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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Sender und ein Verfahren für
die Übertragung
von Nachrichten auf einer optischen Faser unter Verwendung von mehreren
Trägerfrequenzen.
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Auf einer optischen Faser übertragene Nachrichtensignale
unterliegen einer Dämpfung,
die es bei langen Übertragungsentfernungen
erforderlich macht, die Signale in regelmäßigen Abständen nachzuverstärken, um
zu gewährleisten,
dass sie einen Empfänger
mit einer ausreichenden Leistung erreichen. In einem solchen Verstärker werden
alle auf der Faser übertragenen
Trägerfrequenzen
gleichzeitig verstärkt.
Hierfür
ist es erforderlich, dass der Gain des Verstärkers für alle verwendeten Trägerfrequenzen
möglichst
exakt derselbe ist, so dass auch nach mehrmaliger Verstärkung das
Verhältnis
der Leistungen der verschiedenen Trägerwellen zueinander sich nicht
wesentlich verschiebt. So lange die Leistungen der Trägerwellen
konstant sind, ist dieses Problem durch geeignete Wahl des Frequenzbandes
der Trägerwellen
und des Typs des Verstärkers
lösbar.
Probleme ergeben sich jedoch, wenn die Leistung der einzelnen Trägerwellen
abrupt variiert. Wenn auf einer einzelnen Faser eines verzweigten
optischen Nachrichtennetzes eine oder mehrere Trägerfrequenzen plötzlich wegfallen,
zum Beispiel aufgrund einer automatischen Schutzfunktion oder aufgrund einer
technischen Störung
an einer anderen Stelle des Netzwerkes, so führt dies zu einer Erhöhung der Verstärkung für die übriggebliebenen
Trägerwellen. Diese
Erhöhung
potenziert sich, wenn die optische Faser mehrere Verstärker enthält. Extrem
schnelle, starke Intensitätssprünge können die
Folge sein, die zu Störungen
bei der Auswertung der von den betroffenen Trägerwellen beförderten
Nachrichtensignale am Empfänger
führen
können.
Im schlimmsten Fall können
diese Störungen
dazu führen,
dass eine automatische Schutzfunktion greift und die betreffenden
Trägerwellen
abschaltet. Auf diese Weise pflanzt sich die Störung in andere Bereiche des
Netzwerks fort, und ein katastrophaler Zusammenbruch kann die Folge
sein.
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Um diesem Problem zu begegnen, ist
zum Beispiel in
US 5 907 420 und
US 6 275 313 vorgeschlagen
worden, auf einer optischen Faser zusammen mit einer Mehrzahl von
Nachrichten-Trägerkanälen mit
unterschiedlichen Trägerfrequenzen
eine Mehrzahl von Füllkanälen zu übertragen,
die im Allgemeinen nicht zur Nachrichtenübertragung genutzt werden,
sondern im Wesentlichen dazu dienen, Leistungsschwankungen zu puffern,
die sich aus dem Ein- und Ausschalten einzelner Nachrichten-Trägerkanäle ergeben.
Das heißt,
wenn ein Nachrichten-Trägerkanal
ausfällt,
so wird dies erkannt, und die optische Leistung der Füllkanäle wird
so nachgeregelt, dass die optische Gesamtleistung von Nachrichten-Trägerkanälen und
Füllkanälen konstant bleibt.
Abrupte Änderungen
der Verstärkung
der Nachrichten-Trägerkanäle werden
so vermieden.
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US
5 907 420 empfiehlt, die Wellenlängen der Füllkanäle außerhalb des für die Nachrichten-Trägerkanäle verwendeten
Frequenzbandes zu wählen,
um so dessen Übertragungskapazität uneingeschränkt zu erhalten.
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US-6
275 313 zieht auch die Möglichkeit in Betracht, mehrere
Füllkanäle mit unterschiedlichen Frequenzen
zu nutzen, und diese Frequenzen innerhalb des Bandes der Nachrichten-Trägerkanäle anzusiedeln.
