DE69535667T2

DE69535667T2 - Optisches Übertragungssystem, optisches Multiplexingübertragungssystem und dazugehörige Verfahren

Info

Publication number: DE69535667T2
Application number: DE69535667T
Authority: DE
Inventors: George Kawasaki-shi Ishikawa; Hiroshi Kawasaki-shi Nishimoto; Hiroki Kawasaki-shi Ooi; Motoyoshi Kawasaki-shi Sekiya; Hiroaki Kawasaki-shi Tomofuji
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2015-08-03
Also published as: EP1841103A1; EP0700178B1; US5760937A; DE69535667D1; EP1536257A2; EP1536257A3; DE69535613D1; EP1536258A2; EP1536258A3; JPH08321805A; US5870213A; DE69535619T2; US5909297A; US5991477A; US5754322A; DE69535613T2; US5717510A; US5815294A; EP0700178A3; EP1536259B1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Übertragungssystem, einen optischen Empfänger und einen optischen Sender.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit begrenzt stark die Übertragungsstrecke wegen der Wellenformverzerrung, die durch Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) verursacht wird, in optischen Fasern. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit erhöht wird, muss des weiteren die optische Leistung für eine Übertragung erhöht werden, um eine erforderliche Differenz zwischen übertragenen und empfangenen optischen Leistungspegeln aufrechtzuerhalten. Dies wiederum erhöht den Effekt von Selbstphasenmodulation (SPM), einen nichtlinearen Effekt optischer Fasern, was ferner die Wellenformverschlechterung durch Interaktion mit Gruppenverzögerungsdispersion verkompliziert (SPM-GVD-Effekt).
Wenn die Wellenformverzerrung, die durch den SPM-GVD-Effekt verursacht wird, dominant ist, trifft im wesentlichen die Skalierungsregel zu, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird. DB2PavL2 = const. (1)

D:: Dispersionswert (ps/nm/km)
B:: Übertragungsrate (Gb/s)
P_av:: mittlere optische Leistung durch Übertragungsleitung (mW)
L:: Übertragungsstrecke (km)
const.:: bestimmt durch erforderliche Strafe

Wenn z. B. die Übertragungsrate B von 10 Gb/s auf 40 Gb/s vervierfacht wird, muss die mittlere optische Leistung P_av durch die Übertragungsleitung vervierfacht werden. Dies bedeutet, dass um die gleiche Übertragungsstrecke zu erreichen, der Dispersionswert D in einer Signalwellenlänge auf 1/64 gesetzt werden muss.
Um den Dispersionswert von Signallicht zu minimieren, wird gegenwärtig Arbeit durchgeführt, um Signale in dem Bereich von 1,55 μm durch Verwenden einer dispersionsverschobenen Faser (DSF) zu übertragen, was eine optische Faser ist, deren Nulldispersionswellenlänge λ₀ zu dem Bereich von 1,55 μm verschoben ist, wo der Faserübertragungsverlust minimal ist. Die Nulldispersionswellenlänge λ₀ ist die Wellenlänge, in der sich der chromatische Dispersionswert D (ps/nm(km), der den Betrag einer Änderung von Ausbreitungsverzögerungszeit mit Bezug auf geringe Variationen in der Wellenlänge darstellt, von negativ (normale Dispersion) zu positiv (anomale Dispersion) ändert. Nahe dieser Wellenlänge λ₀ wird der Absolutwert chromatischer Dispersion der kleinste, sodass die Wellenformverzerrung wegen der chromatischen Dispersion auf ein Minimum reduziert ist.
Da jedoch der Faserzugprozess geringe Variationen im Faserkerndurchmesser einführt, wird die Nulldispersionswellenlänge λ₀ einer DSF-Übertragungsleitung unvermeidlich Variationen entlang ihrer Längsrichtung unterzogen. Des weiteren werden Übertragungskabel durch Verwenden von Segmenten von Mehrfachkernkabeln hergestellt, wobei sich jedes Segment über mehrere Kilometer erstreckt, und die Wellenlängen λ₀ zwischen benachbarten Segmenten sind nicht kontinuierlich, sondern zufällig verteilt. Außerdem variiert λ₀ mit der Alterung und wegen Änderungen in der Umgebungstemperatur etc.
Deshalb wurde im Stand der Technik Gestaltung für den schlechtesten Fall eingesetzt, wodurch die Übertragungsleitung durch Betrachtung der Verteilung von λ₀ und der Verschlechterung mit der Zeit gestaltet wurde, sodass die erforderliche Übertragungsqualität erfüllt werden kann, selbst wenn der Wert des schlechtesten Falls überall in der Übertragungsleitung angewendet wird. Dies hat Übertragungsleitungskosten unvermeidlich erhöht, was die Implementierung von Übertragungssystemen hoher Kapazität behindert hat.
