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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Übertragungsystem wie im Oberbegriff von Anspruch 1
definiert.
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Ein solches in der Technik bekanntes System wird
zum Beispiel im "Siemens Telecom Report, 6. Jahrgang,
April 1983, Beiheft, S. 122-123" beschrieben. Dort zeigt
die Fig. 2b, S. 122 ein Einrichtungsübertragungssystem,
während die Fig. 3b, S. 123 ein Zweirichtungssystem
zeigt. In beiden Systemen übertragen die Transmitter
optische intensitätsgesteuerte Signale mit
unterschiedlichen Wellenlängen. Diese Signale werden von
sogenannten Geradeausempfängern empfangen, die nur auf
leichte Intensitätsschwankungen empfindlich sind. Auf der
Grundlage der Wellenlänge des optischen Signals wählt
jeder Empfänger das für ihn bestimmte optische Signal
vermittels eines Wellenlängendemultiplexers.
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Die englische Patentanmeldung GB 2196809 mit dem
Titel "Optical Communication System" (Optisches
Kommunikationssystem) beschreibt ebenfalls ein
Übertragungssystem mit einer ersten oder in der Nähe
gelegenen Station und einer zweiten oder entfernt
gelegenen Station, die sich gegenseitig optische digitale
Signale übertragen. Die Signale können auf einem
Signalträger über Intensitätsmodulation moduliert werden.
Bei GB 2196809 ist nur eine der beiden Stationen mit
einer Lichtquelle ausgerüstet. Die zwischen den beiden
kommunizierenden Stationen übertragenen Signale werden
auf einem einzigen Träger moduliert, der durch die
Lichtquelle der in der Nähe gelegenen Station generiert
und in die entfernt gelegene Station reflektiert wird.
Die von den beiden Stationen benutzten Modulationstypen
müssen kompatibel und trennbar sein, denn sie werden
dafür benutzt, den gleichen Träger zu modulieren.
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Durch den Einsatz unterschiedlicher Wellenlängen
können die Transmitter gleichzeitig optische Signale über
die gleiche optische Faserverbindung senden, aber dies
erfordert entweder eine relativ breite Bandbreite, wenn
die benutzten Wellenlängen relativ weit voneinander
entfernt sind, d.h. wenn einfacher Wellenlängenmultiplex
benutzt wird, oder teure Sende-Empfänger, wenn dichter
Wellenlängenmultiplex (WDM) angewandt wird, d.h. wenn die
Wellenlängen dicht beieinanderliegen, was den Bedarf
eines Lasers mit schmaler Linienstärke und sehr genaue
Verfolgung der gesendeten optischen Wellenlänge
impliziert.
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Es muß festgehalten werden, daß im Fall von
einfachem Wellenlängenmultiplex die benutzten
Wellenlängen nicht sehr genau sein müssen, d.h. es kann
ein relativ breites Spektrum benutzt werden. Im
Nachfolgenden wird ein solches Spektrum ein
Wellenlängenfenster genannt.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein Übertragungssystem des oben bekannten Typs zu
bieten, in dem aber zwei Signale in einem
Wellenlängenfenster übertragen werden können, was aber im
Vergleich zu dichten Wellenlängenteilungstechniken auf
billigere Weise ausgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit dem im
Anspruch 1 definierten Übertragungssystem erreicht.
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Da das erste Signal eine konstante Intensität hat,
kann es vom zweiten Empfänger nicht entdeckt werden, und
folglich muß an Letzterem keine Auswahl getroffen werden.
Somit ist das neue System billiger als das bekannte, denn
im zweiten Empfänger wird ein Auswahlmittel eingespart.
Des weiteren kann im zweiten Transmitter ein im Vergleich
zum bekannten System billigerer Laser oder LED eingesetzt
werden.
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Im ersten Empfänger dämpft der Filterkreis die
Intensität des ersten Signals auf einen Wert der
modulierten Charakteristik ab und generiert damit ein
intensitätsmoduliertes Signal, das vom Detektor entdeckt
werden kann, und wie vorher erwähnt, dämpft er zusätzlich
das zweite Signal. Somit ist die einzige Erfordernis beim
zweiten Signal diejenige, daß es geringe Stärke im vom
Durchlaßbereich des Filterkreises definierten spektralen
Band hat. Als Ergebnis, und wenn man als Charakteristik
des Signals seine Wellenlange nimmt, kann die Wellenlänge
des zweiten Signals und die Wellenlänge, für die die
Intensität des ersten Signals gedämpft wird, den gleichen
Wert haben, oder die letztgenannte Wellenlänge kann Teil
des Wellenlängenfensters des zweiten Signals sein.
