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1. Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft allgemein optische Kommunikationssysteme und
insbesondere die bidirektionale Übertragung
optischer Signale.
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2. Stand der
Technik
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Zur
bidirektionalen Übermittlung
von Information zu und von einem ersten Ort und einem zweiten Ort
sind verschiedene faseroptische Kommunikationssysteme entwickelt
worden. Einige dieser Systeme benutzen einen Laser nur am ersten
Ort, während am
zweiten Ort ein unbenutzter Teil des Laserlichts zum ersten Ort "zurückgeschleift" wird. Dieses zurückgeschleifte
Laserlicht kann mittels eines optischen Modulators mit Daten codiert
werden. Beispiele solcher Systeme sind in dem US-Patent 4,879,763 mit
dem Titel "Optical
Fiber Bidirectional Transmission System" (Faseroptisches bidirektionales Übertragungssystem)
und dem US-Patent 5,559,624 mit dem Titel "Communication System Based on Remote Interrogation
of Terminal Equipment" (Kommunikationssystem
auf Grundlage von Fernabfrage von Endgeräteeinrichtungen) offenbart.
Ein Vorteil dieser optischen Kommunikationssysteme besteht darin,
daß eine
Laserquelle nur an einem Ende des Systems erforderlich ist, während am
anderen Ende weniger kostspielige Modulatoren benutzt werden können.
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Bidirektionale
optische Kommunikationssysteme sind in Anwendungen wie WDM-Zugangsnetzen
(wavelength-divisionmultiplexed) nützlich. WDM-Netze benutzen
einen Laser an einem ersten Ort, der typischerweise eine Vermittlungsstelle
ist, und benutzen eine Mehrzahl optischer Netzeinheiten (ONU – Optical
Network Units), die sich an einer Mehrzahl zweiter Orte befinden.
Die ONU befinden sich gewöhnlich
an oder in der Nähe
von Kundengrundstücken,
wo sich die Umweltbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit über einen
relativ breiten Bereich ändern
können.
Aus diesem Grund ist es schwierig, genaue Wellenlängenregistrierung
an den ONU-Orten
bereitzustellen. Das zurückgeschleifte Laserlicht
bietet automatische Wellenlängenregistrierung
an den ONU-Orten, da die gleiche Lichtwellenlänge, die vom Laser an der Vermittlungsstelle übertragen
wurde, von der ONU zur Vermittlungsstelle zurückgesendet wird.
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Ein
Nachteil der Verwendung von zurückgeschleiftem
Laserlicht zur Bereitstellung eines bidirektionalen Kommunikationssystems
besteht darin, daß die
Leistung des Systems bedeutend durch kohärentes Rayleigh-Rauschen begrenzt
wird. Die Erscheinung von kohärentem
Rayleigh-Rauschen wird ausführlicher
in einem Artikel von T.H. Wood, R.A. Linke, B.L. Kaspar und E.C.
Carr "Observation
of coherent Rayleigh noise in singlesource bi-directional optical fiber
System" (Beobachtung
kohärenten
Rayleigh-Rauschens in bidirektionalem faseroptischem System mit
einzelner Quelle), Journal of Lightwave Technology, Band 6, S. 346–352 (1988)
besprochen. Kohärentes
Rayleigh-Rauschen (CRN – Coherent Rayleigh
Noise) entsteht, wenn vom Vermittlungsstellenlaser zum Modulator
und zurück
zu einem Detektor an der Vermittlungsstelle laufendes Licht Licht stört, das
durch das faseroptische Kabel über
die gesamte Länge
der Faser zurückgestreut
wurde. Obwohl das gestreute Signal und das zur Vermittlungsstelle
und zurück
laufende Signal (das rückgeschleifte
Signal) beide aus derselben Quelle stammen, haben diese Signale
jeweils unterschiedliche Verzögerungen
zwischen dem Laser und dem Detektor erfahren. Das gestreute Signal
wird daher dem zurückgeschleiften
Signal überlagert
und erzeugt dadurch ein Rauschspektrum, das grob portional zur Laserlinienbreite
ist. Überlagerungsstörung wird
auch durch diskrete Reflexionen von Spleißstellen in der optischen Faser,
optischen Kopplern und optischen Teilern verursacht, die zwischen
der Vermittlungsstelle und einer ONU vorkommen.
