DK162556B - Fremgangsmaade til overfoering af en ekstra informationskanal over et transmissionsmedium - Google Patents

Description

O

1 DK 162556 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ifølge krav l's indledning, nærmere bestemt en fremgangsmåde til at overføre ekstra information over f.eks. et optisk fiberkabel, som overfører almindelige telefonsignaler. Fremgangsmåden ifølge 5 opfindelsen kommer først og fremmest til anvendelse i forbindelse med en 34 Mbit/s fiberoptisk leder eller en 140 Mbit/s fiberoptisk leder.

Det er hensigten med opfindelsen at løse problemet med at tilvejebringe en ekstra lavfrekvent informationskanal i en 10 optisk fiber, hvilken informationskanal tilvejebringes med lave omkostninger. Den lavfrekvente informationskanal kan eksempelvis være en tjenestetelefonoverføring.

Problemet med at overføre en ekstra informationskanal udover den eller de almindelige telefonikanaler er tidligere 15 blevet løst på flere måder: 1) Ved at integrere et kobberpar i fiberkablet kan f.eks. en tjenestekanal overføres. Dette er billigt og relativ pålideligt, men en sådan løsning anerkendes ikke af visse teleadministrationer og ej heller indenfor visse markeder.

20 2) En tjenestekanal kan også overføres gennem anven delsen af bit i den almindelige bitstrøm ved f.eks. at manipulere data som offentliggjort i svensk patentansøgning nr. 8105914-9. I dette tilfælde er overføringen af den ekstra informationskanal udelukkende digital, og for at kunne indføre 25 og udskille de ekstra informationsbit, er tilvejebringelse af kodnings- og afkodningsanlæg eller komplicerede synkroniseringskredse nødvendig.

3) En yderligere fremgangsmåde til overføring af en tjenestekanal er offentliggjort i "Electronics Letters" bind 30 16, nr. 16, 31. juli 1980, "Novel Supervisory Channel for

Fiber Optic Transmission System".

4) Endelig offentliggøres i Philips Telecommunication Review, bind 40, nr. 2, July 1982, ""Philips Optical Fiber Transmission Systems: II. The Equipment Family", en fremgangs- 35 måde til at overføre en informationskanal ved at amplitudemodulere bitstrømmen, som overfører de almindelige datasignaler.

O

2 DK 162556 B

Overføringen af såvel tjenestekanal som datasignaler sker ved lysimpulser, som er amplitudemoduleret af informationskanalen.

Ved lavfrekvent amplitudemodulation ifølge ovennævnte fremgangsmåde 4) er der følgende ulemper: 5 a) Vibrationer i det optoelektriske overgangsorgan og i fiberkanalen, hvilke vibrationer kan ødelægge overføringen.

b) Dårligt signal/støjforhold ved telefonsamtaler.

c) Kraftig lavfrekvent l/f-støj fra visse halvlederla-10 sere, hvilke lasere anvendes til frembringelse af lysimpulser.

d) . Følsomhed for ulineariteter i det lysemitterende organ ved overføring af basebåndsignaler.

Ifølge en udførelsesform af opfindelsen frekvensmodu-leres først det signal, som svarer til tjenestekanalen, med 15 en middelfrekvens, som er væsentlig lavere end bitstrømmens bitfrekvens. Herigennem overføres en FM-kanal, som ligger højere i frekvens end tjenestekanalen, hvilket medfører, at ulemperne i punkterne a) - d) ovenfor reduceres.

Det ville i princippet være muligt at overføre en 20 tjenestekanal ved ifølge 2) at lægge en ekstra telefonikanal til de øvrige kanaler, som overføres af den almindelige bitstrøm. Denne ekstra kanal skulle så kobles gennem samtlige forstærkere i den samlede forbindelse for at kunne opfylde sin funktion som tjenestekanal, hvilket ville volde proble-25 mer derved, at yderligere krav skulle stilles til transmissionsmediet og koblingsfunktionerne i de forskellige centraler.

Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde til overføring af en ekstra informationskanal fortrinsvis i en leder i et fiber-30 optisk system, hvilken leder overfører en datastrøm med høj bitfrekvens, og hvor overføringen sker på en sådan vis, at tjenestekanalen er tilgængelig for samtlige forstærkere langs lederen uden unødvendig multiplicering og uden at gøre systemlederens transmissionsegenskaber mere komplicerede.

35

O

3 DK 162556 B

Det angivne formål opnås med en fremgangsmåde af den indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger .

5 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et frekvensdiagram over den anvendte kode og den ekstra informationskanal, fig. 2 er et blokdiagram over en senderenhed til 10 frembringelse af en ekstra informationskanal ifølge den ved opfindelsen tilvejebragte fremgangsmåde, fig. 3 er et tidsdiagram for signalerne i senderenheden i fig. 2, fig. 4 er et kredsløbsdiagram af en udførelsesform 15 af en impulsbreddemodulator indgående i senderenheden i fig. 2 fig. 5 er et kredsløbsdiagram af en anden udførelsesform af en impulsbreddemodulator, fig. 6 viser et blokdiagram af en modtagerenhed svarende til senderenheden i fig. 2.

