DE4217899C2 - Method for system optimization of fiber optic transmission links - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken bei der Inbetriebnahme mit jeweils einem Sendeempfänger an beiden Streckenenden.The invention relates to a method for System optimization of fiber optic transmission links when commissioning with a transceiver both ends of the route.

Bei der optischen Übertragung von Signalen, insbesondere von Digitalsignalen im Basisband über Lichtwellenleiter sind mehrere Einflußfaktoren für die Planung der Übertragungsstrecken zu berücksichtigen, um die jeweiligen Systemanforderungen optimal zu erfüllen. Zu den Systemanforderungen zählen im Fall einer Übertragung von Digitalsignalen insbesondere die Datenrate für eine sichere Übertragung, also eine noch zulässige Bitfehlerrate bzw. der geforderte Signalrauschabstand sowie auch die zulässige Impulsbreitenverzerrung. Bei einem vorgegebenen Entfernungsbereich, der mit der Übertragungsstrecke überbrückt werden soll, einer vorgegebenen Dämpfung der Lichtwellenleiterfaser bei der jeweiligen optischen Wellenlänge und zusätzlichen Verlusten durch lösbare und nichtlösbare Verbindungen muß dann für eine vorgegebene Empfängerempfindlichkeit eine bestimmte optische Sendeleistung erreicht werden.In the optical transmission of signals, in particular of digital signals in the baseband via optical fibers several factors influencing the planning of the Transmission links to take into account the respective To optimally meet system requirements. To the System requirements count in the event of a transfer from Digital signals especially the data rate for a safe Transmission, i.e. a still permissible bit error rate or the required signal-to-noise ratio as well as the permissible Pulse width distortion. At a given Distance range that corresponds to the transmission path to be bridged, a predetermined damping of the Optical fiber at the respective optical Wavelength and additional losses due to detachable and then non-detachable connections must be for a given Receiver sensitivity a certain optical Transmission power can be achieved.

Auf der anderen Seite darf wegen des begrenzten Dynamikbereiches der Empfänger die Signalleistung an ihrem Eingang nicht zu hoch werden, um Übersteuerungseffekte zu vermeiden. Wenn beispielsweise Übertragungssysteme mit sehr hohen Anforderungen an niedrige Bitverzerrungen sowohl im Entfernungsbereich von Metern als auch von Kilometern Einsatz finden sollen, so reicht der Dynamikbereich der Empfänger auch bei hohem Aufwand für automatische Regelschaltungen nicht mehr aus. Eine lediglich begrenzte Abhilfe könnte man durch eine manuelle Einstellung der Sendeleistungen in beispielsweise zwei oder drei Stufen erreichen. Die Planung und Einstellung wird aber dadurch erschwert, daß sowohl beim optischen Sender als auch beim optischen Empfänger und zusätzlich bei den Übertragungsbauteilen Streuungen auftreten und zusätzlich auch während des Betriebes Änderungen zu erwarten sind, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen und durch Alterung von Bauteilen.On the other hand, because of the limited Dynamic range of the receiver the signal power at their Input does not get too high to cause clipping effects avoid. If, for example, transmission systems with very  high demands on low bit distortion both in Distance range of meters as well as kilometers of use the dynamic range of the receiver is sufficient even with a lot of effort for automatic control circuits no longer out. A limited remedy could be found by manually setting the transmission power in for example, reach two or three levels. The planning and attitude is complicated by the fact that both optical transmitter as well as the optical receiver and scatter also occurs in the transmission components and also changes during operation are expected, for example due to Temperature fluctuations and aging of components.

