DE60204561T2

DE60204561T2 - Überwachungsdatenübertragung in einem optischen Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60204561T2
Application number: DE60204561T
Authority: DE
Inventors: David Ipswich Chown
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: US20050152694A1; EP1385277A1; DE60204561D1; EP1385277B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Kommunikationssysteme.
Bei einem optischen Kommunikationssystem sind die meisten der Daten, die über das System übertragen werden, „Nutz"-Daten, nämlich Telefonanrufe, Email, Internetnachrichten usw. Bei einem Teil der Daten handelt es sich um „Überwachungs"-Daten, die sich auf den Betrieb des Systems selbst beziehen.
Überwachungsdaten umfassen normalerweise Status- und Fehlersignale, die von einer Netzwerkausrüstung an entfernten Orten in dem Netzwerk an ein zentrales Netzwerksteuerzentrum gesendet werden, sowie Befehls- und Steuersignale, die von dem Steuerzentrum zu der Netzwerkausrüstung an entfernten Orten gesendet werden.
Überwachungsdaten werden derzeit auf einem Überwachungskanal mit einer Wellenlänge gesendet, die sich von der Wellenlänge oder den Wellenlängen, auf der bzw. auf denen die Nutzdaten gesendet werden, unterscheidet.
Normalerweise liegt bei einem System, bei dem Nutzdaten über Kanäle in dem C-Band gesendet werden – d. h. 1.525 bis 1.575 nm – der Überwachungskanal bei 1.510, 1.600 oder 1.300 nm.
Auch sind normalerweise Sender und Empfänger für die ein oder mehr Nutzlastkanäle und den Überwachungskanal aus diskreten Laser- und Photodiodenkomponenten angeordnet, wobei die Kombination und Trennung der Nutzlastkanäle und des Überwachungskanals durch eine diskrete WDM-Koppler-/Teilervorrichtung erfolgt. Diese Komponenten weisen Anschlussdrähte bzw. Pigtails auf und sind zusammengespleißt, um die Funktionen eines Einkoppelns, Kombinierens, Trennens und Empfangens der Nutzlastkanäle und des Überwachungskanals durchzuführen.
Die US-B1-6282017 betrifft ein optisches Kommunikationssystem und einen optischen Verstärker, der Überwachungsinformationen sendet.
Zusätzlich ist eine Elektronik erforderlich, um die Laser ansprechend auf die digitalen Nutz- und Überwachungsdateneingangssignale zu treiben und ansprechend auf die Signale, die durch die Photodioden geliefert werden, digitale Nutz- und Überwachungsdatenausgangssignale zu liefern.
Kürzlich wurden Sender-, Empfänger- und Sende-/Empfangsgerätmodule verfügbar, die bei Systemen, die nicht für die Anwesenheit von Überwachungskanälen sorgen, die Notwendigkeit eines Zusammenspleißens diskreter Komponenten und eines Bereitstellens einer zusätzlichen Elektronik beseitigen durch ein Anordnen aller erforderlichen elektrischen und optoelektronischen Komponenten in einem einzigen Gehäuse, wobei ein elektrischer Verbinder ein digitales elektrisches Signal empfängt und ein optischer Verbinder eine Verbindungsleitung empfängt. Dies erleichtert die Arbeit von Netzwerkausrüstungsherstellern (NEMs), da dieselben keine Fasern mehr spleißen müssen und keine genaue Kenntnis der diskreten Laser und Photodioden mehr haben müssen.
1 zeigt ein optisches Kommunikationssystem gemäß dem Stand der Technik, das einen Senderabschnitt und einen Empfängerabschnitt umfasst, die oben bzw. unten in der Zeichnung gezeigt sind.
Der Senderabschnitt soll das Senden von digitalen Daten einschließlich Nutzdaten PL und Überwachungsdaten S über eine Systemfaser SF ermöglichen.
Die Eingangsnutzdaten PL werden einer Lasertreiberelektronik LD1 zugeführt, die eine erste Laserquelle L1 treibt, um ein erstes optisches (Nutzlast-) Signal mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen.
Auf ähnliche Weise werden Eingangsdaten, die Überwachungsdaten S darstellen, einer weiteren Lasertreiberelektronik LD2 zugeführt, die eine zweite Laserquelle L2 treibt, um ein zweites optisches Signal mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen, das Überwachungsdaten darstellt.
