DE602004001082T2

DE602004001082T2 - Verfahren, Vorrichtung und System zur Regelung der Auswirkungen von Leistungstransienten in optischen Übertragungssystemen

Info

Publication number: DE602004001082T2
Application number: DE602004001082T
Authority: DE
Inventors: Nathan Myron Denkin; Gerard Lingner Iii
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: ATE329420T1; DE602004001082D1; EP1467506B1; US7164527B2; US20040091206A1; JP2004310119A; EP1467506A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet von optischen Kommunikationssystemen, und genauer Raman-verstärkte optische Übertragungssysteme mit Transientensteuerungsfähigkeiten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In optischen Netzen werden mehrere Wellenlängen von Licht verwendet, um an einer einzelnen Faser mehrere Kommunikationskanäle zu unterstützen. In derartigen Netzen werden optische Verstärkerabschnitte verwendet, um optische Signale zu verstärken, die über viele Kilometer von Lichtwellenleiterverbindungen hinweg einer Dämpfung ausgesetzt waren. Ein typischer Verstärkerabschnitt kann erbiumdotierte Faserverstärkerkomponenten umfassen, die mit Diodenlasern gepumpt werden. Es wurden auch Verstärker untersucht, die ein Diodenlaserpumpen verwenden, um durch eine stimulierte Raman-Streuung eine Verstärkung zu erzeugen. Optische Verstärker auf Basis von erbiumdotierten Fasern und das Raman-Pumpen erhöhen die Stärke der optischen Signale, die über die Lichtwellenleiterverbindungen übertragen werden.
Manchmal können Kanäle in einer Kommunikationsverbindung abrupt eingefügt werden oder herausgenommen werden. Kanäle können aufgrund einer zufälligen Faserunterbrechung herausgenommen werden. Kanäle können auch aufgrund einer Netzrekonfigurierung plötzlich eingefügt oder herausgenommen werden. Wenn sich die Anzahl der Kanäle, die durch einen Übertragungsfaserabschnitt getragen werden, abrupt ändert, ändert sich auch die gesamte Signalleistung, die über den Abschnitt transportiert wird, plötzlich. Wenn ein Raman-Verstärkerabschnitt mit einer konstanten Leistung gepumpt wird, werden diese plötzlichen Änderungen zu Transientenwirkungen in der Verstärkung des Raman-Verstärkers führen.
Verstärkungstransienten verursachen Schwankungen in der Leistung der Ausgangssignale vom Verstärker. Ausgangssignale, die zu schwach sind, können möglicherweise schwer ohne Fehler festzustellen sein. Ausgangssignale, die zu stark sind, verursachen nichtlineare optische Wirkungen in der Faser.
US-A-2002/114,066 betrifft einen optischen Verstärkeraufbau zur wirksamen Unterdrückung von vorübergehenden Ausgangssignalleistungsschwankungen, die durch Verzögerungen bei der Steuerung verursacht werden. Der optische Verstärker, der eine Verstärkungslichtleitfaser beinhaltet, umfasst ein Steuersystem zur Überwachung von Leistungsschwankungen in einem Teil des Lichts, der durch eine Verzweigungsvorrichtung abgegriffen wird, und zur Regulierung der Leistung des Pumpens des Lichtausgangs von einer Pumpquelle. Zwischen der Verzweigungsvorrichtung und der Verstärkungslichtleitfaser ist ein Verzögerungsmedium angeordnet, um den Unterschied zwischen der Zeit, die Signale, welche durch die Verzweigungsvorrichtung übertragen werden, benötigen, um das Eingangsende der Verstärkungslichtleitfaser zu erreichen, und der Antwortzeit des Steuersystems zu verringern.
US-B-6,476,961 offenbart eine optische Verstärkerausrüstung, die eine oder mehrere Verstärkungsstufen auf Basis einer seltenerdendotierten Faser oder einer Ramangepumpten Faser beinhaltet. Optische Überwachungsvorrichtungen werden verwendet, um optische Signale in der optischen Verstärkerausrüstung zu messen. Eine Steuereinheit stellt die Pumpleistung in jeder Verstärkungsstufe auf Basis der gemessenen optischen Signale ein, um Verstärkungstransienten zu unterdrücken. Eine optische Verzögerungsleitung wird verwendet, um der Steuereinheit zusätzliche Zeit bereitzustellen, um die optischen Signale zu verarbeiten, bevor die Pumpleistungen eingestellt werden. Ein Mittelstufenmodul, das eine dispersionskompensierende Faser beinhaltet, ist in der optischen Verstärkerausrüstung installiert. Die Steuereinheit erkennt das Ausmaß der optischen Verzögerung, die mit dem Mittelstufenmodul assoziiert ist, automatisch, um die Pumpleistung während Transientensteuerungstätigkeiten entsprechend zu steuern.
US-B-6,542,287 offenbart eine optische Verstärkerausrüstung in einem WDM-System, für das die Verstärkung auf verteilten oder diskreten Raman-Verstärkern oder seltenerdendotierten Faserverstärkern wie etwa erbiumdotierten Faserverstärkern beruht. Optische Signale werden unter Verwendung einer Überwachungsausrüstung überwacht, um die optische Leistung der Signale auf einem speziellen Kanal oder vorhandenen Kanälen zu messen. Die Pumpleistung in der Verstärkerausrüstung wird auf Basis der gemessenen Leistung von garantierten Signalen oder auf Basis der gemessenen Gesamtleistung eingestellt, um Verstärkungstransienten zu unterdrücken.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Verfahren, Vorrichtungen und Übertragungssysteme nach der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt. Bevorzugte Formen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Lehren der vorliegenden Erfindung können durch Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen leicht verstanden werden, wobei
1 ein höheres Blockdiagramm eines herkömmlichen Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems darstellt;
2 ein höheres Blockdiagramm eines einzelnen Raman-Verstärkerabschnitts des Raman-verstärkten opti schen Übertragungssystems von 1 darstellt, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
3 eine Ausführungsform einer DCM-Pumplasersteuerung darstellt, die zur Verwendung im einzelnen Raman-Verstärkerabschnitt von 2 geeignet ist;
4 eine beispielhafte Funktion einer Verzögerung, die mit einer Verstärkungsänderung in einer Verstärkungsfaser assoziiert ist, welche sich aus der Einstellung der Leistung eines Raman-Pumplasers ergibt, graphisch darstellt;
5 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ein höheres Blockdiagramm eines Verstärkerabschnitts darstellt, der eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet;
7 eine beispielhafte Funktion einer Zeitverzögerung, die mit einer Verstärkungsänderung in einem ersten EDFA assoziiert ist, welche sich aus der Einstellung der Leistung der ersten EDFA-Pumpe ergibt, graphisch darstellt; und
8 ein beispielhaftes Ausgangssignal eines zweiten EDFA des Verstärkerabschnitts von 6 graphisch darstellt.
Zur Erleichterung des Verständnisses wurden identische Bezugszeichen verwendet, wo dies möglich war, um identische Elemente, die den Figuren gemeinsam sind zu bezeichnen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt vorteilhaft ein Ver fahren und ein System zur Steuerung der negativen Auswirkungen von Leistungstransienten in einem verstärkten optischen Übertragungssystem bereit. Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kontext eines Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems beschrieben werden wird, das bestimmte Komponenten umfasst, werden Fachleute verstehen, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung in verschiedenen anderen verstärkten optischen Übertragungssystemen, in denen erwünscht ist, die negativen Auswirkungen von Leistungstransienten zu steuern, vorteilhaft ausgeführt werden kann.
