jedoch nicht relevant ist. Im Folgenden wird allein der Beg- riff des Netzterminals ONU weiter verwendet. Die Verbindung zwischen den Netzabschlussen OLT und den Netzterminals ONUs erfolgt über mindestens einen optischen Leistungsteiler oder Sternkoppler (engl, „splitter") mit dem Aufteilungsverhaltnis 1:N (N = Anzahl der Teilnehmer) . Der Datenfluss in einem PON erfolgt demnach in beiden Richtungen zwischen dem Netzab- schluss des übergeordneten Netzes oder der Weitverkehrsstrecke und den zahlreichen optischen Netzabschlussen auf der Teilnehmerseite. Der Signalfluss von der OLT-Einheit zu den optischen Netzterminals ONUs wird als Downstream bezeichnet. Die Ubertragungsrichtung von der Teilnehmerseite ONU zur OLT wird als Upstream bezeichnet. Sowohl Upstream-Signale als auch Downstream-Signale werden meist auf einer einzigen Glasfaser übertragen, was als Duplex-Betrieb bezeichnet wird. Man verwendet dazu unterschiedliche Wellenlangen. In Downstream- Richtung erfolgt die Übertragung in einem ersten „Wellenlan- genkanal" im Zeitmultiplex-Broadcast-Mode als kontinuierlicher Datenstrom. In Upstream-Richtung erfolgt die Übertragung in einem zweiten Wellenlangenkanal im Zeitmultiplexbetrieb burstweise. Über bestimmte Ubertragungsprotokolle wird ausgehandelt, wann ein ONU senden darf. Die Reichweite ist derzeit typischerweise maximal 20 km, der Splittingfaktor maximal 1:64 und die Datenrate maximal 2,5 Gbit/s.

Die Weiterentwicklung dieser Systeme für höhere Datenraten ist in verschiedenen Standards festgelegt (z . B. BPON, EPON, GPON) . Die neueste Entwicklung von PONs zu Datenraten von 10 Gbit/s mit Gesamtreichweiten von 100 km und einer Teilneh- merzahl von bis zu 1024 oder gar 2048 wird als SuperPON bezeichnet. Einen Überblick zum derzeitigen Entwicklungsstand von SuperPON ist in dem Artikel „SuperPON - Ein PON der nächsten Generation" von A. Stadler, M. Rasztovits-Wiech und S. Gianordoli erschienen im ITG-Fachbericht Band 189, VDE- Verlag, Seiten 57-62 gegeben. Durch den hohen Splitting- Faktor steigen die Dampfungsverluste des optischen Signals in beiden Richtungen stark an. So sind bereits bei einem 1:2- Splittingfaktor ungefähr Dampfungen von ca. 3-3,5 dB zu erwarten. Bei einem Gesamtaufteilungsverhaltnis von 1:512, was neun Splitting-Stufen entspricht, werden Dampfungen von maximal 31,5 dB erreicht. Wird die Streckendampfung mitgerechnet, die in etwa bei 7 dB liegt, summieren sich die Dampfungsverluste entsprechend. Die höhere Datenrate erfordert ferner eine höhere Empfangsleistung der optischen Receiver.

Da die Sendeleistung der Transmitter nicht weiter erhöht werden kann und sehr hohe Verluste aufgrund des hohen Splitting- Faktors zu überwinden sind, müssen die optischen Signale entlang der Strecke in beiden Richtungen verstärkt werden. Am einfachsten geschieht dies mit einem Erbium-dotierten Faser- verstarker (EDFA) . EDFAs sind üblicherweise für unidirektionale Verstärkung ausgelegt, können aber auch bidirektional betrieben werden. Bei der Realisierung eines bidirektionalen Verstärkers mittels EDFAs existieren in der Literatur unterschiedliche Lösungen. In der internationalen Patentanmeldung WO 1995/15625 sind Anordnungen aus EDFAs, WDM-Kopplern, und optischen Isolatoren offenbart, die für optische Signale, die in zwei Wellenlängenkanälen und gegenläufiger Richtung propagieren, eine bidirektionale Verstärkung gewährleisten. In einem ersten Ausfüh- rungsbeispiel werden die Signale mittels eines ersten