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Auf diese Weise wird ein System erstellt, das es
ermöglicht, zwei optische Signale im gleichen
Wellenlängenfenster über eine optische Verbindung zu
übertragen.
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Das System basiert in der Tat auf der Erkenntnis,
daß es möglich ist, verschiedene Signale zu
unterscheiden, z.B. optische Signale, und zwar auf der
Grundlage, wie diese Signale moduliert sind. Der zweite
Transmitter moduliert in der Tat die Intensität des
zweiten Signals, während der erste Transmitter das erste
Signal so moduliert, daß seine Intensität konstant ist,
d.h. durch Modulation eines seiner anderen
Signalcharakteristiken wie die Wellenlänge oder die
Polarisation. Auf diese Weise werden keine verschiedenen
Wellenlängen gebraucht, um die Signale zu unterscheiden.
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Es muß festgehalten werden, daß ein solches System
ein Einrichtungs- als auch ein Zweirichtungssystem sein
kann.
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Übertragungssysteme, die gleichzeitig Signale mit
der gleichen Wellenlänge über eine gemeinsame Faser
schicken, sind in der Technik schon bekannt, z.B. aus dem
Artikel "Design considerations for optical duplex
transmissions" (Betrachungen zur Auslegung für optische
Duplex-Übertragungen) von A. Yoshida, aus Electronics
Letters Bd. 25, Nr. 25, S. 1723 - 1725. Die im o.a.
Artikel beschriebenen Systeme müssen das Problem der
Signalreflexionen lösen, das hauptsächlich in
Zweirichtungssystemen auftritt. Diese Reflexionen können
vernachlässigbar gemacht werden im Hinblick auf ein
empfangenes Hauptsignal durch Verstärkung der Kraft des
übertragenen Hauptsignals. Dies setzt jedoch den Einsatz
von teuren Lasern voraus.
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Außerdem kann bei einem Zweirichtungssystem mit
hohem Reflexionsvermögen und einem hohen Leistungsbudget
die Erhöhung der Leistung des Transmitters an beiden
Seiten nicht den Abzug aufheben, der von den Reflexionen
eingebracht wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß,
wenn die Leistung z.B. an einer Seite 1 eines
Übertragungssystems verstärkt wird, um die Reflexionen an
einer Seite 2 zu überwinden, sich die Reflexionen an
Seite 1 verstärken werden, was bedeutet, daß Seite 2 mehr
Leistung schicken muß, was wieder zu stärkeren
Reflexionen an Seite 2 führt, und so weiter. Daher kann
angenommen werden, daß in einigen Fällen
Zweirichtungsübertragung wie oben beschrieben nicht
möglich ist.
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Im Gegensatz dazu können in erfindungsgemäßen
Zweirichtungssystemen die Signalreflexionen
vernachlässigt werden, da das neue Übertragungssystem so
ausgeführt ist, daß der erste Empfänger das erste Signal
mit einem beträchtlich gedämpften zweiten Signal
empfängt, und der zweite Empfänger nur das zweite Signal
empfangen kann.
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Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß sie auf eine vorhandene Infrastruktur
für Übertragungen angewendet werden kann, d.h. nur die
Transmitter und Empfänger des vorhandenen Systems müssen
angepaßt werden, da mit Ausnahme der Transmitter und
Empfänger die in der Erfindung eingesetzte Technik den
Charakteristiken der im Übertragungssystem eingesetzten
Komponenten keine Zwänge auferlegt.
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Eine weitere Charakteristik der Erfindung wird im
Anspruch 5 definiert.
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Der sich aus dieser Charakteristik ergebende
Vorteil besteht darin, daß sie eine einfache
Implementierung unter Einsatz von meistens billigen
Komponenten darstellt. Nur der wellenlängengepulste Laser
und der erforderliche Filterkreis sind etwas teurer.
Jedoch kann in Zweirichtungsanwendungen mit einer
Hauptstation, die einen Haupttransmitter und Empfänger
umfaßt, und mehrere Anschlußstationen, die jeweils einen
Anschlußtransmitter und Empfänger des gleichen Typs wie
der zweite Transmitter und Empfänger bzw. der
Haupttransmitter umfassen, den wellenlängengepulsten
Laser umfassen, während die Anschlußtransmitter Fabry-
Perot Standardlasers, LEDs und so weiter nutzen können,
in welchem Fall die Aufwendung für den
wellenlängengepulsten Laser auf die verschiedenen
Teilnehmer verteilt wird. Der Filterkreis kann in den
Geradeausempfänger in der Hauptstation integriert werden,
und auf diese Weise trägt er nicht bedeutend zu den
Aufwendungen für diesen Empfänger bei. Es muß
festgehalten werden, daß in einem solchen System die von
den verschiedenen Teilnehmern geschickten Signale
unterschieden werden müssen durch zum Beispiel
Zeitmultiplex, wenn die gleiche Wellenlänge benutzt wird,
oder durch Verwendung unterschiedlicher
Wellenlängenfenster, die außerhalb des Durchlaßbereiches
des Filters liegen, oder für die das Signal geringere
Intensität hat, wenn es in diesem Durchlaßbereich liegt.