1 stellt ein höheres Blockdiagramm eines herkömmlichen Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems dar. Das Raman-verstärkte optische Übertragungssystem 100 von 1 umfasst einen Sender 110, einen Empfänger 120, und mehrere Raman-Verstärkerabschnitte 130₁ bis 130_N (zusammengefasst die Raman-Verstärkerabschnitte 130). Jeder der Raman-Verstärkerabschnitte 130 umfasst einen jeweiligen Verstärkungsfaserabschnitt 140₁ bis 140_N (zusammengefasst die Faserabschnitte 140, beispielsweise Standardübertragungsfaserabschnitte) und eine jeweilige Pumpe 150₁ bis 150_N (zusammengefasst die Pumpen 150, beispielsweise Raman-Pumpen). Bei jeder Raman-Pumpe 150 kann es sich entweder um eine einzelne Pumpe oder um mehrere Pumpen mit verschiedenen Wellenlängen, die gemeinsam wirken, handeln. Der Sender 110 sendet Informationen über die Serie von Raman-Verstärkerabschnitten 130 zum Empfänger 120. Pumplicht von jeder der Raman-Pumpen 150 wird in die Rückwärtsrichtung gesendet, um ihren jeweiligen Faserabschnitt 140 zu pumpen. Signale in den Faserabschnitten 140 werden daher durch die Raman-Verstärkung verstärkt. Obwohl die Verstärkungsfaserabschnitte 140 im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 von 1 als Standardübertragungsfasern umfassend dargestellt sind, werden Fachleute verstehen, dass die Verstärkungsfaserabschnitte 140 andere Verstärkungsmedien wie etwa erbium dotierte Faserverstärker und dergleichen umfassen können.
Der Sender 110 kann Laserdioden beinhalten, die jeweils einen Kanal unterstützen, der bei einer unterschiedlichen Wellenlänge tätig ist. Dementsprechend kann sich die gesamte Anzahl der Wellenlängen, die über das Raman-verstärkte optische Überztragungssystem 100 übertragen werden, abrupt ändern, wenn einer oder mehrere dieser Laser außer Betrieb gestellt wird, oder wenn am Sender 110 neue Kanäle hinzugefügt werden. Die gesamte Anzahl der Kanäle in einem optischen Übertragungssystem kann sich auch aufgrund von unerwarteten Systemfehlern wie etwa Faserunterbrechungen, oder, wenn Kanäle während Systemrekonfigurierungen unter Verwendung von Ein-/Ausstiegs-Terminals eingefügt oder herausgenommen werden, ändern.
Wenn sich die gesamte Anzahl der Kanäle im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 abrupt ändert, aber die Leistungen der Raman-Pumpen 150 die gleichen bleiben, wird sich auch die Raman-Verstärkung in den Faserabschnitten 140 ändern. Abrupte Leistungsänderungen dieser Art können am Ausgang jedes Raman-Verstärkerabschnitts 130 unannehmbare Transienten in der Leistung von einzelnen Signalkanälen verursachen. Wenn zum Beispiel Wellenlängen (Kanäle) verloren werden, nimmt die Eingangsleistung plötzlich ab, da Kanäle herausgenommen wurden. Wenn die Leistung der Raman-Pumpen 150 die gleiche bleibt, wird in jeder der gepumpten Faserabschnitte 140 eine übermäßige Verstärkung vorhanden sein, und nimmt die Ausgangsleistung pro Kanal am Ende jeder der Raman-Verstärkerabschnitte 130 mehr als gewünscht zu.
Wenn die Eingangsleistung umgekehrt aufgrund des Einfügens neuer Kanäle plötzlich zunimmt, wird die Raman-Pumpe schneller erschöpft, was verursacht, dass die Ausgangsleistung pro Kanal am Ende der gepumpten Über tragungsfaser mehr als gewünscht abnimmt. Da sich diese Fehler von Raman-Verstärkerabschnitt zu Raman-Verstärkerabschnitt ansammeln, kann der gesamte Fehler der Leistung für jeden Kanal durch die folgende Gleichung (1)
berechnet werden, wobei E_i den Fehler in jedem Verstärkungsabschnitt darstellt, N für die gesamte Anzahl der Verstärkungsabschnitte steht, und E_t der gesamte angesammelte Fehler für alle Verstärkungsabschnitte kombiniert ist.
2 stellt ein höheres Blockdiagramm eines einzelnen Raman-Verstärkerabschnitts 130 des Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems 100 von 1 dar, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Der Raman-Verstärkerabschnitt 130 von 2 umfasst eine Verstärkungsfaser (beispielsweise eine 100-km-Außenanlagefaser (die dem Verstärkungsfaserabschnitt 140 von 1 entspricht)) 210, eine Übertragungsfaser 215, eine Pumpe (beispielsweise einen Außenanlagenpumplaser) 220, eine Pumpensteuerung (beispielsweise eine Außenanlagenpumplasersteuerung) 225, ein Dispersionskompensationsmodul (DCM) 230, einen DCM-Pumplaser 235, drei Abgriffe 240₁ , 240₂ , 240₃ , (zusammengefasst die Abgriffe 240), eine Überwachungsvorrichtung 250, und eine DCM-Pumplasersteuerung 260. In der erläuternden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in 2 befindet sich der Abgriff 240₁ , obwohl er als innerhalb des Raman-Verstärkerabschnitts 130 befindlich dargestellt ist, tatsächlich am Ende eines direkt vorhergehenden Raman-Verstärkerabschnitts und entspricht er dem Abgriff 240₃ im veranschaulichten Raman-Verstärkerabschnitt 130 von 2. Dementsprechend sollte sich verstehen, dass der Abgriff 240₁ in 2 zum leichteren Verständnis dargestellt ist. Im Raman-Verstärkerabschnitt 130 ist der Abgriff 240₁ an einer Übertragungsfaser vor der Außenanlagenfaser 210 (d.h., in einem vorhergehenden Abschnitt) positioniert. Der Abgriff 240₂ befindet sich nach der Außenanlagenfaser 210 und vor dem DCM 230. Der Abgriff 240₃ befindet sich nach dem DCM 230.
3 stellt eine Ausführungsform einer DCM-Pumplasersteuerung 260 dar, die zur Verwendung im einzelnen Raman-Verstärkerabschnitt 130 vom 2 geeignet ist. Die DCM-Pumplasersteuerung 260 von 3 umfasst einen Prozessor 310 wie auch einen Speicher 320 zum Speichern der Algorithmen und Steuerprogramme. Der Prozessor 310 arbeitet mit einem herkömmlichen Schaltungsaufbau 330 wie etwa Leistungsversorgungen, Taktschaltkreisen, einem Cache-Speicher und dergleichen, wie auch mit Schaltkreisen, die das Ausführen der im Speicher 320 gespeicherten Softwareprogramme unterstützen, zusammen. Dementsprechend ist ins Auge gefasst, dass einige der hierin als Softwareprozesse besprochenen Prozessschritte in Hardware, zum Beispiel als Schaltungsaufbau, der mit dem Prozessor 310 zusammenarbeitet, um verschiedenste Schritte durchzuführen, ausgeführt sein können. Die DCM-Pumplasersteuerung 260 enthält auch einen Eingabe/Ausgabe-Schaltungsaufbau 340, der eine Schnittstelle zwischen den verschiedenen funktionellen Elementen bildet, die mit der DCM-Pumplasersteuerung 260 kommunizieren. Zum Beispiel kommuniziert die DCM-Pumplasersteuerung 260 in der Ausführungsform von 2 über einen Signalweg S1 mit der Überwachungsvorrichtung 250 und über einen Signalweg 01 mit dem DCM-Pumplaser 235.