Kopplers räumlich voneinander getrennt, einzeln mittels eines EDFAs in ihrer jeweiligen Propagationsrichtung verstärkt und anschließend mittels eines zweiten Kopplers wieder zusammengefügt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die op- tischen Signale in beiden Richtungen in einer einzelnen Verstärkungsfaser verstärkt. Auch in der amerikanischen Patentanmeldung US2004/0228632 ist eine bidirektionale optische Verstärkeranordnung gezeigt, bei der die Verstärkung für zwei gegenläufige Signale in einer Verstärkungsfaser erfolgt. In- nerhalb des WDM-Systems sind zwei Duplex Filter angeordnet, die der Zusammenfassung oder der Trennung der sende- oder empfangsseitigen Signale dienen. Die Filter weisen jeweils auf der Seite der Sender und Empfänger zwei Anschlüsse auf. Auf den anderen Seiten weisen die Filter jeweils einen ge- meinsamen Anschluss für die gegenläufigen Signale auf, über den die Filter über eine mit Erbium dotierte Faser verbunden sind.

Neben der prinzipiellen Verstärkerauslegung stellen sich in- nerhalb der PON-Systeme erhöhte Anforderungen an eine Verstärkerregelung für die burstweisen Upstream-Signale, weil zwischen einzelnen Datenbursts längere Zeitlücken von beispielsweise mehreren 100 μs auftreten können und weil die Datenbursts Amplitudenunterschiede von bis zu 17 dB aufweisen können. Die charakteristischen Sättigungs- und Erholzeitkonstanten bei EDFAs liegen ebenfalls im Bereich zwischen 100 μs bis 10 ms, so dass Leistungsschwankungen des Eingangssignals zu Einschwingvorgängen (Transienten) im Ausgangssignal des EDFAs führen. Normalerweise wird mittels Gewinnregelungen ein konstanter Gewinn eingestellt, um die Inversion innerhalb des Dotier-Elements Erbium auf einem vorgegebenen Sollwert zu halten. Liegt am Eingang des Verstärkers kein Signal an, ist eine Gewinnregelung prinzipiell nicht möglich, da das Referenzsignal am Eingang des Verstärkers fehlt. Liegt nun durch Eintreffen eines Datenbursts wieder Signalleistung am EDFA- Eingang an, so ist die Pumpleistung zunächst nicht optimal zur Erhaltung eines konstanten Gewinns eingestellt. Es wird eine Zeitlang dauern, bis der Sollwert des Gewinns respektive der Ausgangsleistung erreicht ist. Diese starke Abhängigkeit der Verstärkerdynamik von der Eingangsleistung soll bei der Verstärkung der burstartigen Upstream-Datensignale unterbunden werden.

Daher wird nach einfachen Lösungen für eine optische Verstärkeranordnung gesucht, um eine möglichst optimale Verstärkung des kontinuierlichen Downstream-Signals und des burstförmigen Upstream-Signals zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 und durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen .

Bei dem erfindungsgemäßen bidirektionalen optischen Verstärker handelt es sich um eine einfache Anordnung, die insbesondere für das burstförmige Upstream-Signal den Vorteil einer konstanten Verstärkung bietet. Erfindungsgemäß wird das Downstream-Signal dazu genutzt, um unabhängig vom Burstauf- kommen einen stabilen Verstärkerbetrieb und eine konstante Inversion im Verstärkermedium einzustellen. Auf diese Weise wird beispielsweise ein weiterer Fülllaser, der benötigt würde, um die Inversion konstant zu halten, eingespart. Das der- art konstant verstärkte Upstream-Signal kann bei Bedarf mittels des nachfolgenden Transponders nochmals verstärkt werden. Das Downstream-Signal erfährt vorteilhaft eine zweistufige Verstärkung. In der ersten unidirektionalen Verstärker- stufe wird die Rauschzahl optimiert, in der zweiten die Ausgangsleistung möglichst hoch eingestellt. Vorteilhaft werden für die gesamte Verstärkeranordnung prinzipiell nur zwei Pumplaser (einen für den unidirektionalen Verstärker und ei- nen zweiten für den bidirektionalen Verstärker) benötigt.

Dies bedeutet eine erhebliche Kostenersparnis im Vergleich zu einer Anordnung, bei der beispielsweise zusätzlich zu den EDFA-Pumplasern ein Fülllaser eingespeist würde.

