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WO2001086847A1 - Method for the quality and identity control of wavelength channels in optical transmission systems - Google Patents

Method for the quality and identity control of wavelength channels in optical transmission systems Download PDF

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WO2001086847A1
WO2001086847A1 PCT/DE2001/001858 DE0101858W WO0186847A1 WO 2001086847 A1 WO2001086847 A1 WO 2001086847A1 DE 0101858 W DE0101858 W DE 0101858W WO 0186847 A1 WO0186847 A1 WO 0186847A1
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WO
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control signal
signal
transmission
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PCT/DE2001/001858
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Michael Rohde
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HEINRICH-HERTZ-INSTITUT FüR NACHRICHTENTECHNIK BERLIN GMBH
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Publication date
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    • H04B2210/07—Monitoring an optical transmission system using a supervisory signal
    • H04B2210/078—Monitoring an optical transmission system using a supervisory signal using a separate wavelength

Definitions

  • optical transmission networks the data signals that are transmitted in very high density and at very high speed are degraded by the transport routes and the transmission components present in the networks.
  • Communication network users expect error-free data transmission.
  • the quality of the transmitted data must be checked continuously or at defined intervals to ensure that it is free of errors.
  • the quality of the data transmission must be determined at least before a transmission link is started up or put back into operation. It is also necessary to check the identity of wavelength channels in optical networks.
  • network management information e.g. for signaling or control purposes
  • a proven method for determining the signal quality is to determine the bit error rate (BER).
  • BER bit error rate
  • This method either a known data signal of sufficient length in which an error is likely to occur, or an error detection code is transmitted and the errors determined are counted.
  • the disadvantage of this method is in the large number of bits to be transmitted and evaluated, which means that this method is very time-consuming and no immediate (real-time) information about the quality of the data signals is possible.
  • Another disadvantage is that the broadband facilities that are required at high data rates are expensive.
  • this method cannot be used during the operating phase since a known signal must be transmitted instead of the useful signal.
  • histogram methods are used in which the useful signal is used to generate amplitude statistics, from which conclusions can be drawn about the useful signal quality and possible causes of interference.
  • Such a method is described in C.M. Weinert et al "Histogram method for identification and evaluation of crosstalk" (OFC 2000, Technical Digest, ThD5, pp. 56-58, 2000).
  • management information eg for signaling or controlling network elements
  • ECOC 99 Session In-band signaling Channel for all optical WDM networks
  • Nice, France CDMA method has been described.
  • a signaling signal is modulated onto the useful signal.
  • the data rate of the signaling channel is limited by the spread spectrum and the tolerable interference with the useful signal.
  • a statement about the quality of the useful signal cannot and should not be derived with this method; a statement about the identity would in principle be possible.
  • the object of the invention is to provide a method with which both identity indicators for identifying the respective wave length channel are transmitted as well as a statement on the transmission quality of the useful signal over an optical transmission path is made possible and signaling information is possibly transmitted to network components with the useful signal.
  • a low-rate control signal of a carrier frequency is modulated and added to the useful signal in an electrical frequency multiplexing method, the carrier frequency being selected immediately above the highest useful signal frequency relevant for the transmission.
  • the control signal is provided by a control signal transmitter and contains coded information for identifying the wavelength channels and for the quality assessment of the transmission link, as well as network management information, for example for controlling network elements. The sum signal is then coupled into the optical transmission network.
  • an optical transmission path which can be a part of an optical transmission path
  • a small part of the optical power for the evaluation of the control signal is coupled out of the sum signal at an optical network node or a network element.
  • a fast photodetector ensures opto-electrical conversion. Filtering and renewed frequency conversion means that the low-rate digital control signal is recovered and evaluated in terms of information content and quality in the digital receiver.
  • the information that is transmitted with the control signal serves on the one hand to identify the signal, ie to verify the optical switching functionality, and on the other hand to transmit network management information between network elements or between network management system and network elements.
  • the quality of the control signal ie the bit error frequency BER, is determined using conventional methods.
  • the quality of the useful signal is inferred from the quality of the control signal. Because the degradation effects on the optical transmission link impair the control signal more than the useful signal due to its higher frequency components, a "worst-case" estimate can be made of the quality of the control signal and the quality of the useful signal. A defined quality of the useful signal can thus always be ensured.
  • the advantage of this method is, in particular, that commercially available and inexpensive electronic components can be used for the generation and evaluation of the control signal, since it is modulated onto a narrow-band carrier frequency.
  • the determination z. B. the bit error rate of the low-rate control signal can be done much easier than for the broadband and high-rate useful signal. Since the transmission quality of the optical transmission link is determined on the basis of the quality of the control signal, this can, in addition to the continuous monitoring of the current useful signal during operation, also before start-up or recommissioning, e.g. B. after maintenance work of the network can be determined without transmitting a useful signal.
  • this method there is the possibility of concluding by increasing the carrier frequency of the control signal and evaluating the quality of the transmitted control signal that the useful signal frequency and thus the data rate can be increased with sufficient useful signal quality.
  • Another advantage of the inventive solution is that at any optical network node or network element within the optical transmission path, a small part of the optical power is decoupled from the sum signal for evaluating the control signal. In this way, the relevant information such as identity tags and network management information can be received and evaluated. The quality of the transmission path covered up to this point is determined at each of these network nodes or network elements, as a result of which the causes of errors in the optical transmission can be determined specifically and quickly.
  • FIG. 1 Schematic representation of a transmission link.
  • Fig. 2 useful signal and control signal in the RF spectrum.
