DE4214375A1 - Optisches teilnehmeranschlussnetz mit wellenlaengenmultiplex und mehrdeutigem optischen multiplexer/demultiplexer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Teilnehmeranschlußnetz entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der Zeit­ schrift ntz, Band 44 (1991), Heft 4, Seiten 262-268, ist ein optisches Teilnehmeranschlußnetz bekannt, bei dem an eine Vermittlungseinrichtung eine Zentraleinheit angeschlos­ sen ist, die unter anderem eine elektro-optische Wandlung vornimmt und das erzeugte optische Signal über ein passives optisches Netzwerk mit Glasfaserkabeln und Kabelverzweigern bis zu Teilnehmerstellen führt, die für einen oder für meh­ rere Teilnehmer die optoelektronische Wandlung vornehmen. Das passive optische Netz wird in diesem Fall in beiden Richtungen verwendet, es ist natürlich auch möglich, für beide Übertragungsrichtungen getrennte optische Verbin­ dungen vorzusehen. Für die wirtschaftliche Doppelausnut­ zung einer Glasfaser für beide Übertragungsrichtungen ist als Multiplexverfahren für interaktive Dienste, also ins­ besondere für die Telefonsignalübertragung, das Zeitmulti­ plexverfahren vorgesehen. Hierbei werden die in digitaler Form vorliegenden Informationen für alle Teilnehmer in einen gemeinsamen Rahmen zusammengefaßt und im Zeitmultiplex zu jeder Teilnehmerstelle gesendet, in der die für die ange­ schlossenen Teilnehmer bestimmten lnformationen ausgeson­ dert, aufbereitet und als Analogsignale den Teilnehmern zu­ geleitet werden. In Richtung vom Teilnehmer zur Vermittlung ist die lnformationsübermittlung aufgrund der räumlich ver­ teilten Anordnung der Teilnehmer schwieriger, da mehrere Teilnehmer gleichzeitig auf das Übertragungsmedium zugrei­ fen, so daß bei diesem Stand der Technik das aus der Satel­ litentechnik bekannte Zeitmultiplexverfahren mit Vielfach­ zugriff vorgesehen ist.

Aus der Veröffentlichung der British Telecom Research Laboratories von A. M. Hill "An Experimental Broadband And Telephony Passive Optical Network" ist ein weiteres opti­ sches Teilnehmeranschlußnetz bekannt, bei dem anstelle ei­ nes Zeitmultiplexsystems Wellenlängenmultiplex vorgesehen ist. Dadurch ist zwar eine hohe und codeunabhängige und damit sehr zukunftssichere Übertragungskapazität gewährleis­ tet, es sind aber entweder aufwendige Filteranordnungen bzw. ein entsprechend abgestimmter optischer Empfänger erforder­ lich oder es sind in einzelnen, in Übertragungsrichtung vor den Teilnehmerstellen angeordneten vorgezogenen Verzweigungs­ punkten optische Demultiplexer einzuordnen. Eine wesentliche Einsparung ergibt sich insbesondere dann, wenn derartige Mul­ tiplexer für eine gewisse Anzahl von Teilnehmern gemeinsam vorgesehen sind. Da aber von diesen Demultiplexern zu den Teilnehmern getrennte Glasfasern sowohl für die Hin- als auch für die Rückrichtung vorgesehen sein müssen, ergibt sich ein vergleichsweise hoher Aufwand an Glasfasern mit entsprechenden Spleißen, Kupplungen und eventuell teilneh­ merseitigen Filtern, auch der optische Demultiplexer ist durch die große Zahl an Anschlüssen sehr aufwendig.

Mehrdeutige optische Multiplexer und Demultiplexer sind so­ wohl in Form von Fabry-Perot-lnterferometern aus der DE-A-1- 39 29 480 als auch in Form von kombinierten Vielfach-Mach- Zehnder-Interferometern aus IEEE Journal on Selected Areas in Communications Vol. 8, No. 6 vom August 1990, Seiten 1120 bis 1127 bekannt, die Mehrdeutigkeit bezieht sich dabei auf Wiederholungen im Durchlaßbereich in bestimmten Frequenzabständen, es können auch optische Gitter benutzt werden, die in höherer Ordnung betrieben werden.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, bei einem optischen Teilnehmeranschlußnetz mit Wellenlängenmultiplex, also auch einem optischen Mehrfach-Sternnetz mit mehreren Verzweigungspunkten, den Aufwand zu verringern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das eingangs erwähnte optische Teilnehmeranschlußnetz durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk­ male weitergebildet ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, unabhängig von der Art der zu übertragenden elektrischen Signale zu sein, so daß zur Erhöhung der Übertragungskapazität zusätzlich auch Zeitmultiplex- oder Codemultiplexverfahren angewendet werden können. Zweckmäßige Ausbildungen des erfindungsge­ mäßen optischen Teilnehmeranschlußnetzes sind in den Patent­ ansprüchen 2 bis 7 näher beschrieben.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 das Systembild für ein erstes erfindungsge­ mäßes Teilnehmeranschlußnetz,