Obwohl die DCM-Pumplasersteuerung 260 von 3 als ein Allzweck-Computer dargestellt ist, der programmiert ist, verschiedenste Steuerfunktionen nach der vorliegenden Erfindung durchzuführen, kann die Erfindung in Hardware, zum Beispiel als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ausgeführt sein. Dement sprechend sollen die hierin beschriebenen Prozessschritte breit als gleichwertig durch Software, Firmware, Hardware oder eine Kombination davon durchgeführt interpretiert werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wurde ein Signal, das den Raman-Verstärkerabschnitt 130 betritt, durch den Abgriff 240₁ (d.h., in einem vorhergehenden Abschnitt) abgegriffen. Das Signal vom Abgriff 240₁ wird zur Überwachungsvorrichtung 250 kommuniziert, worin die Leistung des ankommenden Signals gemessen wird. Die Leistungsmessung des ankommenden Signals wird dann zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt und darin aufgezeichnet. Das Signal breitet sich dann durch die Außenanlagenfaser 210 aus, worin das Signal durch den Außenanlagenpumplaser 220 verstärkt wird. Das Signal von der Außenanlagenfaser 210 wird durch den Abgriff 240₂ abgegriffen. Das Signal vom Abgriff 240₂ wird zur Überwachungsvorrichtung 250 kommuniziert, worin die Leistung des Signals gemessen wird. Die Leistungsmessung des Signals wird dann zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt und darin aufgezeichnet.
Die Leistungsmessung des Abgriffs 240₁ (der sich im vorhergehenden Abschnitt befindet und durch herkömmliche Mittel zu diesem Abschnitt kommuniziert wird), wird in der DCM-Pumplasersteuerung 260 mit der Leistungsmessung des Abgriffs 240₂ verglichen, um die Verstärkung zu bestimmen, die durch das Signal in der Außenanlagenfaser 210 erfahren wurde. Die bestimmte Verstärkung wird mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Verstärkung für die Außenanlagenfaser 210 verglichen, um eine Änderung der Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 (falls eine solche aufgetreten ist), die durch einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht wird, zu bestimmen.
Optional kann die Verstärkungsänderung der Außenanla genfaser 210 durch Messen der Leistung des Signals, das das DCM 230 (d.h., über den Abgriff 240₂ ) betritt, und Vergleichen der Leistung des gemessenen Eingangssignals mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Leistung für ein Signal, das das DCM 230 betritt, bestimmt werden. Die DCM-Pumplasersteuerung 260 kann dann die Verstärkung schätzen, die das Eingangssignal in der Außenanlage 210 erfahren würde. Die geschätzte Verstärkung wird dann mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Verstärkung für die Außenanlagenfaser 210 vergleichen, um eine Änderung der Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 (falls eine solche aufgetreten ist), die durch einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht wird, zu bestimmen.
Die Verstärkung in der Außenanlagenfaser 210 wird periodisch bestimmt, um hinsichtlich einer Verstärkungsänderung zu prüfen. Fachleute werden verstehen, dass das Zeitintervall für das Prüfen hinsichtlich einer Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 systemabhängig ist und innerhalb der Systemfähigkeiten auf jedes beliebige Intervall festgesetzt werden kann, das durch den Benutzer erwünscht ist.
Das Signal von der Außenanlagenfaser 210 breitet sich dann durch das DCM 230 aus, wo es durch den DCM-Pumplaser 260 verstärkt wird. Jegliche Verstärkungsänderung im DCM 230, die durch den Verlust oder das Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht wird, kann durch Messen der Leistung des sich ausbreitenden Signals, das das DCM 130 betritt (d.h., über den Abgriff 240₂ ), und Vergleichen der Leistung des gemessenen sich ausbreitenden Signals mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Leistung für ein Eingangssignal zum DCM 230 geschätzt werden. Optional kann die Verstärkung des DCM 230 wie nachstehend be schrieben durch Vergleichen der Leistungsmessung des Abgriffs 240₂ mit der Leistungsmessung des Abgriffs 240₃ berechnet werden.
Nach der Ausbreitung durch das DCM 230 breitet sich das Ausgangssignal durch die Übertragungsfaser 215 aus und wird es durch den Abgriff 240₃ abgegriffen. Das Signal vom Abgriff 240₃ wird zur Überwachungsvorrichtung 250 kommuniziert, worin die Leistung des Ausgangssignals gemessen wird. Die Leistungsmessung des Ausgangssignals wird dann zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt und darin aufgezeichnet. Die Leistungsmessung des Abgriffs 240₂ wird mit der Leistungsmessung des Abgriffs 240₃ verglichen, um die Verstärkung, die durch das Signal im DCM 230 erfahren wird, zu bestimmen. Die bestimmte Verstärkung wird mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Verstärkung für das DCM 230 verglichen, um eine Verstärkungsänderung (falls eine solche aufgetreten ist) des DCM 230, die durch einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht wird, zu berechnen. Zusätzlich kann das Signal vom Abgriff 240₃ verwendet werden, um die Verzögerung im DCM 230 für andere Systemausführungen, die Informationen hinsichtlich der Verzögerung des DCM 230 benötigen, zu messen. Die Übertragungsfaser 215 wird in erster Linie verwendet, um das Ausgangssignal vom DCM 230 mit einer Verstärkungsfaser (einer Außenanlagenfaser) in einem nächsten Raman-Verstärkerabschnitt zu koppeln.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das erwünschte Ergebnis in jedem Raman-Verstärkerabschnitt des Ramanverstärkten optischen Übertragungssystems 100, dass die Leistung eines Eingangssignals, das in den Abschnitt gelangt, der Leistung des Ausgangssignals, das den Abschnitt verlässt, gleich ist. Das heißt, die Verstärkungen und die Verluste des bestimmten Raman-Verstärkerabschnitts sind ausgeglichen. Bei Ausführung der Leistungsmessungen der Abgriffe 240 ist das erwünschte Ergebnis in der folgenden Gleichung (2)
dargestellt.
Wenn die obige Gleichung als zwei gesonderte Verstärkungskomponenten gekennzeichnet wird, die die Leistungsmessungen aller drei Abgriffe 240 im Raman-Verstärkerabschnitt 130 von 2 ausführen, wird Gleichung (3) und Gleichung (4) wie folgt geschrieben:
wobei g_1i die Verstärkungen oder Verluste in der Außenanlagenfaser 210 und g_2i die Verstärkungen oder Verluste im DCM 230 darstellt. Dementsprechend sollte das Produkt von g_1i und g_2i für alle Wellenlängen gleich Eins sein (g_1i·g_2i = 1).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach der Erkennung einer Änderung der Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 eine Einstellung an der Pumpleistung des Außenanlagenpumplasers 220 vorgenommen, um die Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 zu ändern, um eine Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens von Kanälen (Transientenereignis) im Rahman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren. Zusätzlich wird eine Einstellung an der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 vorgenommen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern, um eine Zeitverzögerung, die mit dem Einstellen der Pumpleistung des Außenanlagenpumplasers 220 zur Änderung der Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 assoziiert ist, zu korrigieren, und um eine Verstärkungsänderung im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens von Kanälen (Transientenereignis) im Ramanverstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren. Die Verzögerung, die mit dem Einstellen der Leistung des Außenanlagenpumplasers 220 zur Änderung der Verstärkung in der Außenanlagenfaser 210 assoziiert ist, wird dem Ausmaß an Zeit zugeschrieben, das die Photonen, die sich vom Außenanlagenpumplaser 220 fortpflanzen, benötigen, um sich durch die Außenanlagenfaser 210 auszubreiten, bevor die gewünschte (geänderte) Verstärkung erreicht wird.