Andererseits wird Signalverarbeitung, wie etwa Modulation und Demodulation optischer Signale, gewöhnlich in dem elektrischen Signalpegel durchgeführt, und es war Standardpraxis, die Geschwindigkeit optischer Übertragungssysteme durch Erhöhen der Geschwindigkeit elektrischer Signale, die verwendet werden, um optische Signale zu modulieren, zu erhöhen. In den letzten Jahren hat jedoch eine Erhöhung der Geschwindigkeit in dem elektrischen Signalpegel ein schwieriges Problem dargestellt. Forschung und Entwicklung werden in optischen Kommunikationseinrichtungen unternommen, in 10 bis 40 Gb/s, unter Verwendung von Si, GaAs, HBT, HEMT, etc., es wird aber gesagt, dass in dem gegenwärtigen Zustand der Technologie 10 bis 20 Gb/s das Maximum für praktische Implementierung ist.
Um die Übertragungsgeschwindigkeit optischer Übertragungssysteme über die Operationsgeschwindigkeiten elektronischer Einrichtungen hinaus zu erhöhen, sehen deshalb Multiplextechniken in der optischen Region effektive Mittel vor. Es gibt zwei Haupttechniken, die verwendet werden können: eine ist Wellenlängenmultiplex (WDM, wavelength-division multiple xing), und die andere ist optischer Zeitmultiplex (OTDM). Für eine praktische Implementierung einer von beiden Techniken wird Entwicklung zugehöriger peripherer Techniken benötigt.
EP-A-0 486 874 offenbart ein Multiplexkommunikationssystem zum Übertragen unterschiedlicher Signale durch eine Vielzahl von Kanälen, umfassend einen Sender und einen Empfänger. Der Sender umfasst eine Übertragungssektion zum Multiplexen und Übertragen der unterschiedlichen Signale durch eine Vielzahl von Kanälen, und einen Addierer zum Addieren von Kanalidentifikationssignalen zum Identifizieren der jeweiligen Kanäle zu den Signalen, die durch die jeweiligen Kanäle zu übertragen sind. Der Empfänger umfasst eine Einstellungseinrichtung zum Einstellen eines gewünschten Kanals, einen Detektor zum Erfassen der Kanalidentifikationssignale von dem Sender und einen Kanalselektor zum Auswählen des Kanalsignals, das durch die Einstellungseinrichtung voreingestellt ist in Übereinstimmung mit den Ausgaben der Einstellungseinrichtung des Detektors.
US 4,893,306 offenbart eine Datenübertragungstechnik, die als dynamischer Zeitmultiplex (DTDM) bezeichnet wird, zusammen mit einer Menge von Multiplexern und Demultiplexern, die erforderlich sind, um DTDM in einem tatsächlichen Telekommunikationsnetz anzuwenden. Die DTDM-Technik verwendet ein Übertragungsformat, das mit dem existierenden digitalen Schaltungsübertragungsformat und dem Paketübertragungsformat kompatibel ist, sodass DTDM in der Lage ist, die Übertragung von Schaltungs- und Paketverkehr zu handhaben. Somit sieht DTDM eine flexible Migrationsstrategie zwischen gegenwärtigen Schaltungsnetzen und zukünftigen Breitbandpaketnetzen vor.
US 4,809,256 offenbart ein Verfahren und ein System zum Demultiplexen eines optischen Signals mit einer Bitrate in der Größenordnung von GBit/s. Das System umfasst optische Demul tiplexmittel, die Verzögerungseinheiten und Abtastungseinrichtungen enthalten, wie etwa optische Modulatoren, die in der Bitrate gesteuert werden, sodass die Ausgangssignale der optischen Modulatoren jeweiligen der vier Kanäle des ursprünglichen multiplexten Signals entsprechen. Diese demultiplexten Signale können dann durch Regeneratoren in entsprechend der elektrische Signale gewandelt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Übertragungssystem vorgesehen, umfassend: ein optisches Zeitmultiplexmittel für einen Zeitmultiplex einer Vielzahl optischer Signalkanäle; Mittel zum Anhängen von Identifikationsinformation, zum Identifizieren jedes optischen Signalkanals, an ein optisches multiplextes Signal, das durch das optisches Zeitmultiplexmittel generiert wird; eine Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung zum Extrahieren der Identifikationsinformation, die in dem optischen Signalkanal enthalten ist; und eine Steuerschaltung zum ändern von Ausgabezielen, sodass jeder optische Signalkanal zu einem bestimmten Ziel in Übereinstimmung mit der Identifikationsinformation ausgegeben wird, die durch die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung extrahiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch einen optischer Empfänger vorgesehen, umfassend: eine Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung zum Extrahieren der Identifikationsinformation, die in dem optischen Signalkanal enthalten ist; und eine Steuerschaltung zum Ändern von Ausgabezielen, sodass jeder optische Signalkanal zu einem bestimmten Ziel in Übereinstimmung mit der Identifikationsinformation ausgegeben wird, die durch die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung extrahiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein optischer Sender vorgesehen, umfassend: ein optisches Zeitmultiplexmittel für einen Zeitmultiplex einer Vielzahl optischer Signalkanäle; und Mittel zum Anfügen von Identifikationsinformation zum Identifizieren jedes optischen Signalkanals an ein optisches multiplextes Signal, das durch das optische Zeitmultiplexmittel generiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ein Blockdiagramm ist, das ein Hintergrundbeispiel eines optischen Zeitmultiplexsystems zeigt, auf das eine Technik von Taktextraktion gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 ein Zeitsteuerungsdiagramm zum Erläutern der Operation des in 70 gezeigten Systems ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das die Details einer Taktextraktionsschaltung zeigt;
4 ein Wellenformdiagramm zum Erläutern der Taktextraktionstechnik des Hintergrundbeispiels ist;
5 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
6 ein Diagramm ist, das ein Beispiel eines Übertragungsdatenformates zeigt, das Kanalidentifikationsdaten enthält;
7 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
8 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
9 ein Zeitsteuerungsdiagramm ist, das eine Operation der Schaltung von 8 erläutert;
10 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
11 ein Diagramm ist, das ein Beispiel einer optischen Verzögerungsschaltung zeigt;
12 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
13 ein Diagramm ist, das ein Niederfrequenzsignal zeigt, das in einem optischen Signal multiplext ist;
14 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
15 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
16 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Demultiplexers zeigt;
17 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines optischen Senders zeigt;
18 ein Wellenformdiagramm ist, das ein Beispiel eines optischen multiplexten Signals zeigt;
19 ein Blockdiagramm ist, das eine andere Ausführungsform eines optischen Senders zeigt;
20 ein Schaltungsdiagramm ist, das die Details von Ansteuerschaltungen 418 und 420 zeigt;
21 ein Wellenformdiagramm ist, das die Operation der Schaltung von 20 zeigt.
