DE4217899A1

DE4217899A1 - System optimisation of fibre=optic transmission lines - varying optical transmission power until comparison confirms that system requirement is satisfied in both directions

Info

Publication number: DE4217899A1
Application number: DE4217899A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dipl Ing Behr
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2012-05-30
Also published as: DE4217899C2

Abstract

The transmission lines have a transceiver (1,2) at each end so that two lines enable full duplex operation. The optical, transmission power of a first transceiver (1,A) in one transmission direction (block 25) is varied. In the second transceiver (2,B) the received optical signal is compared with a reference signal to produce the system demand (block 26). A first signal (B) is transmitted to the first transceiver (1,A) when the comparison shows that the system demand has been reached (block 27). The power variation is stopped when the first signal (B) is received. The above steps are repeated for the other transmission direction exchanging the roles of the first and second transceivers. ADVANTAGE - Automatically optimises system while satisfying system requirements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Systemoptimierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for system optimization of Optical fiber transmission lines according to the generic term of claim 1.

Bei der optischen Übertragung von Signalen, insbesondere von Digitalsignalen im Basisband über Lichtwellenleiter sind mehrere Einflußfaktoren für die Planung der Übertragungsstrecken zu berücksichtigen, um die jeweiligen Systemanforderungen optimal zu erfüllen. Zu den Systemanforderungen zählen im Fall einer Übertragung von Digitalsignalen insbesondere die Datenrate für eine sichere Übertragung, also eine noch zulässige Bitfehlerrate bzw. der geforderte Signalrauschabstand sowie auch die zulässige Impulsbreitenverzerrung. Bei einem vorgegebenen Entfernungsbereich, der mit der Übertragungsstrecke überbrückt werden soll, einer vorgegebenen Dämpfung der Lichtwellenleiterfaser bei der jeweiligen optischen Wellenlänge und zusätzlichen Verlusten durch lösbare und nichtlösbare Verbindungen muß dann für eine vorgegebene Empfängerempfindlichkeit eine bestimmte optische Sendeleistung erreicht werden.In the optical transmission of signals, in particular There are digital signals in the baseband via optical fibers several factors influencing the planning of the Transmission links to take into account the respective To optimally meet system requirements. To the System requirements count in the event of a transfer from Digital signals especially the data rate for a safe Transmission, i.e. a still permissible bit error rate or the required signal-to-noise ratio as well as the permissible Pulse width distortion. At a given Distance range that bridges with the transmission link a predetermined damping of the Optical fiber at the respective optical Wavelength and additional losses due to detachable and then non-detachable connections must be for a given Receiver sensitivity a certain optical transmission power can be achieved.

Auf der anderen Seite darf wegen des begrenzten Dynamikbereiches der Empfänger die Signalleistung an ihrem Eingang nicht zu hoch werden, um Übersteuerungseffekte zu vermeiden. Wenn beispielsweise Übertragungssysteme mit sehr hohen Anforderungen an niedrige Bitverzerrungen sowohl im Entfernungsbereich von Metern als auch von Kilometern Einsatz finden sollen, so reicht der Dynamikbereich der Empfänger auch bei hohem Aufwand für automatische Regelschaltungen nicht mehr aus. Eine lediglich begrenzte Abhilfe könnte man durch eine manuelle Einstellung der Sendeleistungen in beispielsweise zwei oder drei Stufen erreichen. Die Planung und Einstellung wird aber dadurch erschwert, daß sowohl beim optischen Sender als auch beim optischen Empfänger und zusätzlich bei den Übertragungsbauteilen Streuungen auftreten und zusätzlich auch während des Betriebes Änderungen zu erwarten sind, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen und durch Alterung von Bauteilen.On the other hand, because of the limited Dynamic range of the receiver the signal power at their Input does not get too high to cause clipping effects avoid. If, for example, transmission systems with very high demands on low bit distortions both in Distance range of meters as well as kilometers of use the dynamic range of the receivers is also sufficient at high cost for automatic control circuits no longer out. A only limited remedy could be a manual setting of the transmission powers in for example reach two or three levels. Planning and hiring is complicated by the fact that both the optical transmitter as well as with the optical receiver and additionally with the Transmission components scatter and also occur changes can be expected during operation, for example due to temperature fluctuations and through Component aging.