4 stellt eine beispielhafte Funktion einer Zeitverzögerung, die mit einer Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 assoziiert ist, welche sich aus der Einstellung der Leistung des Außenanlagenpumplasers 220 ergibt, graphisch dar. In 4 stellt t₀ den Zeitpunkt dar, zu dem der Außenanlagenpumplaser 220 eingestellt wurde; stellt t₁ den Zeitpunkt dar, zu dem die gewünschte (korrigierte) Verstärkung in der Außenanlagenfaser 210 erreicht wird; und stellt Δt das Ausmaß an Zeit zwischen der Einstellung des Außenanlagenpumplasers 220 und dem Erreichen der gewünschten Verstärkung in der Außenanlagenfaser 210 dar. Eine Verzögerungszeit Δt hängt von der wirksamen Länge einer Verstärkungsfaser ab und kann aus der folgenden Gleichung (5)
berechnet werden, worin n(λp) der Brechungsindex der Faser bei der entsprechenden Raman-Pumpen-Wellenlänge ist, c die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum ist, und L_eff die wirksame Länge der Verstärkungsfaser ist. Die obige Gleichung (5) ist nur eine Neuanordnung der Formel "Geschwindigkeit x Zeit = Strecke".
Zusätzlich kann die wirksame Länge L_eff einer Faser unter Verwendung der folgenden Gleichung (6) berechnet werden:
In der obigen Gleichung (6) stellt α die Dämpfung der Faser dar, und stellt L die tatsächliche Länge der Faser dar.
Im einzelnen Raman-Verstärkerabschnitt 130 von 2 wurde eine typische Faser mit Kommunikationsgüte (d.h., eine SMF, TrueWave, LEAF-Faser) als die Außenanlagenfaser 210 verwendet. Die Länge der Außenanlagenfaser 210 beträgt typischerweise 100 km, und die Dämpfung für derartige typische Fasern beträgt ungefähr 0,21 dB/km. Wenn diese Werte für die Dämpfung bzw. die tatsächliche Länge in die obige Gleichung (6) eingegeben werden, wird die wirksame Länge L_eff der Außenanlagenfaser 210 als 20 km berechnet. Wenn dieser Wert für die wirksame Länge L_eff in die obige Gleichung (5) eingegeben wird, wird die Verzögerungszeit Δt_op für die Außenanlagenfaser 210 als 10^-4 Sekunden oder 100 μs berechnet. Die Verzögerungszeit Δt_op wird durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 berechnet und darin aufgezeichnet.
Dementsprechend muss die Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 aufgrund einer Einstellung der Pumpleistung des Außenanlagenpumplasers 220 als eine Funktion der Zeit betrachtet werden. Diese Änderung der Verstärkung als Funktion der Zeit (die Form von t₀ bis t₁ in 4) ist (wie oben beschrieben) aus der bestimmten Verzögerungszeit Δt_op, die mit der Außenanlagenfaser 210 assoziiert ist, und der bestimmten Verstärkungänderung (oben beschrieben) in der Außenanlagenfaser 210 berechenbar. Diese Funktion (die Form von t₀ bis t₁) wird durch die Erfinder als f₁(t) betrachtet. Die Funktion f₁(t) wird durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 bestimmt und darin aufgezeichnet. Das heißt, die Parameter für die Außenanlagenfaser 210 wie etwa die werte für die tatsächliche Länge und die Dämpfung der Außenanlagenfaser 210 sind in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeichert. Unter Verwendung der obigen Gleichungen (5) und (6) berechnet die DCM-Pumplasersteuerung 260 dann die Verzögerungszeit Δt_op für die Außenanlagenfaser 210. Die DCM-Pumplasersteuerung 260 wartet dann auf Informationen vom Abgriff 240₂ , um das Ausmaß der Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 zu bestimmen, um die Funktion f₁(t) zu berechnen. Der Wert der Verzögerungsfunktion f₁(t) wird in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeichert.
Wie oben beschrieben wird eine Einstellung an der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 vorgenommen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern, um f₁(t) zu kompensieren und eine Verstärkungsänderung im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen (Transientenereignis) im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren. Wie früher offenbart kann die Verstärkungsänderung im DCM 230 durch Messen der Leistung des sich ausbreitenden Signals, das das DCM 230 betritt (d.h., über den Abgriff 240₂ ), und Vergleichen der Leistung des gemessenen sich ausbreitenden Signals mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Leistung für ein Eingangssignal zum DCM 230 geschätzt werden. Diese Verstärkungsänderung im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 wird durch die Erfinder als Δg_2DCM betrachtet.
Dementsprechend muss die DCM-Pumplasersteuerung 260 eine Funktion f₃(t) berechnen, um f₁(t) und Δg_2DCM zu korrigieren, damit f₃(t) durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 verwendet wird, um die Leistung des DCM-Pumplasers 235 einzustellen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern. Ähnlich wie beim obigen Fall der Außenanlagenfaser 210 ändert das Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 die Verstärkung im DCM 230 jedoch nicht augenblicklich zur gewünschten Verstärkung. Dementsprechend muss eine Zeitverzögerung, die mit dem Einstellen der Leistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung des DCM 230 zur Korrektur der Verstärkungsänderung Δg_2DCM im DCM 230 assoziiert ist, ebenfalls berücksichtigt werden.
In einem Übertragungssystem weist ein DCM typischerweise eine viel kürzere Faserlänge als eine Verstärkungsfaser auf. Zum Beispiel weist das DCM 230 von 2 eine viel kürzere gesamte tatsächliche Länge als die Außenanlagenfaser 210 auf. Die Länge des DCM 230, das im Raman-Verstärkerabschnitt 130 von 2 verwendet wird, beträgt in diesem Fall 10 km, variiert aber mit der Länge der Außenanlagenfaser 210. Dementsprechend wird eine Verzögerung, die mit der Änderung der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Kompensierung einer Änderung der Verstärkung im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 assoziiert ist, deutlich kürzer sein. Zum Beispiel wird die wirksame Länge L_eff des DCM 130 bei Eingabe der tatsächlichen Länge L des DCM 130 in die obige Gleichung (6) als 3 km berechnet. Um eine Verzögerungszeit Δt_DCM zu berechnen, die mit dem Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 assoziiert ist, wird die bestimmte wirksame Länge L_eff in die obige Gleichung (5) eingegeben. Bei Eingabe von 3 km für die wirksame Länge L_eff des DCM 230 in die obige Gleichung (5) wird die Verzögerungszeit Δt_DCM, die mit dem Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 assoziiert ist, als 15 μs berechnet. Unter Kenntnis der Verzögerungszeit Δt_DCM und des Ausmaßes der Verstärkungsänderung Δg_2DCN, im DCM 230 wird eine Verzögerungsfunktion berechnet, um die Verzögerungszeit, die mit dem Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 assoziiert ist, darzustellen. Diese Funktion wird durch die Erfinder als f₂(t) betrachtet. Der Wert von f₂(t) wird in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeichert.
Da f₁(t), Δg_2DCM und f₂(t) auf Basis von Messungen eines sich ausbreitenden Signals, die am Abgriff 240₁ (vom vorhergehenden Abschnitt) und am Abgriff 240₂ vorgenommen werden, modelliert werden können, und da das Signal vom Abgriff 240₂ zur DCM-Pumplasersteurung 260 vorwärtsgeführt wird, werden f₁(t), Δg_2DCM und f₂(t) bestimmt, damit die Korrektur am DCM 230 durchgeführt werden kann. Das heißt, für die DCM-Pumplasersteuerung 260 ist Zeit vorhanden, eine Funktion f₃(t) zu bestimmen, um f₁(t), Δg_2DCM und f₂(t) zu korrigieren, da die Information vom Abgriff 240₂ zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt wird.