20 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er kun mulig, hvis den anvendte kode har et kraftig undertrykt effektspektrum i de lave frekvenser. I fig. 1 viser en kurve s^ effektspektret for en sådan kode, en sådan kode, en såkaldt 5B6B-kode.

Hvis datastrømmen fra begyndelsen er kodet med en kode, hvis 25 spektrum ikke udviser denne egenskab, er det muligt at tilvejebringe en art omkodning (blokkodning) således, at ovennævnte betingelse kan opfyldes. Ifølge den foreslåede fremgangsmåde overføres en informationskanal sammen med de almindelige datasignaler, hvilken informationskanals frekvensspek-30 trum er anskueliggjort ved en kurve S2 i fig. 1, og hvis båndbredde Af fø, hvor fg er bitfrekvensen i den udsendte data strøm. Frekvensspektret s 2 behøver dog ikke at være beliggende nøjagtig ved frekvensen f=0, men skal ligge indenfor det område i nærheden af f=0 hvor kodens effektspektrum er undertrykt, 35 som ovenfor nævnt.

I fig. 2 vises en udførelsesform af en senderenhed til udsendelse af en ekstra informationskanal ifølge den ved opfindelsen tilvejebragte fremgangsmåde.

4 DK 162556 B

O

En signalkilde 1 udsender et talebånd samt en datakanal til fejllokalisering indenfor frekvensbåndet 0,3-4 kHz, hvilket udgør den ekstra informationskanal. Signalkilden kan være en telefonterminal. Signalerne over signalkildens udgang 5 føres til en frekvensmodulator 2, som kan være en spændings/-frekvensomsætter af kendt art, som f.eks. National Semiconductor, LM331A, som har god linearitet indenfor det anvendte frekvensbånd. Over udgang b på frekvensmodulatoren 2 fås et frekvensmoduleret signal, som er anskueliggjort i fig. 3b, 10 indenfor et frekvensbånd på f.eks, 35 kHz - 65 kHz.

En senderenhed 3 udgøres af en lasersender eller en lysdiodesender og indbefatter dels en impulsbreddemodulator 4, dels en blok 5 indbefattende en laser eller en lysdiode med dertil hørende forstærkertrin. Blokken 5 er tilvejebragt 15 i en i og for sig kendt udførelsesform og beskrives derfor ikke yderligere. Blokken 4 har én indgang forbundet med udgang b på frekvensmodulatoren 2 og har yderligere to indgange benævnt c og d. Afhængigt af, om det almindelige datasignal er frembragt af en bitstrøm i RZ- eller NRZ-form, anvendes ind-20 gangene c og d som følger: a) Datasignal i RZ-kodet bitstrøm tilføres over indgang c, og indgang d anvendes ikke, eller b) Datasignal i NRZ-kodet bitstrøm tilføres over indgang d, og kloksignal med bitfrekvensen fq=1/T tilføres 25 over indgang c.

I fig. 4 og 5 er blokken 4 anskueliggjort i detaljer i de forskellige kodningsformer.

I blokken 4 sker der ifølge den i fig. 2 viste udførelsesform en impulsbreddemodulation af henholdsvis den 30 RZ-kodede bitstrøm, som i a), eller kloksignalet, som nævnt under b) , og i begge tilfælde føres den af informationskanalen modulerede bitstrøm til laserudgangsforstærkertrinet 5 hvor den omsættes til lysimpulser, som overføres af den fiberoptiske systemleder 6. I fig. 3c vises det til indgang c 35 overførte kloksignal, i hvilket signal hver impuls har en forreste (stigende) flanke og en bageste (faldende) flanke, og et forstørret stykke af det modulerende signal i fig. 3b.

O

5 DK 162556 B

Eftersom dette signal har en frekvens indenfor kHz-området, medens kloksignalets bitfrekvens er af størrelsesordenen på 40 MHz, kan det modulerende signal tilnærmes med en ret linie som vist i fig. 3c. De impulsbreddemodulerede styreimpulser 5 på udgangen e, som overføres til laserudgangsforstærkertrinet 6, og de over lederen 5 udsendte lysimpulser er anskue-liggjorte i fig. 3e.

I fig. 4 vises et simpelt kredsløb, ved hvilket kredsløb er tilvejebragt en impulsbreddemodulator ifølge blok 4 10 i det tilfælde, hvor den almindelige datastrøm er en RZ-bit-strøm. Impulsbreddemodulatoren indbefatter en komparator 7.

På dens plusklemme påtrykkes i dette tilfælde det almindelige datasignal i RZ-form. Dens minusklemme er via et RC-led R^C^ forbundet med udgang b på frekvensmodulatoren 2. En jævnspæn-15 ding Ure£ påtrykker komparatorens minusindgang en passende forspænding.