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Es muß betont werden, daß sowohl der zweite
Transmitter und Empfänger, als auch der erste Transmitter
und Empfänger, und ganz besonders der Laser und der
Geradeausempfänger bzw. der wellenlängengepulste Laser
und der Filterkreis mit dem Geradeausempfänger getrennt
in der Technik bekannt sind. Der erste Transmitter und
Empfänger werden z.B. in "Electronics letters", Bd. 25,
Nr. 5, 2. März 1989, S. 319-321 beschrieben. Die
Erfindung liegt jedoch in ihrer Kombination.
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Die o.a. und andere Gegenstände und
Charakteristiken der Erfindung werden klarer werden, und
die Erfindung selbst wird am besten verstanden, wenn man
auf die folgende Beschreibung einer Ausführung zusammen
mit der begleitenden Zeichnung verweist, die ein
optisches Übertragungssystem gemäß der Erfindung zusammen
mit darin erscheinenden Signalen darstellt.
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Das in der Figur gezeigte Übertragungssystem ist
ein Zweirichtungssystem. Es umfaßt Transmitter T1 und T2
mit Eingängen IT1 und IT2 bzw. Ausgängen OT1 und OT2 und
Empfänger R1 und R2 mit Eingängen IR1 und IR2 bzw.
Ausgängen OR1 und OR2. Der Ausgang OT1 ist über eine
Kaskadenschaltung eines 3db Kopplers CP1, eines
Verbinders CN1, einer gemeinsamen optischen Faser OF,
eines Verbinders CN2 und eines 3dB Kopplers CP2 an den
Eingang IR1 des Empfängers R1 gekoppelt, während OT2 über
CP2, CN2, OF, CN1 und CP1 an IR2 gekoppelt ist.
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Für den Bau eines Einrichtungsübertragungssystems
reicht es aus, den Transmitter T2 und den Empfänger R2
gegenseitig zu vertauschen.
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Der Transmitter T1 umfaßt einen (nicht gezeigten)
wellenlängengepulsten Laser, der im Mode
Frequenzmodulation mit Frequenzumtastung (FSK-Mode)
funktioniert und ein optisches Ausgangssignal OS1 mit
konstanter Intensität erzeugt, das aber in Abhängigkeit
vom Binärwert eines digitalen Signals IS1, das an seinem
Eingang IT1 anliegt, eine Wellenlänge von 10 oder 11 hat.
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Der Transmitter T2 umfaßt einen ebenfalls nicht
gezeigten Standardlaser, z.B. einen Fabry-Perot Laser,
der ein optisches Ausgangssignal OS2 mit einer
Wellenlänge 10 erzeugt, und dessen Intensität vermittels
Ein-Aus-Tastung durch ein digitales Signal IS2 moduliert
wird, das an seinem Eingang IT2 anliegt. Wenn der
Standardlaser eine LED ist, hat OS2 ein relativ breites
Spektrum.
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Es muß festgehalten werden, daß T2 irgendein
Lasertyp oder eine LED-Diode sein kann, solange er
geringe Intensität in einem Spektralband abgibt, das dem
Durchlaßbereich des Filters entspricht.
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Der Empfänger R1 umfaßt den Kaskadenanschluß eines
Filterkreises TM und eines Detektors DM. Ein Eingang des
TM ist mit dem Eingang IR1 verbunden, während ein Ausgang
von DM dem Ausgang OR1 entspricht. Der Filterkreis TM ist
ein optisches Bandpaßfilter, spezifischer ein sogenanntes
Fabry-Perot Interferometer-Filter (FPI-Filter) das die
Intensität von Signalen mit einer Wellenlänge außerhalb
eines Wellenlängenbandes stark dämpft, das 11 einschließt
und 10 ausschließt. Der Detektor DM ist ein
Geradeausempfänger, der nur Signale mit varuerender
Intensität entdeckt.
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Der Empfänger R2 ist ebenfalls ein
Geradeausempfänger.
