专利名称：在光传输系统中探测控制信号的方法
技术领域：
本发明是关于按照权利要求1在光传输系统中探测控制信号的一种方法。本发明的两个扩展方案，是如权利要求7为了确定断线作为按照权利要求1方法的应用和如权利要求9为了测量传输损耗作为按照权利要求1方法的应用而给出。
为了实施按照权利要求1、7或9之一的各个方法，还给出了如权利要求10、11、12的装置，作为本发明的扩展方案。
在光传输系统中，必须在许多情况下识别出断线并切断激光或光放大，以免人员受伤害。这些措施是名为“自动激光关断，automaticlaser shutdown(ALS)”的国际标准的组成部分。
从DE 10046104.2得知在光传输线路上，具有至少一个光放大器的光WDM系统中识别断线的一种方法和一种装置，在传输线路中至少给要传输的光信号之一调制一个控制声。
不过，应用具有控制声的方法昂贵。此外，能对信号有不利的影响，它们通过调制得到光谱展宽。在这些方法中的分析处理也只是在已有的放大之后进行。
从WO 99/48229得知在光传输装置中用于等效电路的一种方法，其中除了一个工作信号和一个保护信号之外，每次还传输带有关于布线状态信息的控制信号并在接收侧分析处理。控制信号也在断开有效信号时经过一个监控通道传输。在该出版物的图6中阐述了接通或断开一个放大位置的一种装置，此时一个控制信号作为监控通道和一个有效信号用一个信号分离器分成两个分支。在控制信号的分支中，借助于一个光电转换器、一个再生转发器和一个电光转换器进行电平再生。在有效信号分支中，布置有带有一个串接的电平断路器的放大器，在失去有效信号时该断路器将放大器的输出信号关断。在此，该再生的控制信号总是用较低的电平传输。也设置有判定逻辑模块，它们是用来检验有效信号存在或不存在。与控制信号联系起来，将传输转接到一个没有断开的传输线路上，且将激光在中断的线路中被断开。
本发明的任务是给出一种方法和一种装置，它们以独立于有效信号的方式较简便地使探测控制信号成为可能。
因为光放大在一个断开的泵源时在传输系统中消失，信号信噪比在探测光传输的控制信号时相应降低。因此，在减低的信号信噪比情况下，确保准确识别控制信号也是本发明的任务。
任务的解决办法，就其方法方案而言通过具有权利要求1特征的一种方法进行，就其装置方案而言通过具有权利要求10特征的一种装置进行。
本发明阐述了在用于光信号的一个传输系统中探测控制信号的一种方法，此时要进行下列的方法步骤-将功率的恒定部分集中在一个尽可能窄带波谱范围内规定的控制信号的频率范围内，-将控制信号在发送端一侧馈入传输系统，-在传输系统的一传输段之后将控制信号耦合输出，-将耦合输出的控制信号进行光电转换、放大和为了隔离控制信号尽可能窄带的谱线进行滤波，-为了探测控制信号测定隔离的窄带谱线的功率。
能将一个监控通道的一个简单信号作为控制信号应用于网络管理。控制信号的高功率在一个尽可能窄带的光谱范围内，通过将其功率的恒定部分集中在一个规定的频率范围内有很大优点。如果由于噪声部分过高使是在识别信号的带宽之内再生是不可能的话，探测，即只是识别控制信号的存在仍然是可能的。
该方法一个有趣的应用是识别断线的方法，它是完全与有效通道无关地进行。这意味着，只要没有探测到控制信号，也能使一个或多个泵源在传输系统中保持关闭。因此，有利地排除了由于射出的激光对每个人的危害。
方法的另一个应用是测量直至控制信号耦合输出的传输损耗的一种方法。因为，为了探测控制信号要测定隔离的窄带谱线的功率，该被测定的功率与最初集中规定的功率部分之比提供了衰减。在这种情况，也必须考虑具有相应放大数值的控制信号可能的中间放大。
通过在一个窄带光谱范围内控制信号的高功率和在一个跟随耦合输出之后线性和尽可能振幅无限制的放大时，控制信号即使在高噪声时也可探测。窄带滤波器也消除在光谱中所含噪声的一大部分。
本发明方法和它的应用借助于适合为其实施的装置来说明。