  • Fig. 3 useful signal and control signal in the optical spectrum
  • the control signal 3 is provided by a control signal transmitter 3.1. It contains information that can be used to identify the useful signal 2, i.e. the verification of the optical switching functionality, as well as the determination of the transmission quality and possibly the network management, for example as signaling and control information for the network elements of an optical network.
  • the control signal 3 is modulated onto a carrier frequency in an RF modulator 3.3. The selected carrier frequency lies above the highest useful signal frequency relevant for the transmission.
  • the useful signal 2 is combined by an electrical frequency multiplexer 4.1 with the control signal 3 to form a sum signal 4.
  • This sum signal 4 is modulated by an optical modulator 5 to an optical carrier frequency provided by a laser and is coupled into the optical transmission network 1 at the feed-in point 1.1.
  • the optical signal is integrated into one by means of an optical demodulator 6 (eg photo receiver) electrical signal, the sum signal 4, consisting of useful signal 2 and control signal 3, converted.
  • the useful signal 2 and the control signal 3 are separated from the sum signal 4 in an electrical frequency demultiplexer 4.2.
  • the useful signal 2 is made available for further transmission purposes.
  • control signal 3 is transformed back into the baseband in an HF demodulator 3.4 and forwarded to the control signal receiver 3.2 for evaluation.
  • the information transmitted with the control signal 3 is evaluated using conventional methods and used for signal identification and optionally as network management information, for example as control information for network elements.
  • the quality of the control signal 3 received by the control signal receiver 3.2 is evaluated using known and customary methods for determining the bit error rate BER in order to be able to draw conclusions about the quality of the transmission link. Since the control signal 3 is narrowband and has a low data rate, the bit error rate BER can be determined with comparatively little effort. Conventional methods of channel coding or forward error correction (FEC) can be used to reliably transmit the information. These methods include error protection coding optimized for the respective channel, for which a certain additional capacity (overhead, redundancy) must be reserved in the respective data channel.
  • FEC forward error correction
  • a "worst-case estimate" can be carried out for the bit error rate of the useful signal 2 from the bit error rate of the control signal 3. That is, if the transmitted control signal 3 at the control signal receiver 3.2 is of sufficient quality, an adequate transmission quality of the useful signal 2 is ensured in any case.
  • the transmission quality does not have to be determined particularly quickly, since a trend can be recognized here and the error rate of the control signal always rises before the useful signal is impaired, so that appropriate measures can be initiated in good time.
  • the transmission quality of the optical transmission link 1 is determined on the basis of the determined quality of the transmitted control signal 3, this can also be determined without a useful signal 2 being transmitted must become. This method can therefore also be used before the start-up of a transmission link 1 in order to ensure the quality of the useful signal from the beginning.
  • the different carrier frequencies can be provided by means of a tunable RF modulator 3.3 or RF demodulator 3.4 or as graduated carrier frequencies by various fixed RF carriers.
  • the useful signal 2 shows the useful signal 2 and the control signal 3 in the HF spectrum as it is available as a sum signal 4 before the modulation onto the optical carrier frequency.
  • the electrical power density is plotted on a logarithmic scale.
  • the useful signal 2 covers a spectrum from 0 to approx. 9.75 GHz, while the control signal 3 has a frequency spectrum from approx. 9.75 to 10.25 GHz.
  • the control signal 3 is a low-rate signal that is modulated onto a carrier frequency that is selected above the highest useful signal frequency relevant for the transmission. In this example, the carrier frequency for the control signal 3 was chosen to be 10 GHz.
  • Above the control signal 3, a portion of the useful signal spectrum is shown that is not used for the transmission of the useful signal 2. This portion has a very high attenuation (between 10 and 40 dB). It can be filtered out of the HF spectrum by means of appropriately selected filters or attenuated even more so that it is practically no longer available.
  • the useful signal 2 and the control signal 3 in the optical spectrum shows the useful signal 2 and the control signal 3 in the optical spectrum, as it is coupled into the optical transmission link 1 as a sum signal 4 after the modulation onto the optical carrier frequency, shown.
  • the optical power density is plotted on a logarithmic scale. It is based on the optical carrier frequency (laser frequency) of 193.1 THz used.
  • the portion of the useful signal spectrum above the control signal 3 that is not used for the transmission of the useful signal 2 is also shown here. This portion has an even stronger attenuation here than in the HF spectrum. If this portion has already been filtered out of the HF spectrum, it is practically no longer present in the optical spectrum.
  • the main advantage in receiving and evaluating the control signal 3 is that, owing to the narrowband nature and low nature of the control signal 3, commercially available and inexpensive electronic components can be used.

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Abstract

In order to guarantee the quality of data transmission, the data transmitted have to be examined for their quality. It is also necessary to control the identity of the wavelength channels and to transmit system management information. According to the invention, a low-rate control signal is modulated onto a carrier frequency that lies immediately above the highest useful signal frequency relevant for transmission, it is then added to the useful signal by electrical frequency-division multiplexing and coupled into the transmission system as an accumulated signal. The control signal contains information on the identity characterization of the wavelength channels and on quality assessment as well as system management information.

