DE60029220T2

DE60029220T2 - Hochskalierbares modulares optisches verstärker teilsystem

Info

Publication number: DE60029220T2
Application number: DE60029220T
Authority: DE
Inventors: Loren S. Kanata BERG; Mark R. Ottawa HINDS; Robert W. Stittsville Keys; Gregory D. Ottawa MAY; Alan G. Kanata SOLHEIM; Stephane San Jose ST-LAURENT
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: ATE332596T1; AU2529300A; CA2369754C; US6236499B1; EP1183801A1; EP1183801B1; CA2369754A1; DE60029220D1; WO2000064079A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung ist auf die optische Verstärkung in Kommunikations-Netzwerken und insbesondere auf ein hochskalierbares modulares Teilsystem auf der Grundlage eines optischen Verstärkers gerichtet.
Stand der Technik
Um eine optische Langstrecken-Übertragung zu erzielen, werden Regeneratoren (Zwischenverstärker) und/oder optische Verstärker entlang der optischen Übertragungsstrecke an mehreren Stellen eingesetzt, um das Signal auf der Lichtleitfaser zu verstärken. Für Systeme, die mit Datenraten von GBps arbeiten, könnten Regenerator-Standorte in einem Abstand in dem Bereich von 35 bis 80 km haben, in Abhängigkeit von der für die Übertragung gewählten Wellenlänge. Die Entfernung zwischen optischen Verstärkern kann nahezu verdoppelt werden und liegt im Bereich zwischen 80 bis 160 km.
Optische Verstärker beruhen auf einem Längenabschnitt einer mit Erbium dotierten Lichtleitfaser (aktive Faser), die mit Licht mit einer bestimmten Wellenlänge gepumpt wird, um das den Verstärker durchlaufende optische Signal zu verstärken. Die aktive Lichtleitfaser ist in die optische Lichtleitfaser eingespleißt. Ein wichtiges Element ist der WDM-Koppler, der die Funktion des Einkoppelns der Pumpquellen-Laser-Wellenlänge in die mit Erbium dotierte Lichtleitfaser ausführt. Optische Verstärker können auch bidirektional sein, wobei sie in diesem Fall eine Pumpe für jede Übertragungsrichtung mit den jeweiligen WDM-Kopplern verwenden. Optische Isolatoren werden ebenfalls innerhalb eines optischen Verstärkers verwendet, um Reflexionen zu verringern, die an Punkten von Lichtleitfaser-Diskontinuitäten erzeugt werden, wie zum Beispiel Kopplern, Teilern usw.
Optische Verstärker werden in Langstreckensystemen gegenüber elektrischen Zwischenverstärkern bevorzugt, nicht nur weil sie größere Entfernungen zwischen den Modulen ermöglichen und sehr einfach in die Lichtleitfaser-Übertragungsstrecke eingespleißt werden können, sondern, was wichtiger ist, weil sie keine optisch-/elektrische oder elektrisch-/optische Umwandlung erfordern. Ein optischer Verstärker kann optische Multiband-/Multikanal-Signale ohne deren Demultiplexierung verstärken, wodurch die Kosten für mehrfache optische Empfänger, mehrfache Regenerationsschaltungen und mehrfache optische Sender vermieden werden. Weiterhin verstärken sie unabhängig davon, welche Bitrate entlang der Lichtleitfaser übertragen wird. Selbst wenn die Übertragungsrate vergrößert wird, muss das Bauteil nicht ersetzt werden.
Derzeitige optische Verstärker sind mit Leistungsüberwachungseinrichtungen ausgerüstet, die die Pumpe auf der Grundlage von Messungen der Ausgangs- und in manchen Fällen der Eingangssignale steuern. Die Messung wird dadurch bewirkt, dass ein optischer Anzapfungs-Koppler an dem jeweiligen optischen Ausgangs- und Eingangssignal vorgesehen und ein Bruchteil (im allgemeinen 3–5%) der jeweiligen Eingangs- und Ausgangssignale an den Monitor abgeleitet wird.
Die Beschränkung auf 80 km kann durch die Einführung einer externen Modulation und die Verwendung von Dispersions-verschobenen Lichtleitfasem erweitert werden. WDM- und eine hohe Dichte aufweisende WDM- (DWDM-) Technologien verringern die Stränge von Lichtleitfaserkabel, die erforderlich sind, um eine Kommunikations-Verbindungsstrecke aufzubauen, und sie ergeben ein vielfache Kapazitätserweiterung gegenüber vorhandenen Lichtleitfaser-Verbindungsstrecken. Zusätzlich ermöglichen es die Fortschritte in der Lichtleitfaser-Technologie nunmehr, dass optische Verstärker nicht nur in dem üblichen Band (C-Band) von 1530–1563 nm arbeiten, sondern auch in dem erweiterten Band (E-Band) von 1570–1603 nm.
Die Anzahl der Verstärker, die für Arbeits- und Schutzumschalt-Streckenabschnitte erforderlich sind, der Typ der optischen Verstärker und die Anzahl von Wellenlängen, die in dem System übertragen werden, sind wichtige Punkte, die berücksichtigt werden müssen, wenn Multiband-/Multikanal-Übertragungssysteme entwickelt werden. Weil sich die optischen Verstärker hinsichtlich ihrer Betriebsleistung und Funktionalität entwickeln, gilt dies auch für ihre Kosten. Die Entwicklung des Netzwerkes beispielsweise in Ausdrücken des Bandbreiten-Wachstums muss ebenfalls berücksichtigt werden. Derzeit verwenden Netzwerk-Anbieter optische Verstärker mit einem wesentlich größeren Betriebsvermögen, als dies an einer ersten Stufe des Netzwerkeinsatzes erforderlich ist, um ein zukünftiges Wachstum zu ermöglichen.
Die EP 0440276 beschreibt eine unidirektionale Lichtleitfaser-Kommunikationsleitung mit getrennten Dienstekanälen.
Die WO 9852314 beschreibt einen Einfügungs- und Abzweigknoten zur Kopplung mit einem zwei Lichtleitfasern aufweisenden optische Kommunikationssystem, wobei das zwei Lichtleitfasern aufweisende System eine bidirektionale Kommunikation ermöglicht.
Die auf dem Markt erhältlichen optischen Verstärker ermöglichen bis zu 16 bidirektionale Bänder. Diese Verstärker dienen ausschließlich für bidirektionale oder unidirektionale Systeme und sind relativ inflexibel bei der Schaffung verschiedener komplexer Verstärker-Topologien. Es gibt drei Typen von optischen Verstärkern: Nachverstärker, die mit einem Sender verbunden sind, um dessen Ausgangsleistung zu erhöhen; Leitungsverstärker, die entlang einer Strecke zwischen dem Sender und dem Empfänger angeschaltet sind; und Vorverstärker, die die Empfindlichkeit von optischen Empfängern verbessern. Diese unterschiedlichen Arten von Verstärkern ergeben unterschiedliche Ausgangsleistungen, verwenden unterschiedliche Eingangs-Leistungspegel und haben im allgemeinen unterschiedliche Rauschzahl-Anforderungen. Da sie alleinstehende Einheiten sind, geben sie dem Netzwerk nur wenig Möglichkeiten für ein Wachstum oder eine Skalierbarkeit, weil sie immer dann ersetzt werden müssen, wenn die Anforderung an Bandbreite ansteigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein dualer optischer Verstärker-Baustein und ein optisches Verstärkungssystem gemäß den beigefügten Ansprüchen geschaffen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein hochskalierbares modulares Teilsystem auf der Grundlage von optischen Verstärkern zu schaffen, das vollständig oder teilweise die Nachteile der bekannten optischen Verstärker beseitigt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine äußerst vielseitige skalierbare und modulare Familie von optischen Verstärker-Bausteinen zu schaffen, die in einer Vielzahl von Arten angeordnet werden können, um sowohl unidirektionale als auch bidirektionale Technologien zu erzeugen.