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Um
das Problem kohärenten
Rayleigh-Rauschens in bidirektionalen optischen Kommunikationssystemen
anzugehen, sind verschiedene Verfahren entwickelt worden. Diese
Verfahren sind für
eine Betriebsumgebung angepaßt
worden, wo ein Dauer-Laser wie beispielsweise ein Fabry-Perot oder DFB-Halbleiterlaser
(distributedfeedback) als die Lichtquelle an der Vermittlungsstelle
benutzt wird. Ein Ansatz zur Minimierung kohärenten Rayleigh-Rauschens mit
Verwendung getrennter Fasern für
Aufwärts-
und Abwärts-Verkehr
ist im US-Patent Nr. 5,559,624 mit dem Titel "Communication System Based on Remote
Interrogation of Terminal Equipment" (Kommunikationssystem auf Grundlage
von Fernabfrage von Endgeräteeinrichtungen)
offenbart. Obwohl sie einige Wirkung zur Verringerung von Rayleigh-Rauschen
aufweist, werden durch diese Lösung
die Kosten des Systems beträchtlich
vermehrt und die Einfachheit der Verwendung eines Lasers an nur
einem Ende des Kommunikationssystems nichtig gemacht.
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Eine
weitere Lösung
des Standes der Technik zum Überwinden
kohärenten
Rayleigh-Rauschens ist Frequenz-Dither
der Laserquelle zum Ändern
der spektralen Eigenschaften der Quelle. Dieses Verfahren ist insofern
wirksam, daß es
den Betrag einer Rauschleistung verringert, der in die Empfängerbandbreite
fällt.
Dieses Frequenz-Dither-Verfahren wird ausführlicher in einer Arbeit von
T.H. Wood, R.A. Linke, B.L. Kaspar und E.C. Carr mit dem Titel "Observation of Coherent
Rayleigh Noise in Single-Source Bi-directional Optical Fiber System" (Beobachtung kohärenten Rayleigh-Rauschens in bidirektionalem
faseroptischem System mit einzelner Quelle), Journal of Lightwave
Technology, Band 6, S. 346–352
(1988) beschrieben. Dieses Verfahren führt leider zu einer unvollständigen Unterdrückung des kohärenten Rayleigh-Rauschens
und ist nicht wirksam, wenn die Bandbreite des Kommunikationssystems
größer als
die spektrale Erweiterung ist, die durch Dither erhalten werden
kann.
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Ein
noch weiteres Verfahren, das das Problem kohärenten Rayleigh-Rauschens angeht,
ist die Verschiebung der Frequenz des Lichts am Ort des Modulators.
Das kann durch Verwendung eines akustooptischen Modulators erreicht
werden, so daß Aufwärts- und
Abwärts-Wellenlängen unterschiedlich sind,
wodurch Interferenz im Idealfall vollständig eliminiert wird. Dieser
Ansatz wird im US-Patent 5,572,612 mit dem Titel "Bidirectional Optical
Transmission System" (bidirektionales
optisches Übertragungssystem)
beschrieben. Ändern
der Lichtfrequenz am Modulator steigert jedoch die Komplexität und Kosten
der optischen Netzeinheit (ONU) am Kundengrundstück entgegen der ursprünglichen
Absicht, Kosten und Komplexität
durch Ersetzen eines Lasers mit einem Modulator an der ONU zu sparen. Da
weiterhin ein typisches System viele ONU für jeden Vermittlungsstellenlaser
benutzen kann, vervielfachen sich die Kosten der Bereitstellung
eines besonderen Modulators an jeder ONU um die relativ hohe Anzahl
von ONU, die im Bezug auf jede Vermittlungsstelle benutzt werden.