Wenn man sich ins Gedächtnis ruft, dass das Produkt von g_1i und g_2i für alle Wellenlängen gleich Eins sein sollte (g_1i·g_2i = 1), wird die Funktion f₃(t) durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 unter Verwendung der folgenden Gleichung (7) [g1i + f1(t)][g2i + Δg2DCM + f2(t) + f3(t)] = 1 (7)berechnet, wobei g_1i und g_2i die ursprünglichen Verstärkungen der Außenanlagenfaser 210 bzw. des DCM 230 (vor jeglichem Transientenereignis) sind, f₁(t) die Verzögerungsfunktion ist, die mit einer Einstellung der Leistung des Außenanlagenpumplasers 220 zur Änderung der Verstärkung der Außenanlagenfaser 210 assoziiert ist, Δg_2DCM, die Verstärkungsänderung im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen (Transientenereignis) im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 ist, f₂(t) die Verzögerungsfunktion ist, die mit einer Einstellung der Leistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung des DCM 230 assoziiert ist, und f₃(t) eine durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 zu berechnende Funktion ist, um die Verstärkung im DCM 235 einzustellen, um die Funktionen f₁(t) und f₂(t) zu korrigieren, und um die Verstärkungsänderung Δg_2DCM im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu kompensieren. Die Lösung für f₃(t) lautet:
Die Funktion f₃(t) wird durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 berechnet, um die Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 einzustellen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern, um f₁(t) und f₂(t) zu kompensieren, und die Verstärkungsänderung Δg_2DCM im DCM 230 aufgrund eines Verlusts oder eines Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu kompensieren.
Obwohl die einzelne Raman-Verstärkerfaser 130 des Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems 100 von 1 als eine einzelne Verstärkungsfaser umfassend dargestellt war, werden Fachleute verstehen, dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung in Raman-verstärkten optischen Übertragungssystemen ausgeführt werden können, die Verstärkungsabschnitte umfassen, die in einem einzelnen Abschnitt mehrere Verstärkungsfasern und andere Verstärkungsmedien umfassen.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 durch Einstellen nur der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 kompensiert.
Wie oben für die erste Ausführungsform beschrieben, muss die Änderung der Verstärkung im DCM 230 aufgrund einer Einstellung der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 erneut als eine Funktion der Zeit betrachtet werden, da das Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 die Verstärkung im DCM 230 nicht augenblicklich zu einer gewünschten Verstärkung ändert. Unter Bezugnahme auf 2 bleibt die Verzögerungszeit Δt_DCM, die mit dem Einstellen des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 assoziiert ist, die gleiche (15 μs), da sich die Eigenschaften des DCM 230 nicht ändern. Erneut wird eine Verzögerung, die mit dem Einstellen der Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 assoziiert ist, dem Ausmaß an Zeit zugeschrieben, das die Photonen, die sich vom DCM-Pumplaser 235 fortpflanzen, benötigen, um sich durch das DCM 230 auszubreiten, bevor die gewünschte (geänderte) Verstärkung erreicht wird. Unter Kenntnis des Ausmaßes der Verstärkungsänderung, die im DCM 230 gewünscht ist, um eine Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230 aufgrund eines Verlusts oder eines Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren, kann eine Verzögerungsfunktion f₄(t) berechnet werden, um der Verzögerungszeit Δt_DCM, die mit der Einstellung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung im DCM 230 zur Korrektur einer Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230 assoziiert ist, Rechnung zu tragen. Da die Signale vom Abgriff 240₂ zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt werden, kennt das DCM 230 das Ausmaß der Verstärkungsänderung, die im DCM 230 benötigt wird, um eine Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230 aufgrund eines Verlusts oder eines Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren. Dementsprechend kann die Verzögerungsfunktion f₄(t) auf Basis der Messungen eines sich ausbreitenden Signals, die an den Abgriffen 240₁ und 240₂ vorgenommen werden, modelliert und durch die DCM-Lasersteuerung 260 berechnet werden, bevor das sich ausbreitende Signal das DCM 230 erreicht.
Zusätzlich zur Korrektur für f₄(t) muss das DCM 230 auch eine Verstärkungsänderung Δg_2OP in der Außenanlagenfaser 210 und eine Verstärkungsänderung Δg_2DCM im DCM 230 aufgrund eines Verlusts oder eines Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 korrigieren. Dementsprechend wird durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 eine Funktion f₅(t) berechnet, um die Verzögerungsfunktion f₄(t) und sowohl die Verstärkungsänderung Δg_2OP in der Außenanlagenfaser 210 als auch die Verstärkungsänderung Δg_2DCM im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 zu korrigieren. Da f₅(t) auf Basis von Messungen eines sich ausbreitenden Signals, die an den Abgriffen 240₁ (vom vorhergehenden Abschnitt) und 240₂ vorgenommen werden, modelliert werden kann, und da die Signale vom Abgriff 240₂ zur DCM-Pumplasersteuerung 260 vorwärtsgeführt werden, wird die Korrekturfunktion f₅(t) bestimmt, damit am DCM 230 eine Korrektur vorgenommen werden kann. Wenn man sich ins Gedächtnis ruft, dass das Produkt von g_1i und g_2i für alle Wellenlängen gleich Eins sein sollte (g_1i·g_2i = 1), wird die Funktion f₅(t) durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 wie folgt bestimmt: [g1i + Δg2OP][g2i + Δg2DCM + f4(t) + f5(t)] = 1 (9), wobei g_1i und g_2i die ursprünglichen Verstärkungen der Außenanlagenfaser 210 bzw. des DCM 230 sind, Δg_2OP und Δg_2DCM die Verstärkungsänderungen in der Außenanlagenfaser 210 bzw. im DCM 230 aufgrund des Verlusts oder des Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen (Transientenereignis) im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 sind, f₄(t) die Verzögerungsfunktion ist, die mit einer Einstellung der Leistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung des DCM 230 assoziiert ist, und f₅(t) eine Funktion ist, die durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 berechnet und verwendet werden soll, um die Leistung des DCM-Pumplasers 235 einzustellen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern, um die Verstärkungsänderungen in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230, die durch den Verlust oder das Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht werden, zu korrigieren, während der Verzögerungsfunktion f₄(t), die mit einer Einstellung der Leistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung des DCM 230 assoziiert ist, Rechnung getragen wird. Die Lösung für f₅(t) lautet:
Erneut wird die Funktion f₅(t) durch die DCM-Pumplasersteuerung 260 berechnet und verwendet, um die Pumpleistung des DCM-Pumplasers 235 einzustellen, um die Verstärkung im DCM 230 zu ändern, um die Verstärkungsänderungen in der Außenanlagenfaser 210 und im DCM 230, die durch den Verlust oder das Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem 100 verursacht werden, zu korrigieren, während der Verzögerungsfunktion f₄(t), die mit einer Einstellung der Leistung des DCM-Pumplasers 235 zur Änderung der Verstärkung des DCM 230 assoziiert ist, Rechnung getragen wird.