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Ein mit der Verwendung der Füllkanäle verknüpftes Problem,
das auch bereits in
US 6 275
313 angesprochen wird, ist die so genannte Raman-Verkippung.
-Optische Fasern in Nachrichtennetzen werden im Allgemeinen mit
hohen optischen Leistungen betrieben, um den Abstand zwischen zwei
Verstärkern
möglichst
groß machen
zu können.
Eine obere Grenze der optischen Leistung, die auf einer Faser befördert werden
kann, ist gegeben durch das Einsetzen nichtlinearer optischer Effekte,
die das Spektrum und die Impulsform der darauf übertragenen optischen Signale
verfälschen.
Einer dieser Effekte ist die stimulierte Raman-Streuung, die als
eine elastische Streuung des Lichtes an Gitterschwingungen des Fa sermaterials
aufgefasst werden kann. Überwiegend
bewirkt dieser Effekt eine spektrale Verschiebung der optischen
Signale zu niedrigeren Frequenzen hin, so dass im Laufe der Ausbreitung
eines aus einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen
zusammengesetzten Multiplex in einer optischen Faser die hochfrequenten
Anteile des Multiplex Energie verlieren und die niederfrequenten
Energie gewinnen. Diese Verschiebung der Energien wird nicht ausgeglichen,
wenn der Multiplex einen in die Faser eingefügten Verstärker durchläuft, so dass am Ende der Faser
das Signal-Rausch-Verhältnis der
hohen Trägerfrequenzen
durch Ramanstreuung aus den hohen Frequenzen beeinträchtigt ist.
Unter stationären
Bedingungen kann dieser Tatsache durch eine geeignete Verarbeitung
der Nachrichten-Trägerkanäle am Empfänger Rechnung
getragen werden. Wenn es jedoch zu einem Ausfall einzelner Nachrichten-Trägerkanäle kommt
und deren Leistung durch den Füllkanal
ersetzt wird, so ändert
sich abrupt das Signal-Rausch-Verhältnis der einzelnen Nachrichten-Trägerkanäle, und
Empfangsstörungen
sind die Folge.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, solche aus Sprüngen
des Signal-Rausch-Verhältnisses resultierende
Störungen
zu minimieren. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Änderungen
der Raman-Verkippung
zu minimieren, die sich aus dem Wegfall oder dem Hinzuschalten von
Nachrichten-Trägerkanälen auf
der optischen Faser und der jeweils entsprechenden Anpassung der
Leistung der Füllkanäle ergeben.
Zu diesem Zweck wird vorge schlagen, eine Mehrzahl von Füllkanälen zu verwenden
und eine Änderung
der optischen Leistung der Füllkanäle, die
durch eine Änderung
der Leistung der Nachrichten-Trägerkanäle erforderlich
wird, so auf die einzelnen Füllkanäle aufzuteilen,
dass eine minimale Verschiebung des Schwerpunktes des gemeinsamen
Spektrums von Nachrichten-Trägerkanälen und
Füllkanälen resultiert.
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Ein solcher spektraler Schwerpunkt
kann zum Beispiel definiert sein als eine leistungsgewichtet gemittelte
Frequenz
wobei der Index n sich über alle
Trägerkanäle und Füllkanäle erstreckt,
p
n die optische Leistung und f
n die
Frequenz des Kanals n angibt und
die gesamte optische Leistung
der Nachrichten-Trägerkanäle und der
Füllkanäle bezeichnet.
Völlig äquivalent
kann der Schwerpunkt auch wellenlängenbezogen nach der Formel
berechnet werden, wobei λ
n jeweils
die Wellenlänge des
Kanals n bezeichnet.