Vorteilhaft werden als optische Verstärker innerhalb der erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung mit Erbium-Ionen dotierte Faserverstärker eingesetzt, weil sie am leichtesten in das optische Netzwerk zu integrieren sind. Der Einsatz sowohl von uni- als auch von bidirektionalen EDFAs als Teile der erfin- dungsgemäßen Verstärkeranordnung stellt eine kostengünstige und äußerst effektive Realisierungsvariante dar.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in einem bidirektional betriebenen EDFA das Downstream- Signal und das Upstream-Signal in beiden Richtungen in einer Verstärkungsfaser verstärkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird das Upstream-Signal durch den Einsatz eines Regenerators nochmals verstärkt, gegebenenfalls geformt und auf einen anderen Wellenlängenkanal umgesetzt. Die Wellenlängenumsetzung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die bidirektionale Verstärkeranordnung an ein Metro-Netzwerk angeschlossen wird, das im Wellenlängen-Multiplexbetrieb betrieben wird. Auf diese Weise können Kapazitäten im Netzwerk erweitert werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die EDFAs derart geregelt, dass in Downstream-Richtung der erste unidirektio- nale Verstärker eine geringe Rauschzahl bei konstanter Aus- gangsleistung aufweist und der bidirektionale Verstärker für das Downstream-Signal eine konstante und ausreichend hohe Ausgangsleistung aufweist. Durch die Verstärkerregelungen kann ein optimaler Betrieb erreicht werden. Wird auf der Seite der Teilnehmer bereits eine erste Splitter-Einrichtung mit einem relativ geringen AufSplitting- Verhältnis von beispielsweise 1:8 fix in den Verstärkeraufbau integriert, werden Reflexionen und Streueffekte von dem nachgeschalteten Fasernetzwerk gedämpft. Dadurch kann die Verstärkung des bidirektionalen Verstärkers größer gewählt werden. Auch wird die Leistung in Richtung der Teilnehmer gedämpft, so dass aus Sicherheitsgründen keine Laserabschaltme- chanismen benötigt werden. Je hochwertiger dieser erste

Splitter gewählt wird, desto geringer sind die Toleranzanforderungen an folgende Splitter. Da der in Downstream-Richtung sich anschließende Netzwerkteil rein passiv ausgelegt ist, fallen geringe Wartungskosten an und Kostenvorteile werden ausgeschöpft.

Wird auf der Seite der zentralen Vermittlungseinheit die erste Verzweigungs- und Zusammenfassungs-Einheit durch einen optischen Add/Drop-Multiplexer ersetzt, ergibt sich der Vor- teil, dass das Downstream-Signal einem Metro-Kernnetz entnommen und das Upstream-Signal dem Metro-Kernnetz hinzugefügt werden kann. Durch den Anschluss an ein Metro-Kernnetz, das vorzugsweise im Wellenlängen-Multiplex-Betrieb ausgeführt ist, erfolgt eine effektivere Ausnutzung des Netzwerks und erhebliche Datenmengen mehrer Access-Verbindungen können transportiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der bidirektionalen optischen Verstärkeranordnung Fig. 2a, b zwei Ausführungsvarianten der Anschlusseinrichtungen auf der Teilnehmerseite

Fig. 3a, b zwei Ausführungsvarianten der Anschlusseinrichtungen auf der Seite der zentralen Ver- mittlungseinrichtung OLT mit Metro-Netzwerk

Fig. 4 Ausführungsvariante der bidirektionalen optischen Verstärkeranordnung mit optischem Verstärker im angeschlossenen Metro-Netzwerk

Wie in Fig. 1 dargestellt besteht die erfindungsgemäße bidirektionale optische Verstärkeranordnung VA prinzipiell aus zwei Teilen. In einem ersten Teil, bestehend aus zwei Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheiten Dl und D2, aus einem unidirektionalen optischen Verstärker El und aus einem Transponder T werden die optischen Downstream- und Upstream- Signale getrennt voneinander verstärkt. In einem zweiten Teil werden die beiden gegenläufigen Signale in einem bidirektionalen Verstärker E2 verstärkt.

