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Dokumentenidentifikation DE602005000871T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001643668
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Dispersionsverwaltung in optischen Nachrichtensystemen
Anmelder Lucent Technologies Inc., Murray Hill, N.J., US
Erfinder Fishman, Daniel A., Lakewood, New Jersey 08701, US;
Liu, Xiang, Marlboro, New Jersey 07746, US;
Wei, Xing, New Providence, New Jersey 07974, US;
Ying, Jinpin, East Brunswick, New Jersey 08816, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 602005000871
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.09.2005
EP-Aktenzeichen 052558764
EP-Offenlegungsdatum 05.04.2006
EP date of grant 11.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse H04B 10/18(2006.01)A, F, I, 20060314, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H04J 14/02(2006.01)A, L, I, 20060314, B, H, EP   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die optische Kommunikation und spezieller die Dispersionskompensation für optische Multiplex-Kommunikationssysteme mit hoch spektraleffizientem Wellenmultiplexverfahren (WDM).

STAND DER TECHNIK

Dispersionsmanagement ist für optische WDM-Übertragungssysteme mit hoher Geschwindigkeit (z.B. 10 GB/s und mehr) wichtig, um die Abzuge zu reduzieren, die aus der chromatischen Dispersion und Faser-Nichtlinearität resultieren. Um den nichtlinearen Abzug auf Grund der Kreuzphasenmodulation (XPM) zwischen den Kanälen zu reduzieren, wird normalerweise ein gewisser Betrag an chromatischer Restdispersion pro Übertragungsbereich (RDPS) nach der Kompensation durch eine dispersionskompensierende Faser (DCF) benötigt.

Optische Weitverkehrs-(LH) und Ultraweitverkehrsnetze (ULH-Netze) werden zunehmend transparenter mit jedem Signalkanal, der fast überall im Netz beginnt und endet. Wieder konfigurierbare optische Add/Drop-Multiplexer (R-OADMs) werden in großem Umfang genutzt, um Kanäle zum Netz hinzuzufügen und Kanäle aus dem Netz herauszunehmen. Dies kann zu stark schwankenden akkumulierten Dispersionen für Signale führen, die durch unterschiedliche Übertragungswege in einem Netz laufen (d.h. unterschiedliche Wege => unterschiedliche Distanzen => unterschiedliche akkumulierte Dispersion), und erfordert daher Empfänger, die eine starke Dispersion abstimmbar kompensieren können.

Während in einem großen Bereich abstimmbare Dispersionskompensatoren (TDCs) für eine 10 GB/s-Signalübertragung verfügbar werden, stehen kommerziell realisierbare Lösungen für eine 40 GB/s-Signalübertragung nicht zur Verfügung. Außerdem steigen die Kosten eines TDC schnell mit einer Vergrößerung seines abstimmbaren Bereichs an. Folglich können TDCs mit einem großen Abstimmbereich (der für die 40 GB/s-Signalübertragung benötigt wird) unerschwinglich teuer sein.

Gegenwärtig gibt es einen Trend in Richtung auf "konvergierte" Übertragungsplattformen, der sowohl 10 GB/s- als auch 40 GB/s-Signalübertragungen unterstützt. Die vorherrschenden nichtlinearen Abzüge für die Übertragung über Kanäle mit 10 GB/s unterscheiden sich normalerweise von denen über 40 GB/s-Kanäle, und die Dispersionskarte für Systeme, die 10 GB/s-Signale übertragen, ist möglicherweise nicht für Systeme geeignet, die 40 GB/s-Signale übertragen. Es stellt daher eine Herausforderung dar, ein geeignetes Dispersionsmanagementschema (oder eine Dispersionskarte) zu finden, die die folgenden Anforderungen erfüllt:

  • (1) Kleine distanzabhängige Dispersionsakkumulation (zum Verringern des Bereichs der erhaltenen Dispersion, besonders in einem transparenten Netz);
  • (2) Hohe Toleranz gegenüber nichtlinearen Effekten für die Übertragung über den 10 GB/s- und den 40 GB/s-Kanal;
  • (3) Fähig, WDM-Übertragungen mit hoher Spektraleffizienz (SE) zu unterstützen.