Im Hinblick auf die erläuterten Einflußfaktoren, die bei der Planung von Übertragungsanlagen nicht vollständig bekannt sein können, und im Hinblick auf die möglichen Änderungen im Betrieb müssen bei der Planung erhebliche Systemreserven vorgesehen werden, um eine bestimmte Übertragungsentfernung unter Erfüllung der Systemanforderungen garantieren zu können. In der Praxis zeigt sich dann häufig, daß wegen der Planungsunsicherheiten eine wesentlich größere Entfernung überbrückt werden könnte. Dazu wäre jedoch im Einzelfall jeweils eine meßtechnische Überprüfung nötig. Das ist jedoch aufwendig, denn im allgemeinen soll eine ausgelieferte Übertragungsanlage nur noch installiert werden müssen.With regard to the influencing factors explained in the Planning of transmission systems may not be fully known can, and with regard to the possible changes in Operation need considerable system reserves when planning be provided at a given transmission distance guaranteeing compliance with the system requirements. In practice it often turns out that because of the Planning uncertainties a much greater distance could be bridged. However, this would be in individual cases A technical check is required in each case. However, that is complex, because in general a delivered Transmission system only need to be installed.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke automatisch und unter Einhaltung der jeweiligen Systemanforderungen optimiert werden können. Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.The invention is accordingly based on the object To create processes with the fiber optic Transmission path automatically and in compliance with the respective system requirements can be optimized. The The object is specified in claim 1.

Bei der Installation einer solchen Lichtwellenleiter- Übertragungsstrecke sowie vorzugsweise später bei jeder Inbetriebnahme wird also in beiden Übertragungsrichtungen, die im allgemeinen getrennte Lichtwellenleiter benutzen, jeweils die optische Sendeleistung gerade so hoch gewählt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind. Da als optische Sender im allgemeinen Leuchtdioden oder Halbleiterlaser benutzt werden, muß der jeweilige Treiberstrom nicht unnötig hoch sein, so daß die Lebensdauer dieser Bauteile wesentlich verlängert werden kann. Gleichzeitig wird Änderungen der Betriebsparameter Rechnung getragen, also immer sicher gestellt, daß die Systemanforderungen erfüllt sind, bei der Übertragung von Digitalsignalen die vorgegebene Bitfehlerrate also nicht überschritten wird.When installing such an optical fiber Transmission route and preferably later for each Commissioning is thus in both directions of transmission generally use separate optical fibers, each the optical transmission power just chosen so high that the System requirements are met. As an optical transmitter in general light-emitting diodes or semiconductor lasers are used, the respective driver current need not be unnecessarily high, so that the lifespan of these components can be significantly extended can. At the same time changes in operating parameters Taken into account, so always ensure that the System requirements are met when transferring Digital signals do not have the specified bit error rate is exceeded.

Die Anforderungen an die Empfänger insbesondere bezüglich ihres Dynamikbereiches und damit der erforderliche Aufwand werden geringer. Entsprechendes gilt für andere Bauteile auf dem Übertragungsweg, beispielsweise Koppelelemente, weil eventuelle Streuungen, Temperaturänderungen, Alterungseinflüsse und dergl. ausgeglichen werden können. Die überbrückbare Entfernung nimmt in erwünschter Weise zu, weil die einzuplanenden Sicherheiten wesentlich kleiner sein können. Auf der anderen Seite kann die Entfernung aber auch ganz klein sein, weil Übersteuerungen der Empfänger sicher vermieden sind.The requirements for the recipient in particular their dynamic range and thus the effort required are getting smaller. The same applies to other components the transmission path, for example coupling elements, because possible scatter, temperature changes, Influences of aging and the like can be compensated. The bridgeable distance desirably increases because the collateral to be planned is much smaller can. On the other hand, the distance can also be very small because the receivers are overdriven are avoided.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann die Veränderung der Sendeleistung kontinuierlich bei maximaler Signalübertragungsleistung, beispielsweise maximaler Bitrate erfolgen. Möglich ist aber auch eine schrittweise Änderung der Sendeleistung, und zwar immer innerhalb vorgegebener Maximalgrenzen. Das erste Signal, das die Erreichung der Systemanforderungen im jeweiligen Empfänger zum jeweiligen Sender zurückmeldet, kann im einfachsten Falle durch eine solche Erhöhung der Sendeleistung erfolgen, daß der Empfänger übersteuert wird.Developments of the invention are the subject of Subclaims. So the change in transmit power continuous at maximum signal transmission power, for example maximum bit rate. But is possible also a gradual change in transmission power, namely always within specified maximum limits. The first signal that the achievement of the system requirements in the respective Reports the receiver back to the respective sender can in simplest case by such an increase in transmission power take place that the receiver is overridden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.The invention is based on a Embodiment in connection with the drawings described.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Lichtwellenleiter übertragungsstrecke mit zwei Sendeempfängern; Figure 1 shows the basic structure of an optical fiber transmission link with two transceivers.