Die erfindungsgemäße optische Verstärkeranordnung ist vor dem Hintergrund der Realisierung eines SuperPON-Systems entstanden, bei dem in Downstream-Richtung Datenraten von bis zu 10 GBit/s bei einer mittleren Kanalleistung von 1 mW übertragen werden. In Upsteram-Richtung sind Datenraten von bis zu 2,5 GBit/s bei einer mittleren Kanalleistung von 4 mW vorgesehen. In Downstream-Richtung betrachtet führt von der Seite des ersten Netzabschlusses OLT eine bidirektionale Verbindung Wl beispielsweise eine Glasfaser zu einer ersten Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit Dl. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein optisches Duplexfilter, in dem das optische downstream-Signal OSD vom optischen Upstream-Signal OSU getrennt wird. Von diesem Duplex-Filter Dl führen zwei Verbindungen WD und WU über die Anschlüsse A2 und A3 zu den Anschlüssen A4 und A5 einer zweiten Verzweigungs- und Zusam- menfassungseinheit D2, wobei es sich ebenfalls um ein Filter oder eine Multiplexereinheit handelt, in der die Upstream- und Downstream-Signale voneinander getrennt oder zusammenge- fasst werden. Im Verbindungspfad WD für das Downstream-Signal OSD ist ein unidirektionaler optischer Verstärker El angeordnet. Vorzugsweise wird als Verstärker ein EDFA eingesetzt. Hinter dem Verstärker El wird ein Teil des verstärkten Downstream-

Signals über einen Koppler Kl ausgekoppelt und einem Leistungsmonitor Ml zugeführt. Die Verstärkung von El wird mit Hilfe des Leistungsmonitors Ml so geregelt, dass die Ausgangsleistung von El einen konstanten Wert erreicht. Ferner wird der Verstärker derart ausgelegt, dass eine gute Rauschzahl erreicht wird. Der optische Verstärker kann ko- oder kontradirektional mittels einer oder mehreren Laserquellen gepumpt werden. Die Pumpquelle ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Als Verstärkeraufbauten kommen herkömmliche ein- oder mehrstufige EDFA-Aufbauten je nach Anforderungen und Randbedingungen zum Einsatz. Ferner können entlang der Verbindung WD oder innerhalb des Verstärkers El Isolatoren eingesetzt sein. Der Einsatz von Wellenlängenfiltern im Pfad WD ist e- benfalls denkbar. Alternativ kann der Durchlassbereich des Duplexfilters derart gewählt werden, dass es ebenfalls als geeignetes Wellenlängenfilter wirkt.

Nach Durchlaufen des Verstärkers Dl wird das Downstream- Signal OSD über das optische Duplexfilter D2 mit dem Upstream-Signal OSU zusammengefasst und dem bidirektionalen optischen Verstärker E2 zugeführt. Auch E2 ist vorzugsweise als EDFA realisiert. Die Verstärkung von EDFA E2 wird mit Hilfe des Leistungsmonitors M2 so eingestellt, dass die Ausgangsleistung von E2 in Downstream-Richtung einen konstanten und ausreichend hohen Wert erreicht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Ausgangsleistung von EDFA El so eingestellt wird, dass die Verstärkung von E2 dennoch ausreichend gering ist, um weder eine Schwingbedingung für E2 zu erfüllen, noch merkliche Signalverzerrungen zu verursachen. Durch die Rege- lung der Ausgangsleistungen von El und E2 resultiert ein konstanter Gewinn für den Verstärker E2. Ein Verstärkungswert von in etwa 20 dB sollte für den Verstärker E2 nicht überschritten werden. Die Ausgangsleistung von EDFA El wird wei- terhin so eingestellt, dass die Eingangsleistung von E2 in Downstream-Richtung wesentlich größer ist als in Upstream- Richtung ist. Dadurch ist gewährleistet, dass das burst- förmige Upstream-Signal eine konstante Verstärkung erfährt und das Downstream-Signal nicht durch Wechselwirkungen im

EDFA E2 mit dem Upstream-Signal gestört wird. Das Downstream- Signal sorgt demnach für eine konstante Inversion des Verstärkers E2 und ein konstanter Arbeitspunkt ist eingestellt. Der EDFA E2 wird bevorzugt in Upstream-Richtung gepumpt, weil so in Upstream-Richtung eine bessere Rauschzahl erreicht wird.

Je nach Datenrate können innerhalb der bidirektionalen Verstärkeranordnung VA in beiden Signal-Richtungen Mittel zur Dispersionskompensation wie Gitter oder dispersionskompensie- rende Fasern eingesetzt werden. Insbesondere in Downstream- Richtung ist aufgrund der höheren Datenrate eine Anordnung einer dispersionskompensierenden Faser innerhalb des Pfades WD oder innerhalb des Verstärkers El denkbar.