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Einer ersten Ausgestaltung zufolge
können die
Frequenzen der Füllkanäle außerhalb
eines für die
Nachrichten-Trägerkanäle verwendeten
Frequenzbandes gewählt
werden. Dies hat den Vorteil, dass die Übertragungskapazität des Frequenzbandes
durch die Einführung
der Füllkanäle nicht
beeinträchtigt
wird. Nachteilig ist jedoch, dass die in einer optischen Langstreckenverbindung
verwendeten Verstärker
außerhalb
eines solchen Trägerfrequenzbandes
im Allgemeinen eine geringere Verstärkung aufweisen als innerhalb
des Frequenzbandes, und dass dies bei der Steuerung der Energie
der Füllkanäle berücksichtigt
werden muss.
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Von der Realisierung her ist es daher
wesentlich einfacher, für
einen Füllkanal
eine Frequenz innerhalb des Trägerfrequenzbandes
zu verwenden, so dass für
die Füllkanäle die gleichen
Verstärkungswerte
gelten wie für
die Nachrichten-Trägerkanäle. Vorzugsweise
setzt sich in diesem Falle das gemeinsame Spektrum von Nachrichten-Trägerkanälen und Füllkanälen aus
gleichmäßig beabstandeten
Linien zusammen, die entweder zu einem Nachrichten-Trägerkanal
oder einem Füllkanal
gehören;
das heißt, Füllkanäle werden
in Lücken
eines ansonsten gleichmäßig mit
Nachrichten-Trägerfrequenzen
bestückten Frequenzbandes
eingefügt.
Es können
aber auch nur einzelne Linien aus einem Spektrum von gleichmäßig beabstandeten
Linien als Nachrichtenträger- bzw.
Füllkanäle ausgewählt werden.
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Da die Zahl der Füllkanäle im Allgemeinen deutlich
geringer als die der Nachrichten-Trägerkanäle sein wird, kann zum Kompensieren
des Ausfalls mehrerer Nachrichten-Trägerkanäle eine Leistung auf einem
Füllkanal
erforderlich sein, die ein Vielfaches der typischen Leistung eines
Nachrichten-Trägerkanals
entspricht. Derart hohe Leistungen in einem engen Frequenzbereich
begünstigen
das Auftreten von störenden
nichtlinearen Effekten wie etwa Vierwellenmischung. Um die Vierwellenmischung
zu begrenzen, ist es zweckmäßig, dass
auf den Füllkanälen unpolarisiertes
Licht übertragen
wird, das heißt,
auf jedem Füllkanal
können
sich zwei orthogonale Polarisationszustände ausbreiten, die nicht miteinander
kohärent
sind und daher nur jeweils für
sich allein zu nichtlinearen Prozessen beitragen können.
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Um die Ausfallsicherheit der Füllkanäle zu verbessern,
ist es zweckmäßig, für jeden
Füllkanal redundante
Strahlungsquellen, vorzugsweise jeweils zwei Strahlungsquellen,
vorzusehen. Diese Strahlungsquellen sind vorzugsweise jeweils orthogonal polarisiert,
um auf dem Füllkanal
unpolarisiertes Licht zu erhalten und die damit verbundenen oben
beschriebenen Vorteile zu erreichen.
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Zweckmäßigerweise werden die zwei
Strahlungsquellen im Normalbetrieb mit gleicher Ausgangsleistung
betrieben.
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Falls eine dieser Strahlungsquellen
ausfällt, kann
man sich darauf beschränken,
lediglich die optische Gesamtleistung auf der Faser konstant zu
halten und eine gewisse Schwerpunktverschiebung in Kauf zu nehmen,
die mit einer Steigerung der Leistung der anderen Füllkanäle verbunden
ist. Vorzugsweise ist jedoch jeder einzelnen Strahlungsquelle der Füllkanäle ein Sensor
zum Erfassen des Ausfalls der Strahlungsquelle zugeordnet. Wenn
mit Hilfe eines solchen Sensors der Ausfall einer einzelnen Strahlungsquelle
eines Füllkanals
erfasst wird, ist es möglich,
die Ausgangsleistung der übrig
gebliebenen Strahlungsquelle des gleichen Füllkanals zu verdop peln, um
so die optische Gesamtleistung auf der Faser konstant zu halten
und gleichzeitig eine Schwerpunktsverlagerung des Spektrums zu vermeiden.