Die Bausteine oder Module der optischen Verstärkerarchitektur sind dazu bestimmt, in einer modularen Weise zu arbeiten, wobei das gesamte übliche Erbium-Verstärkungsfenster (1530 nm–1563 nm) sowie das erweiterte Erbium-Band (1570 nm–1603 nm) ausgenutzt wird. Bei der gemeinsamen Verwendung kann dieser Satz oder die Familie von Produkten optische Verstärker-Topologien erzeugen, die entweder unidirektional oder bidirektional sind, und die außerdem eine Skalierbarkeit hinsichtlich der Anzahl der eingesetzten Wellenlängen bieten.
Die Module oder Bausteine sind mit derzeit von der Firma Northern Telecom Limited unter der Bezeichnung S/DMS TransportNode^TM – vertriebenen Produkten kompatibel und könnten in vorhanden Gerätegestellen eingesetzt werden. Es wird erwartet, dass die Bestückungsbeschränkungen, hauptsächlich im Bereich der OSC-Schaltungspackung, aufgrund der Hardware- und Software-Beschränkungen oder zur Vereinfachung der Systembetriebsweise und Überprüfung angewandt werden müssen. Diese Beschränkungen werden in den Bestückungs-Regeln für die passenden S/DMS TransportNode OC-192-Ausgaben dokumentiert.
Es wird ein optischer Doppelverstärker-Baustein geschaffen, der Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten optischen Verstärker (OA) zur Verstärkung eines ersten beziehungsweise zweiten Signals, einen ersten Eingangs-WDM-Koppler, der an dem Eingang des ersten OA angeschlossen ist, um einen ersten optischen Dienste-Kanal, der nachfolgend als OSC bezeichnet wird, von dem ersten optischen Signal abzutrennen, einen ersten Ausgangs-WDM-Koppler, der an dem Ausgang des ersten OA angeschlossen ist, um den ersten OSC zu dem ersten optischen Signal hinzuzufügen, einen zweiten WDM-Eingangs-Koppler, der an dem Eingang des zweiten OA angeschlossen ist, um einen zweiten OSC von dem zweiten optischen Signal abzutrennen, einen zweiten WDM-Ausgangs-Koppler, der an dem Ausgang des zweiten OA angeschlossen ist, um den zweiten OSC zu dem zweiten optischen Signal hinzuzufügen, einen ersten Leitungseingangs- und einen ersten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des ersten optischen Signals über eine erste Übertragungsleitung, einen zweiten Leitungseingangs- und einen zweiten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des zweiten optischen Signals über eine zweiten Übertragungsleitung, einen ersten OSC-Abzweig- und einen ersten OSC-Einfügungs-Verbinder zum Koppeln des ersten OSC mit dem jeweiligen ersten WDM-Eingangs- und Ausgangskoppler, und einen zweiten OSC-Abzweig- und einen zweiten OSC-Einfügungs-Verbinder zum Koppeln des zweiten OSC mit dem jeweiligen zweiten WDM-Eingangs- und Ausgangskoppler, und unerwartete Hinzufügungen von weiteren Erstgruppen-Kanälen.
Es wird ein optischer Booster-Verstärker-Baustein geschaffen, der einen optischen Verstärker (OA) zur Schaffung einer beträchtlichen Vergrößerung der optischen Ausgangsleistung eines optischen Signals, einen WDM-Koppler, der an dem Ausgang des OA angeschaltet ist, um einen OSC in das optische Signal einzufügen, einen Leitungseingangs- und Ausgangsleitungs-Verbinder zum Koppeln des optischen Signals über eine Übertragungsleitung und einen OSC-Einfügungs-Verbinder zum Koppeln des OSC mit dem WDM-Koppler umfasst.
Es wird ein optischer Dienstekanal- (OSC-) Baustein zum Senden und Empfangen von Dienste-Information über einen ersten und einen zweiten Dienstekanal geschaffen, der einen West-OSC-Sendeempfänger mit einem West-Empfänger für den ersten OSC und einen Ost-Sender für den zweiten OSC, einen Ost-OSC mit einem West-Sender für den ersten OSC und einen zweiten Ost-Empfänger für den zweiten OSC, einen ersten West-Eingangs- und einen ersten West-Ausgangs-Verbinder zum Koppeln des ersten OSC mit dem West-Empfänger bzw. dem West-Sender und einen zweiten Ost-Eingangs- und einen zweiten West-Ausgangs-Verbinder zum Koppeln des zweiten OSC mit dem Ost-Empfänger bzw. dem Ost-Sender umfasst, um einen unidirektionalen OSC-Baustein zu bilden.
Es wird eine optische Filter-Familie geschaffen, die ein Gitter-1-Filter, einen ersten Leitungseingangs- und einen ersten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des Gitter-1-Filters über eine erste Übertragungsleitung und ein Gitter-2-Filter, einen zweiten Leitungseingangs- und einen zweiten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des Gitter-2-Filters über eine zweite Übertragungsleitung umfasst.
Es wird eine intelligente optische Endgeräte-Zugangsweg- (IOTA-) Familie geschaffen, die einen optischen Multiplexer-Baustein (BB), eine Vielzahl von optischen Leitungseingangs-Verbindern zum Verbinden einer Vielzahl von Eingangs-Übertragungsleitungen mit den Eingängen des optischen Multiplexer-BB und einem optischen Leitungsausgangs-Verbinder zum Verbinden des Ausganges des optischen Multiplexer-BB mit einer Ausgangs-Übertragungsleitung umfasst.
Es wird ein optisches Verstärkungssystem geschaffen, das einen optischen Doppelverstärker-Baustein für eine bidirektionale Leitungsverstärkung einer Vielzahl von optischen Kanälen, die sich entlang einer ersten und einer zweiten Übertragungsleitung ausbreiten, und einen OSC-Baustein umfasst, der betriebsmäßig mit dem optischen Doppelverstärker-Baustein verbunden ist, um Diensteinformation über einen ersten und einen zweiten Dienste-Kanal zu senden und zu empfangen.
Es wird weiterhin ein optisches Verstärkersystem geschaffen, das einen optischen Doppelverstärker-Baustein für eine bidirektionale Leitungs-Verstärkung einer Vielzahl von optischen Kanälen, die sich entlang einer ersten und einer zweiten Übertragungsleitung ausbreiten, einen OSC-Baustein, der betriebsmäßig mit dem optischen Doppelverstärker-Baustein verbunden ist, um Diensteinformation über einen ersten und einen zweiten Dienste-Kanal zu senden und zu empfangen, einen ersten optischen Booster-Verstärker-Baustein, der mit der ersten Übertragungsleitung an einem ersten Eingang des optischen Doppelverstärker-Bausteins angeschlossen ist, einen zweiten optischen Booster-Verstärker-Baustein, der an der zweiten Übertragungsleitung an einem zweiten Ausgang des optischen Doppelverstärker-Bausteins angeschlossen ist, ein Gitter-1-Filter, das zwischen dem ersten Ausgang und dem ersten optischen Booster-Verstärker-Baustein angeschlossen ist, und ein Gitter-2-Filter umfasst, das zwischen dem zweiten Ausgang und dem zweiten optischen Booster-Verstärker-Baustein angeschlossen ist.
Es wird ein optisches Verstärkungssystem geschaffen, das einen optischen Multiplexer zum Multiplexieren einer Vielzahl von optischen Signalen, die über eine Vielzahl von Eingangs-Übertragungsleitungen empfangen werden und ein optisches Vorwärts-Multi-Kanal-Signal liefern, einen optischen Doppelverstärker- Baustein zum Verstärken des optischen Vorwärts-Multi-Kanal-Signals und zur Verstärkung eines optischen Rückwärts-Multi-Kanal-Signals, einen optischen Demultiplexer zum Empfang des optischen Rückwärts-Multi-Kanal-Signals und zu dessen Aufteilung in eine Vielzahl in optischen Kanälen zur Aussendung über eine Vielzahl von Übertragungsleitungen, und einen OSC-Baustein umfasst, der betriebsmäßig mit dem optischen Doppelverstärker-Baustein verbunden ist, um Diensteinformation über einen optischen Dienste-Kanal zu senden und zu empfangen,.