Fig. 2 das im optischen Teilnehmeranschlußnetz nach Fig. 1 vorgesehene Frequenzschema und

Fig. 3 das Systembild für ein weiteres erfindungsge­ mäßes Teilnehmeranschlußnetz.

In der Anordnung nach Fig. 1 ist die mit der Ortsvermitt­ lung für die einzelnen Teilnehmer verbundene Zentraleinheit CU enthalten, die den einzelnen Teilnehmern entsprechende und an die Ortsvermittlung angeschlossene elektrische Ein­ gänge E1 . . . En aufweist. Jeder dieser Eingänge ist mit einem zugeordneten elektro-optischen Wandler S1 . . . Sn ver­ bunden, an deren Ausgängen ein dem elektrischen Eingangssi­ gnal entsprechendes optisches Ausgangssignal mit der Wellen­ länge L1 L2 . . . Ln ansteht, das an einen zugeordneten Ein­ gang eines ersten kombinierten Multiplexer-Demultiplexers MD1 abgegeben wird, bei dem es sich um einen üblichen Wel­ lenlängenmultiplexer handelt. Es kann gegebenenfalls auch ein optischer Wellenlängenmultiplexer mit Linsensystem und reflektierendem Beugungsgitter Verwendung finden, wie er beispielsweise in der DE 32 39 336 A1 beschrieben ist.

Die zusammengefaßten optischen Signale werden vom Ausgang AE0 des ersten optischen Multiplexers MD1 an das angeschlos­ sene passive optische Netzwerk abgegeben, das in der Figur durch den Lichtwellenleiter LWL, einem zusätzlichen opti­ schen Verzweiger ZVZ sowie durch den zweiten optischen Mul­ tiplexer/ Demultiplexer MD2 dargestellt ist. Dieser zweite optische Multiplexer/Demultiplexer MD2 enthält einen mehr­ deutigen optischen Multiplexer in Form eines Fabry-Perot- Interferometer oder eines kombinierten Vielfach-Mach-Zehn­ der-Interferometer, wie es beispielsweise in dem erwähnten IEEE Journal and Selected Areas in Communications, Vol. 8, Nr.6, August 1990 in den Fig. 8 und 10 dargestellt ist. Die Demultiplexer-Ausgänge des zweiten Multiplexer/Demulti­ plexers MD2 sind über Lichtwellenleiter F1 . . . Fn wahlweise direkt oder über Teilnehmerverzweiger mit optischen Teilneh­ meranschlüssen TS1 . . . TSn verbunden, an die jeweils ein op­ tisches Signal mit einer bestimmten Wellenlänge L1 . . . Ln abgegeben wird. Bei zusätzlicher Verwendung von Zeitmulti­ plexübertragung mit Vielfachzugriff (TDMA) sind mit den De­ multiplexer-Ausgängen des zweiten optischen Multiplexers/De­ multiplexer MD2 zugeordnete Eingänge von Teilnehmerverzwei­ gern TVZ verbunden, die das optische Signal einer Wellenlän­ ge gleichzeitig an mehrere optische Teilnehmeranschlußstel­ len abgeben. Jeder der Teilnehmeranschlüsse TS1 . . . TSn ent­ hält ein vergleichsweise einfaches Wellenlängenmultiplex­ filter WDM1 . . . WDMn, das beim Ausführungsbeispiel als Interferenzfilter ausgeführt ist und zur Trennung des Em­ pfangssignals des jeweiligen Teilnehmers T1 . . . Tn von des­ sem Sendesignal dient. Den einzelnen Wellenlängenmultiplex­ filtern WDM1 . . . WDMn sind jeweils ein optischer Empfänger R1 . . . Rn bzw. ein optischer Sender T1 . . . Tn nachgeschal­ tet, in denen die elektro-optische bzw. die opto-elektri­ sche Wandlung der Teilnehmersignale vorgenommen wird.