Description

Bezeichnungdescription
Verfahren zur Qualitäts- und Identitätskontrolle von Wellenlängenkanälen in optischen ÜbertragungsnetzenProcess for quality and identity control of wavelength channels in optical transmission networks
Beschreibungdescription
In optischen Übertragungsnetzen werden die Datensignale, die in sehr hoher Dichte und mit sehr hoher Geschwindigkeit übertragen werden, durch die Transportstrecken und die in den Netzen vorhandenen Übertragungskomponenten degradiert. Die Nutzer der Kommunikationsnetze erwarten eine fehlerfreie Datenübertragung. Damit die Fehlerfreiheit gewährleistet werden kann, muß die Güte der übertragenen Daten kontinuierlich oder in definierten Abständen überprüft werden. Zumindest aber vor einer Inbetriebnahme bzw. Wiederinbetriebnahme einer Übertragungsstrecke ist die Qualität der Datenübertragung zu ermitteln. Weiterhin ist die Kontrolle der Identität von Wellenlängenkanälen in optischen Netzen erforderlich. Außerdem müssen Netzmanagementinformationen (u. a. zu Signalisierungs- bzw. Steuerungszwecken) zu Netzelementen im optischen Netz übertragen werden.In optical transmission networks, the data signals that are transmitted in very high density and at very high speed are degraded by the transport routes and the transmission components present in the networks. Communication network users expect error-free data transmission. The quality of the transmitted data must be checked continuously or at defined intervals to ensure that it is free of errors. However, the quality of the data transmission must be determined at least before a transmission link is started up or put back into operation. It is also necessary to check the identity of wavelength channels in optical networks. In addition, network management information (e.g. for signaling or control purposes) must be transmitted to network elements in the optical network.
Lösungen zur gleichzeitigen Realisierung vorgenannter Aufgaben sind bisher nicht bekannt. Bekannte Lösungen ermöglichen eine gleichzeitige Kontrolle der Identität und der Qualität des optischen Signals nicht oder nur mit Einschränkungen.Solutions for the simultaneous realization of the aforementioned tasks are not yet known. Known solutions do not allow the identity and the quality of the optical signal to be checked at the same time, or only to a limited extent.
Eine bewährte Methode zur Bestimmung der Signalgüte ist die Ermittlung der Bitfehlerrate (BER). Bei dieser Methode wird entweder ein bekanntes Datensignal ausreichender Länge, in dem mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehler auftritt, oder ein Fehlererkennungscode übermittelt und die ermittelten Fehler werden ausgezählt. Der Nachteil dieser Methode besteht in der Vielzahl der zu übertragenden und auszuwertenden Bits, wodurch diese Methode sehr zeitaufwendig ist und keine sofortige (echtzeitnahe) Aussage über die Güte der Datensignale möglich ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die breitbandigen Einrichtungen, die bei hohen Daten- raten erforderlich sind, teuer sind. Außerdem kann dieses Verfahren nicht während der Betriebsphase angewandt werden, da anstelle des Nutzsignals ein bekanntes Signal übertragen werden muß.A proven method for determining the signal quality is to determine the bit error rate (BER). In this method, either a known data signal of sufficient length in which an error is likely to occur, or an error detection code is transmitted and the errors determined are counted. The disadvantage of this method is in the large number of bits to be transmitted and evaluated, which means that this method is very time-consuming and no immediate (real-time) information about the quality of the data signals is possible. Another disadvantage is that the broadband facilities that are required at high data rates are expensive. In addition, this method cannot be used during the operating phase since a known signal must be transmitted instead of the useful signal.
Um den Aufwand gegenüber den Verfahren zur Ermittlung der Bitfehlerrate zu reduzieren, werden Histogrammverfahren angewendet, bei denen das Nutzsignal zur Erstellung einer Amplitudenstatistik verwendet wird, aus der Rückschlüsse auf die Nutzsignalqualität und evtl. Störursachen abgeleitet werden. Ein derartiges Verfahren wird beschrieben in C. M. Weinert et al "Histogram method for identification and evaluation of crosstalk" (OFC 2000, Technical Digest, ThD5, S. 56-58, 2000).In order to reduce the effort compared to the methods for determining the bit error rate, histogram methods are used in which the useful signal is used to generate amplitude statistics, from which conclusions can be drawn about the useful signal quality and possible causes of interference. Such a method is described in C.M. Weinert et al "Histogram method for identification and evaluation of crosstalk" (OFC 2000, Technical Digest, ThD5, pp. 56-58, 2000).
Eine Überwachung der Nutzsignalidentität ist mit diesen Verfahren nicht möglich.Monitoring of the useful signal identity is not possible with these methods.