Was benötigt
wird, ist ein verbessertes Verfahren zum Überwinden von kohärentem Rayleigh-Rauschen in einem
bidirektionalen optischen Kommunikationssystem.
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Von
ROLAND KARL STABULI; PETER GYSEL, "Crosstalk Penalties Due to Coherent
Rayleigh Noise in Bidirectional Optical Communication Systems" (Übersprechstörungen aufgrund
von kohärentem
Rayleigh-Rauschen
in bidirektionalen optischen Kommunikationssystemen), Journal of
Lightwave Technology, Band 9, Nr. 3, März 1991, S. 375–380 werden die Übersprechstörungen aufgrund
von kohärentem
Rayleigh-Rauschen in bidirektionalen optischen Kommunikationssystemen
gelehrt und untersucht. Die Autoren lehren, daß in optischen Kommunikationssystemen
mit einzelnen Longitudinalmodenlaserdioden Rauschen aufgrund von
Rayleigh-Rückstreulicht
und aufgrund von Interferenz reflektierten Lichts mit Rayleigh-Rückstreulicht beträchtliche
Minderungen der Empfängerempfindlichkeit
bewirken kann.
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Kurze Beschreibung
der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
und System entsprechen den unabhängigen
Ansprüchen. Bevorzugte
Ausführungsformen
entsprechen den abhängigen
Ansprüchen.
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Rauscharme
bidirektionale Kommunikation in einem faseroptischen Kabel wird
durch Ankoppeln eines ersten Endes des Kabels an eine spektral zerteilte
optische Leistungsquelle erreicht. Ein zweites Ende des Kabels wird
an einen optischen Detektor mit einer Detektorbandbreite angekoppelt,
so daß die Bandbreite
der optischen Leistungsquelle größer als die
Detektorbandbreite ist. Wenn die Bandbreite der optischen Leistungsquelle
im Vergleich zur Bandbreite des Detektors groß ist, fallen die sich aus
kohärentem
Rayleigh-Rauschen ergebenden Überlagerungsfrequenzen
außerhalb
der Bandbreite des Detektors und werden nicht erkannt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine graphische Darstellung des Frequenzspektrums einer optischen
Leistungsquelle des Standes der Technik, die in einem bidirektionalen optischen
Kommunikationssystem benutzt wird.
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2 ist
eine graphische Darstellung des Frequenzspektrums einer spektral
zerteilten optischen Leistungsquelle, die in einem bidirektionalen optischen
Kommunikationssystem gemäß einer
Ausführungsform
der hier offenbarten Erfindung benutzt wird.
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3 ist
eine graphische Darstellung, in der die momentane optische Leistung
eines bidirektionalen optischen Signals mit der eines optisch rückgestreuten
Signals verglichen wird.
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4 ist
ein Hardware-Blockschaltbild eines bidirektionalen optischen Kommunikationssystems, das
gemäß einer
ersten hier offenbarten Ausführungsform
aufgebaut ist.
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5 ist
ein Hardware-Blockschaltbild eines bidirektionalen optischen Kommunikationssystems, das
gemäß einer
zweiten hier offenbarten Ausführungsform
aufgebaut ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
sind hier Verfahren zur merklichen Verringerung des kohärenten Rayleigh-Rauschens
eines faseroptischen Kabels offenbart, das zur Bereitstellung bidirektionaler
Kommunikationen benutzt wird. Diese Verringerung des Rauschens wird
durch Ankoppeln eines ersten Endes des Kabels an eine spektral zerteilte
optische Leistungsquelle erreicht. Ein zweites Ende des Kabels wird
an einen optischen Detektor mit einer Detektorbandbreite angekoppelt, so
daß die
Bandbreite der optischen Leistungsquelle größer als die Detektorbandbreite
ist. Wenn die Bandbreite der optischen Leistungsquelle im Vergleich
zur Bandbreite des Detektors groß ist, fallen die sich aus
kohärentem
Rayleigh-Rauschen ergebenden Überlagerungsfrequenzen
außerhalb
der Bandbreite des Detektors und werden nicht erkannt.