为了实施该方法，新部件在一个传统传输系统中简单的可集成性是个大优点。主要的是，为了将控制信号功率的规定部分集中在一个尽可能窄带的光谱范围需要一个编码模块，为了隔离开用于探测控制信号的一个与光谱范围相对应的谱线需要一个滤波器。为了完整实施本发明的方法，其它所需要的部件，诸如监控通道、通道输入和输出耦合器、具有振幅调节放大器的光电转换器等，现在已经在传输系统中使用。因此，实施本发明方法及其应用的装置所用费用，以有利的方式大大降低。
控制信号能在一个以及多个位置或传输系统的段上耦合输出或探测，例如在传输路线与网络管理之间的通常接口上。为了在接口上隔离开控制信号的窄带部分，在带有相应滤波器的传输系统中的发送端一侧，还需要一个唯一的编码模块。此外，耦合输出的控制信号在每个接口上再生，并用足够的功率耦合输入到传输系统的另一段中。在接口中布置一个译码模块，例如在串接一个再生转发器之后，以便有可能用控制信号的译码数据形式传送信息到网络管理上。为了继续传输带有集中光谱范围的控制信号，在这种情况需要另一个编码模块。如果没有配置用于具有补充新数据的可能性的网络管理的一个数据接口，该编码模块也就没有必要。
隔离开控制信号窄带部分的滤波器，产生一个窄的带通滤波。因此，也就例如通过放大的自生发射达到抑制白噪声。作为用于集中控制信号所规定部分的窄带光谱范围，例如选择节拍频率。为此例如能应用控制信号的CMI(编码标记反转，Coded Mark Inversion)编码或RZ编码(归零，Return to Zero)。在壹和零均匀分配时，控制信号整个功率的一半集中在节拍频率时的一个谱线中。为了避免最初控制信号中的持续壹或持续零，在编码模块中设置数据的一个附加扰频(Verscramblung)，以便用半个信号功率保证窄带光谱范围。
本发明的优选扩展方案在从属权利要求中给出。
在下面用附图详细阐述本发明的一个实施例。
示出的有
图1按照本发明的方法测定断线的一种装置图2按照本发明的方法测量传输损耗的一种装置图1示出的是，按照本发明的方法探测控制信号时，确定断线的一种装置。
光信号S1，S2，……，Sn是从一个发射单元Tx馈入一个传输系统的光波导LWL的，这些信号是例如作为波长或偏振多路传送信号规定的。在光波导LWL的第一段中布置有第一输入耦合器K1。在输入耦合器K1前连接一个编码模块COD，该模块从传输系统的一个监控通道OSC将一个控制信号Sosc编码，使其功率的一个规定的部分集中在一个窄带光谱范围内。为此，编码模块带有紧接着CMI编码或RZ编码的一个扰频器(Verscrambler)。这里选择控制信号的节拍频率作为光谱范围的中心。
在另一段中为了从一个泵源PQ馈入至少一个泵信号布置有第二个输入耦合器K2，为了从光波导LWL分支出控制信号Sosc布置有串接在后面的第三个输出耦合器K3。同样有可能的是，为了馈入来自多个泵源的泵信号布置多个串连的输入耦合器K2。耦合输出的控制信号Sosc传送给一个测量装置ME。测量装置ME有一个带有串连放大器AGC(automatic gain control，自动增益控制)的光电转换器OE，这通常应用于在接口处用耦合输出监控通道的一个控制信号给网络管理。这里应用的元件OE和AGC在此有控制信号的带宽，这样元件AGC也能用带有解扰频器的后置的译码模块DECOD提供一个再生转发器REG。因此在这里选出的实施例中，为了分析处理能将控制信号Sosc输送给网络管理，能将来自网络管理的新数据经过带有另一个扰频器的其它编码模块COD和经过一个电光接口，以继续进行的方向输送给输入耦合器K4。光电转换和耦合输出控制信号Sosc的放大是线性地和没有振幅限制地进行，以便耦合输出控制信号Sosc的窄带波谱范围不受噪声中的振幅限制抑制。此外，给放大器AGC串接一个窄带带通滤波器BP，其相对带宽为控制信号Sosc整个带宽例如2-3MHz的约5至10.10-5。在滤波器BP的输出端，在没有来自耦合输出的滤了波的控制信号Sosc的谱线时，必然探测到一个断线。用一个预先规定的门限值输入的门限值探测器CONTROL，它带有前置的放大器和整流器作为测定功率电平P的测量模块MEAS，借助于开关ON/OFF控制泵源PQ的接通和关断。在传输系统投入运行时，所有泵源断开，并且只是在测量模块MEAS上有谱线时才接通。