22 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel einer optischen Vermittlung zeigt;
23 ein Blockdiagramm ist, das ein anderes Beispiel einer optischen Vermittlung zeigt;
24 ein Blockdiagramm ist, das ein anderes Beispiel einer optischen Vermittlung zeigt;
25 ein Blockdiagramm ist, das ein anderes Beispiel einer optischen Vermittlung.
Hintergrundbeispiel
1 zeigt ein optisches Zeitmultiplex-Übertragungssystem, worin Taktsignalextraktion angewendet wird. Dieses Hintergrundbeispiel befasst sich mit einer Systemkonfiguration, die eine Übertragungsrate von 40 Gb/s durch Zweiwellenmultiplex erreicht. 2 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm für verschiedene Signale, die in dem Empfänger dieses Systems verwendet werden, dass die Wellenform der Signale zeigt, die in 1 durch Bezugszeichen a bis i bezeichnet sind.
Zuerst werden unter Verwendung eines optischen Schalters (optical switch) mit einem Eingang und zwei Ausgängen 241, der in einer einzelnen 20-GHz-Sinuswelle b arbeitet, 20-GHz-Optiksignale c und d, deren Phasen entgegengesetzt voneinander sind, aus einem optischen Signal a erstellt, das von einer Lichtquellen-LD (Laserdiode) 240 ausgegeben wird. Die optischen Taktsignale c und d werden dann an externe Modulatoren 244 bzw. 245 angelegt, wo sie extern durch 20-Gb/s-NRZ-Signale e und f moduliert werden, wobei 20-Gb/s-RZ-Signale g und h erzeugt werden. Dann werden diese Signale bit-multiplext (optischer MUX) durch eine Wellenkombinationseinrichtung 246, die ein 40-Gb/s optisches multiplextes Signal i ausgibt. Mit diesem optischen Zeitmultiplex-(OTDM)Verfahren kann 40-Gb/s-Optikübertragung erreicht werden, ohne dass eine elektronische Einrichtung vom Ultrabreitband erforderlich ist, die zu 40 Gb/s fähig ist.
In einer alternativen Konfiguration kann eine Kurzimpulslichtquelle oder eine LD mit einem Halbleiter-Optikmodulator an Stelle der Lichtquellen-LD 240 und des optischen Schalters 241, die in 1 gezeigt werden, verwendet werden, oder der Strahlensplitting-Optikschalter 241 in dem übertragenden Ende kann durch eine einfache Optikleistungssplittingeinrichtung oder einen externen Modulator, der durch eine Sinuswelle angesteuert wird, ersetzt werden.
In dem empfangenden Ende muss andererseits das 40-Gb/s-Optikmultiplexsignal i in zwei 20-Gb/s-RZ-Optiksignale (optischer DEMUX) demultiplext werden. Die letzten Jahre haben viele Vorschläge und Experimente im optischen DEMUX-Techniken gesehen, die ultraschnelle PLLs verwenden, die nicht-lineare Effekte nutzen, wie etwa Vierwellenmischung und Kreuzphasenmodulation (XPM), aber beliebige der vorgeschlagenen Techniken erfordern Schaltungstechnik großen Maßstabs, und des weiteren gibt es Stabilitätsprobleme, die noch zu überwinden sind.