Für die Übertragung von Management-Informationen (z. B. zur Signalisierung bzw. Steuerung von Netzelementen) ist in "Spread spectrum in-band signalling Channel for all optical WDM-Networks" ECOC 99, 26-30 September 1999, Nice, France ein CDMA-Verfahren beschrieben worden. Hierbei wird ein Signalisierungssignal auf das Nutzsignal aufmoduliert. Die Datenrate des Signalisierungskanals ist bei diesen Verfahren durch die Bandspreizung und die tolerierbare Interferenz mit dem Nutzsignal begrenzt. Eine Aussage über die Qualität des Nutzsignals kann und soll bei diesem Verfahren nicht abgeleitet werden, eine Aussage über die Identität wäre grundsätzlich möglich.For the transmission of management information (eg for signaling or controlling network elements) is in "Spread spectrum in-band signaling Channel for all optical WDM networks" ECOC 99, September 26-30, 1999, Nice, France CDMA method has been described. Here, a signaling signal is modulated onto the useful signal. In these methods, the data rate of the signaling channel is limited by the spread spectrum and the tolerable interference with the useful signal. A statement about the quality of the useful signal cannot and should not be derived with this method; a statement about the identity would in principle be possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem sowohl Identitätskennzeichen zur Identifizierung des jeweiligen Wellen- längenkanals übertragen werden als auch eine Aussage zur Übertragungsqualität des Nutzsignals über eine optische Übertragungsstrecke ermöglicht wird und gegebenenfalls Signalisierungsinformationen an Netzkomponenten mit dem Nutzsignal übertragen werden.The object of the invention is to provide a method with which both identity indicators for identifying the respective wave length channel are transmitted as well as a statement on the transmission quality of the useful signal over an optical transmission path is made possible and signaling information is possibly transmitted to network components with the useful signal.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, indem ein niederratiges Kontrollsignal einer Trägerfrequenz aufmoduliert und in einem elektrischen Frequenzmultiplexverfahren dem Nutzsignal hinzugefügt wird, wobei die Trägerfrequenz unmittelbar oberhalb der höchsten für die Übertragung relevanten Nutzsignalfrequenz gewählt wird. Das Kontrollsignal wird durch einen Kontrollsignalsender bereitgestellt und enthält kodierte Informationen für die Identitätskennzeichnung der Wellenlängenkanäle und für die Qualitätsbeurteilung der Übertragungsstrecke sowie Netzmanagementinformationen, beispielsweise zur Steuerung von Netzelementen. Das Summensignal wird anschließend in das optische Übertragungsnetz eingekoppelt.According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of patent claim 1, in that a low-rate control signal of a carrier frequency is modulated and added to the useful signal in an electrical frequency multiplexing method, the carrier frequency being selected immediately above the highest useful signal frequency relevant for the transmission. The control signal is provided by a control signal transmitter and contains coded information for identifying the wavelength channels and for the quality assessment of the transmission link, as well as network management information, for example for controlling network elements. The sum signal is then coupled into the optical transmission network.
Aus dem Summensignal wird nach Durchlaufen eines optischen Übertragungsweges, der ein Teilstück einer optischen Übertragungsstrecke sein kann, an einem optischen Netzknoten bzw. einem Netzelement ein kleiner Teil der optischen Leistung zur Auswertung des Kontrollsignals ausgekoppelt. Ein schneller Photodetektor sorgt für eine opto-elektrische Wandlung, durch Filterung und neuerliche Frequenzumsetzung wird das niederratige digitale Kontrollsignal wiedergewonnen und im digitalen Emp- fänger bezüglich Informationsgehalt und Qualität ausgewertet. Die Information, die mit dem Kontrollsignal übertragen wird, dient einerseits der Identifizierung des Signals, d.h. Verifizierung der optischen Schaltfunktionalität, und andererseits der Übertragung von Netzmanagementinformation zwischen Netzelementen oder zwischen Netzmanagement- System und Netzelementen. Die Qualität des Kontrollsignals, d. h. die Bitfehlerhäufigkeit BER, wird mit üblichen Verfahren ermittelt. Aus der Qualität des Kontrollsignals wird auf die Qualität des Nutzsignals geschlossen. Weil die Degradationseffekte auf der optischen Übertragungsstrecke das Kontrollsignal wegen seiner höheren Frequenzanteile stärker beeinträchtigen als das Nutzsignal, kann im Rahmen einer "worst-case" Abschätzung von der Qualität des Kontrollsignals auf die Qualität des Nutzsignals geschlußfolgert werden. Somit kann stets eine definierte Qualität des Nutzsignals sichergestellt werden.After passing through an optical transmission path, which can be a part of an optical transmission path, a small part of the optical power for the evaluation of the control signal is coupled out of the sum signal at an optical network node or a network element. A fast photodetector ensures opto-electrical conversion. Filtering and renewed frequency conversion means that the low-rate digital control signal is recovered and evaluated in terms of information content and quality in the digital receiver. The information that is transmitted with the control signal serves on the one hand to identify the signal, ie to verify the optical switching functionality, and on the other hand to transmit network management information between network elements or between network management system and network elements. The quality of the control signal, ie the bit error frequency BER, is determined using conventional methods. The quality of the useful signal is inferred from the quality of the control signal. Because the degradation effects on the optical transmission link impair the control signal more than the useful signal due to its higher frequency components, a "worst-case" estimate can be made of the quality of the control signal and the quality of the useful signal. A defined quality of the useful signal can thus always be ensured.
Der Vorteil dieses Verfahrens besteht insbesondere darin, daß für die Erzeugung und Auswertung des Kontrollsignals, da es auf eine schmal- bandige Trägerfrequenz moduliert wird, handelsübliche und preiswerte Elektronikkomponenten eingesetzt werden können. Die Ermittlung z. B. der Bitfehlerrate des niederratigen Kontrollsignals kann wesentlich einfacher erfolgen als für das breitbandige und hochratige Nutzsignal. Da die Übertragungsqualität der optischen Übertragungsstrecke anhand der Qualität des Kontrollsignals ermittelt wird, kann diese, neben der kontinuierlichen Überwachung des aktuellen Nutzsignals während des Betriebs auch vor der Inbetriebnahme bzw. Wiederinbetriebnahme, z. B. nach Wartungsarbeiten des Netzes, ohne Übermittlung eines Nutzsignals ermittelt werden. Außerdem besteht bei diesem Verfahren die Möglichkeit, durch gezielte Erhöhung der Trägerfrequenz des Kontrollsignals und Auswertung der Qualität des übertragenen Kontrollsignals auf die mögliche Erhöhung der Nutzsignalfrequenz und damit der Datenrate bei hinreichender Nutzsignal- qualität zu schlußfolgern.The advantage of this method is, in particular, that commercially available and inexpensive electronic components can be used for the generation and evaluation of the control signal, since it is modulated onto a narrow-band carrier frequency. The determination z. B. the bit error rate of the low-rate control signal can be done much easier than for the broadband and high-rate useful signal. Since the transmission quality of the optical transmission link is determined on the basis of the quality of the control signal, this can, in addition to the continuous monitoring of the current useful signal during operation, also before start-up or recommissioning, e.g. B. after maintenance work of the network can be determined without transmitting a useful signal. In addition, in this method there is the possibility of concluding by increasing the carrier frequency of the control signal and evaluating the quality of the transmitted control signal that the useful signal frequency and thus the data rate can be increased with sufficient useful signal quality.