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Das oben beschriebene Verfahren kann
an der Gesamtheit der auf einer gegebenen optischen Faser übertragenen
Nachrichtenträger
und Füllkanäle durchgeführt werden
oder nur an einer aus dieser Gesamtheit ausgewählten Gruppe von Kanälen.
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Es kann auch zweckmäßig sein,
die Gesamtheit der Kanäle
in eine erste, eine zweite und evtl. weitere Gruppe von Nachrichtenträger- und
Füllkanälen aufzuteilen
und das oben beschriebene Verfahren an jeweils einer Gruppe von
Nachrichtenträger-
und Füllkanälen unabhängig von
der anderen durchzuführen.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Gruppen jeweils
unterschiedliche Spektralbereiche abdecken.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines Ausgangsabschnitts eines optischen Netzknotens
gemäß einer ersten
Ausgestaltung der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm eines Ausgangsabschnitts gemäß einer zweiten Ausgestaltung
der Erfindung;
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3 ein
schematisches Spektrum eines von dem Ausgangsabschnitt in eine optische
Faser eingespeisten Wellenlängenmultiplex-Signals;
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4 ein
entsprechendes Wellenlängenmultiplex-Signal im Falle einer
Störung
oder nur teilweiser Auslastung des Ausgangsabschnitts;
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5 ein
schematisches Spektrum des Ausgangsabschnitts in einer erweiterten
Ausbaustufe; und
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6 ein
weiteres Spektrum zur Erläuterung einer
Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Der in 1 gezeigte
Ausgangsabschnitt ist Teil eines Netzknotens eines optischen Nachrichtenübertragungsnetzes,
insbesondere eines Fernmeldenetzes. Ein solcher Netzknoten ist über optische
Fasern mit einer Mehrzahl von anderen Netzknoten oder mit Endgeräten verbunden.
Die optischen Fasern werden im Wellenlängenmultiplex betrieben, das
heißt
sie befördern
eine Mehrzahl von Trägerwellen
unterschiedlicher Frequenz, die jeweils unabhängig voneinander mit Nachrichtensignalen
moduliert sind. Diese Trägerwellen
werden auch als Nachrichten-Trägerkanäle bezeichnet.
Der Netzknoten kann unterteilt werden in einen Eingangsabschnitt,
eine Vermittlungsmatrix und einen Ausgangsabschnitt, wobei der Eingangsabschnitt
einen optischen Demultiplexer umfasst, der ein auf einer optischen
Faser eintreffendes Multiplexsignal in seine einzelnen Kanäle spektral
zerlegt und die Nachrichten-Trägerkanäle an die
optische Vermittlungsmatrix weitergibt. Die optische Vermittlungsmatrix
hat eine erste Gruppe von Ausgängen,
die jeweils zu dem Ausgangsabschnitt des Netzknotens führen, und
eine zweite Gruppe von Ausgängen,
an die optisch-elektrische Signalwandler angeschlossen sind. Die
optische Vermittlungsmatrix leitet einen Nachrichten-Trägerkanal unmittelbar
an einen Multiplexer des Ausgangsabschnitts weiter, wenn auf der
an den Multiplexer angeschlossenen optischen Faser die Frequenz
des entsprechenden Kanals verfügbar
ist. Ist es nicht der Fall, so wird der Nachrichten-Trägerkanal über einen Ausgang
der zweiten Gruppe an einen optisch-elektrischen Wandler weitergeleitet.
