DE3000060A1

DE3000060A1 - Ueberwachungssystem fuer einen optischen verstaerker

Info

Publication number: DE3000060A1
Application number: DE19803000060
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Niiro; Hiroharu Wakabayashi
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1979-02-08
Filing date: 1980-01-03
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE3000060C2; GB2042715B; GB2042715A; US4300239A; JPS55105452A; JPS596538B2

Description

Oberwachungssystem für einen optischen Verstärker

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für einen optischen Verstärker in einem digitalen Übertragungsschaltkreis., bestehend aus einer optischen übertragungsleitung mit einer Endstation an jedem Ende der Leitung.

Bei optischen Übertragungsschaltkreisen haben weder die lichtemittierenden Bauteile noch die Lichtempfängerbauteile zufriedenstellende lineare Charakterstika,, Ein analoges übertragungssystem zur übertragung analoger Signale kann mit einem optischen Übermittlungsschaltkreis nicht ausgeführt werden. Optische Übertragungssysteme finden daher in erster Linie zur übertragung von digitalen Signalen Anwendung. Demgemäß ist keines der bekannten überwachungssysteme, welche Anwendung finden bei analogen Unterwasserkabelsystemen anwendbar für ein optisches Unterwasserkabel zur Übermittlung digitaler Signale.

Bekannte überwachungssysteme für digitale Unterwasserkabelübermittlungssysteme sind beispielsweise das "Pulstriosystem" wie beschrieben in "The'Review of Electrical Communication Laboratories"

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Band 14, Nr. I, veröffentlicht durch Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation, Tokyo, Japan, außerdem das "the phase detection system" oder das "AMI violation detecting system", beschrieben in "the Review of Electrical Communication Laboratories", Band 24, Nr. 9-10.

Die bekannten Systeme haben jedoch den Nachteil, daß ein zusätzliches Kabel notwendig ist, außer dem Hauptübertragungskabel, damit der spezielle Verstärker bestimmt werden kann und damit ein Testsignal zum zu testenden Verstärker und von dort zurück übermittelt werden kann. Wird ein solches zusätzliches Kabel bei einem intercontinentalen optischen Unterwasserübertragungssystem verwendet, dann ist es erforderlich, für <as zusätzliche Kabel zusätzliche Verstärker vorzusehen, da ein solches intercontinentales Unterwasserkabel zu lang ist, um ohne Verstärker betrieben werden zu können. Die zusätzlichen Verstärker für das zusätzliche Kabel machen das übertragungssystem kompliziert, wobei das zusätzliche Kabel genauso zuverlässig arbeiten muß wie das optische Hauptübertragungssystem. Weiterhin wäre ein solches System nicht ökonomisch, da der Kabelaufbau kompliziert wird.

Es ist weiterhin bekannt, daß bei verschiedenen Überwachungssystemen auf zusätzliche Kabel verzichtet werden kann, d.h. es wird nur das Hauptkabel verwendet. Derartige Überwachungssysteme weisen jedoch die nachfolgend genannten Nachteile auf:

1. Da das System so ausgelegt ist, daß ein Teil des Verstärker -erkennungssignais selbst als Testsignal zurückgeführt wird, ist es nicht möglich, ein willkürliches Testsignalmuster zu verwenden, so daß das Testsignalmuster ziemlich begrenzt ist.

2. Da für jeden Verstärker ein spezielles Erkennungssignal erforderlich ist, ist es unmöglich ,zum Testen aller Verstärker eine gemeinsame Testbedingung zu erhalten, d.h. ein Testsignal, welches für alle Verstärker gleich ist.

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3. Ds das System so ausgelegt 1st_s de0 Gin Signal unter Vorandung eines elektrischen Schalthr@1s@s im Verstärker zurücbp^yinirt wird, 1st es erforderlich, daß die Hauptübertragungsrouto einen Schalter aufweist, wie dies beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 51-99904 beschrieben ist. Ist jedoch in die Hauptübertragungsstrecke ein elektrischer Schalter eingebaut, dann wird die Zuverlässigkeit der Haupt.übertragungsroute beträchtlich beeinträchtigt.