Der Hauptvorteil der skalierbaren und modularen Architektur gemäß der Erfindung ist die Fähigkeit, eine Auswahl von optischen Vertärkerarchitekturen bereitzustellen, die an den derzeitigen Bedarf des optischen Netzwerkes angepasst ist und die skaliert werden können, wenn sich die Bandbreiten-Anforderungen vergrößern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen erläutert sind, in denen:
1a einen unidirektionalen optischen Multi-Wellenlängen-Verstärker zeigt;
1b das Symbol für den optischen Verstärker nach 1a zeigt;
2a einen Doppelverstärker-Baustein (BB) zeigt;
2b das Symbol für den optischen Doppelverstärker-Baustein nach 2a zeigt;
3 einen Booster-Verstärker-Baustein zeigt;
4a ein unidirektionales optisches Dienstekanal- (OSC-) Modul zeigt;
4b das Symbol für das unidirektionale OSC-Modul nach 4a zeigt;
5a einen bidirektionalen optischen Dienstekanal- (OSC-) Baustein zeigt;
5b das Symbol für den bidirektionalen OSC-Baustein nach 6a zeigt;
6 das Symbol für ein Dispersions-Kompensationsmodul (DMC) zeigt;
7a den Filter-Baustein mit einem Gitter-1- und einem Gitter-2-Filter zeigt;.
7b das Symbol für einen Filter nach 7a zeigt;
8a das Symbol für einen intelligenten optischen Endgeräte-Zugangsweg- (IOTA-) Multiplexer- und Demultiplexer-Baustein zeigt;
8b das Symbol für den intelligenten optischen Endgeräte-Zugangsweg zeigt;
9a eine Leitungsverstärker-Konfiguration (LA-1) zeigt, die Bausteine des modularen optischen Verstärker-Teilsystems verwendet;
9b eine weitere LA-Konfiguration (LA-2) zeigt, die eine direkte Aufrüstung der Konfiguration LA-1 ist;
9c eine weiter LA-Konfiguration (LA-3) zeigt, die die Zwischenstufen-Zugangsfähigkeit verwendet;
10a einen C- und E-Band-Doppelverstärker-Baustein in einer unidirektionalen Überlagerung zeigt;
10b ein C- und E-Band-Doppelverstärker-Baustein in einer bidirektionalen Überlagerung zeigt;
11a eine bidirektionale Verstärker-Topologie zeigt;
11b eine andere bidirektionale Verstärker-Topologie zeigt;
12a eine Konfiguration LTE-1 für die optische Verstärkung an einem Leitungsendgeräte- (LTE-) Standort zeigt;
12b eine Konfiguration LTE-2, die eine Aufrüstung der Konfiguration LTE-1 ist;
12c eine Konfiguration LTE-3 mit einem intelligenten optischen Endgeräte-Zugangsweg (IOTA) zeigt;
13 eine Aufrüstung für einen vorhanden Multi-Wellenlängen-Verstärker (MOR) zeigt; und
14 eine Konfiguration ST-1 für die optischen Verstärkung an einem Abschnitts-Endgeräte-(STE-)Standort zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Einige Ausdrücke werden nachfolgend für ein besseres Verständnis der Erfindung definiert.
Ein optischer Multiplexer (Mux) ist ein Netzwerk-Element, das eine Vielzahl von optischen Klienten-Signalen, die jeweils von einer Wellenlänge (Kanal) übertragen werden, in ein optisches Multi-Kanal-Signal multiplexiert. Ein optischer Demultiplexer (Demux) bewirkt die umgekehrte Operation, das heißt er trennt die einzelnen Kanäle aus dem Multi-Kanal-Signal entsprechend ihrer Wellenlänge ab. Ein Mux/Demux umfasst allgemein eine Kombination von optischen Filtern, die miteinander gekoppelt sind, jeweils zum selektiven Reflektieren oder Übertragen einer bestimmten Wellenlänge. Die optischen Elemente sind im allgemeinen getrennt von der Sende- oder Empfänger-Optik oder von irgendeiner Optik verpackt angeordnet, die an den Netzwerk-Knoten vorhanden sein kann.
Ein optischer Einfügungs-/Abzweig-Multiplexer (OADM) lenkt ein oder mehrere einzelne Kanäle des optischen Multi-Kanal-Signals an örtliche Benutzer (Abzweigkanäle), während die verbleibenden Kanäle direkt von dem Eingang zum Ausgang geleitet werden (Durchgangs- oder Expresskanäle). Einfügungs-Kanäle können ebenfalls an einem OADM-Standort eingefügt werden. Ein OADM kann ein 1 × N-Demultiplexer-Filter gefolgt von einem N × 1-Multiplexer-Filter einschließen. Das erste Filterelement demultiplexiert die Frequenzkomponenten (die Kanäle) des Eingangs-WDM-Signals in N-Wellenleiter-Ports. Ein interessierender Kanal wird zu einem örtlichen Empfänger dadurch abgezweigt, dass optisch der entsprechende Port mit dem Empfänger verbunden wird. Das zweite Filterelement multiplexiert die verbleibenden N-1-Kanäle mit einem neuen Kanal in den Lichtleitfaser-Ausgang. Der neue Kanal kann nominell die gleiche Frequenz wie die des abgezweigten Kanals haben und wird dem Filter-Ausgang über den unbenutzten Port des Multiplexers hinzugefügt. Die Frequenz-Wiederbenutzungs-Fähigkeit dieses Typs von ADM-Filter ist ein wesentliches Merkmal zum Maximieren der Betriebsleistung eines optischen WDM-Ring-Netzwerkes.
Ein WDM-Koppler wird zum Kombinieren von zwei Multi-Kanal-Signalen oder von zwei Kanälen oder zum Einfügen eines Kanals in ein Multi-Kanal-Signal verwendet. Ein WDM-Koppler wird auch zum Abtrennen eines Kanals oder eines Bandes von einem Multi-Kanal-Signal verwendet.
Typischerweise steht der Zugang an die SONET-Zusatzdaten nicht an einem OA-Standort zur Verfügung, weil die SONET-Nutzdaten nicht durch eine optische Verstärker-Ausrüstung abgeschlossen werden (keine elektrische Umwandlung). Ein optischer Dienstekanal (OSC) wird zur Berücksichtigung dieser Beschränkung durch Bereitstellen einer Teilmenge der SONET-Zusatzdaten auf einer außerhalb des Erbium-Bandes liegenden Wellenlänge verwendet. Der OSC könnte unidirektional oder bidirektional sein, entsprechend der Art des Verkehrs. Einige Beispiele der Nutzdaten, die von diesem Kanal übertragen werden, sind ein Datenkommunikations-Kanal (DCC) Diensteleitungs-Bits (E1 und E2), ein DS-1-Zusatzverkehrs-Kanal und proprietäre Bandbreite, die für Leistungs-Optimierungsschemas verwendet wird. Dieser Kanal arbeitet mit 4.86 Mb/s Manchester-Codierung bei 1510 nm und 1480nm.