Ein weiterer Vorteil der erfinderischen Lösung besteht darin, daß an jedem beliebigen optischen Netzknoten oder Netzelement innerhalb der optischen Übertragungsstrecke ein kleiner Teil der optischen Leistung zur Auswertung des Kontroilsignals aus dem Summensignal ausgekoppelt wird. Somit können an jedem optischen Netzknoten oder Netzelement die relevanten Informationen, wie Identitätskennzeichen und Netzmanagementinformatio- nen empfangen und ausgewertet werden. An jedem dieser Netzknoten bzw. Netzelemente wird die Qualität des bis hierhin zurückgelegten Übertragungsweges festgestellt, wodurch Fehlerursachen der optischen Übertragung gezielt und schnell ermittelt werden können.Another advantage of the inventive solution is that at any optical network node or network element within the optical transmission path, a small part of the optical power is decoupled from the sum signal for evaluating the control signal. In this way, the relevant information such as identity tags and network management information can be received and evaluated. The quality of the transmission path covered up to this point is determined at each of these network nodes or network elements, as a result of which the causes of errors in the optical transmission can be determined specifically and quickly.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnugen stellen dar:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The associated drawings represent:
Fig. 1 Prinzipdarstellung einer Übertragungsstrecke Fig. 2 Nutzsignal und Kontrollsignal im HF-Spektrum Fig. 3 Nutzsignal und Kontrollsignal im optischen SpektrumFig. 1 Schematic representation of a transmission link. Fig. 2 useful signal and control signal in the RF spectrum. Fig. 3 useful signal and control signal in the optical spectrum
In der Fig. 1 ist eine Nachrichtenübertragungsstrecke mit einer optischen Übertragungstrecke 1 im Prinzip dargestellt.1 shows a message transmission link with an optical transmission link 1 in principle.
Das Kontrollsignal 3 wird durch einen Kontrollsignalsender 3.1 bereitgestellt. Es beinhaltet Informationen, die sowohl der Identifizierung des Nutzsignals 2, d.h. der Verifizierung der optischen Schaltfunktionalität, als auch der Ermittlung der Übertragungsqualität sowie gegebenenfalls dem Netz- management, beispielsweise als Signalisierungs- und Steuerungsinformationen für die Netzelemente eines optischen Netzes, dienen können. Das Kontrollsignal 3 wird in einem HF-Modulator 3.3 auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert. Die gewählte Trägerfrequenz liegt oberhalb der höchsten für die Übertragung relevanten Nutzsignalfrequenz.The control signal 3 is provided by a control signal transmitter 3.1. It contains information that can be used to identify the useful signal 2, i.e. the verification of the optical switching functionality, as well as the determination of the transmission quality and possibly the network management, for example as signaling and control information for the network elements of an optical network. The control signal 3 is modulated onto a carrier frequency in an RF modulator 3.3. The selected carrier frequency lies above the highest useful signal frequency relevant for the transmission.
Das Nutzsignal 2 wird durch einen elektrischen Frequenzmultiplexer 4.1 mit dem Kontrollsignal 3 zu einem Summensignal 4 zusammengefügt. Dieses Summensignal 4 wird durch einen optischen Modulator 5 auf eine durch einen Laser bereitgestellte optische Trägerfrequenz moduliert und am Einspeisepunkt 1.1 in das optische Übertragungsnetz 1 eingekoppelt. Am Endpunkt der optischen Übertragungsstrecke 1.2 wird das optische Signal mittels eines optischen Demodulators 6 (z. B. Photoempfänger) in ein elektrisches Signal, das Summensignal 4, bestehend aus Nutzsignal 2 und Kontrollsignal 3, umgewandelt. Aus dem Summensignal 4 werden in einem elektrischen Frequenzdemultiplexer 4.2 das Nutzsignal 2 und das Kontrollsignal 3 getrennt herausgelöst. Das Nutzsignal 2 wird für weitere Übertragungszwecke bereitgestellt.The useful signal 2 is combined by an electrical frequency multiplexer 4.1 with the control signal 3 to form a sum signal 4. This sum signal 4 is modulated by an optical modulator 5 to an optical carrier frequency provided by a laser and is coupled into the optical transmission network 1 at the feed-in point 1.1. At the end point of the optical transmission path 1.2, the optical signal is integrated into one by means of an optical demodulator 6 (eg photo receiver) electrical signal, the sum signal 4, consisting of useful signal 2 and control signal 3, converted. The useful signal 2 and the control signal 3 are separated from the sum signal 4 in an electrical frequency demultiplexer 4.2. The useful signal 2 is made available for further transmission purposes.
Das Kontrollsignal 3 wird in einem HF-Demodulator 3.4 in das Basisband rücktransformiert und an den Kontrollsignalempfänger 3.2 zur Auswertung weitergeleitet.The control signal 3 is transformed back into the baseband in an HF demodulator 3.4 and forwarded to the control signal receiver 3.2 for evaluation.