Es sind Lösungen für Systeme vorgeschlagen worden, die sowohl 10 GB/s- als auch 40 GB/s-Kanäle mit 50 GHz-Kanalabstand und für das Dispersionsmanagement Schemata unterstützen, die Dispersionskompensationsmodule (DCMs) für periodische Gruppenlaufzeit (PGD) zur Abmilderung der Interkanal-XPM-Abzüge verwenden. (Siehe US-Patentanmeldung Publikation Nr. 20040126114 mit dem Titel "Dispersionskompensationsverfahren und -Vorrichtung", angemeldet am 30. 12. 2002, und US-Patentanmeldung Publikation Nr. 20050281295 mit dem Titel "Optischer Add/Drop-Multiplexer, der eine alternative Kanalkonfiguration hat", angemeldet am 01.06.2004. Die nutzbare Bandbreite der vorgeschlagenen PGD-DCMs ist jedoch normalerweise beschränkt (z.B. auf etwa die Hälfte des Kanalabstandes). Diese Bandbreitenbeschränkung verhindert im wesentlichen den Betrieb eines solchen Systems bei hoher SE (z.B. SE von etwa 0,4) und ist daher inkompatibel mit Plattformen, die sowohl 10 GB/s- als auch 40 GB/s-Kanäle bei 50 GHz-Kanalabstand unterstützen.

Die US-Patentanmeldungspublikation 20020149818 lehrt ein optisches Gerät zur Wellenerzeugung/-trennung, das ein Verzweigungsfilter umfaßt, welches ein Wellenlängensignal auf der Wellenlängenachse in erste Wellenlängengruppen und zweite Wellenlängengruppen trennt, die aus Wellenlängengruppen bestehen, welche nicht in Kontakt mit den Wellenlängengruppen kommen, die die ersten Wellenlängengruppen bilden; und eine funktionale Schaltung umfaßt, die Gruppe für Gruppe funktional die Wellenlängengruppen der getrennten ersten Wellenlängengruppen und zweiten Wellenlängengruppen verarbeitet; und einen Multiplexer umfaßt, der an das Verzweigungsfilter zum Synthetisieren der getrennten ersten Wellenlängengruppen und zweiten Wellenlängengruppen angeschlossen ist.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein Dispersionskompensationsverfahren und eine -vorrichtung bereit, die Verschachteler und Dispersionskompensationsmodule mit periodischer Gruppenlaufzeit (PGD-DCMs) einsetzen. Das Dispersionskompensationsverfahren und die -vorrichtung ermöglichen Hoch-SE-WDM-Übertragung und beseitigen wirksam die distanzabhängige Dispersionsakkumulation. Durch die Verwendung von PGD-DCMs gemäß der Erfindung werden Interkanal-XPM (ein wichtiger nichtlinearer Abzug für 10 GB/s-Kanäle) und Intrakanal-Vierwellenmischung (IFWM) (ein wesentlicher nichtlinearer Abzug für den 40 GB/s-Kanal) beträchtlich reduziert.

Dispersionsmanagement, das die Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist eine attraktive Lösung für Hoch-SE-WDM-Systeme mit unterschiedlichen Datenraten (z.B. 10 GB/s und 40 GB/s), weil es eine relativ einfache, kostengünstige Dispersionskompensationslösung mit guter Übertragungsleistung bietet.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Dispersionskompensationsvorrichtung einen ersten Verschachteler zum Entschachteln von gerad- und ungeradzahligen Kanälen eines WDM-Signals auf einen ersten Ausgangsport und einen zweiten Ausgangsport. Ein erstes DCM ist an den ersten Ausgangsport angeschlossen, und ein zweites DCM ist an den zweiten Ausgangsport angeschlossen. Mindestens eines der DCMs ist ein DCM mit periodischer Gruppenlaufzeit (PGD) zur Bereitstellung von Dispersionskompensation für einen oder mehrere der geradzahligen oder ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals. Ein zweiter Verschachteler ist an die DCMs zum Verschachteln der geradzahligen und ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals angeschlossen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorgehende Zusammenfassung sowie die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen gelesen werden. In den Zeichnungen werden Ausführungsformen, die gegenwärtig bevorzugt werden, zum Zweck der Erläuterung der Erfindung gezeigt. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und Einrichtungen, die gezeigt werden, beschränkt ist.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines optischen WDM-Kommunikationsnetzes, in dem die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann.

2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

3 ist ein Diagramm, das die Gruppenlaufzeiteigenschaften von PGD-DCMs, die in Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, grafisch illustriert.

4 ist ein Diagramm, das die akkumulierte Dispersion in einer Übertragungsverbindung, welche eine Multidispersionskompensationsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung implementiert, grafisch illustriert.

5 ist ein Diagramm, das die relative Zeitverzögerung zwischen zwei benachbarten Kanälen in einer Übertragungsverbindung, welche eine Multidispersionskompensationsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung implementiert, grafisch illustriert.

Die 6A–C sind simulierte Augendiagramme für dichte optische WDM-Übertragung über 4000 km von optischen 10 GB/s-Rückkehr-zu-Null (RZ)-Ein-Aus-Tastungs-(OOK)-Signalen für drei verschiedene Dispersionskarten.