In Upstream-Richtung werden die von den einzelnen Teilnehmern ONUl, ONU2 bis ONUN kommenden burst-förmigen Upstream-Signale einer Splitter-Einrichtung SE (Splittingverhältnis 1:N) zu einem Gesamt-Upstream-Signal OSU zusammengefasst . Das Upstream-Signal OSU wird im EDFA E2 verstärkt, und anschließend im Duplexer D2 vom Downstream-Signal OSD getrennt. Im Verbindungspfad WU zum nächsten Duplexer Dl ist ein geeigneter Regenerator RxTx angeordnet, z. B. ein burst-tauglicher Transponder T. Das im Transponder empfangene optische Signal weist zwei „logische Zustände" auf, die der logischen 1 oder 0 entsprechen, und einen dritten Zustand zwischen den Daten- bursts, bei dem alle Sendelaser der ONUs ausgeschaltet sind. In einer Ausführungsvariante werden diese „dreistufigen" optischen Datenbursts in einem optisch-elektrischen Wandler in elektrische Datenbursts umgesetzt und einem Begrenzer- Verstärker oder einer Schwellwertschaltung zugeführt. Dort werden sie in binäre Datenbursts umgesetzt und anschließend elektro-optisch gewandelt. Die Laser, die zur elektro- optischen Wandlung im Transponder eingesetzt werden, können bei dieser Ausführungsvariante stets angeschaltet bleiben und ein kontinuierliches Signal mit einheitlicher Amplitude senden. Auf diese Weise erzeugt der Transponder trotz eines in seiner Amplitude stark variierenden Eingangssignals ein in seiner Amplitude annähernd konstantes Ausgangssignal. Zusätzlich sendet der Regenerator bei längeren Empfangspausen ein Füllsignal (beispielsweise eine ,,0-1"-Folge) aus. Eine 3R- Regeneration im Transponder ist nicht zwingend erforderlich. Eine Umsetzung der Wellenlänge des Upstream-Signals OSU innerhalb des Transponders ist vorteilhaft, wenn das Upstream- Signal im Anschluss einem WDM-Netzwerk zugeführt wird. Das derart regenerierte Gesamt-Upstream-Signal wird anschließend im Duplexer Dl mit dem Downstream-Signal vereinigt.

Die bidirektionale optische Verstärkeranordnung VA ist in einem PON-Netzwerk zwischen dem ersten Netzabschluss der zentralen Vermittlungseinheit OLT und einer Splitter-Einrichtung SE angeordnet. Die Splitter-Einrichtung SE ist an die einzel- nen Netzterminals ONUl, ONU2, ... ONUN der N Teilnehmer angeschlossen, die den zweiten Netzabschluss bilden. In der Regel wird es sich bei der Splitter-Einrichtung SE um eine Anordnung handeln, die aus mehreren hintereinander geschalteten Einzelsplittern oder Sternkopplern besteht. Dies ist in Fig. 2a dargestellt. Auf der Teilnehmerseite sind an jeden Ausgang eines ersten Splitters Sl mit dem Splittingfaktor l:nl jeweils weitere Splitter S (2,1) bis s(2,nl) über jeweils eine eigene Glasfaser angeschlossen. Der Gesamt-Splitting-Faktor 1:N wird dabei so aufgeteilt, dass N = nl*n2*..*ni ist. Die Access-Verbindungen zwischen dem ersten Koppler und den Teilnehmeranschlüssen ONUs sind rein passiv ausgeführt und brauchen keine Wartung. Auf allen Access-Verbindungen hinter der erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung VA werden dieselben Wellenlängen für diesselben Dienste verwendet (für Upstream- und Downstream-Signale jedoch getrennte Wellenlängen), so dass einheitliche Netzterminals ONUs verwendet werden können. Die Entfernung zwischen den Netzterminals ONUs und der optischen Verstarkeranordnung VA betragt üblicherweise bis zu 30 km. In den Figuren 2a und 2b ist diese Weglange auf die optischen Weglangen zwischen den Splittern verteilt, was durch die zahlreichen Faserschleifen angedeutet ist. Dabei können zwischen den einzelnen Splittern auch größere Entfernungen von einigen km zurückzulegen sein.