Eine ähnliche Anordnung, wie sie am Ende 1.2 der optischen Übertragungsstrecke 1 vorgesehen ist, kann an jedem Netzknoten bzw. Netzelement 1.n angeordnet werden. Da an diesen Netzknoten bzw. Netzelementen 1.n das Nutzsignal 2 nicht benötigt wird und nur das Kontroll- signal 3 ausgewertet werden soll, wird in einem Bandpaßfilter 7, das dem optischen Demodulator 6 nachgeschaltet ist, lediglich das Kontrollsignal 3 aus dem Summensignal 4 herausgefiltert und an einen HF-Demodulator 3.4 zur Rücktransformation in das Basisband weitergeleitet. Das Kontrollsignal wird in dem nachfolgenden Kontrollsignalempfänger 3.2 ausgewertet.A similar arrangement, as is provided at the end 1.2 of the optical transmission link 1, can be arranged on each network node or network element 1.n. Since the useful signal 2 is not required at these network nodes or network elements 1.n and only the control signal 3 is to be evaluated, only the control signal 3 is filtered out of the sum signal 4 in a bandpass filter 7 which is connected downstream of the optical demodulator 6 and forwarded to an RF demodulator 3.4 for back-transformation into the baseband. The control signal is evaluated in the following control signal receiver 3.2.
Die mit dem Kontrollsignal 3 übertragenen Informationen werden mit herkömmlichen Verfahren ausgewertet und zur Signalidentifikation sowie gegebenenfalls als Netzmanagementinformationen, beispielsweise als Steuerungsinformationen für Netzelemente, genutzt.The information transmitted with the control signal 3 is evaluated using conventional methods and used for signal identification and optionally as network management information, for example as control information for network elements.
Das durch den Kontrollsignalempfänger 3.2 empfangene Kontrollsignal 3 wird mittels bekannter und üblicher Methoden zur Ermittlung der Bitfehlerrate BER hinsichtlich seiner Qualität ausgewertet, um Rückschlüsse auf die Qualität der Übertragungsstrecke ziehen zu können. Da das Kontrollsignal 3 schmalbandig ist und eine geringe Datenrate aufweist, kann die Bitfehlerrate BER mit vergleichsweise geringem Aufwand ermittelt werden. Zur sicheren Übertragung der Informationen können vor allem konventionelle Verfahren der Kanalkodierung bzw. Vorwärts-Fehlerkorrektur (Forward Error Correction - FEC) eingesetzt werden. Diese Verfahren beinhalten eine für den jeweiligen Kanal optimierte Fehlerschutzkodierung, für die im jeweiligen Datenkanal eine gewisse zusätzliche Kapazität (Overhead, Redundanz) zu reservieren ist.The quality of the control signal 3 received by the control signal receiver 3.2 is evaluated using known and customary methods for determining the bit error rate BER in order to be able to draw conclusions about the quality of the transmission link. Since the control signal 3 is narrowband and has a low data rate, the bit error rate BER can be determined with comparatively little effort. Conventional methods of channel coding or forward error correction (FEC) can be used to reliably transmit the information. These methods include error protection coding optimized for the respective channel, for which a certain additional capacity (overhead, redundancy) must be reserved in the respective data channel.
Die Anwendung dieser an sich bekannten Fehlerschutzkodierung auf den Kontrollkanal hat den Vorteil, daß einerseits sensible Informationen, wie ins- besondere die Steuersignale für die Netzelemente, störungsfrei übertragen werden und gleichzeitig aus der Aktivität eines Fehlerkorrekturalgorithmus die Bitfehlerrate im Kontrollkanal einfach ermittelt wird und somit auf die Qualität der Übertragung geschlossen werden kann.The application of this known error protection coding to the control channel has the advantage that on the one hand sensitive information, in particular the control signals for the network elements, is transmitted without interference and at the same time the bit error rate in the control channel is easily determined from the activity of an error correction algorithm and thus to the Quality of transmission can be concluded.
Da die Degradationseffekte auf der optischen Übertragungsstrecke 1 das Kontrollsignal 3 wegen seiner höheren Frequenzanteile stärker beeinträchtigen als das Nutzsignal 2 mit den geringeren Frequenzanteilen, kann aus der Bitfehlerrate des Kontrollsignals 3 eine "worst-case-Abschätzung" für die Bitfehlerrate des Nutzsignals 2 durchgeführt werden. D. h. wenn das übertragene Kontrollsignal 3 am Kontrollsignalempfänger 3.2 eine hinreichende Qualität aufweist, ist in jedem Falle auch eine ausreichende Übertragungsqualität des Nutzsignals 2 sichergestellt.Since the degradation effects on the optical transmission link 1 impair the control signal 3 more because of its higher frequency components than the useful signal 2 with the lower frequency components, a "worst-case estimate" can be carried out for the bit error rate of the useful signal 2 from the bit error rate of the control signal 3. That is, if the transmitted control signal 3 at the control signal receiver 3.2 is of sufficient quality, an adequate transmission quality of the useful signal 2 is ensured in any case.
Die Ermittlung der Übertragungsqualität muß bei diesem Verfahren nicht besonders schnell erfolgen, da hier ein Trend erkennbar ist und die Fehlerquote des Kontrollsignals immer ansteigt, bevor das Nutzsignal beeinträchtigt wird, so daß rechtzeitig entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.With this method, the transmission quality does not have to be determined particularly quickly, since a trend can be recognized here and the error rate of the control signal always rises before the useful signal is impaired, so that appropriate measures can be initiated in good time.