Die 7A–D sind simulierte Augendiagramme für dichte optische WDM-Übertragung über 4000 km von optischen 10 GB/s-RZ-OOK-Signalen für RPDS = 20 ps/nm (7A, B) und für RPDS = 30 ps/nm (7C, D) für ein typisches dispersionsgelenktes Soliton (DMS) (7A, C) und eine Dispersionskarte gemäß Erscheinungsformen der Erfindung (7B, D).

Die 8A–C sind simulierte Augendiagramme für dichte optische WDM-Übertragung über 1.600 km von optischen 40 GB/s-Trägerunterdrückungs-RZ (CSRZ)-Ein-Aus-Tastungs-(OOK)-Signalen für drei verschiedene Dispersionskarten.

9 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Polarisationssteuerung (PC) umfaßt.

10 ist eine Vorrichtung eines optischen Add-Drop-Multiplexers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Es werden die folgenden Abkürzungen hierin verwendet:

DCF
dispersionskompensierende Faser
DCM
dispersionskompensierendes Modul
DMS
dispersionsgeleitetes Soliton
DPSK
Differential phasenumgetastet
DPGD-DCM
Dispersion, die vom PGD-DCM bereitgestellt wird
Dpre
Prädispersionskompensation
DRX
Gesamtdispersion an einem Empfänger
EDFA
erbiumdotierter Faserverstärker
LH
Weitverkehr
NRZ
keine Rückkehr zu null
OADM
optischer Add/Drop-Multiplexer
OOK
Ein-Aus-Tastung
PC
Polarisationssteuerung
PGD
periodische Gruppenlaufzeit
RDPS
Restdispersion pro Übertragungslänge nach Kompensation durch ein DCF
RZ
Rückkehr zu null
SE
Spektraleffizienz
TDC
abstimmbarer Dispersionskompensator
WDM
Wellenlängenmultiplex
XPM
Kreuzphasenmodulation
IFWM
Intrakanal-Vierwellenmischung

Der Verweis auf "eine Ausführungsform" hierin bedeutet, daß ein besonderes Merkmal, Struktur oder Charakteristikum, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten sein kann. Das Auftreten des Ausdrucks "in einer Ausführungsform" an verschiedenen Stellen in der Patentbeschreibung bezieht sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform; auch schließen getrennte oder alternative Ausführungsformen nicht andere Ausführungsformen aus.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines optischen Kommunikationssystems 100, in dem die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann. System 100 hat ein Netz von Knoten 102, die durch bidirektionale Verbindungen 104 verbunden sind, wobei jeder Knoten dafür ausgelegt ist, optische Signale zu verarbeiten, die über die Verbindungen 104 transportiert werden. Die Signalverarbeitung an jedem Knoten 102 umfaßt, ohne darauf beschränkt zu sein, das Leiten der optischen Signale zwischen benachbarten Knoten, Herausnehmen (d.h. Dropping) von optischen Signalen, die für lokale Empfänger bestimmt sind, aus dem Netzverkehr und Einfügen (d.h. Hinzufügen, Adding) von optischen Signalen, die von lokalen Sendern erzeugt werden, in den Netzverkehr. Jede Verbindung 104 kann eine oder mehrere Lichtwellenleiter, Lichtwellenverstärker (nicht dargestellt), Signalregeneratoren (nicht dargestellt) und andere gebräuchliche Komponenten umfassen.

2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung eines Dispersionskompensators 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 200 umfaßt einen ersten Verschachteler 212 zum Entschachteln von gerad- und ungeradzahligen Kanälen eines WDM-Signals 202 auf einen ersten Ausgangsport 212a bzw. einen zweiten Ausgangsport 212b. Die gerad- und ungeradzahligen Kanäle sind in der Frequenz um den minimalen Kanalabstand der Kanäle des WDM-Signals 202 versetzt.

Ein erstes Dispersionskompensationsmodul (DCM) 215a ist an den ersten Ausgangsport 212a angeschlossen, und ein zweites DCM 215b ist an den zweiten Ausgangsport 212b angeschlossen. Die Durchlaßbereichs-Mittenfrequenzen des ersten DCM 215a sind vorzugsweise zu den Mittenfrequenzen der geradzahligen Kanäle ausgerichtet. Analog sind die Durchlaßbereichs-Mittenfrequenzen des zweiten DCM 215b vorzugsweise zu den Mittenfrequenzen der ungeradzahligen Kanäle ausgerichtet.

Mindestens eines der ersten DCMs 215a und das zweite DCM 215b ist vorzugsweise ein DCM mit periodischer Gruppenlaufzeit (PGD) zur Bereitstellung von Dispersionskompensation für einen oder mehrere der geradzahligen oder ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals 202. Wenn das erste DCM 215a und das zweite DCM 215b beide PGD-DCMs sind, haben die DCMs 215a, 215b vorzugsweise im wesentlichen dieselbe Periode (in der Frequenzdomäne) und ihre Durchlaßbänder sind um etwa eine halbe Periode versetzt.