5 stellt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 500 der vorliegenden Erfindung dar. Der Eintritt in das Verfahren 500 erfolgt bei Schritt 502, wo in einem Verstärker eines Verstärkungsabschnitts eines Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems eine Verstärkungsänderung erkannt wird. Zum Beispiel wird die Leistung eines sich ausbreitenden Signals in einem Verstärkungsabschnitt nach einer Außenanlagenfaser durch eine Überwachungsvorrichtung gemessen. Die Informationen über die gemessenen Signalleistungen des sich ausbreitenden Signals werden zu einer DCM-Pumplasersteuerung kommuniziert. Die DCM-Pumplasersteuerung berechnet die Verstärkung in der Außenanlagenfaser und vergleicht die berechnete Verstärkung mit einer gespeicherten erwarteten Verstärkung für die Außenanlagenfaser, um eine Verstärkungsänderung in der Außenanlagenfaser zu bestimmen. Das Verfahren 500 geht dann zu Schritt 504 über.
Bei Schritt 504 berechnet das Verfahren 500 eine Verstärkungsänderung in einem DCM. Zum Beispiel kann die Verstärkungsänderung im DCM 230 durch Messen der Leistung des sich ausbreitenden Signals, das das DCM 130 betritt (d.h., über den Abgriff 240₂ ), und Vergleichen der Leistung des gemessenen sich ausbreitenden Signals mit einer in der DCM-Pumplasersteuerung 260 gespeicherten erwarteten Leistung für ein Eingangssignal zum DCM 230 geschätzt werden. Das Verfahren 500 geht dann zu Schritt 506 über.
Bei Schritt 506 berechnet das Verfahren 500 eine Funktion, um die Pumpleistung eines DCM-Pumplasers zu steuern, um die erkannten Verstärkungsänderungen von Schritt 502 und 504 zu kompensieren. Zum Beispiel kann die DCM-Pumplasersteuerung die Informationen über die gemessene Signalleistung verwenden, um die passende Pumpleistung für den DCM-Pumplaser wie in Verbindung mit Gleichung 1 bis 10 beschrieben zu berechnen. Die DCM-Pumplasersteuerung kann Vorwärtssteuerungstechniken, Rückkopplungssteuerungstechniken, Hybridsteuerungstechniken oder jedwede beliebigen anderen geeigneten Steuertechniken verwenden, um die Pumpleistung für den DCM-Pumplaser zu berechnen.
Bei Schritt 508 steuert das Verfahren 500 die DCM-Pumpe gemäß der bei Schritt 506 berechneten Funktion. Zum Beispiel stellt die DCM-Pumplasersteuerung die Leistung des DCM-Pumplasers auf die in Schritt 506 berechneten Werte ein. Dann wird das Verfahren 500 verlassen.
6 stellt ein höheres Blockdiagramm eines Verstärkerabschnitts dar, der eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Der Verstärkerabschnitt 600 von 6 umfasst einen Abgriff 605, einen Zweistufenverstärker (beispielsweise einen zweistufigen erbiumdotierten Faserverstärker (EDFA)), der eine erste Stufe 610 und eine zweite Stufe 611 umfasst, eine Überwachungsvorrichtung 615, eine Pumpe 620 der ersten Stufe, eine Pumpensteuerung 625 der ersten Stufe, ein Dispersionskompensationsmodul (DCM) 630, eine Verzögerungsvorrichtung (beispielsweise eine Verzögerungsleitung) 635, eine Pumpe 645 der zweiten Stufe, und eine Pumpensteuerung 650 der zweiten Stufe. Obwohl der Abgriff 605 im Verstärkerabschnitt 600 von 6 als am Beginn des Verstärkerabschnitts befindlich dargestellt ist, kann sich der Abgriff 605 am Ende eines direkt vorhergehenden Verstärkerabschnitts 600 nach der vorliegenden Erfindung befinden.
Ein Signal, das den Verstärkerabschnitt 600 betritt, wird durch den Abgriff 605 abgegriffen. Das Signal vom Abgriff 605 wird zur Überwachungsvorrichtung 615 kommuniziert, worin die Leistung des Signals gemessen wird. Die Leistungsmessung des Signals, das durch die Überwachungsvorrichtung 615 gemessen wird, wird dann zur Pumpensteuerung 625 der ersten Stufe und zur Pumpensteuerung 650 der zweiten Stufe vorwärtsgeführt und darin aufgezeichnet. Die Pumpensteuerung 625 der ersten Stufe und die Pumpensteuerung 650 der zweiten Stufe bestimmen, ob ein Transientenereignis aufgetreten ist. Das heißt, die Leistung des Signals, das durch die Überwachungsvorrichtung 615 gemessen wird, wird mit einer in den Pumpensteuerungen 625, 650 gespeicherten erwarteten Leistung für ein Eingangssignal zum Verstärkerabschnitt 600 verglichen, um zu bestimmen, ob es im Signal, das den Verstärkerabschnitt 600 betritt, einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen gegeben hat. Alternativ zur Bestimmung, ob es im Signal, das den Verstärkerabschnitt 600 betritt, einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen gegeben hat, wird die gemessene Leistung des Eingangssignals zum Verstärkerabschnitt 600 durch die Pumpensteuerungen 625, 650 verwendet, um eine Verstärkung zu schätzen, die ein Signal in der ersten Stufe 610 des EDFA erfahren würde. Die geschätzte Verstärkung wird dann mit einer in den Pumpensteuerungen 625, 650 gespeicherten erwarteten Verstärkung für die erste Stufe 610 verglichen, um eine Änderung der Verstärkung für die erste Stufe 610 (falls eine solche aufgetreten ist), die durch ein Transientenereignis wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im Signal, das den Verstärkerabschnitt 600 betritt, verursacht wird, zu bestimmen. Obwohl in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von 6 dargestellt ist, dass beide Pumpensteuerungen 625, 650 bestimmen, ob ein Transientenereignis aufgetreten ist, kann in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine der Pumpensteuerungen 625 oder 650 bestimmen, ob ein Transientenereignis aufgetreten ist, und teilt sich die bestimmende Pumpensteuerung das Ergebnis mit der anderen Pumpensteuerung.
Wenn durch die Pumpensteuerung 625 der ersten Stufe bestimmt wird, dass ein Transientenereignis aufgetreten ist, erzeugt die Pumpensteuerung 625 der ersten Stufe ein Steuersignal, um die Pumpe 620 der ersten Stufe einzustellen, um die Verstärkung in der ersten Stufe 610 zu variieren, um eine Verstärkungsänderung in der ersten Stufe 610, die durch das Transientenereignis verursacht wird, wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen, zu kompensieren.
Es besteht jedoch wie bei den obigen Ausführungsformen eine Verzögerungszeit, die mit der Änderung der Verstärkung der ersten Stufe 610 des EDFA zur Kompensierung der Verstärkungsänderung, die zum Beispiel durch einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen verursacht wird, assoziiert ist. Obwohl EDFAs verhältnismäßig kurz sind, kann die Physik eines EDFA verhältnismäßig lange Antwortzeiten verursachen. Im Fall eines großen Abfalls in der Anzahl der Kanäle kann sich der EDFA in einem stark umgekehrten Zustand befinden, wenn die Kanäle verloren werden. Da eine EDFA-Pumpe nur Photonen in den EDFA injiziert, kann der umgekehrte Zustand langsam abklingen, so dass der Ausgang für eine verhältnismäßig lange Zeit (~ 500 Mikrosekunden) hoch bleibt.
7 stellt eine beispielhafte Funktion einer Zeitverzögerung, die mit einer Verstärkungsänderung in der ersten Stufe 610 assoziiert ist, welche sich aus der Einstellung der Leistung der Pumpe 620 der ersten Stufe ergibt, graphisch dar. In 7 stellt τ_R die Lebensdauer des angeregten Zustands der ersten Stufe 610 dar. P_M stellt die Leistung des sich ausbreitenden optischen Signals in der ersten Stufe 610 direkt nach der Verstärkungseinstellung dar.