Das einfachste Verfahren, das betrachtet werden kann, ist deshalb durch Durchführen von Bit-Demultiplexing abwechselnd auf einer Basis Bit für Bit unter Verwendung eines optischen Schalters mit einem Eingang und zwei Ausgängen, wie etwa der, der in dem in 1 gezeigten Sender verwendet wird. In 1 wird das optische multiplexte Signal, das von der Übertragungsleitung 248 empfangen wird, zu einem Bit-Demultiplexing-Optikschalter 252 über einen optischen Vorverstärker 249 eingegeben, während ein Teil von ihm durch einen optischen Koppler 250 getrennt und zu einer Taktextraktionsschaltung 251 eingegeben wird. In der Taktextraktionsschaltung 251 wird, wie z. B. in 3 gezeigt, das eingegebene Signal zuerst zu einer elektrischen Form durch einen optischen Detektor 260 gewandelt, und dann wird ein Taktsignal unter Verwendung eines elektrischen Schmalbandfilters (dielektrisches Resonanzfilter, SAW-Filter etc.) 262 direkt extrahiert. Das extrahierte Taktsignal wird an den optischen Schalter 252 als ein Signal zum Bereitstellen von Bit-Demultiplexing-Zeitsteuerung angelegt. In Synchronismus mit diesem Taktsignal demultiplext der optische Schalter 252 das empfangene 40-Gb/s-Optikmultiplexsignal i in zwei 20-Gb/s-RZ-Optiksignale (optischer DEMUX) und führt sie jeweiligen optischen Empfängern 253 und 254 zu.
In dieser Empfängerkonfiguration ist jedoch ein 20-GHz-Taktsignal, das mit dem Datenhauptsignal synchronisiert ist, nicht nur für die Identifikation des Vorzeichens, sondern auch für die optische Schaltoperation des optischen Schalters 252 erforderlich; deshalb muss das empfangene optische multiplexte Signal eine 20-GHz-Komponente enthalten.
In dem Hintergrundbeispiel wird eine 20-GHz-Komponente einer Größe, die für die Extraktion des Taktsignals ausreichend ist, in dem übertragenen optischen multiplexten Signal i auf die folgende Weise übertragen. D. h. wie in 4 gezeigt, werden in dem Sender zwei RZ-Signale, g und h, mit unterschiedlichen Amplituden generiert, und das Taktsignal wird aus dem resultierenden 40-GHz-Optikmultiplexsignal i extrahiert. Wie gezeigt, überträgt das so erzeugte optische multiplexte Signal i eine 20-GHz-Taktsignalkomponente ausrei chender Größe, wie durch eine gestrichelte Linie in der Figur gezeigt.
Ausführungsformen
Ein anderes Problem, das in dem Multiplexing-Übertragungssystem entsteht, besteht darin, dass es allgemein erforderlich ist, dass die Entsprechung zwischen den Kanälen in dem Sender vor Multiplexing und den Kanälen in dem Empfänger nach Demultiplexing auf eine feste Weise vorbestimmt wird. In 1 ist es z. B. erforderlich, dass das Signal, das der Ansteuerschaltung 242 zugeführt wird, immer durch den optischen Empfänger 253 empfangen wird, und das Signal, das der Ansteuerschaltung 243 zugeführt wird, immer durch den optischen Empfänger 254 empfangen wird. In herkömmlichen OTDM-Übertragungssystemen kann sich jedoch, da Kanalidentifikation nicht in dem Empfänger geschieht, die Entsprechung jedes Mal ändern, wenn das System gestartet wird, was Übertragungsleitungsmanagement unmöglich macht.
5 zeigt die Konfiguration eines optischen Demultiplexers, der zur Verwendung in dem empfangenden Ende des OTDM-Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform geeignet ist. Der optische Demultiplexer umfasst einen optischen Koppler 300 zum Splitten des empfangenen optischen Signals in zwei Signale, eine Taktsignal-Regenerierungsschaltung 302 zum Regenerieren eines Taktsignals aus einem der gesplitteten Signale, einen optischen Schalter 304 zum Trennen des empfangenen optischen Signals als ein optisches Signal entsprechend jedem optischen Signalkanal durch Verwenden des regenerierten Taktsignals und zwei optische Empfänger, 306 und 308, jeder zum Wiedergewinnen von Daten aus dem optischen Signal in jedem getrennten Kanal. Diese Konfiguration ist grundsätzlich die gleiche wie die der empfangenden Sektion des in 1 gezeigten Systems.
Daten in jedem optischen Signalkanal sind z. B. in dem in 6 gezeigten Format strukturiert. Daten in jedem optischen Signalkanal werden durch Bit-Verschachtelung optisch multiplext, und von dem Sender übertragen. In 6 zeigt Bezugszeichen 310 Rahmensynchronisationsdaten an, die verwendet werden, um Rahmensynchronisation in dem optischen Empfänger 306 oder 308 herzustellen, und 312 bezeichnet Identifikationsdaten zum Identifizieren des Kanals. Leitungsidentifikations-Datenextraktionsschaltungen 314 und 316 extrahieren die Identifikationsdaten 312; in Übereinstimmung mit den Identifikationsdaten, die durch die Leitungsidentifikations-Datenextraktionsschaltungen 314 und 316 extrahiert werden, steuert eine Steuerschaltung 318 einen Signalschaltkreis 320, um die Verbindung in dem Signalschaltkreis 320 so zu steuern, dass die Daten, die für eine Ausgangsleitung 1 gedacht sind, auf die Ausgangsleitung 1 ausgegeben werden, und die Daten für eine Ausgangsleitung 2 auf die Ausgangsleitung 2 ausgegeben werden. Eingegebene Signale zu den Leitungsidentifikations-Datenextraktionsschaltungen 314 und 316 können aus den Ausgaben des Signalschaltkreises 320 abgeleitet werden. Die Steuerschaltung 318 wird unter Verwendung eines Mikroprozessors einfach implementiert.