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine Systemoptimierung nach der Erfindung. Fig. 2 is a flow diagram for a system optimization according to the invention.

Gemäß Fig. 1 sind zwei optische Sendeempfänger 1, 2 über Lichtwellenleiter 3, 4 in beiden Übertragungsrichtungen miteinander verbunden. Die Lichtwellenleiter 3, 4 bestehen aus optischen Fasern bekannter Art und enthalten in nicht im Einzelnen dargestellter Weise Spleißstellen, Steckverbindungen und bei größeren Entfernungen gegebenenfalls auch Zwischenverstärker. Die zu übertragenden Digitaldaten werden dem Sendeempfänger 1, 2 über Dateneingänge 5 bzw. 7 zugeführt. Die Daten gelangen dann zu Signalaufbereitungsschaltungen 8 bzw. 9. Dort erfolgt eine Impulsformung, gegebenenfalls Umformatierung und Pegeleinstellung. Anschließend werden die auszusendenden Daten jeweils einem elektrisch-optischen Wandler 10, 11 zugeführt und dann über den jeweiligen Lichtwellenleiter 3, 4 zum anderen Sendeempfänger übertragen. Nach einer Rückumwandlung in elektrische Signale in einem optisch-elektrischen Wandler 12 bzw. 13 durchlaufen die Signale einer empfangsseitigen Signalaufbereitungsschaltung 14 bzw. 15 und stehen dann am Signalausgang 16 bzw. 17 zur Verfügung.Referring to FIG. 1, two optical transceivers 1, 2 connected to each other via optical fibers 3, 4 in both transmission directions. The optical waveguides 3 , 4 consist of optical fibers of a known type and contain splice points, plug connections and, in the case of greater distances, also intermediate amplifiers in a manner not shown in detail. The digital data to be transmitted are fed to the transceiver 1 , 2 via data inputs 5 and 7, respectively. The data then arrive at signal conditioning circuits 8 and 9, respectively. There is pulse formation, possibly reformatting and level adjustment. Subsequently, the data to be transmitted are each fed to an electrical-optical converter 10 , 11 and then transmitted via the respective optical waveguide 3 , 4 to the other transceiver. After conversion back into electrical signals in an optical-electrical converter 12 or 13 , the signals pass through a signal conditioning circuit 14 or 15 at the receiving end and are then available at signal output 16 or 17 .

Fig. 2 erläutert schematisch die Verfahrensabläufe. Dabei sind die Sendeempfänger 1, 2 zur Vereinfachung als "Modul A" und "Modul B" bezeichnet. Um zu anzudeuten, daß jeweils der eine Sendeempfänger 1, 2 bzw. das eine Modul A, B die Steuerung des Einstellungsvorganges übernimmt, wird dieses Modul als "Master" und das andere Modul entsprechend als "Slave" bezeichnet. Dabei kann eine Umschaltung derart erfolgen, daß jeweils das andere Modul zum "Master" bzw. "Slave" wird. Im einfachsten Fall erfolgt die Umschaltung oder Umkodierung mit einem mechanischen Schalter 20, wie in Fig. 2 gezeigt. In der dargestellten Stellung ist das Modul A der Master und das Modul B der Slave. Fig. 2 schematically illustrates the procedures. For simplification, the transceivers 1 , 2 are referred to as "module A" and "module B". In order to indicate that the one transceiver 1 , 2 or the one module A, B takes over the control of the setting process, this module is referred to as "master" and the other module as "slave". Switching can take place in such a way that the other module becomes the "master" or "slave". In the simplest case, the switchover or recoding takes place using a mechanical switch 20 , as shown in FIG. 2. In the position shown, module A is the master and module B is the slave.