Das von diesem gelieferte elektrische Nachrichtensignal wird benutzt, um
einen elektrisch-optischen Wandler zu treiben, der mit einem Eingangsanschluss
der Vermittlungsmatrix verbunden ist und der eine auf der Ausgangsfaser
noch verfügbare
Trägerfrequenz
liefert. Die Vermittlungsmatrix wiederum gibt dieses Signal weiter
an den Multiplexer des Ausgangsabschnitts.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau eines solchen Ausgangsabschnitts gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Lichtleiter 1-1 bis 1-N sind
jeweils an Ausgänge
der Vermittlungsmatrix angeschlossen und führen jeweils einen Nachrichten-Trägerkanal
einem Koppler
2-1,..., 2-N zu. Die Frequenzen
der Nachrichten-Trägerkanäle sind
sämtlich
unterschiedlich. Typischerweise sind sie in einem Abstand von 100
GHz gestaffelt.
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Die Koppler 2-1,..., 2-N haben
jeweils zwei Ausgänge,
einen ersten, über
den ein kleiner Teil der Leistung des eingespeisten Nachrichten-Trägerkanals
einer Fotodiode 11-1,..., 11-N zugeführt wird, und
einen zweiten, über
den ein optischer Multiplexer 5 den überwiegenden Anteil der Leistung
des Nachrichten-Trägerkanals
empfängt.
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Zusätzlich zu seinen N mit den
Kopplern 2-1,..., 2-N verbundenen Eingängen verfügt der Wellenlängenmultiplexer 5 über zwei
Eingänge,
die jeweils über
einen Polarisations-Strahlteiler 7 mit zwei Laserdioden 8 verbunden
sind. Die zwei jeweils mit einem Strahlteiler 7 verbundenen
Laserdioden 8 sind auf die gleiche Frequenz abgestimmt
und orthogonal zueinander polarisiert, so dass sie unpolarisiertes Licht
in den Wellenlängenmultiplexer 5 einspeisen können. Die
Frequenzen der Paare von Laserdioden 8 Piegen jeweils in
einer Lücke
der Staffelung der Frequenzen der Nachrichten-Trägerkanäle, in einem Abstand von 100
GHz von den benachbarten Nachrichten-Trägerkanälen. Die Laserdioden 8 empfangen
jeweils einen nicht mit einem Nachrichtensignal modulierten Versorgungsstrom
von Treibern 9, deren Ausgangspegel durch die Steuerschaltung 4 gesteuert
ist. Die Ausgangsleitung der Laserdioden 8 ist vom zugeführten Versorgungsstrom
abhängig
und kann ein Vielfaches der Leistung eines Nachrichten-Trägerkanals
erreichen.
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Eine erste Fotodiode 10 ist
am Anschlusspunkt der optischen Faser 6 an den Ausgang
des Wellenlängenmultiplexers 5 angeordnet,
um die von Letzterem gelieferte optische Gesamtleistung zu überwachen,
die sich aus den Beiträgen
sämtlicher Nachrichten-Trägerkanäle sowie
der Laserdioden zusammensetzt. Die Fotodiode 10 ist mit
einem Eingang der Steuerschaltung 4 verbunden. Anhand der Fotodiode 10 ist
die Steuerschaltung 4 in der Lage, zu erkennen, ob die
gesamte optische Leistung des Senders von einem Sollwert abweicht,
der erforderlich ist, um eine ausgewogene Verstärkung der einzelnen Nachrichten-Trägerkanäle in entlang
der optischen Faser 6 angeordneten Verstärkern zu
erzielen. Anhand der Fotodioden 11-1 bis 11-N ist
sie darüber hinaus
in der Lage, zu erkennen, welches die Nachrichten-Trägerkanäle sind,
auf deren plötzliches
Aus- oder Einsetzen eine Änderung
der optischen Gesamtleistung zurückzuführen ist.
Anhand dieser Informationen regelt die Steuerschaltung 4 die
Ausgangsleistung der Laserdioden 8.
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Zur Erläuterung des Steuerverfahrens
wird auf die 3 und 4 Bezug genommen. 3 zeigt ein typisches Spektrum
eines von dem erfindungsgemäßen Sender
in die optische Faser 6 eingespeisten Wellenlängenmultiplex.