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Die
merkliche Verringerung des kohärenten Rayleigh-Rauschens (CRN – coherent
Rayleigh noise) findet deshalb statt, da die spektral zerteilte
optische Leistungsquelle viele Frequenzkomponenten enthält. Wenn
die spektrale Bandbreite der Leistungsquelle im Vergleich zur Bandbreite
des Detektors groß ist,
fallen die meisten der sich aus CRN ergebenden Überlagerungsfrequenzen außerhalb
der Bandbreite des Detektors an der Vermittlungsstelle und werden
daher nicht erkannt. Insbesondere beträgt die sich aus Mehrwegeinterferenz
zwischen der Signalleistung P
S und der durch
Rayleigh-Streuung reflektierten Leistung P
R ergebende
momentane Leistung:
wobei θ der Phasenwinkel zwischen
dem Signal bzw. dem reflektierten Licht ist. Die Varianz der momentanen
Leistung beträgt
daher:
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Die
obige Gleichung zeigt, daß,
selbst wenn die reflektierte Leistung 100 mal kleiner als das Signal
ist, die Gesamtleistung sich je nach Phasenwinkel um ± 20% ändern kann.
Gewöhnlich ändert sich
der Phasenwinkel aufgrund von Umgebungsänderungen in der Faser, ändert sich
aber auch, wenn die Linienbreite der Lichtquelle endlich ist. In
diesem Fall gibt das Spektrum der Gesamtleistung P
tot die
Linienbreite der Quelle wieder. Mit größer werdender spektraler Bandbreite
der Quelle wird die Varianz des innerhalb der Empfängerbandbreite
v
detector erkannten gesamten Photostroms
I kleiner:
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Hier
ist ε das
Verhältnis
der Detektorbandbreite vdetector und der
spektralen Bandbreite Δv
der Quelle.
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Man
nehme beispielsweise auf 1 Bezug, die das Frequenzspektrum 101 einer
optischen Leistungsquelle des Standes der Technik zeigt, die in
einem bidirektionalen optischen Kommunikationssystem benutzt wird.
Eine solche optische Leistungsquelle wird gewöhnlich in der Form eines Dauer-Lasers
bereitgestellt. Das Frequenzspektrum 101 des Lasers ist
viel schmaler als die Bandbreite des zum Empfangen der vom Laser
abgegebenen optischen Energie benutzten Detektors, die in 1 als
Detektorbandbreite 105 gezeigt wird. Ein typischer Dauer-Laser
weist eine spektrale Bandbreite Δv
von mehreren Megahertz auf. Für
ein mit 52 Mb/s arbeitendes Kommunikationssystem treten alle Überlagerungsfrequenzen
innerhalb einer Bandbreite von annähernd 50 MHz auf. Wenn daher
die Bandbreite des zum Erkennen des Signals benutzten Empfängers 50 MHz
beträgt,
was eine ziemlich repräsentative
Zahl ist, ist praktisch das gesamte Rauschen am Empfänger erkennbar.
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Demgegenüber kann
eine spektral zerteilte Quelle wie beispielsweise eine verstärkte LED-Quelle
eine spektrale Bandbreite von Δv
= 50 GHz aufweisen. Hier werden nur 1/1000 der Überlagerungsfrequenzen innerhalb
der 50-MHz-Frequenzbandbreite des Empfängers erkannt. Für die gleiche übertragene
Durchschnittsleistung stellt eine spektral zerteilte optische Breitbandleistungsquelle
ein gegenüber
einer kohärenten
Laserquelle erheblich verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis
bereit. Man beachte, daß die
Verwendung einer spektral zerteilten Quelle wesentlich einfacher
als das im Stand der Technik vorgeschlagene Frequenz-Dither eines Dauer-Lasers ist.