1a zeigt ein Blockschaltbild eines unidirektionalen optischen Verstärkers 1. Im allgemeinen umfasst ein optischer Verstärker einen mit Erbium dotierten Lichtleitfaser-Verstärker (EDFA) 3, der optisch in die Lichtleitfaser 2 unter Verwendung von Verbindern 5 eingeschaltet ist, um Licht (einen Kanal oder mehr) zu verstärken, das an dem Eingang empfangen wird. Der EDFA 3 wird durch eine Lichtquelle 4 (einen Laser) mit Leistung versorgt. Eine Leistungsüberwachungs-Einrichtung 12 empfängt einen Bruchteil der Eingangs- und Ausgangssignale und steuert den Laser entsprechend. Anzapfungen 13 und 14 leiten einen Bruchteil des Signals an der Lichtleitfaser 2 ab, und opto-elektrische Wandler 6, 6' wandeln die jeweiligen Bruchteile in elektrische Signale um, die nachfolgend durch Transimpedance-Verstärker 7 und 7' in bekannter Weise verstärkt werden. Kondensatoren C1 trennen die Gleichspannungskomponente ab, und die A/D- und D/A-Wandler 8, 8' und 9 versorgen die Leistungsüberwachung bzw. die Lichtquelle mit der entsprechenden Art von Signal. Es ist verständlich, dass bei diesem allgemeinen Überblick der optische Verstärker im allgemeinen mit zusätzlichen Steuerungen versehen ist, einige mit Analog-Wartungs-Tönen usw., die aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt sind, weil diese Funktionen nicht für die vorliegende Erfindung von Bedeutung sind.
1b zeigt das Symbol für einen unidirektionalen optischen Verstärker 1, der eine Verstärkungs-Steuerung oder Transienten-Unterdrückung einschließt.
Im Gegensatz zur vorhandenen Familie von optischen Verstärkern arbeiten die optischen Verstärker-Packungen gemäß der Erfindung in einer modularen Weise, wobei das gesamte konventionelle Erbium-Verstärkungsfenster, das als Band C bekannt ist, sowie das erweiterte Erbium-Verstärkungsfenster ausgenutzt wird, das als Band E bekannt ist. Diese Familie von Produkten ergibt unidirektionale oder bidirektionale optische Verstärker-Topologien, die weiterhin eine Skalierbarkeit hinsichtlich der Anzahl von eingesetzten Wellenlängen bieten.
In dieser Beschreibung werden die Ausdrücke „Modul", „Packung" und „Baustein (BB)" verwendet, um eine eigenständige optische Packung oder Baugruppe zu definieren, die eine bestimmte Funktion ausführt.
Die grundlegenden Module für die neuen OA-Topolgien sind in den 2 bis 8 gezeigt. Weil es möglicherweise nicht ohne weiteres ersichtlich ist, wie diese verschiedenen Module zusammenwirken, wird ein Satz von Anwendungen in den 9 bis 14 gezeigt.
Die grundlegenden Module, die die MOSAIC-Familie bilden sind wie folgt:

1. Ein unidirektionales Multi-Wellenlängen-Verstärkerpaar
2. Ein unidirektionaler Multi-Wellenlängen-Booster-Verstärker
3. Ein unidirektionaler Multi-Wellenlängen-Booster plus Verstärker
4. Eine Version für das erweiterte Band (beispielsweise 1570–1603 nm) für jede der vorstehenden Verstärkerschaltungs-Packungen, die für unidirektionale oder bidirektionale Überlagerungen oder innerhalb eines tatsächlich bidirektionalen Systems verwendet werden kann
5. Eine unidirektionale optische Dienstekanal- (OSC-) Schaltungspackung, die eine Einrichtung für die OAM&P-Funktionalität für das optische Netzwerk bereitstellt. Ein bidirektionaler OSC steht außerdem für bidirektionale Systeme zur Verfügung
6. Ein Satz von intelligenten optischen Endgeräte-Zugangsweg- (IOTA-) Schaltungspackungen
7. Verschachtelte Filter-Schaltungspackungen, eine für das C-Band und eine für das E-Band.

2a zeigt eine Doppelverstärker-Schaltungspackung 20 gemäß der Erfindung, die zwei optische Verstärker 10 und 10' einschließt. Es wird erwartet, dass die Doppelnatur dieser Schaltungspackung vollständig in den frühzeitigen Stufen des Netzwerkeinsatzes (Tag eins) ausgenutzt wird, und zwar aufgrund der Forderung nach einem bidirektionalen Verkehrsfluss in Modem-Netzwerken.
Das Doppelverstärker-Modul wird in einer Anzahl von Versionen hergestellt, jede für die Verwendung entsprechend einer speziellen Anwendung. Eine C-Version dient für die konventionelle optische Erbium-Bandbreite, eine damit verwandte E-Version überspannt das erweiterte Erbium-Band, und eine Hybrid-H-Version umfasst sowohl einen C- als auch eine E-Band-Verstärker zur Verwendung in bidirektionalen Systemen.
Die Packung 20 schließt unidirektionale Verstärker 10 ein, die mit einer Verstärkungssteuerung zur Transienten-Unterdrückung versehen sind. Dieses Merkmal ermöglicht es dem Verstärker, sowohl erwartete als auch unerwartete Einfügungen oder Abzweigungen von einer oder einer Anzahl von Wellenlängen in einer WDM-Umgebung abzuwickeln, mit dem abschließenden Ziel, dass die ursprünglichen Wellenlängen ungestört bleiben. Die Verstärker haben weiterhin eine niedrige Rauschzahl, während sie ein relativ niedrige Kosten aufweisendes Eingangsangebot ergeben, wobei gleichzeitig eine Plattform für eine zukünftige Skalierbarkeit geboten wird.
Verbinder, die mit a, b, a', b', c, d, c' und d' bezeichnet sind, sind Frontplatten-Verbinder für den Leitung-1-Eingang, Leitung-1-Ausgang, Leitung-2-Eingang, Leitung-2-Ausgang, OSC-Abzweig 1, OSC-Hinzufügung 1, OSC-Abzweig 2 bzw. OSC-Einfügung 2.
WDM-Koppler 21 werden zur Einfügung/Abzweigung des OSC-Kanal zu dem Eingang und Ausgang jedes der Verstärker 10, 10' verwendet.
Zusätzlich ist die Packung mit optischen Anzapfungs-Kopplern 22 und 23 versehen. Die Anzapfung 22 an dem Eingang der Verstärker leitet einen Bruchteil des Eingangsverkehrs ab, während die Anzapfung 23 an dem Ausgang der Verstärker eine bidirektionale Anzapfung zur Ableitung von Bruchteilen von beiden Richtungen ist. Die an den Anzapfungen gesammelten Signale werden für die Leistungsüberwachung, die Analog-Wartung, die Entzerrung, das Testen und die Reflektions-Detektion verwendet.
2b zeigt das Symbol für das optische Doppelverstärker-Modul nach 2a.
3 zeigt eine Booster-Verstärker-Packung 25. Dieser Baustein umfasst einen mehrfach gepumpten EDFA (mit Erbium dotierten Lichtleitfaser-Verstärker) 25, der eine beträchtliche Vergrößerung der optischen Ausgangsleistung für Booster-Verstärker-Anwendungen ergibt, bei denen große Ausgangsleistungen erforderlich sind. Die Booster-Verstärker-Packung enthält weiterhin ein eingebettetes variables optisches Dämpfungsglied (VOA) 24 zur Steuerung der Verstärkungs-Änderung. Dies heißt mit anderen Worten, dass die Funktion des VOA darin besteht, den Verstärker so zu betreiben, dass er seine ebene Auslegungs-Verstärkung beibehält, wodurch die unerwünschten Wirkungen von Verstärkungs-Änderungen über die Bandbreite gemildert werden. Die Packung ist weiterhin mit einer Verstärkungs-Steuerung zur Transienten-Unterdrückung und mit einem Ausgangs-Zirkulator 26 versehen, der als ein Ausgangs-Isolator sowie als ein Aufrüst-Port für eine verschachtelte filterbasierte Verstärker-Topologie wirkt, wie dies weiter unten zu erkennen ist.
Optische Zirkulatoren verwenden Polarisationseigenschaften des Lichtes, und sie weisen eine Richtwirkung auf. Somit bewegt sich das Multi-Kanal-Signal bei seiner Ausbreitung innerhalb des Zirkulators von Port zu Port lediglich in einer Richtung, und Kanäle werden an unterschiedlichen Ports eingefügt und abgezweigt.