Es setzt sich zusammen aus N = 38 Linien 12 mit im Wesentlichen
gleicher Leistung p, die jeweils den von den Laserdioden 3-1 bis 3-N eingespeisten
Trägerwellen
entsprechen. Im hoch- und
niederfrequenten Randbereich weist das Spektrum der Trägerwellen
zwei Lücken
auf, an denen die Frequenzen der Füll-Laserdioden 8 angesiedelt
sind. Deren Linien 13 sind in der Figur punktiert dargestellt,
um zu verdeutlichen, dass ihre Leistung variabel ist und im dargestellten
Fall, dass alle Träger-Laserdioden 3-1 bis 3-N aktiv
sind, verschwinden kann. Die bereits eingangs angesprochene, im
Laufe der Ausbreitung des Wellenlängenmultiplex auf der optischen
Faser 6 auftretende Raman-Verkippung bewirkt, dass der Multiplex
einen in der Faser 6 angeordneten Zwischenverstärker mit
einem entsprechend der gestrichelten Linie 14 verzerrten
Spektrum erreicht, bei dem die hochfrequenten Linien des Multiplex
gedämmt
und die niedrigfrequenten im Vergleich dazu überhöht sind.
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4 zeigt
ein analoges Spektrum für
den Fall, dass einige der Nachrichten-Trägerkanäle, hier als punktierte Linien
15 dargestellt,
ausgefallen sind. Der dadurch bedingte Verlust an Leistung im hochfrequenten
Bereich des Spektrums bewirkt eine Verschiebung der Kennlinie
14 der
Raman-Verkippung zu niedrigen Frequenzen hin, das heißt die Dämpfung bzw. Überhöhung der
einzelnen Nachrichten-Trägerkanäle verändert sich,
und es gibt Kanäle, die
im vollständigen
Spektrum der
3 überhöht werden,
und im Spektrum der
4 eine
Dämpfung erfahren.
Um dieser Erscheinung entgegenzuwirken, verteilt beim Ausfall einer
oder mehrerer Trägerkanäle die Steuerschaltung
4 die
zum Konstanthalten der gesamten optischen Leistung auf der Faser
6 hinzuzufügende optische
Leistung der Füll-Laserdioden
8 so
auf die zwei Füllfrequenzen,
dass der Schwerpunkt des Spektrums, definiert durch die Formel
so wenig wie möglich variiert.
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Bei Verwendung von nur zwei Füllfrequenzen,
wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel,
ist es nicht immer möglich,
diese Anforderung exakt zu erfüllen;
in einem solchen Fall wählt
die Steuerschaltung 4 diejenige Aufteilung der Leistung
auf die Füll-Laserdioden, die
die Verschiebung des Schwerpunktes f minimiert.
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Im in 4 gezeigten
Fall, dass die ausgefallenen Trägerkanäle sämtlich im
hochfrequenten Bereich des Spektrums liegen, ist es das hochfrequente
Paar von Füll-Laserdioden 8,
das von der Steuerschaltung 4 angesteuert wird, um die
Leistung der ausgefallenen Trägerkanäle zu ergänzen.
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Auf diese Weise steht im hochfrequenten
Bereich des Multiplexspektrums wieder ausreichend Energie zur Verfügung, um
die Verschiebung der Kennlinie 14 der Raman-Verkippung
aufzuheben.