Als erstes braucht an der Laserquelle kein Dither-Mechanismus enthalten
sein und zweitens kann durch Verwendung spektraler Zerteilung eine viel
größere spektrale
Quellenbandbreite als durch das Dither-Verfahren erreicht werden,
was zu einer vollständigeren
Unterdrückung
von CRN führt.
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2 ist
eine graphische Darstellung des Frequenzspektrums einer spektral
zerteilten optischen Leistungsquelle, die in einem bidirektionalen optischen
Kommunikationssystem gemäß einer
hier offenbarten Ausführungsform
der Erfindung benutzt wird. Die spektral zerteilte Quelle kann durch
spektrales Filtern von einer beliebigen einer Anzahl von Quellen
optischer Energie einschließlich
kohärenter wie
auch inkohärenter
Quellen bereitgestellt werden. Beispiele inkohärenter Quellen umfassen Leuchtdioden
(LED – Light
Emitting Diodes) und verstärkte Spontanemissionsquellen
wie beispielsweise erbiumdotierte Faserverstärker (EDFA – erbium-doped-fiber-amplifier).
Ein Beispiel einer kohärenten Quelle
ist ein modenverriegelter Laser.
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Die
Kurve 201 der 2 ist eine Frequenzgangkurve,
die für
eine beliebige der oben erwähnten optischen
Energiequellen repräsentativ
sein kann. Man beachte die relativ breitbandige Kennlinie der Kurve 201 bezüglich des
Frequenzgangs 101 des in 1 beschriebenen
Lasers. Ein Filter mit einer als spektrale Scheibe 203 gezeigten
Frequenzbandbreite wird an die optische Energiequelle angelegt,
womit außerhalb
der spektralen Scheibe 203 fallende optische Energie effektiv
abgewiesen wird. Wie oben beschrieben sollte die Bandbreite der
spektralen Scheibe 203 breiter als die Detektorbandbreite
des zum Empfangen der gefilterten optischen Energiequelle benutzten
Empfängers
ausgewählt
werden. Diese Detektorbandbreite ist in 2 als Bandbreite 205 dargestellt.
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3 ist
eine graphische Darstellung, in der die momentane optische Leistung
eines bidirektionalen optischen Signals mit der eines optisch rückgestreuten
Signals bei Verwendung einer kohärenten Quelle
optischer Energie verglichen wird. Im Zusammenhang mit einer kohärenten Quelle
optischer Energie wie beispielsweise einem modenverriegelten Laser
stehen zusätzliche
Verfahren zur Unterdrückung
kohärenten
Rayleigh-Rauschens zur Verfügung.
Da Rayleigh-Streuung durch Streuung entlang der gesamten Länge eines
faseroptischen Kabels und in der Tat über die gesamte Länge eines
optischen Kommunikationssystems verursacht wird, erstreckt sich
das in
3 als Rückstreuung
309 gezeigte
rückgestreute
Licht P
R immer über eine gesamte Bitperiode
T ungeachtet der Dauer
313 eines Signalimpulses
301.
Die Dauer
313 des Signalimpulses
301 beträgt jedoch εT, wobei ε das Tastverhältnis des
Signals ist, so daß das
Spitzensignal P
s/ε wird, wobei P
S die
Durchschnittsleistung des Signals ist. Das CRN steht in Beziehung
mit
so daß sich das Signal-Rausch-Verhältnis mit
kleiner werdendem Tastverhältnis
der Signalimpulse erhöht:
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Im
Vergleich zu der oben beschriebenen Situation mit spektral zerteilten
Quellen, die nicht kurze modenverriegelte Impulse sind, muß die Detektorbandbreite
in diesem Fall nicht kleiner als die spektrale Bandbreite der Quelle
sein. Um jedoch diesen Vorteil zu realisieren, muß irgendeine
Art von Dispersionskompensation in die Kommunikationssysteme eingebaut
sein, die kurze Impulse davon abhält, sich zeitlich auszubreiten,
oder als Alternative das Signal wieder vor der Erkennung in einen
kurzen Impuls komprimiert.