In der japanischen Offenlegungsschrift 54-133001 ist ein weiteres System beschrieben. Das Verstärkererkennungssignal ist dort unabhängig vom Verstärkertestsignal. Empfängt der Verstärker ein Verstärkererkennungssignal, dann bildet ein optischer Schalter im Verstärker einen Rückführschaltkreis, und zwar während einer bestimmten Zeitdauer, so daß ein Verstärkertestsignal über den Rückführschaltkreis zurückgeführt wird. Dieses bekannte System hat jedoch die folgenden Nachteile.

1. Die Dauer, während der das Signal zurückgeführt wird, vorbestimmt und auf eine sehr kurze Zeitdauer begrenzt ist, 1st es wesentlich, den Verstärkertest innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer zu beenden, wodurch das System nicht flexibel betrieben werden kann.

2. Nachteilige Effekte ergeben sich Tut die Langzeitstabilität tines Zeltkonstantschaltkreises zum Definieren dieser vorbestimmten Dauer.

Weiterhin 1st es bekannt, das Signal über einen optischen Schalter zurückzuführen, wobei keine Umwandlung von optischer Energie in elektrisch« Energie ausgeführt wird. Hierbei wird sowohl das Ver- stärkertestsignai als auch das Verstärkererkennungssignal ver doppelt. DI· vorerwähnten Nachtelle «ersten hierdurch nicht gelöst.

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Es besteht die Aufgib«, das überwachungssystem so auszubilden, daß es ohne Zusatzkabel, nur unter Verwendung der Hauptübertragungsleitung arbeitet und einen sicheren Test der Verstärker mit stets dem gleichen Testsignalmuster ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dem Unteranspruch entnehmbar.

Die mit dem überwachungssystem sich ergebenden Vorteile sind Im wesentlichen folgende:

a) Für das Oberwachungssystem ist kein zusätzliches Kabel erforderlich.

b) Der Rückkehrpfad wird gebildet durch einen optischen Schalter, anstelle eines elektrischen Schalters. Für das überwachen ist somit eine optisch-elektrische Umsetzung nicht erforderlich.

c) Das Verstärkertestsignal ist vollständig unabhängig vom Verstärkererkennungssignal.

d) Der Signalrückkehrpfad durch den optischen Schalter wird aufrecht erhalten während der gesamten Zeit, während der das Verstärkertestsignal übermittelt wird.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein« schematisch« Darstellung eines optischen übertragungssystem* mit dew Überwachungssystem;

Fig. 2 ein tlockdiagram* eines optisch·» Verstärkers

mit dem Überwachungssystem und

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Fig„ 3 Zeitdiagramme der Folgeoperation des optischen Verstärkerüberwachungssystetns gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kabel-Übermittlungssystems gemäß der Erfindung. In der Figur stellt die Bezugszahl 1 ein aus optischen Fasern bestehendes Unterseekabel dar₈ mit 2 sind optische Relais oder Verstärker bezeichnet, Vielehe in dieses Unterseekabel eingesetzt sind und 3A und 3B sind Endstationen, die mit den Enden des Unterwasserkabels verbunden sind und die natürlich an Land installiert sind»

Fig. 1 stellt dar, wie jeder optische Verstärker von der Endstation 3A überwacht wird. Es 1st natürlich klar_s daß die gesamte Operation auch für den Fall gilt, wo jedes optische Relais von der anderen Endstation 3B überwacht wird. Die Bezugszahl 4 bedeutet ein Signalgenerator, der ein Verstärkererkennungssignal aussendet,, welches den speziellen Verstärker bestimmt₉ der zu testen ist. Dieser Signalgenerator 4 sendet weiterhin ein Verstärkertestsignal aus_s welches unmittelbar nach dem Erkennungssignal folgt. Jeweils ein Verstärkererkennungssignal ist natürlich jeweils einem der Verstärker zugeordnet.