Die PGD-DCMs (z.B. DCM 215a und/oder DCM 215b) sind vorzugsweise reflektierende auf Gires-Tournois-Etalonfiltern beruhende Vorrichtungen, auf Allpaßringresonatorfiltern beruhende Vorrichtungen, auf Wellenleitergitterrouter basierende Vorrichtungen oder Vorrichtungen, die virtuell sichtbar gemachte phasengesteuerte Gruppen verwenden. Alternativ kann ein herkömmliches DCM auf DCF-Basis statt eines der DCMs 215a, 215b verwendet werden.

Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, daß ein oder beide der DCMs 215a, 215b in einen oder beide des ersten Verschachtelers 212 und des zweiten Verschachtelers 232 integriert werden können. Die integrierte Vorrichtung (nicht dargestellt) sorgt sowohl für die Kompensation der Gruppenlaufzeitwelligkeit als auch für Dispersionskompensation. Zum Beispiel können mehrere auf Etalon basierende Dispersionskompensatoren mit den Ausgangsports und/oder dem Eingangsport eines Verschachtelers verbunden werden, um die benötigte Gruppenlaufzeit- und Dispersionskompensationen zu erreichen.

Ein zweiter Verschachteler 232 ist mit dem ersten und zweiten DCM 215a, 215b zum Verschachteln der geradzahligen und ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals 202 verbunden, um ein Ausgangs-WDM-Signal 204 zu erzeugen.

Das WDM-Signal 202 kann Kanäle mit einer Bitrate von 10 GB/s und Kanäle mit einer Bitrate von 40 GB/S umfassen. Der Kanalabstand der 10 GB/s-Kanäle und der 40 GB/s-Kanäle beträgt etwa 50 GHz bzw. etwa 100 GHz. Das WDM-Signal 202 kann ein RZ- oder NRZ-Übertragungsformat und ein OOK- oder DPSK-Modulationsformat haben.

In einer Ausführungsform eines optischen Übertragungssystems gemäß der Erfindung werden mehrere Dispersionskompensationsvorrichtungen, wie oben mit Bezug auf 2 diskutiert, für verteilte Dispersionskompensation bei mehreren "DCM-Knoten" (d.h. Knoten mit Dispersionskompensationsvorrichtungen) im Übertragungssystem eingesetzt.

Jede Dispersionskompensationsvorrichtung in einem DCM-Knoten wird vorzugsweise zum Kompensieren der Dispersion ausgelegt, die sich in einer Übertragungsverbindung zwischen diesem DCM-Knoten und einem vorherigen DCM-Knoten angesammelt hat. Positiver ist, daß jede Dispersionskompensationsvorrichtung die akkumulierte Dispersion in der Übertragungsverbindung zwischen den DCM-Knoten vollständig kompensiert.

Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß einer oder mehrere der DCM-Knoten ein OADM-Knoten sein können, wobei die Dispersionskompensationsvorrichtung in ein OADM integriert ist, wie unten mit Bezug auf 10 diskutiert.

Das optische Übertragungssystem kann ferner einen oder mehrere Prädispersionskompensatoren zur Bereitstellung von Prädispersionskompensation für ein oder mehrere optische Signale umfassen, die (z.B. an einem OADM) zur Übertragung im System hinzugefügt werden. Die Prädispersionskompensation, die vom Prädispersionskompensator bereitgestellt wird, ist vorzugsweise unabhängig von der Übertragungsentfernung. Der Prädispersionskompensationswert beträgt etwa –1/3 der Dispersion einer Übertragungsspanne in einer Übertragungsverbindung.

Das optische Übertragungssystem kann ferner einen oder mehrere Postdispersionskompensatoren zur Bereitstellung von Postdispersionskompensation für ein oder mehrere optische Signale umfassen, die (z.B. an einem OADM) aus der Übertragung im System herausgenommen werden. Die Postdispersionskompensation, die vom Postdispersionskompensator bereitgestellt wird, ist vorzugsweise unabhängig von der Übertragungsentfernung.

Die Gesamtdispersion von WDM-Signalen, die im System bei der Umwandlung "optisch in elektrisch" übertragen werden, ist vorzugsweise etwa null.