Da die Übertragungsqualität der optischen Übertragungsstrecke 1 anhand der ermittelten Qualität des übertragenen Kontrollsignals 3 ermittelt wird, kann diese auch ermittelt werden, ohne daß ein Nutzsignal 2 übertragen werden muß. Somit kann dieses Verfahren auch vor der Inbetriebnahme einer Übertragungsstrecke 1 angewendet werden, um die Qualität des Nutzsignals von Anfang an sicherzustellen. Außerdem kann durch gezielte schrittweise Erhöhung der Trägerfrequenz des Kontrollsignals 3 und jewei- lige Auswertung der Qualität des Kontrollsignals 3 festgestellt werden, bis zu welcher Frequenz das Nutzsignal 2 erhöht werden darf, um noch eine hinreichende Übertragungsqualität zu erzielen.Since the transmission quality of the optical transmission link 1 is determined on the basis of the determined quality of the transmitted control signal 3, this can also be determined without a useful signal 2 being transmitted must become. This method can therefore also be used before the start-up of a transmission link 1 in order to ensure the quality of the useful signal from the beginning. In addition, it is possible to determine, up to which frequency the useful signal 2 may be increased, by increasing the carrier frequency of the control signal 3 in a targeted manner and evaluating the quality of the control signal 3, in order to achieve a sufficient transmission quality.
Die unterschiedlichen Trägerfrequenzen können mittels eines abstimmbaren HF-Modulators 3.3 bzw. HF-Demodulators 3.4 oder als abgestufte Träger- frequenzen durch verschiedene fest eingestellte HF-Träger bereitgestellt werden.The different carrier frequencies can be provided by means of a tunable RF modulator 3.3 or RF demodulator 3.4 or as graduated carrier frequencies by various fixed RF carriers.
In der Fig. 2 wird das Nutzsignal 2 sowie das Kontrollsignal 3 im HF- Spektrum, wie es als Summensignal 4 vor der Modulation auf die optische Trägerfrequenz zur Verfügung steht, dargestellt. Aufgetragen ist die elektrische Leistungsdichte im logarithmischen Maßstab. Das Nutzsignal 2 überstreicht ein Spektrum von 0 bis ca. 9,75 GHz, während das Kontrollsignal 3 ein Frequenzspektrum von ca. 9,75 bis 10,25 GHz aufweist. Bei dem Kontrollsignal 3 handelt es sich um ein niederratiges Signal, das auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert wird, die oberhalb der höchsten für die Übertragung relevanten Nutzsignalfrequenz gewählt wird. Die Trägerfrequenz für das Kontrollsignal 3 wurde in diesem Beispiel mit 10 GHz gewählt. Oberhalb des Kontrollsignals 3 ist ein Anteil des Nutzsignalspektrums dargestellt, der für die Übertragung des Nutzsignals 2 nicht genutzt wird. Dieser Anteil weist eine sehr hohe Dämpfung (zwischen 10 und 40 dB) auf. Er kann durch entsprechend gewählte Filter aus dem HF- Spektrum herausgefiltert oder noch stärker bedämpft werden, so daß er praktisch nicht mehr vorhanden ist.2 shows the useful signal 2 and the control signal 3 in the HF spectrum as it is available as a sum signal 4 before the modulation onto the optical carrier frequency. The electrical power density is plotted on a logarithmic scale. The useful signal 2 covers a spectrum from 0 to approx. 9.75 GHz, while the control signal 3 has a frequency spectrum from approx. 9.75 to 10.25 GHz. The control signal 3 is a low-rate signal that is modulated onto a carrier frequency that is selected above the highest useful signal frequency relevant for the transmission. In this example, the carrier frequency for the control signal 3 was chosen to be 10 GHz. Above the control signal 3, a portion of the useful signal spectrum is shown that is not used for the transmission of the useful signal 2. This portion has a very high attenuation (between 10 and 40 dB). It can be filtered out of the HF spectrum by means of appropriately selected filters or attenuated even more so that it is practically no longer available.
In der Fig. 3 wird das Nutzsignal 2 sowie das Kontrollsignal 3 im optischen Spektrum, wie es als Summensignal 4 nach der Modulation auf die optische Trägerfrequenz in die optische Übertragungsstrecke 1 eingekoppelt wird, dargestellt. Aufgetragen ist die optische Leistungsdichte im logarithmischen Maßstab. Sie ist bezogen auf die verwendete optische Trägerfrequenz (Laserfrequenz) von 193,1 THz. Hier ist ebenfalls der oberhalb des Kontrollsignals 3 vorhandene Anteil des Nutzsignalsspektrums dargestellt, der für die Übertragung des Nutzsignals 2 nicht genutzt wird. Dieser Anteil weist hier eine noch stärkere Dämpfung als im HF-Spektrum auf. Sofern dieser Anteil bereits aus dem HF-Spektrum herausgefiltert wurde, ist er im optischen Spektrum praktisch nicht mehr vorhanden.3 shows the useful signal 2 and the control signal 3 in the optical spectrum, as it is coupled into the optical transmission link 1 as a sum signal 4 after the modulation onto the optical carrier frequency, shown. The optical power density is plotted on a logarithmic scale. It is based on the optical carrier frequency (laser frequency) of 193.1 THz used. The portion of the useful signal spectrum above the control signal 3 that is not used for the transmission of the useful signal 2 is also shown here. This portion has an even stronger attenuation here than in the HF spectrum. If this portion has already been filtered out of the HF spectrum, it is practically no longer present in the optical spectrum.