Der Verstärker 25 ist weiterhin mit Anzapfungen 22 und 23 versehen. Die Booster-Verstärker-Packungs-Familie bietet eine Booster-Verstärker-Version, eine Booster-Plus-Verstärker-Version, eine C-Version und eine hiermit verwandte E-Version. Der Unterschied zwischen dem Booster-Verstärker und dem Booster-Plus-Verstärker besteht darin, dass der letztere beträchtlich mehr Ausgangsleistung als der erstere liefert.
4a zeigt ein unidirektionales optisches Dienstekanal- (OSC-) Modul 30, das eine OAM&P-Fähigkeit an optischen Transportplattform-Netzwerkelementen unterstützt. Das Modul 30 ist in der Lage, einen Zugriff auf zwei OSCs auszuführen, einer bei 1510 nm, und der andere bei 1480 nm. Die Packung umfasst einen West-OSC 31 mit dem Empfänger für den ersten OSC und den Sender für den zweiten OSC. Der Ost-OSC 32 umfasst den Sender für den ersten OSC und den Empfänger für den zweiten OSC. Jeder Kanal wird auf einer getrennten Lichtleitfaser aufgenommen, so dass die Packung vier Frontplatten-Verbinder a und b für den ersten Kanal und a' und b' für den zweiten Kanal umfasst. Die Packung umfasst weiterhin WDM-Koppler 21 für den Ost- und West-Abzweig, die für die bidirektionale OSC-Packung verwendet werden.
4b zeigt das Symbol für die unidirektionale OSC-Packung. Die OSC-Schaltungs-Packung wird auch als ein bidirektionaler OSC 35 mit lediglich zwei optischen Frontplatten-Verbindern a und b zur Verwendung in einem wahren bidirektionalen System angeboten. Diese Packung ist schematisch in 5a gezeigt.
Die unidirektionalen OSC- und die bidirektionalen OSC-Schaltungs-Packungen ergeben die Verstärker-Gruppe mit einer OAM&P-Funktionalität. Eine dieser Packungen ist zwingend bei der Bildung einer optischen Verstärker-Gruppe erforderlich, und sie wirkt als Grundlage und Kommunikations-Port für diese Gruppe. In einem Netzwerk bietet das OSC-Modul keine Schutzumschaltung für den OSC-Kanal, sondern bietet vielmehr einen redundanten OSC-Kanal, der auf dem SONET-Schutzpfad läuft. Daher muss an der Stelle, an der ein SONET-Verkehrfließt, auch ein OSC-Kanal vorhanden sein.
Die OSC-BBs ermöglichen weiterhin eine vielseitige Karten-Anordnung aller anderen Mitglieder der Familie in einem Gerätegestell, weil dies das einzige Mitglied der Familie ist, das Steckplatz-Anforderungen hat.
5b zeigt das Symbol für den bidirektionalen OSC nach 5a.
6 zeigt das Symbol für ein Dispersions-Kompensations-Modul (DCM) 40, das die Lichtleitfaser-Dispersion kompensiert.
7a zeigt eine verschachtelte Filter-Packung 45, die ein geradzahliges Filter 46 (Gitter-1) und ein ungeradzahliges Filter 47 (Gitter-2) in der gleichen Packung enthält. Das Filter hat einen FSR freien Spektralbereich (FSR) von 100 GHz für 50 GHz auf der Lichtleitfaser. Das Gitter-1-Filter 46 unterstützt 40 Wellenlängen auf dem 100 Ghz-ITU-Gitter und das Gitter-2-Filter 47 unterstützt weitere 40 Wellenlängen, die um 50 GHz versetzt sind.
Diese Baustein-Familie umfasst eine C-Variante und eine verwandte E-Variante, die ein Paar von Filtern für das E-Band einschließt. Die Filter-Packungen 45 sind mit einer Betriebsleistungs-Überwachung über eine Analog-Überwachung (AM) versehen, wodurch jeder Kanal seine eindeutige Identifikation trägt.
7b zeigt das Symbol für einen Filter 46 oder 47 nach 7a.
Die 8a und 8b zeigen das Symbol für den intelligenten optischen Endgeräte-Zugangsweg (IOTA). Diese Familie von Bausteinen ergibt einen Abschluß-Zugang an ein Netzwerk, das die derzeitige passive Filter-Multiplexer/Demultiplexer-Lösung ersetzt. Sie besteht aus drei Schaltungs-Packungen, einem Multiplexer 50, einem Demultiplexer 55 und einer Steuerung 60.
Die Multiplexer-Schaltungs-Packung 50 stellt einzelne Sender-Eingänge a–d bereit. Jeder Eingang weist eine Leistungs-Überwachung und eine kontrollierte VOA-Fähigkeit (nicht gezeigt) auf. Ein intemes Filter 51 multiplexiert alle Sender-Eingänge auf einen einzigen Ausgang. Die Demultiplexer-Schaltungs-Packung 55 stellt individuelle Empfänger-Ausgänge a'–d' bereit. Ein internes Filter 56 demultiplexiert den Eingang von einer einzigen Lichtleitfaser auf die einzelnen Ausgänge. Die Steuerschaltungs-Packung 65 ergibt eine Kommunikation mit dem Netzwerk über den OSC und wirkt als eine Steuerung für die drei Schaltungs-Packungen. Die Steuerung 65 schließt eine AM-Überwachung des Multiplexer-Ausganges ein. Die Multiplexer 50, Demultiplexer 55 und Steuerungs-Packungen 60 können mit den anderen IOTA-Schaltungs-Packungen kommunizieren.
Die in den 2–9 gezeigten Module sind als globale Transportprodukte ausgelegt, und sie sind daher sowohl mit SONET- als auch SDH-Normen kompatibel. Irgendeine Diskussion von SONET-OC-N-Schnittstellen in dieser Beschreibung bedingt damit außerdem eine Bezugnahme auf SDH-STM-N/3-Schnittstellen.
Die in den 2–9 gezeigten Module erhalten den gleichen Grad an Kompatibilität mit den vorhandenen Produkten des Anmelders der S/DMS-TransportNode^TM OC-48- und S/DMS TransportNode^TM OC-192-Familien und eine gewisse Kompatibilität mit dem bidirektionalen optischen Multi-Wellenlängen-OC-192-Verstärker (MOR), der derzeit von dem Anmelder hergestellt wird. Beispielsweise kann ein vorhandenes MOR-System Nutzen aus E-Band-Aufrüstungen ziehen.
Weil die hier beschriebene Familie von Produkten eine Skalierbarkeit als zentrales Ziel aufweist, ist sie so ausgelegt, dass sie in einer nahtlosen Weise zukünftige Verstärker-Produkte und zukünftige optische Komponenten und Technologien in zukünftigen optischen Netzwerk-Lösungen beinhaltet. Die Mehrzahl dieser künftigen Lösungen ist auf Bestrebungen in Richtung auf eine höhere Dichte aufweisende WDM-Anwendungen und komplexere Verbindungsstrecken-Kompensationstechniken gerichtet.
Wie dies weiter oben angegeben wurde, gibt die vorstehend anhand der 2 bis 9 beschriebene Familie von Modulen den Netzwerk-Anbietern die Möglichkeit, ein Netzwerk von einer anfänglichen einfachen Konfiguration mit relativ niedrigen Kosten zu komplexeren Konfigurationen zu entwickeln.
Einige Konfigurationen und Aufrüst-Pfade unter Verwendung der vorstehenden Bausteine (BBs) sind in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Aufrüstungen auf eine Vergrößerung der optischen Leistung abzielen, was sich in den meisten Fällen in einer Vergrößerung der Anzahl der Wellenlängen wiederspiegelt. Es ist weiterhin hervorzuheben, dass die Verwendung der unidirektionalen OSC-Schaltungs-Packung 30 in einem unidirektionalen System und die Verwendung einer bidirektionalen OSC-Schaltungs-Packung 40 in einem bidirektionalen System erforderlich ist, um für die Konfiguration OAM&P-Fähigkeiten bereitzustellen.