Unter erneuter Bezugnahme auf den Verstärkerabschnitt 600 von 6 wird das optische Signal von der ersten Stufe 610 durch das DCM 630 verbreitet. Das DCM 630 wird verwendet, um das Signal von der ersten Stufe 610 zu verzögern, bevor es die zweite Stufe 611 erreicht. Das heißt, durch Verwenden der Verzögerung des DCM 630 kann die Leistung der Pumpe 645 der zweiten Stufe ein gestellt werden, bevor das Signal die zweite Stufe 611 erreicht.
Genauer wird der Anteil des ankommenden optischen Signals zum Verstärkerabschnitt 600, der durch den Abgriff 605 abgegriffen und zur Pumpensteuerung 650 der zweiten Stufe vorwärtsgeführt wird, durch die Verzögerungsleitung 635 verbreitet. Die Pumpensteuerung 650 der zweiten Stufe erzeugt bei Bestimmung, dass ein Transientenereignis aufgetreten ist, ein Steuersignal, um die Pumpe 645 der zweiten Stufe einzustellen, um die Verstärkung der zweiten Stufe 611 zu ändern, um die Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort des ersten EDFA 610, die mit der Einstellung der Verstärkung der ersten Stufe 610 zur Kompensierung einer durch das Transientenereignis wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen verursachten Verstärkungsänderung in der ersten Stufe 610 assoziiert ist, zu kompensieren. Die Kombination aus der Verzögerung des DCM 630 und der Verzögerungsleitung 635 ist so konfiguriert, dass die Leistung der Pumpe 645 der zweiten Stufe eingestellt werden kann, bevor das Signal die zweite Stufe 611 erreicht. Die Verzögerung der Verzögerungsleitung 635 muss typischerweise geringer als die Verzögerung des DCM 630 sein.
Zum Beispiel kann sich der EDFA im Fall eines großen Abfalls in der Anzahl der Kanäle in einem stark umgekehrten Zustand befinden, wenn die Kanäle verloren werden. Dementsprechend kann die Verstärkung der zweiten Stufe 611 durch Einstellen der Pumpe 645 der zweiten Stufe, bevor das Signal die zweite Stufe 611 erreicht, eingestellt werden, damit das höhere Signal die Umkehrung rasch erschöpft. Die Nettowirkung ist, dass jeder überlebende Kanal dafür sorgt, dass seine Leistung zuerst einen kleinen Einbruch aufweist, auf den anstelle einer großen Spitze eine kleine Spitze folgt. Das Aufweisen der kleinen Spitze und des Einbruchs verursacht weniger Fehler als die große Spitze, wie in 7 dargestellt ist.
8 stellt ein beispielhaftes Ausgangssignal der zweiten Stufe 611, nachdem die Verstärkung der zweiten Stufe 611 eingestellt wurde, um eine Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort der ersten Stufe 610 als Ergebnis der Einstellung der Verstärkung der ersten Stufe 610 zur Kompensierung einer durch einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen verursachten Verstärkungsänderung in der ersten Stufe 610 zu kompensieren, graphisch dar. 8 stellt die Leistung des optischen Signalausgangs von der zweiten Stufe 611 als eine Funktion der Zeit dar. Wie in 8 dargestellt und vorher erwähnt, sorgt jeder überlebende Kanal für den Fall eines Ausstiegs von Kanälen dafür, dass seine Leistung zuerst einen kleinen Einbruch aufweist, auf den anstelle einer großen Spitze eine kleine Spitze folgt. Die maximale Leistung des Ausgangssignals der zweiten Stufe 611 ist geringer (weist eine kleinere Spitze auf) als jene des Ausgangs der ersten Stufe 610 (in 7 dargestellt). Der Ausgang der zweiten Stufe 611, der die kleine Spitze und den Einbruch aufweist, verursacht weniger Fehler als die große Spitze des Ausgangs der ersten Stufe 610.
Obwohl der Verstärker im Verstärkerabschnitt 600 von 6 zum leichten Verständnis als einen Zweistufenverstärker umfassend dargestellt ist, kann der zweistufige EDFA von 6 in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch einen einzelnen Verstärker ersetzt werden. In einer derartigen Ausführungsform wird das durch den Abgriff 605 abgegriffene Signal zu einer einzelnen Pumpensteuerung vorwärtsgeführt. Die einzelne Pumpensteuerung erzeugt ein Steuersignal, um eine Pumpe des Verstärkers einzustellen, um eine Änderung der Verstärkung im Verstärker aufgrund eines Transientenereignisses wie etwa eines Verlusts oder eines Einfügens eines Kanals bzw. von Kanälen zu korrigieren. Die einzelne Pumpensteuerung zieht auch die Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort, die mit der Änderung der Verstärkung des Verstärkers zur Korrektur des Transientenereignisses assoziiert ist, in Betracht, wenn sie das Steuersignal zur Einstellung der Pumpe des Verstärkers erzeugt. Wie oben beschrieben kann die Pumpensteuerung die Zeitverzögerung und eine Änderung der Verstärkung im Verstärker aufgrund eines Transientenereignisses im Verstärker selbst einstellen, da das Signal vom Abgriff 605 zur Pumpensteuerung vorwärtsgeführt wird.
Obwohl oben verschiedenste Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die bestimmte Komponenten umfassen, gezeigt sind, sollte sich verstehen, dass sich die Konzepte der vorliegenden Erfindung mindestens teilweise auf das Steuern der negativen Auswirkungen von Leistungstransienten in verstärkten optischen Übertragungssystemen richten, und dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dementsprechend nicht auf die Ausführungsformen, die die oben veranschaulichten Komponenten aufweisen, beschränkt sein sollten.
Innerhalb der Konzepte der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel eine Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort eines Verstärkers, die zum Beispiel mit einer Änderung der Verstärkung des Verstärkers zur Korrektur der negativen Auswirkungen eines Transientenereignisses assoziiert ist, durch Vorwärtsführen eines Signals, das das Auftreten des Transientenereignisses angibt, zu einer Steuerung kompensiert werden. Zur Kompensierung der Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort bestimmt und erzeugt die Steuerung dann ein Steuersignal, um die Verstärkung des Verstärkers einzustellen, bevor ein optisches Signal den Verstärker erreicht.
Wie oben veranschaulicht wird eine Zeitverzögerung in der Antwort eines Verstärkers in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie oben gelehrt im gleichen Verstärker korrigiert, der die Zeitverzögerung erfährt.
Alternativ wird auch eine Verstärkungsänderung aufgrund eines Transientenereignisses ebenfalls im gleichen Verstärker korrigiert.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Zeitverzögerung in der Antwort eines Verstärkers wie oben gelehrt in einem nachfolgenden Verstärker korrigiert. Dieser nachfolgende Verstärker korrigiert auch seine eigene Zeitverzögerung, falls eine solche vorhanden ist, und jedwede Verstärkungsänderung, die er durch das Transientenereignis wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen erfährt.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Zeitverzögerung in der Antwort eines Verstärkers wie oben gelehrt in einem nachfolgenden Verstärker korrigiert. Dieser nachfolgende Verstärker korrigiert auch eine Verstärkungsänderung im ersten Verstärker aufgrund eines Transientenereignisses, seine eigene Zeitverzögerung, falls eine solche vorhanden ist, und jedwede Verstärkungsänderung, die er durch das Transientenereignis wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen erfährt.