Der wesentliche Vorteil beim Empfang und der Auswertung des Kontrollsignals 3 besteht darin, daß auf Grund der Schmalbandigkeit und Nieder- ratigkeit des Kontrollsignals 3, handelsübliche und preiswerte Elektronikkomponenten eingesetzt werden können. The main advantage in receiving and evaluating the control signal 3 is that, owing to the narrowband nature and low nature of the control signal 3, commercially available and inexpensive electronic components can be used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Qualitäts- und Identitätskontrolle von Wellenlängen- kanälen in optischen Übertragungsnetzen wobei das Nutzsignal um ein1. Method for quality and identity control of wavelength channels in optical transmission networks, the useful signal being around
Kontrollsignal ergänzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem niederratigen Kontrollsignal (3) in einem schmal begrenztenControl signal is supplemented, characterized in that with a low-rate control signal (3) in a narrowly limited
Frequenzbereich oberhalb der höchsten für die Übertragung relevanten Nutzsignalfrequenz kodierte Informationen zur Identitätskennzeichnung, zum Qualitätstest und zum Netzmanagement übertragen werden, wobei das Kontrollsignal (3) durch einen Kontrollsignalsender (3.1) bereitgestellt und in einem Frequenzmultiplexverfahren zum Nutzsignal (2) elektrisch addiert und in das optische Übertragungsnetz (1) als Summensignal (4) eingekoppelt wird, aus dem nach Durchlaufen eines optischen Übertragungsweges (1.m) an einem anderen Netzknoten/Netzelement (1.n) das Kontrollsignal (3) ausgekoppelt, demoduliert und dekodiert wird, wobei der Informationsinhalt zur Feststellung der Signalidentität genutzt wird, die übertragenen Managementinformationen an die entsprechenden Netzelemente weitergeleitet werden und das Kontrollsignal mittels bekannter Verfahren hinsichtlich seiner Güte ausgewertet wird und von der ermittelten Güte des Kontrollsignals (3) auf die Güte des Nutzsignals (2) geschlußfolgert wird, da ein direkter Zusammenhang zwischen der Qualität der Übertragung des höher- frequenten Kontrollsignals (3) und der Qualität der Übertragung des nieder- frequenten Nutzsignals (2) besteht.Frequency range above the highest information signal frequency relevant for the transmission of coded information for identity identification, quality test and network management are transmitted, the control signal (3) being provided by a control signal transmitter (3.1) and electrically added to the useful signal (2) in a frequency division multiplexing process and into the optical one Transmission network (1) is coupled in as a sum signal (4), from which, after passing through an optical transmission path (1.m) at another network node / network element (1.n), the control signal (3) is decoupled, demodulated and decoded, the information content is used to determine the signal identity, the transmitted management information is forwarded to the corresponding network elements and the quality of the control signal is evaluated using known methods and the quality of the control signal (3) determined the quality of the useful signal (2) is concludes, since a direct correlation between the quality of transmission of the high-strength-frequency control signal (3) and the quality of the transmission of the low-frequency useful signal (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer "worst-case" Abschätzung von der Qualität des Kontrollsignals (3) auf die Qualität des Nutzsignals (2) geschlußfolgert wird, da die Degradationseffekte auf der optischen Übertragungsstrecke (1) das Kontrollsignal (3) wegen seiner höheren Frequenzanteile stärker beeinträchtigen als das Nutzsignal (2). 2. The method according to claim 1, characterized in that by means of a "worst-case" estimate of the quality of the control signal (3) on the quality of the useful signal (2) is inferred, since the degradation effects on the optical transmission path (1) the control signal ( 3) affect more than the useful signal (2) because of its higher frequency components.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Qualität des Kontrollsignals (3) über die Ermittlung der Bitfehlerhäufigkeit bestimmt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the quality of the control signal (3) is determined by determining the bit error rate.
4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß aus der Aktivität eines Fehlerkorrekturalgorithmus die Bitfehlerrate im Kontrollkanal ermittelt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the bit error rate in the control channel is determined from the activity of an error correction algorithm.
5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß vor der Inbetriebnahme/Wiedereinbetriebnahme einer Übertragungsstrecke (1) lediglich das Kontrollsignal (3) übertragen und hinsichtlich der Übertragungsqualität ausgewertet wird, um die Qualität des Nutzsignals von Anfang an sicherzustellen.5. The method according to claim 1, characterized in that before the commissioning / restarting of a transmission link (1) only the control signal (3) is transmitted and evaluated with regard to the transmission quality to ensure the quality of the useful signal from the beginning.
6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollsignal (3) in einem abstimmbaren Modulator (3.4) auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the control signal (3) is modulated onto a carrier frequency in a tunable modulator (3.4).
7. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine abgestufte Trägerfrequenz durch verschiedene fest eingestellte HF- Träger bereitgestellt wird. 7. The method according to claim 1, characterized in that a graduated carrier frequency is provided by various fixed RF carriers.
8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch gezielte, schrittweise Erhöhung der Trägerfrequenz des Kontrollsignals (3) und anschließende Auswertung der Qualität des übertragenen Kontrollsignals 3 festgestellt wird, bis zu welcher Maximalfrequenz die Trägerfrequenz des Nutzsignals (2) erhöht werden darf, um noch eine hinreichende Übertragungsqualität zu gewährleisten. 8. The method according to claim 1, characterized in that by a targeted, gradual increase in the carrier frequency of the control signal (3) and subsequent evaluation of the quality of the transmitted control signal 3 is determined up to which maximum frequency the carrier frequency of the useful signal (2) may be increased by to ensure adequate transmission quality.
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