Die optischen Signale, die Nutz- und Überwachungsdaten darstellen, werden in einem WDM-Kombinierer WDM-C kombiniert, um in die Faser SF eingekoppelt zu werden. Spleißstellen S1 und S2 sind zwischen den Laserquellen L1 und L2 und dem WDM-Kombinierer WDM-C bereitgestellt.
Eine weitere Spleißstelle S3 ist zwischen dem Kombinierer WDM-C und einem ersten Verbinder C1 (der tatsächlich aus zwei komplementären Teilen zusammengesetzt ist) zur Verbindung mit der Systemfaser SF bereitgestellt.
Der Empfängerabschnitt des Systems weist eine Struktur auf, die im Wesentlichen mit der Struktur des Senderabschnitts, die im Vorhergehenden beschrieben ist, identisch ist.
Das kombinierte optische WDM-Signal, das von der Systemfaser SF kommt, wird an einen WDM-Teiler WDM-S gesendet. Die optische Wellenlänge, die das Nutzlastsignal trägt, und die optische Wellenlänge, die das Überwachungssignal trägt, werden somit getrennt und zu einem ersten Photodetektor P1 bzw. einem zweiten Photodetektor P2 gesendet.
Die erfassten Signale von den Photodetektoren P1 und P2 werden jeweiligen Empfängerelektroniken RE1 und RE2 zugeführt, um ein digitales Ausgangsnutzlastsignal PL und ein digitales Ausgangsüberwachungssignal S zu erzeugen.
Erneut ist an dem Empfängerende des Systems eine Spleißstelle S4 zwischen dem Verbinder C2, der dem Empfangsende der Systemfaser SF zugeordnet ist, und dem WDM-Teiler WDM-S bereitgestellt. Zwei zusätzliche Spleißstellen S5 und S6 sind zwischen dem Teiler WDM-S und den Photodetektoren P1 bzw. P2 angeordnet.
2 zeigt eine weitere Lösung gemäß dem Stand der Technik, bei der Komponenten, die mit den im Vorhergehenden bereits gezeigten und beschriebenen identisch oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen angezeigt sind, wie sie in 1 verwendet sind.
Bei der Anordnung gemäß dem Stand der Technik von 2 sind der Nutzlastlaser L1 und die zugeordnete Lasertreiberelektronik LD1 an dem Sendeende sowie der Nutzlastphotodetektor P1 und die zugeordnete Empfängerelektronik RE1 an dem Empfangsende des Systems in ein Sender- und ein Empfängermodul integriert, die mit TM bzw. RM angezeigt sind.
Einige der Spleißstellen von 1 (speziell diejenigen Spleißstellen, die in 1 mit S1 und S5 bezeichnet sind) fallen weg. Spleißstellen, wie z. B. die Spleißstellen S2, S3, S4 und S6, existieren jedoch immer noch in der Anordnung von 2, wobei diese Spleißstellen hergestellt werden müssen und die Faser gehandhabt und befestigt werden muss.
Zumindest im Prinzip wäre es möglich, den Überwachungslaser L2 und die zugeordnete Lasertreiberelektronik LD2 sowie den Überwachungsphotodetektor P2 und die zugeordnete Empfängerelektronik RE2 zu integrieren, um ein jeweiliges Sender- und Empfängermodul zu bilden. Derartige Module sind jedoch nicht im Handel erhältlich und würden in jedem Fall nicht das gesamte betrachtete Spleißen und Faserhandhaben wegfallen lassen.
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Lösung zu entwickeln, die den Vorteil aufweist, dass keine Fasern mehr gespleißt werden müssen, und bei der eine detaillierte Kenntnis von diskreten Lasern und Photodioden zur Verwendung bei Überwachungskanälen nicht mehr erforderlich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine derartige Lösung mittels des Systems geliefert, das die Merkmale aufweist, die in den folgenden Ansprüchen dargelegt sind.
Das Konzept der Erfindung, wie dieselbe in dem Hauptanspruch definiert ist, umfasst einzeln ein Sendermodul, ein Empfängermodul und ein Sender-/Empfänger- (d. h. Sende-/Empfangsgerät-) Modul. Es ist somit ersichtlich, dass eine Bezugnahme auf Signale, die zwischen einem gegebenen Format und einem anderen Format umgewandelt werden, eine Umwandlung in jeder Richtung umfasst, d. h. von dem gegebenen Format in das andere Format und umgekehrt.