Wie oben offenbart kann der korrigierende zweite Verstärker, falls ein solcher vorhanden ist, ein Verstärker sein, der dem ersten Verstärker, welcher die Zeitverzögerung erfährt, ähnlich ist, oder kann er eine gänzlich andere Art von Verstärker sein. Die Konzepte der vorliegenden Erfindung sind mindestens teilweise darauf gerichtet, sicherzustellen, dass eine Verstärkung eines Verstärkungsabschnitts bei einem erwünschten Verstärkungspegel (d.h. einem konstanten Verstärkungspegel pro Kanal) bleibt. Das heißt, die Erfindung ist mindestens zum Teil darauf gerichtet, sicherzustellen, dass die Verstärkung, die durch überlebende Kanäle in einem Verstärkerabschnitt erfahren wird, nicht durch ein Transientenereignis wie etwa einen Verlust oder ein Einfügen eines Kanals bzw. von Kanälen im System beeinflusst wird.
Obwohl das Vorhergehende auf verschiedenste Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung erdacht werden, ohne von ihrem grundlegenden Umfang abzuweichen. Dementsprechend soll der passende Umfang der Erfindung gemäß den Ansprüchen, die folgen bestimmt werden.

Claims

Verfahren mit. den folgenden Schritten: als Reaktion auf die Erkennung (250) einer Leistungstransienten in einem optischen Signal in einem verstärkten optischen Übertragungssystem (100), Variieren einer Verstärkung mindestens eines Verstärkers (230, 235, 260, 250), um ein Pumpsignal zu verzögern, um eine Zeitverzögerung (4) in einer Verstärkungsantwort, die mit einer Verstärkungsänderung (220, 225) eines Verstärkers (210) des optischen Übertragungssystems assoziiert ist, zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem folgenden Schritt: als Reaktion auf die Erkennung der Leistungstransienten, Einstellen der Verstärkung mindestens eines Verstärkers (230, 235, 260, 250), um eine Änderung der Signalleistung in dem optischen Übertragungssystem zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mit der Zeitverzögerung assoziierte Verstärkungsänderung durch die Einstellung der Verstärkung des mindestens einen Verstärkers zur Korrektur einer Änderung der Signalleistung aufgrund der Leistungstransienten verursacht wird und dementsprechend die Verstärkung des mindestens einen Verstärkers variiert wird, um die Zeitverzögerung in der Verstärkungsantwort des eingestellten mindestens einen Verstärkers zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Verstärker mindestens einen dotierten Faserverstärker (6, 610, 611) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine dotierte Faserverstärker einen zweistufigen erbiumdotierten Faserverstärker EDFA (600) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei als Reaktion auf die Erkennung der Leistungstransienten eine Verstärkung einer ersten Stufe des zweistufigen EDFA eingestellt wird (615, 620, 625, 610), um eine Änderung der Signalleistung in dem optischen Übertragungssystem zu korrigieren, und wobei eine Verstärkung einer zweiten Stufe des zweistufigen EDFA variiert wird (615, 635, 650, 645), um eine Zeitverzögerung in einer Verstärkungsantwort zu korrigieren, die mit der Verstärkungsänderung der ersten Stufe assoziiert ist.
Vorrichtung mit einem Speicher zum Speichern von Programmanweisungen und einem Prozessor zur Ausführung der Anweisungen, wobei die Vorrichtung für folgendes ausgelegt ist: als Reaktion auf die Erkennung (250) einer Leistungstransienten in einem optischen Signal in einem verstärkten optischen Übertragungssystem (100), Variieren einer Verstärkung mindestens eines Verstärkers (230, 235, 260, 250), um ein Pumpsignal zu verzögern, um eine Zeitverzögerung (4) in einer Verstärkungsantwort, die mit einer Verstärkungsänderung (220, 225) in einem Verstärker (210) assoziiert ist, zu korrigieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner für folgendes ausgelegt ist: als Reaktion auf die Erkennung der Leistungstransienten, Einstellen der Verstärkung mindestens eines Verstärkers (230, 235, 260, 250), um eine Änderung der Signalleistung zu korrigieren.
Verstärktes optisches Übertragungssystem mit der Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend: mindestens einen Verstärker (230) zum Verstärken eines sich ausbreitenden optischen Signals; mindestens eine entsprechende Pumpe (235) zum Pumpen mindestens eines Verstärkers; mindestens einen optischen Abgriff (240) zum Abgreifen eines Teils des sich ausbreitenden optischen Signals zur Messung der optischen Eigenschaften; mindestens eine Überwachungsvorrichtung (250) zur Messung der optischen Eigenschaften des Teils des sich ausbreitenden optischen Signals aus dem Abgriff; und mindestens eine Pumpensteuerung (260) zum Einstellen der Leistung für die Pumpe, wobei die Pumpensteuerung den Speicher (320) zum Speichern der gemessenen optischen Eigenschaften, Programmanweisungen und einen Prozessor (310) zur Ausführung der Anweisungen zum Konfigurieren der Pumpensteuerung umfaßt.
Verstärktes optisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Verstärker mindestens einen erbiumdotierten Faserverstärker (600) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Verstärker ein Dispersionskompensationsmodul DCM (230) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verstärkung des mindestens einen DCM durch Einstellen (260) der Leistung mindestens einer entsprechenden DCM-Pumpe (235) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Leistung der mindestens einen entsprechenden DCM-Pumpe durch eine entsprechende DCM-Pumpensteuerung (260) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine Funktion f(t) zum Variieren der Verstärkung des mindestens einen DCM unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt wird:
wobei g_1i eine Verstärkung in einer Verstärkungsfaser vor der Leistungstransienten, g_2i eine Verstärkung in dem mindestens einen DCM vor der Leistungstransienten, Δg_2OP eine Verstärkungsänderung in der Verstärkungsfaser aufgrund der Leistungstransienten, Δg_2DCM eine Verstärkungsänderung in dem mindestens einen DCM aufgrund der Leistungstransienten und f₁(t) eine Verzögerungsfunktion ist, die mit dem Variieren der Verstärkung des mindestens einen DCM assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Verstärkung des mindestens einen DCM variiert wird, um ferner eine mit dem Variieren einer Verstärkung in einer Verstärkungsfaser (210) des Raman-verstärkten optischen Übertragungssystems assoziierte Verzögerung zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ramanverstärkte optische Übertragungssystem mehrere optische Abschnitte (130, 140) umfaßt, wobei jeder optische Abschnitt mindestens ein DCM umfaßt und wobei als Reaktion auf die Erkennung einer Leistungstransienten in einem optischen Abschnitt die Verstärkung des mindestens einen DCM in dem optischen Abschnitt variiert wird, um eine Änderung der Signalleistung in dem optischen Abschnitt zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ramanverstärkte optische Übertragungssystem mehrere Verstärkungsfasern umfaßt und wobei als Reaktion auf die Erkennung einer Leistungstransienten die Verstärkung mindestens eines DCM variiert wird, um eine kumulative Änderung der Signalleistung zu korrigieren.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein Mittel (250) zum Erkennen einer Leistungstransienten in einem optischen Signal in einem Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem (100), wobei die Leistungstransiente eine Änderung der Signalleistung entsprechend einem Transientenereignis anzeigt; und ein Mittel (250, 260, 235) zum Variieren der Verstärkung mindestens eines Dispensionskompensationsmoduls (230) in dem Raman-verstärkten optischen Übertragungssystem, um ein Pumpsignal zu verzögern, um die Änderung der Signalleistung zu korrigieren.