Im Hinblick auf die erläuterten Einflußfaktoren, die bei der Planung von Übertragungsanlagen nicht vollständig bekannt sein können, und im Hinblick auf die möglichen Änderungen im Betrieb müssen bei der Planung erhebliche Systemreserven vorgesehen werden, um eine bestimmte Übertragungsentfernung unter Erfüllung der Systemanforderungen garantieren zu können. In der Praxis zeigt sich dann häufig, daß wegen der Planungsunsicherheiten eine wesentlich größere Entfernung überbrückt werden könnte. Dazu wäre jedoch im Einzelfall jeweils eine meßtechnische Überprüfung nötig. Das ist jedoch aufwendig, denn im allgemeinen soll eine ausgelieferte Übertragungsanlage nur noch installiert werden müssen.With regard to the influencing factors explained in the planning of transmission systems is not fully known may be, and in view of the possible changes in the Operation need considerable system reserves when planning be provided at a certain transmission distance guarantee under compliance with the system requirements can. In practice it often turns out that because of the Planning uncertainties a much greater distance could be bridged. However, this would be in individual cases A technical check is required in each case. However, that is complex, because in general a delivered Transmission system only need to be installed.

Aus der EP 0 433 481 A1 ist ein Verfahren zum bidirektionalen Übertragen elektrischer Signale über eine Lichtwellenleiter-Anordnung bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird während einer Initialisierungsphase zunächst in einer ersten Sendeeinheit ein Signal mit voller Leistung erzeugt. Eine zweite Sendeeinheit ist mit geringster Leistung wirksam. Danach wird die Sendeleistung der zweiten Sendeeinheit fortlaufend gesteigert, bis das hierdurch ausgelöste Empfangssignal in der der ersten Sendeeinheit zugeordneten Empfangseinheit einen ausreichenden Empfangspegel aufweist. Die Veränderung der Sendeleistung der zweiten Sendeeinheit erfolgt auf wiederholte Anforderung der ersten Sendeeinheit solange, bis die dieser zugeordneten Pegelüberwachungseinrichtung einen ausreichend hohen Empfangspegel feststellt und keine Erhöhung der Sendeleistung mehr anfordert.EP 0 433 481 A1 describes a method for bidirectional transmission of electrical signals via a Optical fiber arrangement known. In this well-known The process begins during an initialization phase a signal with full power in a first transmitter unit generated. A second transmitter unit has the lowest performance effective. Then the transmission power becomes the second Sending unit increased continuously until this  triggered reception signal in the first transmission unit assigned receiving unit a sufficient Has reception level. The change in the transmission power of the second transmission unit is carried out on repeated request of first transmission unit until the assigned to it Level monitoring device a sufficiently high Received level and no increase in transmission power requests more.

Die EP 0 331 255 A2 betrifft ein optisches Übertragungssystem. Um bei diesem Übertragungssystem sowohl Sender als auch Empfänger stets in einem optimalen Bereich betreiben zu können, ist empfangsseitig ein optischer Leistungsmesser und eine Auswerteeinrichtung angeordnet, wobei die Ausgangssignale der Auswerteeinrichtung über einen Rückkanal einem Lasersender zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung erzeugt Ausgangssignale immer dann, wenn der Empfangspegel einen oberen oder unteren Schwellenwert über- bzw. unterschreitet. Das dem Lasersender zugeführte Ausgangssignal sorgt dann dafür, dass die Sendeleistung entsprechend angehoben oder gesenkt wird.EP 0 331 255 A2 relates to an optical one Transmission system. To use this transmission system both Sender and receiver always in an optimal range To be able to operate is an optical one at the receiving end Power meter and an evaluation device arranged, the output signals of the evaluation device via a Return channel can be fed to a laser transmitter. The Evaluation device always generates output signals when the receive level has an upper or lower threshold exceeds or falls below. The fed to the laser transmitter Output signal then ensures that the transmission power is raised or lowered accordingly.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Systemoptimierung bereitzustellen, das zum Einstellen der Sendeleistung der jeweiligen Sendeempfänger weniger Energie verbraucht und auf einfache Weise bei der Inbetriebnahme die jeweilige Sendeleistung ändert.The invention is accordingly based on the object To provide method for system optimization, which for Setting the transmission power of the respective transceiver uses less energy and is easy to use Commissioning changes the respective transmission power.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with the method according to claim 1.