Die Erfindung wird nun lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 und 2, die sich auf Lösungen gemäß dem Stand der Technik beziehen, bereits im Vorhergehenden beschrieben wurden,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der Erfindung zeigt,
4, die Abschnitte umfasst, die mit 4a bzw. 4b bezeichnet sind, typische Anordnungen für ein Sendermodul und ein Empfängermodul zur Verwendung bei der Erfindung zeigt, und
5 ein Sende-/Empfangsgerät zeigt, wobei das Sender- und das Empfängermodul, die in den 4a und 4b gezeigt sind, in eine einzige Vorrichtung integriert sind.
Erneut wurden in den Zeichnungen der 3, 4 und 5 die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Teile/Komponenten zu bezeichnen, die identisch oder jedenfalls äquivalent zu den bereits in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen sind.
Dies gilt hauptsächlich für die Systemfaser SF, die Verbinder C1 und C2, die derselben zugeordnet sind, sowie das WDM-Kombinierer- und das -Teiler-Modul WDM-C und WDM-S. Das Kombinierer- und das Teilermodul stellen eine Umwandlung des Signals, das sowohl Nutzlast- als auch Überwachungsinformationen übermittelt, zwischen einem „aggregierten" WDM-Signalformat, das zur Übertragung über die Systemfaser SF gewählt ist, und einem „disaggregierten" Signalformat sicher, nämlich dem Format, bei dem Nutzlast- und Überwachungsdaten über verschiedene, getrennte optische Signale übermittelt werden, d. h. vor einem WDM-Multiplexen oder nach einem WDM-Demultiplexen.
Auf ähnliche Weise bezeichnen die Bezugszeichen L1 und L2 jeweilige Laserquellen, die angepasst sind, um jeweilige „disaggregierte" optische Signale (d. h. vor einem WDM-Multiplexen) entsprechend den Nutzlast- und Überwachungsinformationen zu erzeugen.
Schließlich bezeichnen die Bezugszeichen P1 und P2 Photodetektoren, die die „disaggregierten" optischen Signale, die die Nutzlast- und Überwachungsinformationen übermitteln, (d. h. nach einem WDM-Demultiplexen) zurück in das elektrische Format umwandeln sollen.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 3 gezeigt ist, sind der Nutzlast- und der Überwachungslaser L1, L2 sowie die jeweilige (bevorzugt gemeinsame) Treiberelektronik LD und der WDM-Kombinierer WDM-C in ein einziges Sendermodul TM1 integriert.
Auf ähnliche Weise sind die WDM-Demultiplexer- (Teiler-) Einheit WDM-S, der Nutzlast- und der Überwachungsphotodetektor P1 und P2 zusammen mit der jeweiligen (erneut bevorzugt gemeinsamen) Elektronik RE ähnlich in ein einziges Empfängermodul RM1 integriert.
Beide Module TM1 und RM1 sind in sich geschlossene Module, die für eine direkte Verbindung (auf der optischen Seite) über Verbinder C1, C2 mit der Systemfaser SF angepasst sind, wobei alle Spleißstellen, die in den Anordnungen gemäß dem Stand der Technik, die in den 1 und 2 gezeigt sind, bereitgestellt sind, weggefallen sind. Anders ausgedrückt sind die Komponenten, die in den Modulen TM1 und RM1 enthalten sind, mittels Signalausbreitungswegen verbunden, die frei von Spleißstellen sind.
4a zeigt die Struktur des „optischen" Abschnitts des Sendermoduls TM1 genauer.
Licht von dem Nutzlastlaser L1 wird durch eine Linse V1, die auf herkömmliche Weise als ein doppelköpfiger Pfeil gezeigt ist, kollimiert und durch einen Strahlteiler BS1 und einen wahlweisen Isolator IS gesendet, bevor dasselbe durch eine zweite Linse V2 in den Verbinder C1 (der z. B. aus einem Faserstummel gebildet ist) fokussiert wird.
Licht von dem Überwachungslaser L2 wird auf ähnliche Weise durch eine dritte Linse V3 kollimiert und durch den Strahlteiler BS1 reflektiert, um durch den wahlweisen Isolator gesendet zu werden, bevor dasselbe durch die zweite Linse V2 in den Verbinder fokussiert wird.