图2示出的是按照本发明方法探测一个控制信号时测量传输损耗的一种装置。
为了探测一个控制信号，出自清楚的原因，图2按照图1特征只有除了K2，PQ，ON/OFF，CONTROL之外的其它部件。用测定的功率电平P的数值和在放大调节器AGC上调节的增益，将信号RS1，RS2从测量模块MEAS和放大调节器AGC给在用于测量传输损耗的分析处理单元PROC上。这里与图1时相反，功率电平值P是以一个模拟方式求得。为了计算传输损耗，分析处理单元构成输出耦合器K3的输出端上测定的功率与用发送端一侧输入耦合器K1馈入控制信号Sosc的功率之比。
权利要求
1.在光信号(S1，S2，...)的光传输系统中探测一个控制信号(Sosc)的方法，此时要进行下列的方法步骤-将功率的恒定部分集中在一个尽可能窄带波谱范围内规定的控制信号(Sosc)的频率范围内，-将控制信号(Sosc)在发送端一侧馈入传输系统，-在传输系统的一传输段之后将控制信号(Sosc)耦合输出，-将耦合输出的控制信号(Sosc)进行光电转换、放大和为了隔离控制信号(Sosc)尽可能窄带的谱线进行滤波，-为了探测控制信号(Sosc)测定隔离的窄带谱线的功率。
2.如权利要求1的方法，其特征在于控制信号(Sosc)功率一个恒定部分集中到一个窄带波谱范围上，是通过控制信号(Sosc)数据的壹和零均匀分配用随后适当的编码产生的。
3.如权利要求2的方法，其特征在于为了均匀分配控制信号(Sosc)数据的壹和零，应用一种扰频(Verscramblung)，然后为了产生一个谱线应用一种CMI或RZ编码。
4.如权利要求1至3之一的方法，其特征在于从传输系统耦合输出控制信号(Sosc)的放大是线性地和尽可能振幅无限制地进行，致使在高噪声成分时在控制信号(Sosc)的窄带波谱范围内还探测到。
5.如权利要求1至4之一的方法，其特征在于光电转换和耦合输出信号的放大至少是为控制信号的数据带宽(Bosc)规定的。
6.如权利要求5的方法，其特征在于光电转换和耦合输出信号的放大之后规定一个附加的控制信号再生。
7.为了在传输系统中测定断线应用按照权利要求1至6之一的方法，其特征在于测定控制信号(Sosc)隔离的窄带波谱范围的功率电平(P)，在低于一个预先规定的门限值的功率电平(P)时探测传输系统中的断线，将为了所要求的光信号(S1，S2，...)放大在传输系统的传输段中布置的泵源(PQ)在运行中关断或在不运行中保持关断和在没有测定出断线时接通泵源(PQ)。
8.如权利要求7应用按照权利要求1至6之一的方法，其特征在于为了一个或多个泵源(PQ)用于传输方向的反或共或双向泵工作，要应用来自传输系统的反或共或双向监控通道的控制信号。
9.为了测量传输损耗应用按照权利要求1至6之一的方法，其特征在于要进行控制信号(Sosc)隔离的窄带波谱范围的功率电平(P)的测定，要进行紧接光电转换之后放大的数值(G)的测定和通过将放大的功率电平(P)和数值(G)给到一个附加的分析处理单元上，进行传输损耗测量。
10.用一个传输光信号(S1，S2，...)的光波导(LWL)实施按上述权利要求1至9之一方法的装置，其特征在于为了控制信号(Sosc)的输入耦合，在光波导(LWL)的第一传输段布置第一个输入耦合器(K1)，为了将控制信号(Sosc)功率一个恒定部分集中到一个尽要能窄带波谱范围上，给该输入耦合器K1前置连接一个编码模块(COD)，为了从光波导(LWL)分支出控制信号(Sosc)，在光波导(LWL)的另一传输段中布置有一个输出耦合器(K3)，将输出耦合的控制信号(Sosc)经过一个光电转换器(OE)和此外还经过一个放大调节器(AGC)，为了隔离耦合输出的控制信号(Sosc)的窄带波谱范围，输送给一个窄带带通滤波器(BP)和给带通滤波器(BP)后置接上一个测量模块(MEAS)。