In dem in 7 gezeigten optischen Demultiplexer wird an Stelle eines Umschaltens der ausgegebenen Verbindung in jedem optischen Empfänger die Phase des Taktsignals, das an den optischen Schalter 304 angelegt wird, durch Steuern eines Phasenschiebers 322 geändert, wobei dadurch im wesentlichen der gleiche Effekt wie Verbindungsumschalten erreicht wird. In dem Fall von Zweiwellen-Multiplexing kann Umschalten zwischen den Verbindungen im wesentlichen durch Verschieben der Phase des Taktsignals um 180 Grad bewerkstelligt werden.
8 zeigt ein Beispiel, in dem der optische Demultiplexer von 7 von der Zweikanal- zu der Vierkanal-Konfiguration erweitert ist. Das Taktsignal, das durch die Taktsignal-Generierungsschaltung 302 rekonstruiert wird, wird dem optischen Schalter 304 über den Phasenwechsler 322 zugeführt. Das Taktsignal wird auch einem Teile-durch-2-Frequenzteiler 303 zugeführt, wo es durch 2 geteilt wird, und das geteilte Signal wird dann jeweils den optischen Schaltern 305 und 305' über Phasenwechsler 323 und 323' zugeführt. Unter der Annahme, dass Vierkanal-Optiksignale, CH1 bis CH4, in der Reihenfolge von CH1, CH2, CH3 und CH4 multiplext werden, wie in Teil (a) von 9 gezeigt, werden, da der optischen Schalter 304 für jeden Zeitschlitz durch ein Taktsignal umgeschaltet wird, das in Teil (b) von 9 gezeigt wird, CH1 und CH3 von einem Ausgang ausgegeben, wie in Teil (c) von 9 gezeigt, und CH2 und CH4 werden von dem anderen Ausgang ausgegeben, wie in Teil (d) von 9 gezeigt, auf eine wechselnde Weise. Da die optischen Schalter 305 und 305' jeder für jede zwei Zeitschlitze durch ein Taktsignal umgeschaltet werden, wie in Teil (e) und Teil (h) von 9 gezeigt, werden jeweils CH1 und CH3 getrennt, wie in Teil (f) und (g) von 9 gezeigt, und CH2 und CH4 werden getrennt, wie in Teil (i) und Teil (j) von 9 gezeigt. In Übereinstimmung mit den Identifikationsdaten, die durch die Leitungsidentifikations-Datenextraktionsschaltungen 314 bis 317 extrahiert werden, steuert die Steuerschaltung 318 die Phasenschieber 322, 323 und 323' z. B. auf eine derartige Art und Weise, dass CH1 von Ausgangsleitung 1, CH2 von Ausgangsleitung 2, CH3 von Ausgangsleitung 3 und CH4 von Ausgangsleitung 4 ausgegeben wird.
Während die Phase des Taktsignals durch den Phasenschieber 322 in 85 um 180 Grad verschoben wird, wird in dem optischen Demultiplexer, der in 7 gezeigt wird, das optische Signal vor Demultiplexen durch eine optische Verzögerungsschaltung 324 um den Betrag einer Zeit äquivalent zu einer Phasenverschiebung von 180 Grad des Taktsignals verzögert oder vorgerückt. An Stelle einer Änderung der Phase des Taktsignals kann der gleiche Effekt durch Verzögern oder Vorrücken des optischen Signals um den Betrag einer Zeit äquivalent dazu erhalten werden. Die optische Verzögerungsschaltung 324 kann unter Verwendung z. B. eines Eckwürfels 326, wie in 11 gezeigt, implementiert werden, der durch mechanische Mittel bewegt wird, um die Lichtpfadlänge zu ändern.
12 zeigt eine andere Ausführungsform des optischen Demultiplexers. In dem Beispiel von 12 werden Niederfrequenzsignale, f₁–f₄, unterschiedlicher Frequenzen für unterschiedliche Kanäle überlagert, wie in 13 gezeigt, für Kanalidentifikation, an Stelle einer Verwendung der Identifikationsdaten 312 in 6. 12 zeigt einen Fall von Zweiwellen-Multiplexing.