Nach Inbetriebnahme entsprechend dem Block 21 und Wahl der Stellung des Schalters 20 gemäß Block 22 wird entsprechend dem Block 23 das Modul A zum Master und das Modul B entsprechend dem Block 24 zum Slave. Das Modul A verändert dann gemäß Block 25 seine optische Sendeleistung entweder kontinuierlich oder in Schritten. Im Modul B wird das empfangene Signal gemäß Block 26 darauf hin geprüft, ob es einem vorgegebenen Referenzsignal entspricht. Wenn dies der Fall ist, wird entsprechend Block 27 das erste Signal in Form einer Information B zum Master übertragen. Dieser sendet bei Empfang der Information B gemäß Block 28 das zweite Signal in Form der Information C gemäß Block 29 zum Slave, der bei Empfang der Information C gemäß Block 30 für die Umschaltung mittels des Schalters 20 sorgt, d. h., das Modul B wird zum Master und das Modul A zum Slave. Es erfolgt dann die Einstellung der Sendeleistung im Modul B. Die zugehörigen Blöcke sind entsprechend mit 25′, 26′, 27′, 28′ bezeichnet. Bei Beendigung des Einstellvorganges können dann die Verbindungen in beiden Richtungen optisch und elektrisch gemäß Block 31 und 32 durchgeschaltet werden.After commissioning in accordance with block 21 and selection of the position of the switch 20 in accordance with block 22 , module A becomes the master in accordance with block 23 and module B in accordance with block 24 becomes the slave. In accordance with block 25, module A then changes its optical transmission power either continuously or in steps. In module B, the received signal is checked in accordance with block 26 to determine whether it corresponds to a predetermined reference signal. If this is the case, the first signal is transmitted in the form of information B to the master in accordance with block 27 . Upon receipt of the information B in accordance with block 28, the latter sends the second signal in the form of information C in accordance with block 29 to the slave, which, when the information C in accordance with block 30 is received, switches over by means of the switch 20 , ie module B becomes the master and module A to the slave. The transmission power is then set in module B. The associated blocks are correspondingly designated 25 ', 26', 27 ', 28' . At the end of the setting process, the connections can then be switched through optically and electrically in accordance with blocks 31 and 32 .

Claims

1. Method for system optimization of optical fiber transmission links with one transceiver ( 1 , 2 ) at each end of the link, characterized by the following steps:

a) changing the optical transmission power of a first transceiver ( 1 , A) in one transmission direction (block 25 ),
b) in the second transceiver ( 2 , B) comparing the received optical signal with a reference signal which represents the system requirements (block 26 ),
c) transmitting a first signal (B) to the first transceiver ( 1 , A) if the comparison according to b) indicates that the system requirements have been reached (block 27 ),
d) stopping the change in power according to a) upon receipt of the first signal,
e) repeating steps a) to d) for the other direction of transmission, swapping roles of the first and second transceivers.

2. The method according to claim 1, characterized in that step d) comprises the transmission of a second signal (C) to the second transceiver ( 1 , 2 ), which causes the roles reversed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the change in transmit power continuously maximum signal transmission power.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first signal (B) is represented by an increase in the transmission power in the second transceiver ( 2 ), so that the receiver of the first transceiver ( 1 ) is overridden.

5. The method according to any one of claims 1 to 4 for digital Signal transmission, characterized, that the system requirements below the bit rate Taking into account the maximum permissible distortion at predetermined bit error rate includes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by its application after everyone Commissioning of the transmission link.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized by a processor in each Transceiver to control and monitor the Procedures.