Zumindest einer von dem Nutzlastlaser L1, dem Überwachungslaser L2, dem Strahlteiler BS1 und dem Isolator IS kann an einer thermoelektrischen Kühlvorrichtung (z. B. einem Peltier-Effekt-Modul) in einer hermetischen Umhüllung befestigt sein.
Die Lasertreiberelektronik LD ist normalerweise an einer gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des Modulgehäuses befestigt. Der elektrische und der optische Verbinder sind an dem Modulgehäuse befestigt.
4b zeigt das Empfängermodul RM1, das eine im Wesentlichen ähnliche Struktur aufweist.
Licht von dem Verbinder R2 trifft auf einen Strahlteiler BS2 auf. Licht in dem Nutzlastkanal wird durch den Strahlteiler BS2 durchgelassen und über eine Linse V4 auf den Nutzlastphotodetektor P1 fokussiert.
Licht in dem Überwachungskanal wird durch den Strahlteiler reflektiert und wird durch eine Linse V5 auf den Überwachungsphotodetektor P2 fokussiert.
Erneut ist die Empfängerelektronik RE an einer gedruckten Schaltungsplatine innerhalb des Modulgehäuses befestigt. Der elektrische und der optische Verbinder sind an dem Modulgehäuse befestigt.
5 zeigt ein Sender-Empfänger-, d. h. ein Sende-/Empfangsgerät-Modul, bei dem die Sender- und Empfängerfunktionen der 4a und 4b in ein einziges Gehäuse integriert sind. Eine derartige Anordnung liefert den zusätzlichen Vorteil, dass die Lasertreiberelektronik LD und die Empfängerelektronik RE angepasst sind, um in ein einziges Elektronikuntermodul, das als E bezeichnet ist, integriert zu sein.
Natürlich können die Details des Aufbaus und die Ausführungsbeispiele ohne eine Beeinträchtigung des Grundprinzips der Erfindung bezüglich dessen, was rein exemplarisch beschrieben und veranschaulicht wurde, stark variieren, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass gemäß der derzeitigen Bedeutung in der Technik Bezeichnungen wie „optisch", „Licht" usw. keineswegs ausschließlich auf den Bereich von sichtbarer Lichtstrahlung beschränkt sind. Diese Bezeichnungen gelten tatsächlich für alle Wellenlängenbereiche, die zur Verwendung bei einer optischer Kommunikation angepasst sind, einschließlich z. B. des UV- und des IR-Bereichs.

Claims

Ein System zum Umwandeln eines ersten und eines zweiten Signals, die Nutzlast- beziehungsweise Überwachungsinformationen darstellen, zwischen einem elektrischen Format (PL, S) und einem aggregierten optischen WDM-Format, wobei das System folgende Merkmale aufweist: – zumindest einen ersten Wandler (L1, P1) zum Umwandeln des ersten Signals zwischen dem elektrischen Format (P, L) und einem ersten, disaggregierten optischen Format, – zumindest einen zweiten Wandler (L2, P2) zum Umwandeln des zweiten Signals zwischen dem elektrischen Format (S) und einem zweiten, disaggregierten optischen Format, und – zumindest einen optischen WDM-Wandler (WDM-C, WDM-S) zum Umwandeln des ersten und des zweiten Signals zwischen dem ersten und dem zweiten disaggregierten optischen Format und dem aggregierten optischen WDM-Format, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine erste Wandler (L1, P1), der zumindest eine zweite Wandler (L2, P2) und der zumindest eine optische WDM-Wandler (WDM-C, WDM-S) in ein einziges in sich geschlossenes Modul (TM1, RM1) integriert sind mittels Signalausbreitungswegen, die frei von Spleißstellen sind.
Das System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Wandler (L1, P1) und dem zweiten Wandler (L2, P2) eine Signalverarbeitungselektronik (LD, RE) zugeordnet ist, wobei die Signalverarbeitungselektronik (LD, RE) in das einzige in sich geschlossene Modul (TM1, RM1) integriert ist.
Das System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische WDM-Wandler (WDM-C, WDM-S) einen Strahlteiler (BS1, BS2) umfasst.