In einer weiteren Ausfuhrungsvariante wird der erste Splitter Sl auf der Teilnehmerseite in die Verstarkeranordnung VA integriert. In Fig. 2b ist das Blockschaltbild einer solchen Verstarker- und Splitteranordnung VSA abgebildet. Der erste Splitter Sl ist hier auf der Teilnehmerseite unmittelbar im Anschluss an den Verstarker E2 angeordnet. Bei dem Splitter Sl wird ein kleineres Aufteilungsverhaltnis von beispielsweise 1:8 gewählt. Weitere Splitter werden entlang der Strecke zu den Netzterminals ONUs über die oben genannte Weglange von 30 km angeordnet. Der Einbau des ersten Splitters Sl in die Verstarkeranordnung VA bietet vielfache Vorteile für das U- bertragungssystem:

a) Reflexionen und Rayleigh-Streuung werden durch den Splitter Sl gedampft. Dadurch kann die Verstärkung von E2 auch großer als die übliche Grenze von 20 dB gewählt werden.

b) Die Unterdrückung der stimulierten Brillouin-Streuung für das Downstream-Signal wird vereinfacht oder entfallt.

c) Auch andere nichtlineare Verzerrungen für das Downstream- Signal werden verringert.

d) Die optische Leistung am Ausgang der SVE in Downstream- Richtung ist geringer und entspricht unter Umstanden sogar Laserklasse 1. Somit werden keine Laserabschaltemechanismen auf der Teilnehmerseite benotigt. e) Wird der Splitter Sl sehr hochwertig mit gleichförmiger Dampfung gewählt, so fallen die Anforderungen an die zahlreichen nachfolgenden Splitter.

In Fig. 3 sind zwei Ausfuhrungsbeispiele für den Anschluss der erfindungsgemaßen Verstarkeranordnung VA oder VSA auf der Seite der zentrale Vermittlungs- und Management-Einheit OLT angegeben. In der Regel wird die erfindungsgemaße Verstarkeranordnung VA oder VSA auf dieser Seite an ein Metro-Netzwerk angeschlossen sein. Um einen Zugang zu dem Metro-Netzwerk zu erhalten, wird statt der Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit Dl der Verstarkeranordnung VA oder VSA ein optischer Add/Drop Multiplexer AD eingesetzt. Die Verstarkeranordnung VA oder VSA ist in diesem Fall gleichzusetzen mit einer so genannten Metro-Anschlusseinrichtung (engl. „Metro-Access- Point") , abgekürzt MAP) . Die MAP stellt den Schnittpunkt zwischen dem Metro-Netzwerk und dem Access-Bereich dar. Im Metro-Bereich erfolgt die Übertragung vorteilhaft im Wellenlan- gen-Multiplex-Betrieb, so dass die erheblichen Datenmengen mehrerer Access-Verbindungen transportiert werden können. Die Management- und Vermittlungszentrale ist Teil dieses Metro- Netzwerkes und steuert von da auch den Datenverkehr zu den einzelnen MAPs mit deren angeschlossenen ONUs. In Fig. 3a sind mehrere VA oder VSA respektive MAPs entlang einer bidi- rektional betriebenen Glasfaserverbindung angeordnet. Dabei kann es sich entweder um zwei Glasfasern handeln, in denen eventuell nur eine Wellenlange betrieben wird oder um eine Faser mit unterschiedlichen Wellenlangenkanalen . In Fig. 3b ist die MAP an einen unidirektionalen WDM-Glasfaserring ange- schlössen. Entlang des Glasfaserrings können weiter Verstar- keranordnungen VA oder VSA respektive MAPs angeordnet sein.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausfuhrungsvariante der erfin- dungsgemaßen Verstarkeranordnung VA oder VSA, wenn sie als Metro-Access-Point MAP ausgebildet ist, dargestellt. Hier ist der optische Verstarker El aus dem Verbindungspfad WD innerhalb des Metro-Ringnetzwerkes in Downstream-Richtung vor dem Add/Drop-Multiplexer AD angeordnet. In diesem Fall dient El als Inline-Verstärker für die Signale, die an dieser Stelle anliegen. Die anliegenden Signale sind unterschiedlich, da in jeder MAP ein Downstream-Signal abgezweigt und ein Upstream- Signal zum Metro-Netzwerk hinzukommt. Entlang des Verbin- dungspfades WD für das Downstream-Signal wird ein Teil des Signals OSD abgezweigt und einem Leistungsmonitor Ml zugeführt, der den Verstärker El regelt. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt darin, dass mittels El die Einfügedämpfung des Add/Drop-Multiplexers AD und die Faserdämpfung zwischen den einzelnen MAPs kompensiert werden. Auf diese