Die optischen Signale, die durch den optischen Schalter 304 getrennt werden, werden in den jeweiligen optischen Kopplern 328 und 330 gesplittet, und durch optische/elektrische Wandlungsschaltungen 332 und 334 in elektrische Signale gewandelt, die Niederfrequenzdetektoren 336 und 338 zur Erfassung der Niederfrequenzsignale, die in den jeweiligen Signalen überlagert sind, zugeführt werden. Die Steuerschaltung 318 identifiziert die Kanäle aus den Frequenzen der Niederfrequenzsignale, die durch die Niederfrequenzdetektoren 336 und 338 erfasst werden, und schaltet die Verbindungen in dem Signalschaltkreis 320 um, sodass die Signale, die für die jeweiligen Kanäle gedacht sind, in den jeweiligen Ausgangsleitungen 1 und 2 ausgegeben werden. Wie zuvor beschrieben, kann an Stelle einer Umschaltung der Verbindungen die Phase des Taktsignals geändert werden, wie in 14 gezeigt, oder das optische Signal kann verzögert oder vorgerückt werden, wie in 15 gezeigt. In dem Fall von Zweiwellen-Multiplexing müssen ferner, da es ausreichend ist, einen oder den anderen der zwei Kanäle zu identifizieren, der optische Koppler 330, die optische/elektrische Wandlungsschaltung 334 und der Niederfrequenzdetektor 338 nicht notwendigerweise bereitgestellt werden, und es kann nur ein Kanal verwendet werden, wie in 14 und 15 gezeigt. Diese Schaltungen können jedoch als Reserveschaltungen bereitgestellt werden, die in dem Fall eines Ausfalls dieses einen Kanals verwendet werden. Ferner kann der optische Empfänger 306 oder 308 mit einer Lichtstrom-Überwachungsschaltung 342 zum Überwachen des Stroms versehen sein, der zu einem optischen/elektrischen Wandlungselement 340 fließt, wie in 16 gezeigt, in welchem Fall das Niederfrequenzsignal aus seiner Ausgabe abgeleitet werden kann. In diesem Fall können die optischen Koppler, 328 und 330, und die optischen/elektrischen Wandlungsschaltungen, 332 und 334, beseitigt werden.
17 zeigt die Konfiguration eines optischen Senders zum Übertragen optischer Signale durch Überlagern darauf von Niederfrequenzsignalen f₁ unterschiedlicher Frequenzen für unterschiedliche Kanäle. Licht von einer Lichtquelle 400 wird in einem externen optischen Modulator 402 in Synchronismus mit einem Taktsignal "gestanzt", und es werden optische Impulsfolgen erzeugt, und durch einen optischen Koppler 404 in eine erforderliche Zahl von Ausgaben (in dem in der Figur gezeigten Fall zwei) gesplittet. Das erste gesplittete Licht wird mit einer Frequenz f₁ in einem externen optischen Modulator 406 moduliert, und ferner mit einem ersten Hauptsignal in einem externen Modulator 408 moduliert. Gleichermaßen wird das zweite gesplittete Licht mit einer Frequenz f₂ moduliert, und ferner mit einem zweiten Hauptsignal in einem externen optischen Modulator 412 moduliert; das so modulierte Licht wird durch ein optisches Verzögerungselement 414 weitergegeben, um eine Zeitverschiebung mit Bezug auf das erste optische Signal zu erzeugen, und zusammen in einem Addierer 416 addiert. Folglich wird während der Periode (Zeitschlitz), dass das Licht mit dem ersten Hauptsignal moduliert wird, die Frequenz f₁ in der Amplitude überlagert, und während des Zeitschlitzes, in dem das Licht mit dem zweiten Hauptsignal moduliert wird, wird die Frequenz f₂ in der Amplitude überlagert. Es ist wünschenswert, dass das Signal-"Stanzen" in dem externen optischen Modulator 402 so durchgeführt wird, dass das resultierende multiplexte Signal die Wellenform haben wird, die in 18 gezeigt wird, wobei der Impuls für jeden Kanal gerade einen Zeitschlitz belegt. Der dadurch erhaltene Vorteil wird später erläutert.
In dem in 17 gezeigten optischen Multiplexsystem wird das eingegebene optische Signal ohne Einführung einer Phasendifferenz zwischen den gesplitteten Signalen gesplittet, und nach Anwendung von Modulation wird eine Phasenverschiebung eingeführt und die zwei Signale werden zusammen kombiniert; im Gegensatz dazu wird in dem in 1 gezeigten optischen Multiplexsystem das eingegebene optische Signal durch den optischen Schalter 241 in zwei Signale mit entgegengesetzten Phasen gesplittet, und diese Signale werden direkt miteinander kombiniert. In dem letzteren System können auch, falls ein externer optischer Modulator zum Modulieren mit der Frequenz f₁ oder f₂ in Reihe zu den externen optischen Modulatoren 244 und 245 vorgesehen ist, Niederfrequenzsignale unterschiedlicher Frequenzen für unterschiedliche Kanäle überlagert werden. Jeder der externen optischen Modulatoren 402, 406, 408, 410 und 412 kann unter Verwendung eines Mach-Zehnder-Optikmodulators oder eines optischen Modulators elektrischer Feldabsorption (EA-Optikmodulators) implementiert werden.
19 zeigt eine andere Ausführungsform des optischen Senders. Die Zahl von externen optischen Modulatoren kann reduziert werden, indem bereits die Frequenzen f₁ und f₂ in der Amplitude in den jeweiligen Hauptsignalen in Ansteuerschal tungen 418 und 420 überlagert werden. Die Ansteuerschaltungen 418 und 420 können jede unter Verwendung eines Dual-Gate-FET implementiert werden, wie etwa in 20 gezeigt. Eine Wellenform in Ansteuerschaltungen wird in 21 gezeigt.