3 illustriert die Gruppenlaufzeiteigenschaften von zwei PGD-DCMs, die in der Dispersionskompensationsvorrichtung 200 verwendet werden können, die in 2 gezeigt wird. Wie von Fachleuten auf diesem Gebiet verstanden wird, sind die DCMs um 50 GHz versetzt, und die Dispersion, die von jedem DCM in seinem nutzbaren Paßband (von ~70 GHz) bestimmt wird, beträgt –100 ps/nm. wie oben diskutiert, können mehrere verschiedene DCM-Vorrichtungen für diesen Zweck verwendet werden. Diese Vorrichtungen umfassen phasengesteuerte Gruppen, wie zum Beispiel die virtuell sichtbar gemachte phasengesteuerte Gruppe oder VIPA (siehe M. Shirasaki, "Kompensator für chromatische Dispersion, der virtuell sichtbar gemachte phasengesteuerte Gruppen verwendet", IEEE Phonics Technology Letters, Bd. 9, S. 1598–1600, 1997), Wellenleitergitterrouter (siehe C. R. Doerr et al., "Integrierter abstimmbarer Mehrkanalkompensator, der ein thermooptisches Objektiv verwendet", Technical Digest of the Optical Fiber Communication Conference OFC '02, PD FA6-2, 2002) und Allpaßfilter, die entweder auf Ringresonatoren (siehe C. K. Madsen und G. Lenz, "Optische Allpaßfilter für den Phasengangentwurf mit Anwendungen für die Dispersionskompensation", IEEE Photonics Technology Letters, Bd. 10, S. 994–996, 1998) oder auf reflektierenden Gires-Tournois-Etalons beruhen (siehe D. J. Moss et al., "Abstimmbare Mehrkanal-Dispersionskompensation, die Allpaß-Mehrkammeretalons verwenden", Technical Digest of the Optical Fiber Communication Conference OFC '02, S. 132–133, 2002).

4 illustriert grafisch die akkumulierte Dispersion in einer Übertragungsverbindung, welche mehrere Dispersionskompensationsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung implementiert und mit Verweis auf 3 oben diskutiert wird. Es wird angenommen, daß die Übertragungsverbindung aus 40 100 km-Leiterlängen mit D = 6 ps/km/nm besteht. Die RDPS wird zu 25 ps/nm angenommen. Eine Dispersionskompensationsvorrichtung mit D = –100 ps/nm wird alle 4 Spannen verwendet, um die distanzabhängige Dispersionsakkumulation zu beseitigen. Der Prädispersionskompensationswert (Dpre) wird mit –200 ps/nm festgesetzt, und die Gesamtdispersion am Empfänger (DRX) wird mit 0 ps/nm festgesetzt.

5 erläutert grafisch die relative Zeitverzögerung zwischen zwei benachbarten Kanälen (die 50 GHz Abstand voneinander haben) in einer Übertragungsverbindung, welche die Dispersionskompensationsvorrichtungen der Ausführungsformen der Erfindung implementiert, die oben mit Verweis auf 4 diskutiert werden. Es ist bemerkenswert, daß die Verwendung der Dispersionskompensationsvorrichtung den benachbarten Kanälen ermöglicht, schnell abzudriften (um 4 Bitperioden nach 40 Spannen). Wenn zum Vergleich nur DCF (statt der Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß der Erfindung) verwendet wird, um die distanzabhängige Dispersionsakkumulation zu beseitigen, gibt es im wesentlichen kein Abdriften zwischen den benachbarten Kanälen, wie durch die gepunktete Linie in 5 gezeigt. Auf Grund der großen Abdrift, wenn Dispersionskompensationsvorrichtungen gemäß der Erfindung verwendet werden, können die Interkanal-XPM-Abzüge beträchtlich reduziert werden.

Die 6A–C zeigen die simulierten Augendiagramme bei 4.000 km bei dichtem WDM mit 10 GB/s-RZ-OOK-Kanälen, die 50 GHz Abstand haben, wobei alle Kanäle kopolar und ohne ASE sind, für drei verschiedene Dispersionskarten, (1) eine einfache Karte (6A), mit RDPS = 0 ps/nm, Dpre = –200 ps/nm und DRX = 0 ps/nm, (2) eine DMS-Karte (6B) mit RDPS = 25 ps/nm, Dpre = –200 ps/nm und DRX = 600 ps/nm, und (3) eine Karte gemäß der Erfindung (6C) mit RDPS = 25 ps/nm, Dpre = –200 ps/nm, DPGD-DCM = –100 ps/nm pro 4 Spannen und DRX = 0 ps/nm.