Bei der Installation einer solchen Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke sowie vorzugsweise später bei jeder Inbetriebnahme wird also in beiden Übertragungsrichtungen, die im allgemeinen getrennte Lichtwellenleiter benutzen, jeweils die optische Sendeleistung gerade so hoch gewählt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind. Da als optische Sender im allgemeinen Leuchtdioden oder Halbleiterlaser benutzt werden, muß der jeweilige Treiberstrom nicht unnötig hoch sein, so daß die Lebensdauer dieser Bauteile wesentlich verlängert werden kann. Gleichzeitig wird Änderungen der Betriebsparameter Rechnung getragen, also immer sicher gestellt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind, bei der Übertragung von Digitalsignalen die vorgegebene Bitfehlerrate also nicht überschritten wird.When installing such an optical fiber Transmission route and preferably later for each So commissioning is in both directions of transmission, who generally use separate optical fibers, the optical transmission power selected just high enough that the system requirements are met. Because as an optical Transmitters generally light emitting diodes or semiconductor lasers to be used,  the respective driver current does not have to be unnecessarily high, so that the life of these components is significantly extended can be. At the same time changes the Operating parameters taken into account, so always safe asked that the system requirements are met at the Transmission of digital signals the specified bit error rate is not exceeded.

Die Anforderungen an die Empfänger insbesondere bezüglich ihres Dynamikbereiches und damit der erforderliche Aufwand werden geringer. Entsprechendes gilt für andere Bauteile auf dem Übertragungsweg, beispielsweise Koppelelemente, weil eventuelle Streuungen, Temperaturänderungen, Alterungseinflüsse und dergl. ausgeglichen werden können. Die überbrückbare Entfernung nimmt in erwünschter Weise zu, weil die einzuplanenden Sicherheiten wesentlich kleiner sein können. Auf der anderen Seite kann die Entfernung aber auch ganz klein sein, weil Übersteuerungen der Empfänger sicher vermieden sind.The requirements for the recipient in particular with regard to their dynamic range and thus the required Effort is reduced. The same applies to others Components on the transmission path, for example Coupling elements because of possible scatter, Temperature changes, aging influences and the like. can be compensated. The bridgeable distance increases in the desired manner because of the to be planned Collateral can be much smaller. On the other However, the distance can also be very small because Oversteer of the receiver are safely avoided.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann die Veränderung der Sendeleistung kontinuierlich bei maximaler Signalübertragungsleistung, beispielsweise maximaler Bitrate erfolgen. Möglich ist aber auch eine schrittweise Änderung der Sendeleistung, und zwar immer innerhalb vorgegebener Maximalgrenzen. Das erste Signal, das die Erreichung der Systemanforderungen im jeweiligen Empfänger zum jeweiligen Sender zurückmeldet, kann im einfachsten Falle durch eine solche Erhöhung der Sendeleistung erfolgen, daß der Empfänger übersteuert wird.Developments of the invention are the subject of Subclaims. So the change in transmit power continuous at maximum signal transmission power, for example maximum bit rate. But is possible also a gradual change in transmission power, namely always within specified maximum limits. The first Signal that the achievement of the system requirements in reports the respective receiver back to the respective transmitter, can in the simplest case by such an increase in Transmission power take place that the receiver is overridden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.The invention is based on a Embodiment in connection with the drawings described.

Es zeigen: Show it:  

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke mit zwei Sendeempfängern; Figure 1 shows the basic structure of an optical fiber transmission link with two transceivers.

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine Systemoptimierung nach der Erfindung. Fig. 2 is a flow diagram for a system optimization according to the invention.