Jeder Verstärker bzw. jedes Relais weist einen Erkennungssignalempfänger auf, der nach Empfang des Erkennungssignals vom Signalgenerator 4 einen optischen Schalter 6 schließt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wurde der dritte Verstärker von links bestimmt und demgemäß wird der optische Schalter LS., des dritten Verstärkers geschlossen. Die anderen optischen Schalter in den anderen Verstärkern sind offen_s da kein Erkennungssignal zur Bestimmung dieser Verstärker erkannt wird. Der bestimmte optische Schalter LS₃ wird geschlossen gehalten,, solange der bestimmte Verstärker Z^ das Erkennungssignal und das folgende Verstärkertestsignal empfängt. Infolge des geschlossenen Schalters wird das dem Erkennungssignal folgende Testsignal der Endstation 3A zurück-

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geführt zu dem Signalempfänpr B₃ der 'in der Endstation 3Ä installiert 'ist. Dieses Testsigaal gelit₅ wie durch den Pfeil angedeutet, durch die dritten Verstärker 2_n und Z\ hindurch. Dar SignaHempfänger 5 in dsr Endstation 3A vergleicht das durch den Signal» generator 4 erzeugte Signal mit dem entsprechenden Signal _s das infolge des geschlossenen optischen Schalters im bestimmten Verstärker zurückgeführt wurde. In Abhängigkeit des Ergebnisses die= ses Vergleichs bestimmt der Signanrückmelder 5 die Fehlerrate eines Digitalsignals im Unterseekabel.

Auf diese Weise ist es möglich, die Fehlerrate jedes Verstärkers auf recht einfache Weise zu messen. Es ist zu erwähnen, daß das Testmuster, das für den Test durchgeführt wird, beliebig gewählt werden kann. Alle Verstärker können nach einem gemeinsamen Testmuster getestet werden. Gemäß der Erfindung ist es auch möglich_s fehlerhafte Verstärker zu ortern, selbst wenn das Kabel gebrochen oder durchschnitten ist.

Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines optischen Verstärkers gemäß der Erfindung. Es ist zu erwähnen, daß der Verstärker die Signale in beiden Richtungen verstärken kann, d.h. in Richtung von der ersten Endstation 3A zur zweiten Endstation 3B und umgekehrt. Die Bezugsziffern 7, 7a, 7b und 7c bezeichnen die aus optischen Fasern bestehenden Hauptübermittlungskabel, die einen geringen Verlust aufweisen. Mit 8 ist das erste Lichtempfängerelement bezeichnet, das mit einem Ende des optischen Kabels 7 verbunden ist und welches die optische Energie vom Kabel 7 in ein elektrisches Signal umsetzt. Das erste Lichtempfängerelement 8 bewirkt auch die Verbindung zwischen dem Hauptübertragungspfad und dem Rückübertragungspfad 16a. Das vom optischen Signal abgeleitete elektrische Signal wird in einem ersten Rückkopplungsverstärker 10 verstärkt. Der Ausgang dieses Rückkopplungsverstärkers ist mit einem ersten Lichtemitterelement 9 verbunden, weiterhin mit einem ersten Verstärkererkennungssignalempfanger 11, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn er ein bestimmtes Muster emp-

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fängtg welches dera Verstärker zugeordnet 1st „Das erste Lichtemitterelement 3 setzt das elektrische Signal in ein optisches Signal um. Der Hauptteil des umgesetzten optischen Signals gelangt in das optische öbertragungskabel 7a, während ein kleiner Teil der Lichtenergie des optischen Signals in einen optischen Faserkanal 15 geleitet wird, welcher Teil eines Rückmeldeschaltkreises darstellt. Da nur ein kleiner Teil der optischen Signalenergie zurückgeleitet wird, ist der Einfluß der Anwesenheit des Überwachungsschaltkreises auf den Hauptübertragungsschaltkreis zu vernachlässigen. Der erste Verstärkererkennungssignalempfänger 11 empfängt das Ausgangssignal des Rückkopplungsverstärkers 10. Wenn der Empfänger 11 das Erkennungssignal empfängt, welches dem Verstärker zugeordnet ist, dann legt der Empfänger 11 ein Steuersignal an den ersten optischen Kontrollschaltkreis 12, der sodann einschaltet. Mit dem Rückkopplungsverstärker 10 ist weiterhin verbunden ein erster Zeitsignaldetektorschaltkreis 13. Dieser Detektorschaltkreis 13 erfaßt das Zeitsignal , welches aus dem Verstärkererkennungssignal und dem Verstärkertestsignal besteht. Erfaßt dieser Detektorschaltkreis 13 das Ende des Zeitsignals, dann schaltet er den optischen Kontrollschaltkreis 12 aus.