Bei den Simulationen wird angenommen, daß der nichtlineare Koeffizient der Übertragungsfaser 1,3/W/km und ihr Verlust 0,2 dB/km beträgt. Das bidirektionale Raman-Pumpen sorgt für 4 dB Raman-Gewinn in Vorwärtsrichtung und 16 dB Raman-Gewinn in Rückwärtsrichtung. Jede Übertragungsfaserspanne (100 km) wird durch eine DCF kompensiert, um ein bestimmtes RDPS zu erhalten. Die DCF hat einen Verlust von 0,6 dB/km und wird rückwärts bis zur Transparenz Raman-gepumpt. Die Signalleistungen am Anfang der Übertragungsfaser und der DCF sind –5 dBm bzw. –9 dB pro Kanal. Es werden insgesamt 10 WDM-Kanäle mit einem Abstand von 50 GHz simuliert, und die Augendiagramme, die gezeigt werden, sind für den 5. Kanal. Wenn die Dispersionskompensationsvorrichtung verwendet wird, wird sie vorzugsweise alle 4 Spannen eingesetzt. Offensichtlich ist der Taktjitter für die einfache Karte mit null RDPS so groß, daß das Auge fast vollständig verschlossen ist. Die DMS-Karte ergibt ein besseres Leistungsvermögen, aber die optimale DRX nach 4.000 km Übertragung beträgt 600 ps/nm, was groß und distanzabhängig ist. Die beste Übertragungsleistung wird durch Systeme unter Verwendung der Dispersionskompensationsvorrichtung und dadurch erreicht, daß die Karte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

In realen Systemen ist RDPS auf Grund der mangelhaften Übereinstimmung zwischen der Übertragungsfaser und der DCF bei der Dispersionssteigung möglicherweise nicht für alle WDM-Kanäle identisch. Es ist wichtig, die Übertragungsleistung bei verschiedenen RDPS-Werten zu beurteilen. Die 7A–D zeigen die simulierten Augendiagramme bei 4.000 km bei dichtem WDM mit 10 GB/s-RZ-OOK-Kanälen, die 50 GHz Abstand haben, wobei alle Kanäle kopolar sind, ohne ASE, und mit RDPS = 20 ps/nm (7A, B) und RDPS = 30 ps/nm (7C, D) für die DMS-Karte (7A, C) mit Dpre = –200 ps/nm und DRX = 600 ps/nm, und die Dispersionskarte gemäß der Erfindung mit Dpre = –200 ps/nm, DPGD-DCM = –100 ps/nm pro 4 Spannen und DRX = 0 ps/nm (7B, D). Wieder wird festgestellt, daß das System mit der Dispersionskompensationsvorrichtung und einer Dispersionskarte gemäß der Erfindung die DMS-Systeme für alle RDPS-Werte übertrifft.

Es ist auch wichtig sicherzustellen, daß die Dispersionskarte für Systeme gemäß der Erfindung auch eine gute Übertragungsleistung für 40 GB/s-Signale ermöglicht. 8 zeigt die simulierten Augendiagramme bei 1.600 km für dichte WDM, 40 GB/s, trägerunterdrückte RZ (CSRZ)-OOK-Übertragung, mit Kanälen im Abstand von 100 GHz, alle Kanälen kopolar, ohne ASE, für die drei verschiedenen Dispersionskarten, die auch in 6 verwendet werden. Der Taktjitter für die einfache Karte (7A) ist wieder so groß, daß das Auge fast vollständig verschlossen ist. Die DMS-Karte (7B) ergibt eine bessere Leistung, aber die IFWM verursacht (durch Erzeugen von "Geisterimpulsen") > 3 dB nichtlinearen Abzug. Der nichtlineare Abzug im System, das die Dispersionskompensationsvorrichtung und die Karte gemäß der Erfindung verwendet (7C), beträgt < 2 dB.

Es wurde festgestellt, daß die Dispersionskarte für Systeme gemäß der Erfindung durch Reduzieren des IFWM-Abzugs ebenfalls eine herkömmliche "symmetrische" Dispersionskarte übertrifft (bei der |Dpre| mit wachsender Distanz ansteigt, so daß die distanzabhängige Dispersionsabweichung "symmetrisch" zu null ist). Ferner ist die Dispersionskarte für Systeme gemäß der Erfindung unempfindlich gegen Änderungen von RDPS bei 40 GB/s-Übertragungen.

Da die XPM zwischen kopolaren Kanälen viel stärker als zwischen orthogonal polarisierten Kanälen ist, kann der Interkanal-XPM-Abzug zwischen den geradzahligen Kanälen und den ungeradzahligen Kanälen durch Drehen der relativen Polarisation zwischen den beiden Gruppen weiter reduziert werden. Dies kann in der Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß der Erfindung durch Einfügen einer Polarisationssteuerung (PC) in einen oder mehrere der zwei Wege (d.h. den geradzahligen Kanalweg oder den ungeradzahligen Kanalweg) erreicht werden.