Gemäß Fig. 1 sind zwei optische Sendeempfänger 1, 2 über Lichtwellenleiter 3, 4 in beiden Übertragungsrichtungen miteinander verbunden. Die Lichtwellenleiter 3, 4 bestehen aus optischen Fasern bekannter Art und enthalten in nicht im Einzelnen dargestellter Weise Spleißstellen, Steckverbindungen und bei größeren Entfernungen gegebenenfalls auch Zwischenverstärker. Die zu übertragenden Digitaldaten werden dem Sendeempfänger 1, 2 über Dateneingänge 5 bzw. 7 zugeführt. Die Daten gelangen dann zu Signalaufbereitungsschaltungen 8 bzw. 9. Dort erfolgt eine Impulsformung, gegebenenfalls Umformatierung und Pegeleinstellung. Anschließend werden die auszusendenden Daten jeweils einem elektrisch-optischen Wandler 10, 11 zugeführt und dann über den jeweiligen Lichtwellenleiter 3, 4 zum anderen Sendeempfänger übertragen. Nach einer Rückumwandlung in elektrische Signale in einem optisch-elektrischen Wandler 12 bzw. 13 durchlaufen die Signale einer empfangsseitigen Signalaufbereitungsschaltung 14 bzw. 15 und stehen dann am Signalausgang 16 bzw. 17 zur Verfügung.Referring to FIG. 1, two optical transceivers 1, 2 connected to each other via optical fibers 3, 4 in both transmission directions. The optical waveguides 3 , 4 consist of optical fibers of a known type and contain splice points, plug connections and, in the case of greater distances, also intermediate amplifiers in a manner not shown in detail. The digital data to be transmitted are fed to the transceiver 1 , 2 via data inputs 5 and 7, respectively. The data then arrive at signal conditioning circuits 8 and 9, respectively. There is pulse formation, possibly reformatting and level adjustment. Subsequently, the data to be transmitted are each fed to an electrical-optical converter 10 , 11 and then transmitted to the other transceiver via the respective optical waveguide 3 , 4 . After conversion back into electrical signals in an optical-electrical converter 12 or 13 , the signals pass through a signal conditioning circuit 14 or 15 at the receiving end and are then available at signal output 16 or 17 .

Fig. 2 erläutert schematisch die Verfahrensabläufe. Dabei sind die Sendeempfänger 1, 2 zur Vereinfachung als "Modul A" und "Modul B" bezeichnet. Um zu anzudeuten, daß jeweils der eine Sendeempfänger 1, 2 bzw. das eine Modul A, B die Steuerung des Einstellungsvorganges übernimmt, wird dieses Modul als "Master" und das andere Modul entsprechend als "Slave" bezeichnet. Dabei kann eine Umschaltung derart erfolgen, daß jeweils das andere Modul zum "Master" bzw. "Slave" wird. Im einfachsten Fall erfolgt die Umschaltung oder Umkodierung mit einem mechanischen Schalter 20, wie in Fig. 2 gezeigt. In der dargestellten Stellung ist das Modul A der Master und das Modul B der Slave. Fig. 2 schematically illustrates the procedures. The transceivers 1 , 2 are referred to as "module A" and "module B" for simplicity. In order to indicate that the one transceiver 1 , 2 or the one module A, B takes over the control of the setting process, this module is referred to as the "master" and the other module as the "slave". Switching can take place in such a way that the other module becomes the "master" or "slave". In the simplest case, the switchover or recoding is carried out using a mechanical switch 20 , as shown in FIG. 2. In the position shown, module A is the master and module B is the slave.