Wenn der optische Kontrollschaltkreis zurückgestellt wird, dann schaltet sein Ausgang den Schalter 14 in AUS-Stellung, so daß der Rückführkreis unterbrochen ist. Demgemäß wird also der optische Schalter 14 in Einschalt-Stellung gehalten und der Rückkehrschaltkreis ist geschlossen, wenn der Verstärker entweder ein Erkennungssignal oder ein Testsignal empfängt. Der Rückkehrschaltkreis verläuft vom Lichtemitterelement 9 zum Lichtempfängerelement 8a durch die optische Faser 15, den optischen Schalter und die optische Faser 16. Ist das Verstärkertestsignal von der Endstation 3A zu Ende, dann wird das Zeitsignal im Verstärker ebenfalls beendet, so daß der optische Schalter 14 geöffnet wird und somit der Rückkehrschaltkreis unterbrochen wird. Die Zeitdauer vom Ende des Testsignals bis zum Ende des Zeitsignals be-

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trägt näherungsweise eine Microsekunde, so daß diese Zeitdauer zwischen zwei unabhängigen Tests für zwei Verstärker ausgespart werden muß.

In zuvor beschriebener Weise ist ein zweites Lichtempfängerelement 8a, ein zweites Lichtemitterelement 9a, ein zweiter Rückkopplungsverstärker 10a, ein zweiter Verstärkererkennungssignalempfänger 11a, ein zweiter optischer Kontrollschalter 12a, ein zweiter Zeitsignaldetektorschaltkreis 13a, ein zweiter optischer Schalter 14a und zweite optische Leitungen 15a und 16a vorgesehen. Diese weiteren Bauteile dienen für den Verstärkerbetrieb und/oder für den Verstärerüberwachungsbetrieb in der entgegengesetzten Richtung.

Die Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm der aufeinanderfolgenden Operationen des Systems gemäß der Erfindung. In Fig. 3 stellt a eine Gruppe von Signalen dar, einschließlich des Verstärkererkennungssignals 20 und des Verstärkertestsignals 21 von der Endstation an Land. Fig. 3b zeigt, wie der optische Schaltkreis eingeschaltet ist, während der Zeit vom Erkennen des Erkennungssignals 20 bis zum Ende des Testsignals 21. Die Zeitdauer, während der der Schalter eingeschaltet ist, ist mit 22 bezeichnet. Die Bezugszahl 23 in Fig. 3c zeigt den Zustand des rückgerührten Signals, welches den hinteren Teil des Erkennungssignals 20 und das gesamte Testsignal 21 umfaßt.

Der optische Kontro11schaltkreis 12 und 12a können jeweils bestehen aus gewöhnlichen Flip-Flop-Schaltkreisen. Die Flip-Flop-Schaltkreise erleichtern die Erholung von einem abnormalen Einfall durch Stop der Energiezufuhr, wenn der Rückkehrschaltkreis durch diesen abnormalen Einfall nicht zurückgestellt ist.

Als optische Schalter 14 und 14a können irgendwelche mechanischen optischen Schalter verwendet werden.

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Mit dem optischen Schalter und dem Kontrol!schaltkreis für den optischen Schalter sind folgende Effekte verbunden:

a) Als Verstärkertestsignal kann ein will kür] ichss Muster ver~ wendet'-werden ο

b) Alle Verstärker können mit einem gemeinsamen Testsignalmuster

getestet werden.

c) Die Zeitdauer zum Testen eines Verstärkers kann willkürlich festgelegt werden.