9 zeigt ein Blockdiagramm einer Dispersionskompensationsvorrichtung 900 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer PC 920. Die Dispersionskompensationsvorrichtung 900 fungiert in einer ähnlichen Weise wie die Dispersionskompensationsvorrichtung, die oben mit Bezug auf 2 diskutiert wurde. Das Hinzufügen der Polarisationssteuerung 920 kann für einen beträchtlichen Anstieg der Systemleistung sorgen. Nimmt man an, daß die relative Polarisation zwischen den geradzahligen Kanälen und den ungeradzahligen Kanälen um 45 Grad bei jeder Dispersionskompensationsvorrichtung gedreht wird, die in einem System verwendet wird, so stellt man fest, daß die (nichtlineare) Leistungstoleranz um ~1 dB ansteigt. Die PC 920 kann eine einfache Faser-PC, ein Polarisations-Scrambler oder dergleichen sein.

Es versteht sich, daß die relative Zeitverzögerung zwischen den geradzahligen Kanälen und den ungeradzahligen Kanälen in jeder Dispersionskompensationsvorrichtung möglicherweise in den tatsächlichen kommerziellen Implementierungen nicht exakt dieselbe ist. Praktisch bringen die zufälligen Zeitversetzungen zwischen den geradzahligen und ungeradzahligen Kanälen in verschiedenen Dispersionskompensationsvorrichtungen in einem System die Kollisionen zwischen zwei Gruppen noch weiter durcheinander und bewirken, daß die Taktjitter sich zufälliger aufsummieren. Daher ist die Gesamtbeurteilung der Übertragungsleistung in Systemen mit einer Dispersionskarte gemäß der Erfindung, die durch Simulationen prognostiziert wird, gültig.

Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, daß die Dispersionskompensationsvorrichtung 200 von 2 natürlich in einem OADM, wie zum Beispiel dem OADM 1000, das in 10 gezeigt wird, implementiert werden kann. Eine integrierte Vorrichtung würde effektiv die Verschachteler 1012, 1032 des OADM 1000 von 10 und die Verschachteler 212, 232 der Dispersionskompensationsvorrichtung 200 kombinieren.

Wie aus 10 zu erkennen ist, ist das OADM 1000 eine Sechs-Port-Vorrichtung, die einen Haupteingangsport 1002, einen Hauptausgangsport 1004, zwei Drop-Ports 1006a–b und zwei Add-Ports 1008a–b umfassen.

OADM 1000 arbeitet, indem es WDM-Signale, die an den Haupteingangsport 1002 angelegt werden, durch den ersten Verschachteler 1012 lenkt, der die Eingangs-WDM-Kanäle in geradzahlige Kanäle und ungeradzahlige Kanäle entschachtelt, die in ihrer Frequenz um den minimalen Kanalabstand der WDM-Kanäle versetzt sind. Die ungeradzahligen und geradzahligen Kanäle werden aus dem Verschachteler an einem ersten Ausgangsport 1012a bzw. einem zweiten Ausgangsport 1012b ausgegeben oder umgekehrt. Die ungeradzahligen und geradzahligen Kanäle werden zu den Drop-Ports 1006a–b durch die Teiler (splitter) 1014a–b gelenkt, z.B. für die Verteilung auf lokale Empfänger, oder zum Hauptausgangsport 1004 (z.B. zur weiteren Übertragung über das Netz). Die Signale, die an den Drop-Ports 1006a–b herausgenommen werden, werden unter Verwendung der Wellenlängenblocker 1016a–b daran gehindert, den Hauptausgangsport 1004 zu erreichen.

Einige oder alle der vorher nicht genutzten WDM-Kanäle und/oder der WDM-Kanäle, die den herausgenommenen Signalen entsprechen, können dann zum Senden der optischen Signale verwendet werden, die an die Add-Ports 1008a–b angelegt wurden, z.B. von lokalen Sendern.

Die Lichtsignale, die an die Add-Ports 1008a–b angelegt werden, werden unter Verwendung von Kombinatoren 1034a–b mit den Lichtsignalen kombiniert, die am Haupteingangsport 1002 empfangen werden, welche nicht an den Drop-Ports 1006a–b herausgenommen wurden.

Lichtsignale, die an den Ports 1032a und 1032b (d.h. den geradzahligen Kanälen bzw. den ungeradzahligen Kanälen) empfangen werden, werden unter Verwendung eines zweiten Verschachtelers 1032 verschachtelt und am Hauptausgangsport 1004 ausgegeben.

Die DCMs 1015a und 1015b sind, ähnlich wie die DCMs, die oben mit Bezug auf 2 diskutiert wurden, vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Verschachteler 1012 und 1032 angeschlossen, wie in 10 gezeigt, um für die Dispersionskompensation für einen oder mehrere der geradzahligen oder ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals 1002 zu sorgen.