Das vom jeweiligen Teilnehmer erzeugte elektrische Signal gelangt vom optischen Sender T1 . . . Tn der jeweiligen op­ tischen Teilnehmeranschlüsse über die vorgeschalteten Wel­ lenlängenmultiplexfilter auf den den optischen Teilnehmer­ anschluß mit dem zweiten optischen Multiplexer/Demultiplexer MD2 verbindenden Lichtwellenleiter F1 . . . Fn, der für jeden optischen Teilnehmeranschluß und auch - falls vorgesehen - für jeden optischen Teilnehmerverzweiger TVZ nur einmal vor­ gesehen ist, also für beide Übertragungsrichtungen gemeinsam verwendet wird. Vom zweiten Multiplexer/Demultiplexer MD2 werden die Sendesignale der einzelnen Teilnehmeranschlüsse kombiniert und über den angeschlossenen Lichtwellenleiter LWL bzw. zusätzliche Verzweiger an den kombinierten Ausgangs- Eingangsanschluß AE0 des ersten Multiplexer/Demultiplexers MD1 abgegeben. Vom ersten Multiplexer/Demultiplexer werden die empfangenen optischen Teilnehmersignale entsprechend auf­ geteilt an vorgesehenen Ausgangsanschlüssen an zugeordnete opto-elektrische Wandler E1 . . . En abgegeben, die ein ent­ sprechendes elektrisches Ausgangssignal erzeugen, das an den zugeordneten elektrischen Ausgangsanschlüssen A1 . . . An zur Weitergabe bzw. an eine Vermittlungseinrichtung bereitsteht.

Die Verwendung von Wellenlängenmultiplex auf den Verbindungs­ leitungen zwischen zweitem Multiplexer/Demultiplexer MD2 und optischen Teilnehmeranschlußstellen TS1 . . . TSn ist nicht ohne weiteres möglich, sondern setzt eine entsprechen­ de Dimensionierung dieses zweiten Multipexer/Demultiplexers und eine davon abhängige Wahl der zur Übertragung verwende­ ten Wellenlängen L1 . . . Ln, Ln+1 . . . L2n voraus.

Zur Erläuterung der folgenden Ausführungen dient die Fig. 2, in der das Frequenzschema des Teilnehmeranschlußnetzes nach Fig. 1 dargestellt ist, dabei ist die optische Fre­ quenz mit OF und deren Amplitude mit OA bezeichnet. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß der betrachtete optische Multiplexer/Demultiplexer eine Reihe von Übertragungsbän­ dern aufweist, die üblicherweise als Ordnungen bezeichnet werden und in der Fig. 2 mit i-1, i, i+1, i+2 bezeichnet sind. Die Mehrzahl der Ordnungen macht deutlich, daß es sich um einen mehrdeutigen optischen Multiplexer handelt, die Breite des Durchlaßbereichs jeder Ordnung wird auch als "Freier Spektralbereich" (FSR) bezeichnet.

Entsprechend der Erfindung sind alle optischen Träger für den Hinkanal zum Teilnehmeranschluß, in der Fig. 1 also die Träger mit den Wellenlängen L1 . . . Ln, zu einer Gruppe zusammengefaßt und ebenfalls die optischen Träger für die Rückrichtung, die in der Fig. 1 mit Ln+1 . . . L2n bezeich­ net sind. Die optischen Trägergruppen befinden sich nun be­ züglich des durchlaufenen Multiplexers/Demultiplexers in verschiedenen Ordnungen im Spektralbereich dieses Multiple­ xers. Außerdem befinden sich die beiden, einem Teilnehmer­ anschluß zugeordneten Träger für die Hin- und die Rückrich­ tung an den gleichen Stellen im jeweiligen freien Spektral­ bereich, aber in einer anderen Ordnung, so wie dies in der Fig. 2 für die beiden Trägergruppen L1, Ln+1 des ersten optischen Teilnehmeranschlusses TS1 dargestellt ist.

Es ergibt sich aus diesen Bemessungsregeln, daß bei einer nennenswerten Zahl optischer Kanäle und damit optischer Trä­ ger und einem nicht zu engen Kanalabstand von beispielsweise 2 nm die Wellenlängen für die Hin- und Rückrichtung eines optischen Teilnehmeranschlusses soweit auseinander liegen, daß die Trennung mit handelsüblichen Interferenzfiltern beim Teilnehmer möglich ist. Der Kanalabstand kann dabei durch die Wahl weiter auseinanderliegender Ordnungen ver­ größert werden.

Bei zusätzlicher Verwendung von Zeitmultiplexübertragung sind ein optischer Träger für die Hin- und ein optischer Träger für die Rückrichtung jeweils der Gruppe optischer Teilnehmeranschlüsse zugeordnet, die über einen gemeinsamen Teilnehmerverzweiger mit dem zweiten optischen Multiplexer/ Demultiplexer MD2 verbunden sind. Die einzelnen optischen Teilnehmeranschlüsse enthalten dann zusätzliche elektrische Multiplex/Demultiplexeinrichtungen und Synchronisieranord­ nungen.