Die nachfolgenden Konfigurationen zeigen lediglich den Arbeitsverkehr und eine einzige Übertragungsrichtung. Es sollte verständlich sein, dass ähnliche Kombinationen der Module für die andere Richtung und für den Schutzverkehr verwendet werden können.
Die 9a, 9b und 9c zeigen Leitungsverstärker-Konfigurationen. In einer Leitungsverstärker-Konfiguration gibt es keine elektrische Regeneration des SONET-Signals, und die Sichtbarkeit an dieses Netzwerk-Element kann nur durch die OAM&P-Fähigkeiten des OSC oder über eine unabhängige Ethernet-Verbindungsstrecke an das jeweilige NE erzielt werden. Wenn ein Zwischenstufen-Zugang an einem Leitungsverstärker-Standort vorgesehen ist, so können Dispersions-Kompensationstechniken, Wellenlängen-Entzerrung und/oder eine Einfügungs-/Abzweig-Multiplexierung verwendet werden, ohne die Gesamt-Verbindungsstrecken-Betriebsleistung zu beeinflussen.
Die in 9a gezeigte Konfiguration (LA-1) zeigt die niedrigste Kosten aufweisende Implementierung eines Leitungsverstärker-Standortes, bei dem lediglich das Doppelverstärker-Modul 20 und ein unidirektionales OSC-Modul 30 verwendet wird. Das Modul 30 ist mit dem Ports e und f an die Einfügungs-/Abzweig-Ports c, d des Doppelverstärkers BB 20 angeschlossen. Somit empfängt der Empfänger des OSC West 31 den ersten OSC, der an dem West-Eingang des Doppelverstärkers 20 abgezweigt wird, während der Sender des Ost-OSC-Moduls 52 den ersten OSC-Kanal an dem Ost-Ausgang des Doppelverstärker-Bausteins 20 einfügt.
Das Modul 30 ist weiterhin mit Ports e' und f' mit dem Einfügungs-/Abzweig-Ports c', d' des Doppelverstärker-Bausteins 20 verbunden. Auf diese Weise empfängt der Empfänger des OSC-Ost 32 den zweiten OSC, der an dem Ost-Eingang des Doppelverstärkers 20 abgezweigt wird, während der Sender des West-OSC-Moduls 51 den zweiten OSC-Kanal an dem West-Ausgang des Doppelverstärker-Bausteins 20 einfügt.
9b zeigt eine zweite Leitungsverstärker-Konfiguration (LA-2), die eine direkte Aufrüstung der Konfiguration LA-1 ist. Die Konfiguration LA-2 wird verwendet, wenn die Notwendigkeit besteht, die Anzahl der Wellenlängen und damit die Abstrahlleistung zu vergrößern, indem Booster-Verstärker 25 und 25' an einem jeweiligen Ost- und West-Ausgang eingefügt werden. Unterschiedliche Pegel (Anzahl der Pumpen) von Booster-Verstärkern können in Abhängigkeit von der neuen Anzahl von zu unterstützenden Wellenlängen hinzugefügt werden. Die Verbindungen für die Abzweig-Seite des Doppelverstärkers 20 (c–e und c'–e') bleiben unverändert. Weiterhin muss der OSC 30 nunmehr an einem anderen Punkt eingefügt werden, das heißt an dem Ausgang des jeweiligen Booster-Verstärkers, wie dies durch die Verbindungen f'–i' und f–i gezeigt ist.
9c zeigt eine dritte Leitungsverstärker-Konfiguration (LA-3), die die Zwischenstufen-Zugangsfähigkeit in der Konfiguration nach 9b ausnutzt. Eine Verwendung für den Zwischenstufen-Zugang ist die Dispersionskompensation. DCMs 40 und 40' könnten an dem Ausgang jeder Leitung vor dem jeweiligen Booster-Verstärker 25 und 25' angeschlossen werden. Genauer gesagt ist das DCM 40 zwischen b und g eingefügt, und das DCM 40' ist zwischen b' und g' eingefügt. In diesem Fall sind für die Einfügungs-Seite die Sender des OSC-Bausteins 30 mit den Anschlüssen i und i' des jeweiligen Booster-Verstärkers 25, 25' verbunden.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Booster plus Verstärker ebenfalls als Ersatz für oder als Ergänzung zu dem Booster-Verstärker verwendet werden könnte, der in 9c gezeigt ist.
Weitere Aufrüstungen der Leitungsverstärker-Konfigurationen sind in den 10a und 10b gezeigt, die erläutern, wie die E-Band-Module mit dem C-Band-Modulen integriert werden, um unidirektionale oder bidirektionale Topologien zu schaffen, um ein vorhandenes Netzwerk zu skalieren.
Wenn E-Band-EDFAs in Verbindung mit C-Band-EDFAs verwendet werden, kann eine nutzbare Verstärkungs-Bandbreite von über 60 nm erzielt werden. Dies würde 80 Kanälen bei einem Abstand von 100 GHz entsprechen. Eine derartige Konfiguration ist in 10a gezeigt, in der ein Doppel-C-Band-Verstärker-Baustein 20-1 parallel zu einem E-Band-Doppelverstärker-Baustein 20-2 angeschaltet ist. Im einzelnen wird das an dem West-Eingangs-Port a des Verstärkers 20-1 empfangene Multi-Kanal-Signal in Kanäle in dem C-Band und in dem E-Band aufgeteilt. Der Verstärker 20-1 verstärkt die C-Band-Kanäle. Die Kanäle an dem Ausgang b1 des Verstärkers 20-1 werden in dem Booster-Verstärker-Baustein 25-1 weiter verstärkt. In ähnlicher Weise verstärkt der Verstärker 20-2 die E-Band-Kanäle, die weiter in dem Booster-Verstärker-Baustein 25-2 verstärkt werden, der an dem Ausgang b2 des Verstärkers 20-2 angeschaltet ist. Die C-Band- und E-Band-Kanäle der zweiten Leitung werden in einer ähnlichen Weise verarbeitet. Die Booster-Verstärker an einem jeweiligen Ost- und West-Ausgang sind in Serie geschaltet. Dies heißt, dass der Port h2 mit dem Port i1 verbunden ist, so dass der verstärkte C-Band-Ausgang zu dem verstärkten E-Band-Ausgang hinzugefügt wird, um das Ausgangssignal auf der ersten Leitung zu gewinnen. Der Port h'' ist mit dem Port i' derart verbunden, das der verstärkte C-Band-Ausgang mit dem verstärkten E-Band-Ausgang addiert wird, um den Ausgang aus der zweiten Leitung zu gewinnen.
Bei dieser Konfiguration ist der unidirektionale OSC-Baustein 30 an den Abzweig-Ports des E-Band-Verstärkers und an den Einfügungs-Ports der jeweiligen Booster-Verstärker 25-2 und 25'-2 angeschlossen, das heißt, die OSCs werden durch die E-Band-Ausrüstung verarbeitet.
Die C- und E-Band-Verstärker können weiterhin kombiniert werden, um ein echtes bidirektionales System zu schaffen, bei dem der Arbeitskanal auf nur einer Lichtleitfaser übertragen wird. 10b zeigt einen C- und E-Band-Doppelverstärker-Baustein 20 in einer bidirektionalen Verstärker-Überlagerung. Der Port a des Doppelverstärker-Bausteins 20 ist der Eingang für die C-Band-Kanäle und der Ausgang für die E-Band-Kanäle, während der Port h des Booster-Verstärkers 25 der Eingang für die E-Band-Kanäle und der Ausgang für die C-Band-Kanäle ist.
Die Konfiguration nach 10b ist weiterhin mit Booster-Verstärkern 25 und 25' versehen, um eine bidirektionale Verstärkung einer großen Anzahl von Kanälen zu ermöglichen. Die Booster-Verstärker-Bausteine sind wie in den vorhergehenden Fällen am Ausgang des jeweiligen Verstärkers angeschlossen.