Weise kann sowohl die Anzahl der MAPs im Netzwerk, als auch die Reichweite für die Signalübertragung innerhalb des Netzwerks erhöht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung (VA), die zwischen einem ersten Netzabschluss (OLT) und einem zweiten Netzabschluss (ONU) angeordnet ist und in einer Richtung von einem optischen Downstream-Signal (OSD) und in der Gegenrichtung von einem optischen Upstream-Signal (OSD) durchlaufen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf der Seite des ersten Netzabschlusses (OLT) eine erste Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (Dl) angeordnet ist, dass diese Einheit (Dl) auf der Seite des ersten Netzab- Schlusses (OLT) mindestens einen gemeinsamen Anschluss (Al) für beide Signale (OSD und OSU) aufweist und auf der Seite des zweiten Netzabschlusses (ONU) einen Ausgang (A2) für das Downstream-Signal (OSD) und einen Eingang (A3) für das Upstream-Signal (OSU) aufweist, dass der Ausgang (A2) für das Downstream-Signal (OSD) über einen unidirektionalen optischen Verstärker (El) mit einem Eingang (A4) für das Downstream-Signal (OSD) einer zweiten Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) verbunden ist, dass ein Ausgang (A5) für das Upstream-Signal (OSU) der zwei- ten Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) über einen Transponder (T) mit dem Eingang (A3) für das Upstream-Signal (OSU) der ersten Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (Dl) verbunden ist, dass die zweite Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) auf der Seite des zweiten Netzabschlusses (ONU) einen gemeinsamen Anschluss (A6) für beide Signale (OSD und OSU) aufweist, der mit einem bidirektionalen optischen Verstärker (E2) verbunden ist, von dem aus ein gemeinsamer Anschluss (A7) für beide Signale (OSD und OSU) zum zweiten Netzab- Schluss (ONU) führt.

2. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung, die zwischen einem ersten Netzabschluss (OLT) und einem zweiten Netzabschluss (ONU) angeordnet ist und in einer Richtung von einem optischen Downstream-Signal (OSD) und in der Gegenrichtung von einem optischen Upstream-Signal (OSD) durchlau- fen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Netzabschluss (OLT) in einem Metro- Ringnetzwerk angeordnet ist, dass das Downstream-Signal (OSD) von dem ersten Netzabschluss (OLT) einem ersten Anschluss (AAl) einer Add/Drop-Einrichtung (AD) zugeführt wird, dass diesem ersten Anschluss (AAl) der Add/Drop-Einrichtung (AD) ein unidirektionaler optischer Verstärker (El) für das Downstream-Signal (OSD) unmittelbar vorgeschaltet ist, dass das Upstream-Signal (OSU) von einem zweiten Anschluss

(AA2) der Add/Drop-Einrichtung (AD) dem ersten Netzabschluss (OLT) zugeführt wird, dass die Add/Drop-Einrichtung (AD) auf der Seite des zweiten Netzabschlusses (ONU) einen Ausgang (AA3) für das Downstream- Signal (OSD) und einen Eingang (AA4) für das Upstream-Signal (OSU) aufweist, dass der Ausgang (AA3) für das Downstream-Signal (OSD) mit einem Eingang (AA5) für das Downstream-Signal (OSD) einer Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) verbunden ist, dass an diesen Verbindungspfad (WD) eine Leistungsmonitoreinrichtung (Ml) angeschlossen ist, deren Ausgang mit dem unidi- rektionalen optischen Verstärker (El) verbunden ist, dass ein Ausgang (AA6) für das Upstream-Signal (OSU) der Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) über einen Transponder (T) mit dem Eingang (AA4) für das Upstream-Signal (OSU) der Add/Drop-Einrichtung (AD) verbunden ist, dass die zweite Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (D2) auf der Seite des zweiten Netzabschlusses (ONU) einen gemeinsamen Anschluss (AA7) für beide Signale (OSD und OSU) aufweist, der mit einem bidirektionalen optischen Verstärker (E2) verbunden ist, von dem aus ein gemeinsamer Anschluss (AA8) für beide Signale (OSD und OSU) zum zweiten Netzabschluss (ONU) führt.

3. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der unidirektionale optische Verstärker (El) und der bidirektionale optische Verstärker (E2) als Faserverstärker ausgebildet sind, deren Verstärkungsfasern mit einem Element der Seltenen Erden vorzugsweise mit Erbium dotiert sind.

4. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der bidirektionale optische Verstärker (E2) derart ausgestaltet ist, dass das Downstream-Signal (OSD) und das Upstream-Signal (OSU) in beiden Richtungen in einer gemeinsamen Verstärkungsfaser verstärkt werden.

5. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Transponder (T) für das Upstream-Signal (OSU) einen Datenregenerator und/oder Wellenlängenumsetzer enthält.

6. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung nach An- spruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Transponder (T) derart ausgebildet ist, dass er ein binäres Upstream-Signal (OSU) abgibt.

7. Bidirektionale optische Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die optischen Verstärker (El, E2) derart geregelt sind, dass in Downstream-Richtung der unidirektionale optische Ver- stärker (El) eine geringe Rauschzahl aufweist und der bidirektionale optische Verstärker (E2) für das Downstream-Signal eine konstante und hohe Ausgangsleistung aufweist.

8. Bidirektionale optische Verstarkeranordnung Anspruch 1 o- der 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf der Seite des zweiten Netzabschlusses (ONU) an den bidirektionalen optischen Verstarker (E2) ein optischer Splitter (Sl) unmittelbar angeschlossen ist.

9. Bidirektionale optische Verstarkeranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auf der Seite des ersten Netzabschlusses (OLT) die erste Verzweigungs- und Zusammenfassungseinheit (Dl) als optische Add/Drop-Einrichtung (AD) ausgebildet ist, die auf der Seite des ersten Netzabschlusses (OLT) mindestens zwei Anschlüsse aufweiset, so dass das Downstream-Signal (OSD) einem Metro- Kernnetz entnommen und das Upstream-Signal (OSU) dem Metro- Kernnetz hinzugefugt wird.

10. Optisches Ubertragungssystem, mit einer an ein übergeordnetes optisches Ubertragungsnetz (MET) angeschlossenen zentralen Vermittlungseinrichtung (OLT) , die über eine optische Splitting-Einrichtung (SE) mit einer Vielzahl von optischen Netzterminals (ONUl, ONU2, ...) verbunden ist, in dem ein optisches Downstream-Signal (OSD) in Downstream- Richtung von der zentralen Vermittlungseinrichtung (OLT) zu den optischen Netzterminals (ONUl, ONU2, ...) im Zeitmulti- plex-Betrieb übertragen wird, und in dem ein optisches Upstream-Signal (OSU) in Upstream- Richtung von den optischen Netzterminals (ONUl, ONU2, ...) zu der zentralen Vermittlungseinrichtung (OLT) burstweise übertragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der zentralen Vermittlungseinrichtung (OLT) und der optischen Splitting-Einrichtung (SE) eine bidirektionale optische Verstarkeranordnung (VA) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.

11. Optisches Ubertragungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Bestandteil der bidirektionalen optischen Verstar- keranordnung (VA) auf der Seite der Netzterminals (ONUl, ONU2, ...) an den bidirektionalen optischen Verstarker (E2) ein erster optischer Splitter (Sl) angeschlossen ist, der das Downstream-Signal (OSD) in einem ersten Verhältnis aufteilt und das Upstream-Signal (OSU) entsprechend zusammenfasst .

12. Optisches Ubertragungssystem nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Splittingeinrichtung (SE) derart ausgestaltet ist, dass sich an die Ausgange des ersten Splitters (Sl) eine Folge von weiteren Splittern anschließt.

13. Optisches Ubertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die optischen Verbindungen zwischen der ersten Split- tingeinrichtung (Sl) und den optischen Netzterminals (ONUl..) frei von aktiven optischen Elementen ist.

14. Optisches Ubertragungssystem nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das übergeordnete optische Ubertragungsnetz (MET) im Wellenlangen-Multiplex-Betrieb ausgebildet ist.

15. Optisches Ubertragungssystem nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die bidirektionale optische Verstarkeranordnung (VA) als wellenlangenselektive Metro-Anschlusseinrichtung vorgesehen ist .