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4 ist
ein Hardware-Blockschaltbild eines bidirektionalen optischen Kommunikationssystems, das
gemäß einer
hier offenbarten ersten Ausführungsform
aufgebaut ist. Diese Ausführungsform kann
konzeptmäßig als
eine Einzelfaserversion eines Faser-Zugangskommunikationssystems
angesehen werden, das an einer Vermittlungs stelle (CO – Central
Office) 405 eine spektral zerteilte Quelle 401 und an
jeder einer Mehrzahl von optischen Netzeinheiten (ONUs – Optical
Network Units) 415, 417 einen Modulator 421 benutzt.
Die spektral zerteilte Quelle 401 kann unter Verwendung
einer beliebigen Breitband-Lichtquelle implementiert sein, einschließlich von
Quellen mit Frequenzspektren, die dem in 2 gezeigten
grob ähnlich
sind. Beispielsweise kann die spektral zerteilte Quelle 401 durch
spektrales Filtern einer beliebigen einer Anzahl von Quellen optischer Energie,
einschließlich
kohärenter
wie auch inkohärenter
Quellen, bereitgestellt werden. Beispiele inkohärenter Quellen umfassen Leuchtdioden
(LED – Light
Emitting Diodes) und verstärkte
Spontanemissionsquellen wie beispielsweise erbiumdotierte Faserverstärker (EDFA – erbium-dopedfiber-amplifier).
Ein Beispiel einer kohärenten
Quelle ist ein modenverriegelter Laser. Die spektral zerteilte Quelle 401 ist
an ein erstes Ende eines ersten Abschnitts des faseroptischen Kabels 407 angekoppelt.
Auch ist ein Empfänger 403 an
das erste Ende des ersten Abschnitts des faseroptischen Kabels 407 angekoppelt,
um rückgeschleifte
optische Signale von ONU 415, 417 zu empfangen.
Ein zweites Ende des ersten Abschnitts des faseroptischen Kabels 407 ist
an einen Eingangsanschluß des
Routers 409 angekoppelt. Der Router 409 kann unter
Verwendung eines beliebigen einer Vielzahl von Wellenlängenmultiplex-Routern
implementiert werden, von denen Beispiele dem Fachmann wohlbekannt
sind. Ein zur Verwendung als Router 409 geeigneter beispielhafter
Router ist ein Wellenleitergitterrouter (WGR – waveguide grating router),
obwohl zum Implementieren des Routers 409 auch andere Arten
von Routern benutzt werden könnten.
Der Eingangsanschluß des
Routers 409 nimmt ein zusammengesetztes WDM-Signal mit
einer Mehrzahl von Mengen von WDM-Kanälen auf und leitet jeweilige
Mengen von WDM-Kanälen
zu einem oder mehreren entsprechenden Ausgangsanschluß (-anschlüssen).
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Ein
erster Ausgangsanschluß des
Routers 409 ist an ein erstes Ende eines zweiten Abschnitts des
faseroptischen Kabels 411 angekoppelt. Das zweite Ende
des zweiten Abschnitts des faseroptischen Kabels 411 ist
an einen Empfänger 419 und
einen Modulator 421 angekoppelt. Zusammen umfassen Empfänger 419 und
Modulator 421 ONU 415. Ein zweiter Ausgangsanschluß des Routers 409 ist
an ein erstes Ende eines dritten Abschnitts des faseroptischen Kabels 413 angekoppelt.
Das zweite Ende des dritten Abschnitts des faseroptischen Kabels 413 ist
an einen Empfänger 423 und
einen Modulator 425 angekoppelt. Zusammen umfassen Empfänger 423 und
Modulator 425 ONU 417.