11.按照权利要求7或8之一实施上述方法的装置，其特征在于为了控制信号(Sosc)的输入耦合，在光波导(LWL)的第一传输段布置第一个输入耦合器(K1)，为了将控制信号(Sosc)功率一个恒定部分集中到一个尽可能窄带波谱范围上，给该输入耦合器K1前置连接一个编码模块(COD)，为了从光波导(LWL)分支出控制信号(Sosc)，在光波导(LWL)的另一传输段中布置有一个输出耦合器(K3)，将耦合输出的控制信号(Sosc)经过一个光电转换器(OE)和此外还经过一个放大调节器(AGC)，为了隔离的耦合输出的控制信号(Sosc)的窄带波谱范围，输送给一个窄带带通滤波器(BP)和给带通滤波器(BP)后置连接上一个测量模块(MEAS)，为了由一个泵源(PQ)提供至少一个泵信号，给输出耦合器(K3)前置连接至少一个第二个耦合器(K2)，为了在隔离的窄带波谱范围的至少两个电平值之后测定功率电平(P)，测量模块(MEAS)有一个放大器和一个整流器和随后给整流器连接一个门限值探测器(CONTROL)，其输出信号输送给为了接通或断开泵源(PQ)泵信号的开关(ON/OFF)。
12.按照权利要求9实施上述方法的配置，其特征在于为了控制信号(Sosc)的输入耦合，在光波导(LWL)的第一传输段布置第一个输入耦合器(K1)，为了将控制信号(Sosc)功率一个恒定部分集中到一个尽可能窄带波谱范围上，给该输入耦合器K1预接一个编码模块(COD)，为了从光波导(LWL)分支出控制信号(Sosc)，在光波导(LWL)的另一传输段中布置有一个输出耦合器(K3)，将输出耦合的控制信号(Sosc)经过一个光电转换器(OE)和此外还经过一个放大调节器(AGC)，为了隔离的耦合输出的控制信号(Sosc)的窄带波谱范围，输送给一个窄带带通滤波器(BP)和给带通滤波器(BP)后置连接上一个测量模块(MEAS)，为了测定隔离的窄带波谱范围功率电平(P)，测量模块(MEAS)有一个放大器和一个整流器和用测定的功率电平(P)的数值和在放大调节器(AGC)上调定的放大数值(G)，将信号(RS1，RS2)从测量模块(MEAS)和放大调节器(AGC)给到用于测量传输损耗的处理单元(PROC)上。
13.如权利要求10至12之一的装置，其特征在于在放大调节器(AGC)的一个输出端，为了耦合输出信号(Sosc)的再生，一个再生转发器(REG)与带有解扰频器(Descrambler)的后置连接上的译码模块(DECOD)连接。
14.如权利要求13的装置，其特征在于为了将再生耦合输出的信号(Sosc)馈入光波导(LWL)的另一传输中布置一个耦合器(K4)。
15.如权利要求10至14之一的装置，其特征在于部件(BP，MEAS)可集成在一个应用于网络管理具有控制信号(Sosc)的监控通道(OSC)的一个或多个输出耦合线路(K3，OE，AGC，REG，K4)中，此时一方面给在传输系统中输出端一侧布置的输入耦合器(K1)前置连接上编码模块(COD)，另一方面给译码模块(DECOD)前置连接上再生转发器(REG)。
16.如权利要求10至15之一的装置，其特征在于窄带波谱范围有始于编码模块(COD)控制信号(Sosc)的整个功率的50％。
17.如权利要求10至16之一的装置，其特征在于功率电平(P)在布置在光波导(LWL)中的、接通或断开的泵源(PQ)处是可探测或可确定的。
全文摘要
阐述了在光信号的传输系统中探测控制信号的方法，此时将在控制信号的规定的频率范围中，功率的一个恒定部分集中在一个窄带光谱范围中，并在一个传输段之后借助于在该光谱范围集中的能量的窄带探测来确定。在窄带探测没有信号存在时，因此就断定有个断线存在，从而出自安全原因没有泵源接通。此外，控制信号的窄带探测使传输系统传输损耗的测量成为可能。
文档编号H04B10/00GK1659807SQ03813527
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月1日 优先权日2002年4月12日
发明者G·根特纳, R·纽曼恩, G·塔恩赫塞 申请人:西门子公司