Der optische Demultiplexer für den optischen Empfänger, der mit Bezug auf 5 bis 8 und 10 bis 14 erläutert wird, kann zu seiner Verwendung als irgendeine Art einer optischen Vermittlung modifiziert werden, die optische Signale gemäß Identifikationsinformation vermittelt, die in einem optischen multiplexten Signal enthalten ist. Durch Ersetzen z. B. des optischen Empfängers 306 und 308 von 7 und 10 durch optische Koppler 600 bzw. 602, wie in 22 und 23 gezeigt, und durch Verbinden anderer Ausgänge der optischen Koppler 600 und 602 mit optischen Ausgängen 1 und 2 kann der modifizierte optische Demultiplexer als eine optische Vermittlung verwendet werden. Die Schaltung von 14 oder 15 kann zu einer optischen Vermittlung durch direktes Verbinden des Ausgangs der optischen Koppler 328 und 330 mit der optischen Ausgangsleitung 1 und 2 modifiziert werden, wie in 24 oder 25 gezeigt.

Claims

Optisches Sendesystem, das Folgendes aufweist: eine optische Zeitmultiplexeinrichtung für einen Zeitmultiplex einer Vielzahl optischer Signalkanäle; eine Einrichtung (406, 408, 410, 412) zum Anhängen von Identifikationsinformation (312; f₁–f₄) zum Identifizieren jedes optischen Signalkanals an ein optisches multiplextes Signal, das durch die optische Zeitmultiplexeinrichtung erzeugt ist; eine Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (314, 316, 336, 338) zum Extrahieren der in dem optischen Signalkanal enthaltenen Identifikationsinformation; und eine Steuerschaltung (318) zum Ändern von Ausgabezielorten, so dass jedes optische Signalkanal zu einem bestimmten Zielort gemäß der durch die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung extrahierten Identifikationsinformation ausgegeben wird.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes aufweist: eine Takt-Regenerationsschaltung (302) zum Regenerieren eines Taktsignals für jeden optischen Signalkanal aus dem optischen multiplexten Signal; und einen optischen Schalter (304) zum Trennen jedes optischen Signalkanals von dem optischen multiplexten Signal gemäß dem durch die Takt-Regenerationsschaltung regenerierten Taktsignal.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 2, wobei die Identifikationsinformations-Anhängeinrichtung eingerichtet ist, Identifikationsdaten (312) an ein Datensignal anzuhängen, das auf jedem der optischen Signale gesendet wird, und die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (314, 316) eingerichtet ist, die Identifikationsdaten zu extrahieren, die in dem Datensignal enthalten sind, das aus jedem optischen Signalkanal rekonstruiert ist.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern von Verbindungen zwischen dem Ausgang jedes optischen Signalkanals und den Ausgabezielorten zu ändern.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern der Phase des zu einem optischen Schalter zugeführten Taktsignals zu ändern.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Verzögern oder Fortschalten des zu einem optischen Schalter eingegebenen optischen multiplexten Signals zu ändern.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 2, wobei die Identifikationsinformations-Anhängeinrichtung (406, 408, 410, 412) eingerichtet ist, ein Niederfrequenzsignal (f₁–f₄) dem optischen multiplexten Signal in einem Zeitschlitz zu überlagern, der für einen spezifischen optischen Signalkanal bestimmt ist, und die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, die Identifikationsinformation durch Detektieren des dem optischen multiplexten Signal überlagerten Niederfrequenzsignals zu extrahieren.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 7, wobei die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, das Niederfrequenzsignal aus einem elektrischen Signal zu detektieren, das aus jedem optischen Signalkanal umgewandelt ist, der durch einen optischen Schalter getrennt ist.
Optisches Sendesystem nach Anspruch 7, wobei die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, das Niederfrequenzsignal aus einem Strom zu detektieren, der zu einer Optisch/Elektrisch-Umwandlungsvorrichtung (334) zum Umwandeln jedes durch einen optischen Schalter getrennten optischen Signalkanals in ein elektrisches Signal fließt.
Optisches Sendesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, das weiterhin eine Signalumschaltschaltung (330) aufweist, die zwischen Ausgängen eines optischen Schalters und Ausgabezielorten vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern bezüglich der Verbindungsbeziehungen der Signalumschaltschaltung (320) zwischen den Ausgängen eines optischen Schalters und den Ausgabezielorten zu ändern.
Optisches Sendesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern der Phase des zu einem optischen Schalter zugeführten Taktsignals zu ändern.
Optisches Sendesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Verzögern oder Fortschalten des zu einem optischen Schalter eingegebenen optischen multiplexten Signals zu ändern.
Optischer Empfänger, der Folgendes aufweist: eine Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (314, 316; 336, 338) zum Extrahieren von Identifikationsinformation (312; f₁–f₄), die in einem optischen Signalkanal enthalten ist; und eine Steuerschaltung (318) zum Ändern von Ausgabezielorten, so dass jeder optische Signalkanal zu einem bestimmten Zielort gemäß der durch die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung extrahierten Identifikationsinformation ausgegeben wird.