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Im
Betrieb sendet die spektral zerteilte Quelle 401 ein WDM-Signal
mit einer Mehrzahl von WDM-Kanalmengen einen ersten Abschnitt des
faseroptischen Kabels 407 hinunter. Das WDM-Signal wird
vom Router 409 empfangen, der jeweilige WDM-Kanalmengen
vom WDM-Signal abtrennt und beispielsweise jede entsprechende getrennte
Kanalmenge zu einem entsprechenden Ausgangsanschluß leitet.
Man beachte daß,
wenn gewünscht,
der Router 409 zum Leiten der gleichen Kanalmenge zu einer
Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen
konfiguriert sein könnte,
und/oder einige Kanalmengen könnten
nicht zu irgendeinem Ausgangsanschluß geleitet werden. Als Darstellung
wird eine erste WDM-Kanalmenge zum ersten Ausgangsanschluß des Routers 409 geleitet
und an den zweiten Abschnitt des faseroptischen Kabels 411 angekoppelt. Eine
zweite WDM-Kanalmenge wird zum zweiten Ausgangsanschluß des Routers 409 geleitet
und wird an den dritten Abschnitt des faseroptischen Kabels 413 angekoppelt.
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Bei
Empfang der ersten WDM-Kanalmenge signalisiert der Empfänger 419 der
ONU 415 dem Modulator 421, einen Teil des vom
Router 409 auf dem zweiten Abschnitt des faseroptischen
Kabels 411 empfangenen Signals zu modulieren. Dieses modulierte
Signal wird entlang dem zweiten Abschnitt des faseroptischen Kabels 411 von
der ONU 415 durch den Router 409 und über den
ersten Abschnitt des faseroptischen Kabels 407 gesendet,
wo das modulierte Signal vom Empfänger 403 der Vermittlungsstelle 405 empfangen
wird. Auf ähnliche Weise
signalisiert der Empfänger 423 der
ONU 417 bei Empfang der zweiten WDM-Kanalmenge dem Modulator 425,
einen Teil des vom Router 409 auf dem dritten Abschnitt
des faseroptischen Kabels 413 empfangenen Signals zu modulieren.
Dieses modulierte Signal wird entlang dem dritten Abschnitt des faseroptischen
Kabels 413 von der ONU 417 durch den Router 409 und über den
ersten Abschnitt des faseroptischen Kabels 407 gesendet,
wo das modulierte Signal vom Empfänger 403 der Vermittlungsstelle 405 empfangen
wird.
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Ein
Unterschied des Systems der 4 bezüglich des
Standes der Technik ist die Verwendung der spektral zerteilten Quelle 401 an
der Vermittlungsstelle. Ein weiterer Unterschied des Systems der 4 gegenüber des
Standes der Technik ist, daß Systeme
des Standes der Technik zusätzliche "Rück-"leitungen von faseroptischem Kabel erfordern,
um das modulierte Signal von den Modulatoren 421, 425 der
ONU 415, 417 zurück zum Empfänger 403 an der Vermittlungsstelle 405 zu
führen.
Aufgrund des Vorhandenseins des CRN-Problems in Systemen des Standes
der Technik können
diese Systeme des Standes der Technik nicht erste, zweite und dritte
Abschnitte des faseroptischen Kabels 407, 409, 411 zum Übermitteln
bidirektionaler Übertragungen
benutzen. Dementsprechend erfordert ein System des Standes der Technik,
das die Anzahl von in 4 gezeigten ONU benutzt, einen
vierten Abschnitt faseroptischen Kabels, um das modulierte Signal
von ONU 415 zum Router 409 zu führen, einen fünften Kabelabschnitt,
um das modulierte Signal von ONU 417 zum Router 409 zu
führen,
und einen sechsten Kabelabschnitt, um das modulierte Signal vom
Router 409 zum Empfänger 403 zu
führen.