I den i fig. 5 viste udførelsesform, som anvendes i det tilfælde, hvor det almindelige datasignal frembringes af NRZ-data, er en OG kreds 8 med sin ene indgangsklemme 20 forbundet med udgangen af komparatoren 7. Komparatoren påtrykkes kun kloksignalerne på sin plusindgang. Til kondensatorklemmen tilføres ligesom i kredsløbet i fig. 4 det frekvensmodulerede informationssignal, hvorved der tilvejebringes et impulsbreddemoduleret kloksignal på komparatorens udgang. På 25 og kredsens udgang (e) frembringes et impulsbreddemoduleret datasignal af RZ-typen, hvilket datasignal derefter overføres til laserudgangsforstærkertrinet 5.

I fig. 6 vises en modtagerenhed i en passende udførelsesform svarende til senderenheden i fig. 2. Modtagerenhe-3° dens indgangsside indbefatter en fotodiode D hvis katode er forbundet med et indgangsfilter 9 til den ekstra informationskanal. Fotodiodens anode er forbundet med modtagerenhedens indgangstrin 10 på kendt vis. Indgangsfiltret 9 indbefatter et led sammensat af modstanden R2 og kondensatoren C2. Modstan-35 den R2 tilvejebringer desuden en forspænding til fotodioden D.

O

6 DK 162556 B

Dette filter har en grænsefrekvens = l/Ib, ^2+Dd^7 ^vor = fotodiodens kapacitet. Grænsefrekvensen for filtret 13 bør være så høj, at frekvensbåndet A.f i fig· 1 kan føres igennem. Efter filtret 9 er på kendt vis indsat en forstærker 11, et 5 båndpasfilter 12 (fg = frekvensmodulatorens middelfrekvens) samt en frekvensdemodulator 13 til udskillelse af den ekstra informationskanal. På udgangstrinets udgangsklemmer fås det almindelige datasignal. Fordelen ved, som vist i fig. 6, at have et indgangsfilter 9 foran indgangstrinet 10 er at: 10 a) indgangstrinet kan overstyres uden påvirkning af informationssignalet, b) indgangstrinets funktion påvirker ikke udskillelsen af informationssignalet, c) indgangstrinets støjegenskaber påvirkes ikke, og 15 der er ikke behov for en lav nedre grænsefrekvens i trinet.

X udførelsesformen ifølge fig. 2 for sendesiden og fig. 6 for modtagesiden sker frekvensmodulationen af det ekstra informationssignal før impulsbreddemodulationen, hvad der medfører en modulation af det almindelige datasig-20 nals middeleffekt. Det er også muligt at modulere middeleffekten uden at der er foretaget en frekvensmodulation i forvejen, idet der anvendes andre modulationsformer. Overføringen af tjenestekanalen vil så blive noget ringere i forhold til den indledningsvist omtalte fremgangsmåde. Middeleffektmo-25 dulering af datasignalerne kan finde sted under anvendelse af andre modulationstyper end impulsbreddemodulation. Eksempelvis kan det almindelige datasignal være tilvejebragt af en bipolær impulsstrøm (bitstrøm), og det ekstra informationssignal kan superponeres på det almindelige datasignal. Dette tilveje-30 bringer ligesom den tidligere beskrevne impulsbreddemodulation, en middeleffektsmodulation af datasignalet.

35

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til overføring af en ekstra informationskanal over et transmissionsmedium, fortrinsvis 5 et optisk fiberkabel, over hvilket der, mellem en sendeside og en modtageside, overføres et almindeligt datasignal udformet som en bitstrøm af RZ-type, hvilken bitstrøm er kodet på en sådan vis at den lavfrekvente del af strømmens kodespektrum (effektspektrum) er kraftig 10 undertrykt, og den ekstra informationskanal har en båndbredde (Af), som er væsentlig mindre end det almindelige datasignals bitfrekvens (l/T=fQ), kendetegnet ved, at det signal (a), som på sendesiden svarer til den ekstra informationskanal, frekvensmoduleres med en mid-15 delfrekvens (fm) , som er væsentlig lavere end det almindelige datasignals bitfrekvens, og at det således tilvejebragte signal modulerer det almindelige datasignal, hvorefter det modulerede datasignal overføres og detekteres på modtagesiden, samt at en frekvensdemodulation udføres 20 på modtagesiden til udskillelse af den ekstra informationskanal .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at signalet (a), som svarer til den ekstra informationskanal, frekvensmoduleres med en middelfrekvens 25 (f^), som er væsentlig lavere end det almindelige data signals bitfrekvens (fg=l/T), og at det således tilvejebragte signal (b) modulerer det almindelige datasignals middeleffekt.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg-30 net ved, at når bitstrømmen er af RZ-type tilvejebringes modulationen af middeleffekten ved at det efter frekvensmodulationen frembragte signal (b) impulsbredde-modulerer et signal (c eller d), som fastlægger bitstrømmen i det almindelige datasignal. 35 DK 162556 B o

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3f kendetegnet ved, at signalet (c eller d) er identisk med det kloksignal (c), som fastsætter bitfrekvensen (1/T) i den til det almindelige signal svarende bitstrøm.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kende tegnet ved, at signalet (c eller d) er identisk med selve bitstrømmen (d).

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det signal, som svarer til den ekstra in-10 formationskanal, superponeres på det almindelige datasignal for at tilvejebringe modulation af det almindelige datasignals middeleffekt. 15 20 25 30 35