Optischer Empfänger nach Anspruch 13, der weiterhin Folgendes aufweist: eine Takt-Regenerationsschaltung (302) zum Regenerieren eines Taktsignals für jeden optischen Signalkanal aus dem optischen multiplexten Signal; einen optischen Schalter (304) zum Trennen jedes optischen Signalkanals von dem optischen multiplexten Signal gemäß dem durch die Takt-Regenerationsschaltung regenerierten Taktsignal.
Optischer Empfänger nach Anspruch 14, wobei die Identifikationsinformation (312) als Identifikationsdaten an ein Datensignal angehängt ist, das auf dem optischen Signal gesendet ist, und die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (314, 316) eingerichtet ist, die Identifikationsdaten zu extrahieren, die in dem Datensignal enthalten sind, das aus jedem optischen Signalkanal rekonstruiert ist.
Optischer Empfänger nach Anspruch 15, der weiterhin eine Signalumschaltschaltung (320) aufweist, die zwischen Ausgängen des optischen Schalters und Ausgabezielorten vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern bezüglich der Verbindungsbeziehungen der Signalumschaltschaltung (320) zwischen den Ausgängen des optischen Schalters (304) und den Ausgabezielorten zu ändern.
Optischer Empfänger nach Anspruch 15, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern der Phase des zu dem optischen Schalter (304) zugeführten Taktsignals zu ändern.
Optischer Empfänger nach Anspruch 15, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Verzögern oder Fortschalten des zu dem optischen Schalter (304) eingegebenen optischen multiplexten Signals zu ändern.
Optischer Empfänger nach Anspruch 14, wobei die Identifikationsinformation (f₁–f₄) als Niederfrequenzsignal dem optischen multiplexten Signal in einem Zeitschlitz überlagert ist, der für einen spezifischen optischen Signalkanal bestimmt ist, und die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, die Identifikationsinformation durch Detektieren des dem optischen multiplexten Signal überlagerten Niederfrequenzsignals zu extrahieren.
Optischer Empfänger nach Anspruch 19, wobei die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, das Niederfrequenzsignal aus einem elektrischen Signal zu detektieren, das aus jedem optischen Signalkanal umgewandelt ist, der durch den optischen Schalter (304) getrennt ist.
Optischer Empfänger nach Anspruch 19, wobei die Identifikationsinformations-Extraktionsschaltung (336, 338) eingerichtet ist, das Niederfrequenzsignal aus einem Strom zu detektieren, der zu einer Optisch/Elektrisch- Umwandlungsvorrichtung (334) zum Umwandeln jedes optischen Signalkanals, der durch den optischen Schalter (304) getrennt ist, in ein elektrisches Signal fließt.
Optischer Empfänger nach einem der Ansprüche 19 bis 21, der weiterhin eine Signalumschaltschaltung (320) aufweist, die zwischen Ausgängen des optischen Schalters und Ausgabezielorten vorgesehen ist, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern bezüglich der Verbindungsbeziehungen der Signalumschaltschaltung (320) zwischen den Ausgängen des optischen Schalters (304) und den Ausgabezielorten zu ändern.
Optischer Empfänger nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Ändern der Phase des zu dem optischen Schalter (304) zugeführten Taktsignals zu ändern.
Optischer Empfänger nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Steuerschaltung (318) eingerichtet ist, Ausgabezielorte durch Verzögern oder Fortschalten des zu dem optischen Schalter (304) eingegebenen optischen multiplexten Signals zu ändern.
Optischer Sender, der Folgendes aufweist: eine optische Zeitmultiplexeinrichtung für einen Zeitmultiplex einer Vielzahl optischer Signalkanäle; und eine Einrichtung (406, 408, 410, 412) zum Anhängen von Identifikationsinformation zum Identifizieren jedes optischen Signalkanals an ein durch die optische Zeitmultiplexeinrichtung erzeugtes optisches multiplextes Signal.
Optischer Sender nach Anspruch 25, wobei die Identifikationsinformations-Anhängeinrichtung eingerichtet ist, ein Niederfrequenzsignal (f₁, f₂) dem optischen multiplexten Signal in einem Zeitschlitz zu überlagern, der für einen spezifischen optischen Signalkanal bestimmt ist.
Optischer Sender nach Anspruch 26, wobei die Identifikationsinformations-Anhängeinrichtung einen zweiten optischen Modulator (408, 412) enthält, der in Reihe zu einem optischen Modulator zum Erzeugen des spezifischen optischen Signalkanals geschaltet ist und an welchen das Niederfrequenzsignal als Modulationssignal angelegt wird.
Optischer Sender nach Anspruch 26, wobei die Identifikationsinformations-Anhängeinrichtung eine Treiberschaltung (418, 420) zum Überlagern des Niederfrequenzsignals einem Modulationssignal für den spezifischen optischen Signalkanal und zum Zuführen des resultierenden Signals als Modulationssignal zu einem optischen Modulator (408, 412) zum Erzeugen des optischen Signalkanals enthält.