Nach Inbetriebnahme entsprechend dem Block 21 und Wahl der Stellung des Schalters 20 gemäß Block 22 wird entsprechend dem Block 23 das Modul A zum Master und das Modul B entsprechend dem Block 24 zum Slave. Das Modul A verändert dann gemäß Block 25 seine optische Sendeleistung entweder kontinuierlich oder in Schritten. Im Modul B wird das empfangene Signal gemäß Block 26 darauf hin geprüft, ob es einem vorgegebenen Referenzsignal entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird entsprechend Block 27 das erste Signal in Form einer Information B zum Master übertragen. Dieser sendet bei Empfang der Information B gemäß Block 28 das zweite Signal in Form der Information C gemäß Block 29 zum Slave, der bei Empfang der Information C gemäß Block 30 für die Umschaltung mittels des Schalters 20 sorgt, d. h., das Modul B wird zum Master und das Modul A zum Slave. Es erfolgt dann die Einstellung der Sendeleistung im Modul B. Die zugehörigen Blöcke sind entsprechend mit 25', 26', 27', 28' bezeichnet. Bei Beendigung des Einstellvorganges können dann die Verbindungen in beiden Richtungen optisch und elektrisch gemäß Block 31 und 32 durchgeschaltet werden.After commissioning in accordance with block 21 and selection of the position of the switch 20 in accordance with block 22 , module A becomes the master in accordance with block 23 and module B in accordance with block 24 becomes the slave. In accordance with block 25, module A then changes its optical transmission power either continuously or in steps. In module B, the received signal is checked in accordance with block 26 to determine whether it corresponds to a predetermined reference signal. If this is the case, the first signal is transmitted in the form of information B to the master in accordance with block 27 . Upon receipt of the information B in accordance with block 28, the latter sends the second signal in the form of information C in accordance with block 29 to the slave, which, when the information C in accordance with block 30 is received, switches over by means of the switch 20 , ie module B becomes the master and module A to the slave. The transmission power is then set in module B. The associated blocks are correspondingly labeled 25 ', 26', 27 ', 28'. At the end of the setting process, the connections can then be switched optically and electrically in accordance with blocks 31 and 32 in both directions.

Claims (5)

1. Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecken bei der Inbetriebnahme mit jeweils einem Sendeempfänger (1, 2) an beiden Streckenenden, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Verändern der optischen Sendeleistung eines ersten Sendeempfängers (1, A) in der einen Übertragungsrichtung (Block 25),
• b) im zweiten Sendeempfänger (2, B) Vergleichen des empfangenen optischen Signals mit einem Referenzsignal, das die Systemanforderungen wiedergibt (Block 26),
• c) Übertragen eines ersten Signals (B) zum ersten Sendeempfänger (1, A), wenn der Vergleich gemäß b) das Erreichen der Systemanforderungen angibt (Block 27),
• d) Anhalten der Leistungsveränderung gemäß a) bei Empfang des ersten Signals,
• e) Wiederholen der Schritte a) bis d) für die andere Übertragungsrichtung unter Rollenvertauschen des ersten und zweiten Sendeempfängers.

1. Method for system optimization of fiber optic transmission links during commissioning with one transceiver ( 1 , 2 ) at each end of the link, with the following steps:

• a) changing the optical transmission power of a first transceiver ( 1 , A) in one transmission direction (block 25 ),
• b) in the second transceiver ( 2 , B) comparing the received optical signal with a reference signal which reflects the system requirements (block 26 ),
• c) transmitting a first signal (B) to the first transceiver ( 1 , A) if the comparison according to b) indicates that the system requirements have been reached (block 27 ),
• d) stopping the change in power according to a) upon receipt of the first signal,
• e) repeating steps a) to d) for the other direction of transmission with interchanging roles of the first and second transceivers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) die Übertragung eines zweiten Signals (C) zum zweiten Sendempfänger (1, 2) umfasst, das die Rollenvertauschung bewirkt.2. The method according to claim 1, characterized in that step d) comprises the transmission of a second signal (C) to the second transceiver ( 1 , 2 ), which causes the roles to be reversed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Sendeleistung kontinuierlich bei maximaler Signalübertragungsleistung erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the change in Transmission power continuously at maximum Signal transmission power takes place. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal (B) durch eine Erhöhung der Sendeleistung im zweiten Sendeempfänger (2) derart dargestellt wird, daß der Empfänger des ersten Sendeempfängers (1) übersteuert wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first signal (B) is represented by an increase in the transmission power in the second transceiver ( 2 ) such that the receiver of the first transceiver ( 1 ) is overridden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur digitalen Signalübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemanforderungen die Bitrate unter Berücksichtigung der maximal zulässigen Verzerrung bei vorgegebener Bitfehlerrate umfassen.5. The method according to any one of claims 1 to 4 for digital Signal transmission, characterized in that the system requirements the Bit rate considering the maximum allowable Include distortion at a given bit error rate.