In diesem Fall muss das BiOSC-Modul 35 verwendet werden, weil lediglich eine Lichtleitfaser für den Arbeitskanal verfügbar ist. BiOSC wird mit dem E-Band-Kanälen verarbeitet.
Das bidirektional verstärkte System nach den 10a und 10b beruht auf einem Band-Segmentierungs-Schema. Ein derartiges Schema wird durch die Unterteilung einer im übrigen kontinuierlichen optischen Bandbreite in zwei oder mehr Teilbänder realisiert. Die Teilbänder werden dann getrennt und damit unabhängig verstärkt und/oder kompensiert. Der sich von Natur aus ergebende Nachteil eines Band-Segmentierungs-Schemas ist ein nicht nutzbares Tot-Band, das als Schutzband zwischen jedem der Teilbänder wirkt, wodurch optische Bandbreite vergeudet wird.
Eine weitere Option zum Einsatz von dichten WDM-Systemen in einem bidirektionalen System besteht in dem Senden auf einem verschachtelten Satz von Kanälen. Bei der verschachtelten Lösung breitet sich jeder abwechselnde optische Kanal auf einem 50 GHz-Gitter in einer Richtung aus, während sich die verbleibenden Kanäle in der entgegengesetzten Richtung ausbreiten. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, dass sie einen 100 GHz-Kanalabstand in jeder Richtung ermöglicht und nicht an einem Tot-Band leidet, das unvermeidbar durch eine Band-Segmentierung auftritt.
11a zeigt eine bidirektionale Verstärker-Topologie, die verschachtelte Filter verwendet. Bei dieser Konfiguration überträgt die Haupt-Lichtleiffaser 2-2' die Gitter-1-Kanäle in der West-nach-Ost-Richtung und die Gitter-2-Kanäle in der Ostnach-West-Richtung. Ein Booster-Verstärker 25-2 ist mit der West-Lichtleiffaser 2 verbunden, und ein Booster-Verstärker 25-1 ist mit der Ost-Lichtleiffaser 2' verbunden.
Der Zirkulator des Boosters 25-2 trennt die Kanäle entsprechend ihrer Richtung. Die Gitter-1-Kanäle werden an dem Port j' abgegeben und einem C-Band-Doppelverstärker-Baustein 20 zugeführt, der Kanäle verstärkt, die dem Port a geliefert werden, und sie als Ausgangssignal am Port b abgibt. Ein Gitter-1-Filter 45 ist zwischen dem Ost-Ausgang des Verstärkers 20 und dem Booster 25-1 angeschlossen, um irgendwelche Gitter-2-Kanäle zu dämpfen und Gitter-1-Kanäle zu übertragen. Der Booster-Verstärker 25-1 liefert die verstärkten Gitter-1-Kanäle auf der Lichtleitfaser 2'. Der Doppelverstärker 20 ist bei dieser Konfiguration ein C-Band-Verstärker.
In ähnlicher Weise lenkt der Zirkulator des Boosters 25-1 alle Gitter-2-Kanäle zu dem Ost-Port b des Doppelverstärker-Bausteins 20, der diese Kanäle verstärkt und sie am Ausgang des Port b' abgibt. Ein Gitter-1-Filter 50 ist zwischen dem West-Ausgang des Verstärkers 20 und dem Booster 25-2 angeschaltet, um irgendwelche Gitter-1-Kanäle zu dämpfen und Gitter-2-Kanäle zu übertragen. Der Booster-Verstärker 25-2 liefert die verstärkten Gitter-2-Kanäle an die Lichtleitfaser 2.
Die OSC-Kanäle für einen bidirektionalen OSC 35 werden in der vorstehend beschriebenen Weise eingefügt/abgezweigt.
Verschachtelte Filter können weiterhin in dem E-Band und in dem C-Band verwendet werden, wie dies in 11b gezeigt ist. Diese Konfiguration ergibt die höchste Kapazität aufweisende optische Verstärker-Gruppen. Die C-Band-Kanäle werden getrennt von den E-Band-Kanälen behandelt. Somit sind der Booster 25'-1, das Gitter-2-Filter 50-1, der Doppelverstärker 20-1, das Gitter-1-Filter 45-1 und der Booster-Verstärker 25-1 für C-Band-Kanäle vorgesehen, während der Booster 25'-2 das Gitter-2-Filter 50-2, der Doppelverstärker 20-2, das Gitter-1-Filter 45-2 und der Booster-Verstärker 25-2 für E-Band-Kanäle vorgesehen sind. Die Trennung der Gitter-1- und Gitter-2-Kanäle von dem Hauptsignal auf der Lichtleitfaser 2, 2' erfolgt für jedes Band durch die Zirkulatoren der jeweiligen Leistungsverstärker.
12a zeigt eine erste Leitungs-Abschluss-Ausrüstungs-Konfiguration (LTE-1) für eine optische Verstärkung an einem Leitungs-Abschluss-Ausrüstungs-(LTE-) Standort. Der LTE-Knoten umfasst einen Multiplexer 50 zum Kombinieren von vier Kanälen in der West-nach-Ost-Richtung, einen Demultiplexer 55 zum Trennen von vier Kanälen in der Ost-nach-West-Richtung, und einen Doppelverstärker-Baustein 20. Der Doppelverstärker-Baustein 20 wirkt als ein Nachverstärker, der an einer Stelle angeordnet ist, bevor die Ost-gerichteten Signale über die Lichtleitfaser 2 abgestrahlt werden, und der als ein Vorverstärker für die Ost-gerichteten Signale verwendet wird. Ein OSC 30 ist mit dem Einfügungs-/Abzweigungs-Ports d und c' verbunden.
Diese Konfiguration bietet eine mit niedrigen Kosten verbundene Anfangslösung für die optische Verstärkung an LTE-Standorten. Die Arbeitskanal-Implementierung ist unter Verwendung von vier Wellenlängen lediglich zu Erläuterungszwecken dargestellt. Die tatsächliche Anzahl von Wellenlängen kann mehr als acht in jeder Richtung sein.
Die Konfiguration kann dadurch aufgerüstet werden, dass Booster-Verstärker an den Ausgängen der Doppelverstärker angeordnet werden, wie dies mit Pfeilen gezeigt ist.
12b zeigt eine zweite Konfiguration LTE-2, die eine Aufrüstung der LTE-1 darstellt. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass mehr optische Leistung von der Senderseite aus abgestrahlt wird, als bei der vorhergehenden Konfiguration, indem ein Booster-Verstärker 30 zu dem vorhandenen Doppelverstärker 20 hinzugefügt wird. Dies würde die Anzahl von Wellenlängen vergrößern, die das System berücksichtigen kann.
12c zeigt eine dritte Konfiguration LTE-3 mit einer intelligenten optische Abschluss-Zugangsweg- (IOTA-) Steuerung 60. Die Steuerung 60 ist zwischen dem Multiplexer 55 und dem Port a des Doppelverstärker-Bausteins 20 angeschaltet. Der IOTA 60 ist weiterhin mit dem OSC-West des Bausteins 30 zur Kommunikation mit anderen Knoten des Netzwerkes verbunden.
Zusätzlich zu der in 12c gezeigten Konfiguration können Booster-Verstärker mit unterschiedlicher Leistung (unterschiedlicher Anzahl von Pumpen) verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf.
13 zeigt eine Aufrüstung für einen vorhandenen optische Multi-Wellenlängen-Verstärker MOR 15. Der MOR-Verstärker 15 kann mit einigen hier beschriebenen Modulen aufgerüstet werden, insbesondere mit einem E-Band-Doppelverstärker 20. Der OSC 36 des MOR-Systems sollte jedoch als der Daten-Kommunikations-Kanal verwendet werden. Bei dieser Hybrid-Konfiguration können sich die Module in einem getrennten Gerätegestell befinden und können über das Ethernet mit dem MOR 15-Gerätegestell verbunden werden, so dass die Netzwerke eine Netzwerk-Sicht haben.