Das System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strahlteiler (BS1, BS2) ein optischer Verbinder (C1, C2) zum Übermitteln des ersten und des zweiten Signals in dem aggregierten optischen WDM-Format zugeordnet ist, und dass der Strahlteiler (BS1, BS2) angeordnet ist, um eine optische Strahlung zwischen dem ersten Wandler (L1, P1) und dem optischen Verbinder (C1, C2) zu übertragen.
Das System gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strahlteiler (BS1, BS2) ein optischer Verbinder (C1, C2) zum Übermitteln des ersten und des zweiten Signals in dem aggregierten optischen WDM-Format zugeordnet ist, und dass der Strahlteiler (BS1, BS2) angeordnet ist, um einen Optisches-Signal-Reflexionsweg zwischen dem zweiten Wandler (L2, P2) und dem optischen Verbinder (C1, C2) zu definieren.
Das System gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strahlteiler (BS1, BS2) Strahlungsfokussierelemente (V1, V4; V3, V5) zugeordnet sind, die zwischen den Strahlteiler und den ersten (L1, P1) und den zweiten (L2, P2) Wandler eingefügt sind.
Das System gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe ein weiteres Fokussierelement (V2) umfasst, das zwischen den Strahlteiler (BS1) und den optischen Verbinder (C1) eingefügt ist zum Fokussieren einer optischen Strahlung, die sich von dem Strahlteiler (BS1) ausbreitet, auf den optischen Verbinder (C1).
Das System gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe einen optischen Isolator (IS) umfasst, der zwischen den Strahlteiler (BS1) und das weitere Fokussierelement (V2) eingefügt ist.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wandler und der zweite Wandler Laserquellen (L1, L2) umfassen, die mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Signal (PL, S) in dem elektrischen Format getrieben werden, und dass der optische WDM-Wandler einen WDM-Kombinierer (WDM-C) umfasst, um das erste und das zweite Signal in dem ersten disaggregierten optischen Format und dem zweiten disaggregierten optischen Format zu kombinieren, um das aggregierte optische WDM-Format zu erzeugen, womit das System ein Sendermodul (TM1) aufweist.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische WDM-Wandler einen WDM-Teiler (WDM-S) umfasst zum Demultiplexen des aggregierten optischen WDM-Formats in das erste disaggregierte optische Format und das zweite disaggregierte optische Format, und dass der erste Wandler und der zweite Wandler photoelektrische Wandler (P1, P2) umfassen zum Umwandeln des ersten disaggregierten optischen Formats und des zweiten disaggregierten optischen Formats in das erste und das zweite Signal in dem elektrischen Format (PL, S), womit das System ein Empfängermodul (RM1) aufweist.
Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe folgende Merkmale umfasst: – ein Paar der ersten Wandler (L1, P1), jeweils in der Form einer ersten Laserquelle (L1) und eines ersten photoelektrischen Wandlers (P1); – ein Paar der zweiten Wandler, jeweils in der Form einer zweiten Laserquelle (L2) und eines zweiten photoelektrischen Wandlers (P2); und – ein Paar der optischen WDM-Wandler, jeweils in der Form eines WDM-Kombinierers (WDM-C) und eines WDM-Teilers (WDM-S); wobei die Anordnung derart ist, dass die erste Laserquelle (L1) und die zweite Laserquelle (L2) angeordnet sind zum Umwandeln eines ersten Paars von erstem und zweitem Signal, die Nutzlast- beziehungsweise Überwachungsinformationen darstellen, von dem elektrischen Format in ein erstes Paar eines ersten und zweiten Signals eines disaggregierten optischen Formats, und der WDM-Kombinierer (WDM-C) angepasst ist, um das erste Paar von erstem und zweitem Signal des disaggregierten optischen Formats in ein erstes Signal des aggregierten optischen WDM-Formats umzuwandeln, und wobei der WDM-Teiler (WDM-S) angepasst ist, um ein zweites Signal des aggregierten optischen WDM-Formats in ein zweites Paar von erstem und zweitem Signal des disaggregierten optischen Formats umzuwandeln, und der erste photoelektrische Wandler (P1) und der zweite photoelektrische Wandler (P2) angepasst sind, um das zweite Paar von erstem und zweitem Signal des disaggregierten optischen Formats in ein zweites Paar von erstem und zweitem Signal, die Nutzlast- und Überwachungsinformationen (PL, S) darstellen, in dem elektrischen Format umzuwandeln, womit das System ein Sende-/Empfangsgerätmodul aufweist.