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Bei der obigen Schilderung ist davon
ausgegangen worden, dass am Ausgang des Multiplexers 5 die
Leistungen aller Nachrichten-Trägerkanäle gleich
sind. Um den Auswirkungen der Raman-Verkippung zu begegnen, ist
es selbstverständlich
auch möglich,
die Leistung der höherfrequenten
unter diesen Trä gerkanälen am Ausgang
des Multiplexers 5 mit Hilfe von jeweils den Eingängen des
Multiplexers 5 vorgeschalteten Verstärkern oder Abschwächern höher zu machen
als die der niederfrequenten, um so zu erreichen, dass die Trägerkanäle an einem
Verstärker
der optischen Faser 6 mit gleichen Leistungen oder wenigstens
mit einem schwächeren
Abfall der Leistung zu höheren
Frequenzen hin eintreffen. Auf diese Weise kann zwar die Signalqualität am Ausgang
der Faser 6 ein Stück
weit verbessert werden, die Empfindlichkeit gegen das Ein- oder
Ausschalten einzelner Kanäle
im Multiplex bleibt jedoch bestehen.
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Die auf einem der Füllkanäle auf der
optischen Faser 6 übertragene
Leistung kann ein Vielfaches der Leistung auf einem der Nachrichten-Trägerkanäle sein,
insbesondere wenn die Füllkanäle mit ihrer
Leistung den Ausfall mehrerer Nachrichten-Trägerkanäle kompensieren
müssen.
Da sich die auf den Füllkanälen übertragene
Leistung auf zwei orthogonale Polarisationszustände verteilt, führt dies
zu keiner übermäßigen Zunahme
der Vierwellenmischung und anderer störender nicht-linearer Effekte.
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Wenn in einem Paar von Füll-Laserdioden 8 gleicher
Frequenz eine ausfällt,
so registriert die Steuerschaltung 4 dies anhand der von
der Fotodiode 10 erfassten, in die Faser 6 eingespeisten
optischen Gesamtleistung. Sie reagiert darauf, indem sie die, Treiber 9 beider
Füll-Laserdiodenpaare 8 stärker ansteuert.
Diese Ansteuerung wird so lange nachgeführt, bis der Sollwert der optischen
Ausgangsleistung wieder erreicht ist. Auf diese Weise erhöhen sich
die Ausgangsleistungen der noch intakten Füll-Laserdioden um jeweils einen gleichen
Faktor so weit, bis die gewünschte
Leistung auf der Faser 6 wieder erreicht ist. Eine daraus
resultierende Verschiebung des spektralen Schwerpunktes des Multiplex
wird der Einfachheit der Steuerung halber in Kauf genommen. Auch
falls beim Nachführen
der Leistung auf den Füllkanälen einer
der Treiber 9 oder eine der Laserdioden 8 die
Sättigungsleistung
erreicht, kann durch einfaches weiteres Verstärken der Ansteuerung erreicht
werden, dass die nichtgesättigten
Füll-Laserdioden 8 mehr
Leistung liefern, bis die Soll-Gesamtleistung wieder erreicht ist.
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2 zeigt
eine zweite Ausgestaltung des Ausgangsabschnitts eines Netzknotens
der Erfindung, bei dem zusätzlich
auch die Füll-Laserdioden 8 mit
Fotodioden 16 zum Überwachen
ihrer Ausgangsleistung ausgestattet sind. Bei dieser Ausgestaltung kann
die Fotodiode 10 am Kopplungspunkt zwischen dem Wellenlängenmultiplexer 5 und
der optischen Faser 6 entfallen, sofern die anderen Fotodioden 11-1,..., 11-N, 16 exakt
genug arbeiten, um der Steuerschaltung 4 ein Berechnen
der Gesamtleistung auf der Faser 6 durch Addieren ihrer
Messwerte zu ermöglichen.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass beim Ausfall einer Füll-Laserdiode 8 die
Steuerschaltung 4 in der Lage ist, die Identität der aus gefallenen Füll-Laserdiode 8 zu
ermitteln und den damit verbundenen Verlust an Gesamtleistung zu
kompensieren, indem sie die mit der ausgefallenen gepaarte Füll-Laserdiode 8 stärker ansteuert,
um deren Ausgangsleistung zu verdoppeln. Auf diese Weise kann eine Verschiebung
des spektralen Schwerpunktes des Multiplex vermieden werden. Erst
wenn eine solche Verdopplung die Nennleistung der betreffenden Füll-Laserdiode überschreitet,
setzt die Steuerschaltung 4 auch die Leistung der übrigen Füll-Laserdioden herauf.