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Demgegenüber wird
durch das System der 4 die Notwendigkeit dieser "Rück-"fasern, d.h. vierten, fünften und
sechsten Kabelabschnitte eliminiert. In der Ausführungsform der 4 wird
nunmehr sowohl Aufwärts-
als auch Abwärtsverkehr
auf dem ersten, zweiten und dritten Abschnitt des faseroptischen
Kabels 407, 411, 413 geführt. Man
beachte, daß an
der Vermittlungsstelle 405 Leistungsteiler oder optische
Zirkulatoren und/oder die ONU 415, 417 eingesetzt
werden könnten,
um die Trennung von Aufwärts-
und Abwärtsverkehr
zu erleichtern. Es sollte klar sein, daß die gleichen oben in Verbindung mit 4 besprochenen
Grundsätze
in einem bidirektionalen Kommunikationssystem benutzt werden können, das
nicht Wellenlängenmultiplexsignale
benutzt.
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5 ist
ein Hardware-Blockschaltbild eines bidirektionalen optischen Kommunikationssystems, das
gemäß einer
zweiten hier offenbarten Ausführungsform
aufgebaut ist. Ein beachtenswertes Merkmal des Systems der 5 ist
die Verwendung eines Spiegelmodulators 519. Im Aufbau der 5 wird
ein erbiumdotierter Faserverstärker
(EDFA – erbium-doped
fiber amplifier) 501 als spektral zerteilte Quelle optischer
Energie benutzt. Ein erster Abschnitt faseroptischen Kabels 503 übermittelt
optische Energie vom EDFA 501 zu einem optischen Dämpfungsglied 505.
Der Ausgang des optischen Dämpfungsgliedes 505 ist
an ein erstes Ende eines zweiten Abschnitts faseroptischen Kabels 507 angekoppelt
und das zweite Ende des zweiten Abschnitts faseroptischen Kabels 507 ist
an einen ersten Anschluß eines
1 × 2-Kopplers 515 mit
erstem, zweitem und drittem Anschluß angekoppelt.
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Der
zweite Anschluß des
1 × 2-Kopplers
ist an ein erstes Ende eines dritten Abschnitts des faseroptischen
Kabels 517 angekoppelt. In der Praxis kann der dritte Abschnitt
des faseroptischen Kabels 517 dazu benutzt werden, eine
relativ große
Entfernung wie beispielsweise 18 Kilometer zu überbrücken. Das zweite Ende des dritten
Abschnitts faseroptischen Kabels 517 ist an einen Spiegelmodulator 519 angekoppelt.
Der dritte Anschluß des
1 × 2-Kopplers 515 ist
an ein erstes Ende eines vierten Abschnitts faseroptischen Kabels 513 angekoppelt, und
das zweite Ende des vierten Abschnitts faseroptischen Kabels 513 ist
an einen Empfänger 511 angekoppelt.
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Im
Betrieb wird der EDFA 501 zum Erzeugen eines spektral zerteilten
optischen Signals benutzt, das vom optischen Dämpfungsglied 505 auf
eine gewünschte
Amplitude abgedämpft
wird. Dieses gedämpfte
optische Signal, das dem ersten Anschluß des 1 × 2-Kopplers 515 zugeführt wird,
erscheint am zweiten Anschluß des
1 × 2-Kopplers und durchläuft den
dritten Abschnitt des faseroptischen Kabels 517 und kommt
dann am Spiegelmodulator 519 an. Der Spiegelmodulator 519 ist
eine passive Moduliervorrichtung, die einen Teil des auf dem dritten
Abschnitt des faseroptischen Kabels 517 empfangenen eintreffenden
Signals reflektiert und dieses reflektierte Signal den dritten Abschnitt
des faseroptischen Kabels 517 hinab zum 1 × 2-Koppler 515 zurücksendet.
Das reflektierte Signal läuft
in den zweiten Anschluß des 1 × 2-Kopplers 515 und
läuft aus
dem ersten Anschluß des
1 × 2-Kopplers 515,
wo das reflektierte Signal dann am Empfänger 511 empfangen
wird.
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4 und 5 zeigen
beispielhafte Ausführungsformen
der hier beschriebenen Erfindung und sollen als solche nicht den
Umfang der Erfindung auf irgendeine Weise begrenzen.