14 zeigt eine Konfiguration ST-1 für die optische Verstärkung einer Abschnitts-Abschluss-Ausrüstung (STE) 36. Der Standort umfasst einen West-Multiplexer/Demultiplexer, einen Regenerator und einen Ost-Multiplexer/Demultiplexer. Die Aufrüstung umfasst die Hinzufügung eines West- Doppelverstärkers 20-1 und eines Ost-Doppelverstärkers 20-2, die jeweils mit einem jeweiligen unidirektionalen OSC 30-1 und 30-2 verbunden sind. Dies ist eine preisgünstige Konfiguration, die weiter aufgerüstet werden kann um Booster-Verstärker einzuschließen.
Diese Konfiguration nimmt wiederum einen unidirektionalen Verkehrsfluss auf jeder Lichtleitfaser an. Es ist lediglich der Arbeitsverkehr gezeigt, weil angenommen wird, dass der Schutzumschalt-Verkehr aus der Sicht einer optischen Leitung die gleiche Implementation hat.

Claims

Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) für eine bidirektionale Leitungsverstärkung einer Vielzahl von optischen Kanälen, mit: einem ersten und einem zweiten optischen Verstärker (10, 10') die nachfolgend als ein OA bezeichnet werden, zur Verstärkung eines ersten und bzw. eines zweiten optischen Signals; einem ersten WDM- (Wellenlängenmultiplex-) Koppler (21), der an dem Eingang des ersten OA (10) angeschlossen ist, um einen ersten optischen Dienstekanal, der nachfolgend als OSC bezeichnet wird, von dem ersten optischen Signal abzutrennen; einem ersten WDM-Ausgangs-Koppler (21), der an dem Ausgang des ersten OA (10) angeschlossen ist, um den ersten OSC zu dem ersten optischen Signal hinzuzufügen; einem zweiten WDM-Eingangs-Koppler (21), der an dem Eingang des zweiten OA (10') angeschlossen ist, um einen zweiten OSC von dem zweiten optischen Signal abzutrennen; einem zweiten WDM-Ausgangs-Koppler (21), der an dem Ausgang des zweiten OA (10') angeschlossen ist, um den zweiten OSC zu dem zweiten optischen Signal hinzuzufügen; einem ersten Leitungseingangs- und einem ersten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des ersten optischen Signals über eine erste Übertragungsleitung; einem zweiten Leitungseingangs- und einem zweiten Leitungsausgangs-Verbinder zum Koppeln des zweiten optischen Signals über eine zweite Übertragungsleitung; einem ersten OSC-Abzweigungs- und einem ersten OSC-Hinzufügungs-Verbinder zum Koppeln des ersten OSC mit dem jeweiligen ersten WDM-Eingangsund Ausgangs-Koppler; und einem zweiten OSC-Abzweigungs- und einem zweiten OSC-Hinzufügungs-Verbinder zum Koppeln des zweiten OSC mit dem jeweiligen zweiten WDM-Eingangs- und Ausgangs-Koppler, wobei die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung eine bidirektionale Leitung über eine einzige Lichtleitfaser bilden.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, der weiterhin eine Vielzahl von optischen Anzapfungen (22) umfasst, die an dem Eingang und Ausgang des ersten und zweiten OA angeordnet sind, um einen Vorwärtsrichtungs-Bruchteil der jeweiligen ersten und zweiten optischen Signale für Überwachungszwecke abzuzweigen.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 2, der weiterhin zusätzliche optische Anzapfungen (23) umfasst, die an dem Ausgang des ersten und zweiten OA angeordnet sind, um einen Rückwärtsrichtungs-Bruchteil der jeweiligen ersten und zweiten optischen Signale für Überwachungszwecke abzuzweigen.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten optischen Signale über einen jeweiligen Erstgruppen- und Zweitgruppen-Kanal in dem konventionellen optischen Erbium-Band übertragen werden und die ersten und zweiten OA's eine C-Version für das konventionelle optische Erbium-Band sind.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten optischen Signale über einen jeweiligen Erstgruppen- und Zweitgruppen-Kanal in dem erweiterten optischen Erbium-Band übertragen werden und die ersten und zweiten OA's eine E-Version für das erweiterte optische Erbium-Band sind.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem das erste optische Signal über einen Erstgruppen-Kanal in dem konventionellen optischen Erbium-Band übertragen wird, der erste OA eine C-Version für das konventionelle optische Erbium-Band ist, das zweite optische Signal über einen Zweitgruppen-Kanal in dem erweiterten optischen Erbium-Band übertragen wird und der zweite OA eine E-Version für das erweiterte optische Erbium-Band ist.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem das erste optische Signal eine Vielzahl von Erstgruppen-Kanälen umfasst und der erste OA eine Verstärkungs-Steuereinrichtung zur Transienten-Unterdrückung umfasst, um das erste optische Signal während erwarteter und unerwarteter Hinzufügung von weiteren Erstgruppen-Kanälen ungestört zu halten.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem das zweite optische Signal eine Vielzahl von Zweitgruppen-Kanälen umfasst und der zweite OA eine Verstärkungs-Steuereinrichtung für die Transienten-Unterdrückung umfasst, um das zweite optische Signal während erwarteter und unerwarteter Hinzufügung weiterer Zweitgruppen-Kanälen ungestört zu halten.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, bei dem der OA einen mehrfach gepumpten EDFA (Erbium-dotierten Lichtleitfaser-Verstärker) umfasst.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 9, bei dem der OA eine eingebettete veränderbare optische Dämpfungseinrichtung zur Steuerung des Verstärkers zum Betrieb mit einer ebenen Verstärkung umfasst.
Optischer Doppelverstärker-Baustein (20) nach Anspruch 1, der weiterhin folgendes umfasst: einen optischen Zirkulator, der mit einem ersten und einem zweiten Port zwischen dem Ausgang des ersten OA (10) und dem ersten WDM-Ausgans-Koppler (21) angeschaltet ist, um ein Abzweigsignal von dem optischen Signal an einem dritten Port abzutrennen; und einem Aufrüst-Verbinder zum Verbinden des dritten Ports mit einer zweiten Übertragungsleitung.
Optisches Verstärkungssystem mit: einem optischen Doppelverstärker-Baustein (20) für eine bidirektionale Leitungsverstärkung einer Vielzahl von optischen Kanälen, die sich entlang einer ersten und einer zweiten Übertragungsleitung ausbreiten, wobei die erste Übertragungsleitung und die zweite Übertragungsleitung eine bidirektionale Leitung über eine einzige Lichtleitfaser bilden; und einem optischen Dienstekanal-Baustein, der betriebsmäßig mit dem optischen Doppelverstärker-Baustein (20) verbunden ist, um Diensteinformation über einen ersten und einen zweiten Dienstekanal zu senden und zu empfangen.
System nach Anspruch 12, das weiterhin einen ersten optischen Booster-Verstärker-Baustein, der an der ersten Übertragungsleitung an einem ersten Ausgang des optischen Doppelverstärker-Bausteins (20) angeschlossen ist, und einen zweiten optischen Booster-Verstärker-Baustein umfasst, der an der zweiten Übertragungsleitung an einem zweiten Ausgang des optischen Doppelverstärker-Bausteins (20) angeschaltet ist.
System nach Anspruch 13, das weiterhin ein erstes Dispersions-Kompensationsmodul, das zwischen dem ersten Ausgang und dem ersten optischen Booster-Verstärker-Baustein (20) angeschaltet ist, und ein zweites Dispersions-Kompensationsmodul umfasst, das zwischen dem zweiten Ausgang und dem zweiten optischen Booster-Verstärker-Baustein (20) angeschaltet ist.
System nach Anspruch 12, das weiterhin: ein Geradzahlig-Filter (46), das zwischen dem ersten Ausgang und dem ersten optischen Booster-Verstärker-Baustein angeschaltet ist, und ein Ungeradzahlig-Filter (47) umfasst, das zwischen dem zweiten Ausgang und dem zweiten optischen Booster-Verstärker-Baustein angeschaltet ist.