Obwohl die vorliegende Erfindung gemäß den Ausführungsformen, die gezeigt wurden, beschrieben wurde, werden Fachleute auf diesem Gebiet ohne weiteres erkennen, daß es Änderungen an den Ausführungsformen geben kann und daß diese Änderungen innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegen würden. Dementsprechend können viele Änderungen von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden, ohne den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche zu verlassen.


Anspruch[de]
Dispersionskompensatorvorrichtung mit folgendem:

einem ersten Verschachteler (212) zum Entschachteln von gerad- und ungeradzahligen Kanälen eines WDM-Signals (202) auf einen ersten Ausgangsanschluß bzw. einen zweiten Ausgangsanschluß;

gekennzeichnet durch folgendes:

ein erstes, an den ersten Ausgangsanschluß angekoppeltes Dispersionskompensationsmodul DCM (215a) und ein zweites, an den zweiten Ausgangsanschluß angekoppeltes DCM (215b), wobei (i) das erste DCM und das zweite DCM jeweils ein DCM mit periodischer Gruppenlaufzeit PGD zur Bereitstellung von Dispersionskompensation für diejenigen der Kanäle des zugelieferten WDM-Signals sind, wobei das erste DCM und das zweite DCM PGD-DCM sind, (ii) das erste und zweite DCM im wesentlichen die gleiche Periode aufweisen und ihre Paßbänder um rund die Hälfte der Periode versetzt sind, und (iii) die Mittenfrequenz jedes der Paßbänder des ersten DCM auf eine jeweilige der Mittenfrequenzen der geradzahligen Kanäle ausgerichtet ist und die Mittenfrequenz jedes der Paßbänder des zweiten DCM auf eine jeweilige der Mittenfrequenzen der ungeradzahligen Kanäle ausgerichtet ist; und

einen an den ersten und zweiten DCM angekoppelten zweiten Verschachteler (232) zum Verschachteln der dispersionskompensierten gerad- und ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Nutzbandbreite jedes Paßbandes jedes der ersten und zweiten DCM größer als der Abstand zwischen den Mittenfrequenzen benachbarter der ungerad- und geradzahligen Kanäle ist. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Nutzbandbreite jedes Paßbandes jedes der ersten und zweiten PGD-DCM größer als der Abstand zwischen den Mittenfrequenzen benachbarter der ungerad- und geradzahligen Kanäle ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer des ersten DCM und des zweiten DCM mit mindestens einem des ersten Verschachtelers oder des zweiten Verschachtelers integriert ist, um Gruppenlaufzeit in Variationskompensation und Dispersionskompensation bereitzustellen. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer zwischen den ersten Verschachteler und den zweiten Verschachteler eingekoppelten Polarisationssteuerung (920) zum Steuern der Polarisation mindestens eines der gerad- oder ungeradzahligen Kanäle des WDM-Signals. Optisches Übertragungssystem mit folgendem:

einer Mehrzahl von Dispersionskompensationsvorrichtungen nach Anspruch 1 zur verteilten Dispersionskompensation an einer Mehrzahl von DCM-Knoten (dispersion compensation module) im Übertragungssystem.
System nach Anspruch 6, wobei jede Dispersionskompensationsvorrichtung in einem DCM-Knoten zum Kompensieren der in einer Übertragungsstrecke von einem vorhergehenden DCM-Knoten angesammelten Dispersion eingerichtet ist. System nach Anspruch 7, wobei jede Dispersionskompensationsvorrichtung die angesammelte Dispersion in der Übertragungsstrecke voll kompensiert. System nach Anspruch 6, wobei einer oder mehrere der DCM-Knoten ein optischer Add/Drop-Multiplexerknoten ist. Verfahren zur Dispersionskompensation mit folgendem:

Entschachteln von gerad- und ungeradzahligen Kanälen eines DWDM-Signals;

Dispersionskompensieren an mindestens einem oder mehreren der geradzahligen und mindestens einem oder mehreren der ungeradzahligen Kanäle des DWDM-Signals unter Verwendung eines ersten Dispersionskompensationsmoduls mit periodischer Gruppenlaufzeit PGD-DCM und eines zweiten PGD-DCM, wobei das erste und zweite PGD-DCM im wesentlichen die gleiche Periode aufweisen und ihre Paßbänder um rund die Hälfte dieser Periode versetzt sind, und die Mittenfrequenz jedes der Paßbänder des ersten PGD-DCM auf eine jeweilige der Mittenfrequenzen der geradzahligen Kanäle ausgerichtet ist und die Mittenfrequenz jedes der Paßbänder des zweiten PGD-DCM auf eine jeweilige der Mittenfrequenzen der ungeradzahligen Kanäle ausgerichtet ist; und

Verschachteln der dispersionskompensierten geradzahligen und ungeradzahligen Kanäle des DWDM-Signals.






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