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Das vom Transmitter T1 erzeugte optische Signal OS1
wird über CP1, OF und CP2 an die Eingänge IR1 von R1
übertragen, während OS2 in umgekehrter Richtung an R2
übertragen wird.
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Der Filterkreis TM von R1 konvertiert das Signal
OS1 in ein optisches Signal OS1', das vom digitalen
Signal IS1 intensitätsmoduliert wird, da der Filterkreis
TM Signale mit Wellenlänge 11 durchläßt, aber die
Intensität von Signalen mit Wellenlänge 10 stark dämpft.
Das Signal OS1' wird dann vom Geradeausempfänger DM
entdeckt und liefert dadurch das digitale Signal IS1' an
den Ausgang OR1. Da das Signal OS1 eine konstante
Intensität hat, wird es vom Geradeausempfänger R2 nicht
entdeckt, und folglich verursacht es keine
Signalreflexionen und verschlechtert nicht die Entdeckung
von OS2.
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Der Filterkreis TM von R1 dämpft das Signal OS2
stark, da es eine Wellenlänge 10 hat. Daher wird OS2 vom
Geradeausempfänger DM nicht entdeckt, was bedeutet, daß
auch auf der Seite von T2 Signalreflexionen keine
Verschlechterungen verursachen.
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Es muß festgehalten werden, daß, wenn das Signal
OS2 von einem anderen Laser oder LED generiert wird, die
geringe Intensität in einem, Spektralband abgeben, das dem
Paßband des Filters entspricht, dieses Signal auf gleiche
Weise gedämpft wird und keine Reflexionen verursacht.
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Das Signal OS2 ist jedoch durch das digitale Signal
IS2 intensitätsmoduliert und wird folglich vom
Geradeausempfänger R2 entdeckt und liefert somit das
digitale Signal IS2' an den Ausgang OR2.
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Es muß festgehalten werden, daß der
wellenlängengepulste Laser an T1 auch im Polarisations-
Umtastungsmode betrieben werden könnte, in welchem Fall
der Filterkreis polarisationsemfindlich sein muß. Da eine
solche Ausführung der oben beschriebenen ähnlich ist,
wird sie nicht ausführlich beschrieben.
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Alle in obigem System eingesetzten optischen
Elemente sind in der Technik gut bekannt, z.B. durch die
Bücher "Semiconductor Lasers for Long-Wavelength
opticalfiber Communication Systems" (Halbleiterlaser für
Kommunikationssysteme mit Lichtleitfaser mit langen
Wellenlängen) von M. J. Adams et alii, herausgegeben von
Peter Peregrinus Ltd., und "Single Freguency
Semiconductor Lasers" (Halbleiterlaser mit einer
Frequenz) von Jens Buus, Band TT5, herausgegeben von
Donald C. O'Shea und vom Artikel "Characteristics and
applications of high performance, tunable, fiber Fabry-
Perot filters" (Charakteristiken und Anwendungen von
hochleistungsfähigen gepulsten Fabry-Perot Faserfiltern"
von Calvin M. Miller und vorgetragen bei der 41st ETC
Electronics Components and Technology Conf erence Atlanta
(41. ETC Konferenz über Elektronikkomponenten
und - technologie in Atlanta) vom 13. bis 15. Mai 1991. Diese
Elemente werden daher nicht ausführlich beschrieben.
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Es muß betont werden, daß das oben beschriebene
System nicht auf einen zweiten Transmitter beschränkt
ist, der ein OS2 Signal mit einer Wellenlänge schickt,
die gleich dem Wert der unterdrückten Wellenlänge von OS1
ist, d.h. 10 oder zu einem Wellenlängenfenster, der 10
einschließt. OS2 kann eine Wellenlänge 12 oder einen
Wellenlängenfenster 12 oder einen 10 ausschließenden
Wellenlängenfenster haben, solange OS2 vom Bandpaßfilter
TM stark gedämpft wird.
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Folglich kann das System auf mehr Transmitter und
Empfänger vom gleichen Typ wie T2 bzw. R2 erweitert
werden, wobei die Transmitter Signale aussenden, die
einen anderen Wellenlängenfenster haben, sofern diese
Signale von R1 gedämpft werden, d.h. daß ihr
Wellenlängenfenster außerhalb des Durchlaßbereichs des
Filters liegt, oder daß sie geringere Leistung in ihrem
Wellenlängenfenster abgeben, wenn letzterer auf den
Durchlaßbereich des Filters übergreift. In solch einem
erweiterten System können die Transmitter auch Signale
aussenden, die einen gleichen Wellenlängenfenster haben,
aber dann müssen diese Signale auf andere Weise
unterschieden werden können, z.B. durch Zeitmultiplex.