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Während
beim oben betrachteten Beispiel von N = 38 Nachrichten-Trägerkanälen zwei
Füllkanäle ausreichend
sein können,
ergibt sich bei Verwendung größerer Zahlen
von Trägerfrequenzen
das Problem, dass die zum Konstanthalten der optischen Gesamtleistung
erforderlichen Füll-Leistungen
so groß werden,
dass trotz fehlender Polarisierung der Füllkanäle sich die Vierwellenmischung
störend
bemerkbar macht. Bei größeren Zahlen
von Nachrichten-Trägerkanälen im Multiplex
wird man daher zweckmäßigerweise
auch entsprechend mehr Füllkanäle einsetzen.
Das heißt,
wenn man von einem Multiplex mit dem in 3 gezeigten Spektrum zu einem 80-Kanal-Multiplex
mit Kanalabständen
von 50 GHz übergeht,
wie im Spektrum der 5 dargestellt,
so wird man auch unter den zusätzlichen 40 Kanälen zwei
als Füllkanäle festlegen.
Das Vorhandensein einer größeren Zahl
von Füllkanälen hat
den Vorteil, dass die zusätzlichen
Füllkanäle zur Kompensation
des Ausfalls nicht nur der neuen, sondern auch der ursprünglichen
Nach richten-Trägerkanäle eingesetzt
werden können.
Es ergeben sich so zusätzliche
Freiheitsgrade bei der Kompensation, das heißt es kann eine Mehrzahl von
Verteilungen der Füllleistung
auf die einzelnen Fülllaser
geben, die es erlauben, den Ausfall eines Nachrichten-Trägerkanals
zu kompensieren, ohne dass sich der Schwerpunkt des Spektrums verlagert.
Unter diesen verschiedenen Möglichkeiten
kann dann z.B. diejenige bevorzugt verwendet werden, die die gleichmäßigste Verteilung
der Leistung auf die Fülllaser
aufweist und so Störungen
aufgrund von Vierwellenmischung minimiert.
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6 zeigt
ein weiteres Spektrum von Nachrichten-Trägerkanälen 12 und Füllkanälen 13-1, 13-2, 13-3, 13-4 in
einer optischen Faser. Die Füllkanäle unterteilen
die Nachrichten-Trägerkanäle in drei Gruppen 12-1, 12-2, 12-3,
die durch die Füllkanäle 13-2, 13-3 voneinander
getrennte Spektralbereiche belegen. Wenn in einem der Spektralbereiche 12-1 bis 12-3 ein
oder mehrere Nachrichten-Trägerkanäle ausfallen,
so kann dies unter Beibehaltung der Leistung und des spektralen
Schwerpunkts der betreffenden Gruppe kompensiert werden, indem die
Leistung der zwei der betroffenen Gruppe unmittelbar benachbarten
Füllkanäle nachgeregelt
wird. Wenn auf diese Weise Ausfälle
in jeder einzelnen Gruppe unabhängig
von den anderen Gruppen kompensiert werden, so folgt daraus, dass
auch für
die Gesamtheit der auf der Faser übertragenen Kanäle Leistung
und spektraler Schwerpunkt konstant bleiben. Die Leistung der jeweils
zwischen zwei Gruppen von Nach richten-Trägerkanälen liegenden Füllkanäle 13-2, 13-3 ist
die Summe der Leistungen, die jeweils für die Kompensation einer der
zwei angrenzenden Gruppen benötigt
werden.
die gesamte optische Leistung der Nachrichten-Trägerkanäle und der Füllkanäle bezeichnet. Völlig äquivalent kann der Schwerpunkt auch wellenlängenbezogen nach der Formel
berechnet werden, wobei λn jeweils die Wellenlänge des Kanals n bezeichnet.