In der Fig. 3 sind optische Multiplexer/Demultiplexer nicht nur auf der Teilnehmerseite sondern auch auf der Amtsseite in der Zentraleinheit eingesetzt. In der Fig. 3 enthält die Zentraleinheit CU einen dritten Multiplexer/ Demultiplexer MD3, der gleich dem der weiterhin auf der Teilnehmerseite verwendeten zweite Multiplexer/Demultiple­ xer MD2 aufgebaut ist, also die gleichen freien Spektral­ bereiche und die gleichen Ordnungen aufweist. Damit kann die im Hinblick auf den zweiten Multiplexer/Demultiplexer MD2 gewählte Lage der optischen Träger auch in der Zentral­ einheit CU beibehalten werden. ln der Zentraleinheit wird die optisch-elektrische und die elektro-optische Wandlung in Amtsanschlüssen A1 . . . An vorgenommen, die in ihrem Aufbau weitgehend den Teilnehmeranschlüssen TS1 . . . TSn entsprechen, wobei gegebenenfalls die in den Teilnehmer­ anschlüssen vorgesehenen Filter entfallen können.

Die durchgehende Verwendung von mehrdeutigen optischen Multiplexer/Demultiplexern erlaubt wesentliche Einsparun­ gen bei der optischen Verkabelung der Teilnehmeranschlüsse und auch einen deutlich geringeren Aufwand in der Zentral­ einheit CU, die sich dort vor allem in dem geringerem Auf­ wand für die optische Steckerverbindungen ausdrückt.

Claims (7)

1. Optisches Teilnehmeranschlußnetz mit Wellenlängenmulti­ plex und mehrdeutigem optischem Multiplexer/Demultiplexer mit wenigstens einer mit einer Vermittlungseinrichtung ver­ bundenen Zentraleinheit, wenigstens einem sich von der Zen­ traleinheit in Richtung zu den Teilnehmeranschlüssen verzwei­ genden passiven optischen Netzwerk mit teilnehmernahen opti­ schen Verzweigungspunkten und einer Mehrzahl an letztere an­ geschlossenen Teilnehmeranschlüssen, wobei sowohl für die Teilnehmeranschlüsse untereinander als auch für Hin- und Rückkanal eines Teilnehmeranschlusses optische Träger unter­ schiedlicher Wellenlänge vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Zusammenfassung und/oder Aufteilung der zu übertragenden Signale mehrdeutige optische Multiplexer/ Demultiplexer vorgesehen sind, die im Multiplexbetrieb n optische Eingänge und einen optischen Ausgang und im De­ multiplexbetrieb einen optischen Eingang und n optische Ausgänge aufweisen,
daß alle optischen Träger für die eine Übertragungsrichtung einerseits und alle optischen Träger für die andere Über­ tragungsrichtung andererseits jeweils zu einer Gruppe zu­ sammengefaßt sind,
daß sich diese beide Gruppen optischer Träger im Hinblick auf den jeweiligen mehrdeutigen optischen Multiplexer/Demul­ tiplexer in verschiedenen Ordnungen von dessem Frequenzbe­ reich befinden und
daß für den einzelnen Teilnehmeranschluß unterschiedliche optische Träger für die beiden Übertragungsrichtungen vorge­ sehen sind, die an der gleichen Stelle im jeweiligen freien Spektralbereich des vorgesehenen mehrdeutigen optischen Mul­ tiplexer/Demultiplexers liegen.

2. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrdeutigen optischen Multiplexer/Demultiplexer in der Zentraleinheit enthalten sind.

3. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrdeutigen optische Multiplexer/Demultiplexer in unmittelbarer Verbindung mit den Teilnehmeranschlüssen angeordnet sind.

4. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrdeutigen optischen Multiplexer/Demultiplexer wahlweise direkt oder über optische Verzweigungspunkte mit den Teilnehmeranschlüssen verbunden sind.

5. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrdeutiger optischer Multiplexer/Demultiplexer Fabry-Perot-Interferometer vorgesehen sind.

6. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrdeutige optische Multiplexer/Demultiplexer kombinierte Vielfach-Mach-Zehnder-Interferometer vorge­ sehen sind.

7. Optisches Teilnehmeranschlußnetz nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrdeutige optische Multiplexer/Demultiplexer Gitterfilter vorgesehen sind.