d) Die Zeitdauer zwischen dem Ende des Tests eines Verstärkers und dem Beginn des Tests für den nächsten Verstärker ist extrem kurz*

e) Die Zuverlässigkeit der Hauptkommunikationsleitung wird nicht beeinflußt durch das Hinzufügen des Überwachungsschaltkreises, da der Rückkehrpfad im Verstärker verbunden oder getrennt ist mit oder von der Hauptübertragungsleitungj, ohne daß dadurch die optische Hauptübertragungsleitung unterbrochen wird,

f) Ist eine Kabelunterbrechung vorhanden₉ dann ist es mit dem öberwachungssystem leicht möglich,, den Fehlerpunkt zu orten, vorausgesetzt;, daß die Energiezufuhr vorhanden ist.

g) Ein optischer Schalter ermöglicht einen wesentlich größeren Betrag des Ein=Ausschaltverhältnisses der optischen Energie im Vergleich zu einem elektrischen oder Halbleiterschalter.

, -AX-.

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing.

RolfChamer

Patentanwalt

Rehlingenstraße 8 · Postfach 260

D-8900 Augsburg 31

Telefon 08 21/3 6015+3 6016

Telex 53 3 275

PoslscheckkontoiMünchen Nr. 1547 89-801 „ „ . . ~ , . „ , , ,

Änm„: Kokusai Denshin Denwa Co. Ltd, 8053/01/Ch/Gr Augsburg, 2. Januar 1980

Patentansprüche

1* Überwachungssystem für einen optischen Verstärker in einem digi^v~" talen Übertragungsschaltkreis, bestehend aus einer optischen übertragungsleitung mit einer Endstation an jedem Ende der Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Endstationen einen Signalgenerator aufweist_s der ein digitales Verstärkererkennungssignal und unmittelbar danach ein Verstärkertestsignal erzeugt, der Empfänger aufgrund des Erkennungssignals einen Signalrückkehrpfad durch Einschalten eines optischen Schalters für die Dauer des Erkennungs- und eines Testsignals einschaltet, über diesen Signalrückkehrpfad des Erkennungs- und Testsignals der Endstation zurückgeführt wird, die diese rückgeführten Signale mit den vom Signalgenerator erzeugten Signalen vergleicht und die Fehlerrate im Kabel bestimmt.
2. überwachungssystem nach Anspruch 1 mit einem optischen Verstärker, gekennzeichnet durch einen Verstärker aus einem ersten Lichtempfängerbauteil (8), einem ersten Verstärker (10) und einem ersten lichtemittierenden Bauteil (9), welche zwischen eine erste optische Leitung (7,7a) geschaltet sind und einem zweiten lichtemittierenden Bauteil (9a), einem zweiten Verstärker (10a) und einem zweiten Lichtempfängerbauteil (8a), die zwischen eine zweite optische Leitung (7b,7c) in Gegenrichtung geschaltet sind, wobei die überwachungsschaltung

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besteht aus einem mit dem Ausgang des ersten Verstärkers (10) verbundenen Verstärkererkennungssignaldetektor (11), der bei Empfang eines Erkennungssignals einen ersten optischen Kontrollschaltkreis (12) einschaltet, der seinerseits einen optischen Schalter (14) einschaltet, der eine erste optische Verbindung (15,16) zwischen dem ersten lichtemittierenden Bauteil (9) und dem zweiten Lichtempfängerbauteil (8a) herstellt, mit einem mit dem ersten Verstärker (10) verbundenen Zeitsignaldetektorschaltkreis (13), der das Erkennungs- und Testsignal erfaßt und bei Signalende den ersten optischen Kontroll schaltkreis (12) abschaltet ,wodurch die erste optische Verbindung (15,16) unterbrochen wird, weiterhin mit einem zweiten Verstärkererkennungssignaldetektor (Ha), einem zweiten optischen Kontroll Schaltkreis (12a), einem zweiten Zeitsignaldetektorschaltkreis (13a) und einem zweiten optischen Schalter (14a), die analog und entgegengesetzt zu den entsprechenden ersten Bauteilen geschaltet sind, wobei der zweite optische Schalter (14a) in einer zweiten optischen Verbindungsleitung (15a,16a) geschaltet ist, die das zweite lichtemittierende Bauteil (9a) mit dem ersten Lichtempfängerbauteil (8) verbindet.

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