Способ для передачи сигналов дополнительных данных и сигнала полезных данных через оптические соединения

 

В оптических сетях сигналы дополнительных данных передаются в одном и том же канале, что и сигнал полезных данных, в котором сигнал дополнительных данных преобразуется в кодовые последовательности и эти кодовые последовательности с меньшей амплитудой накладываются на сигнал полезных данных. На приемной стороне снова получается сигнал дополнительных данных за счет взаимной корреляции. Технический результат - обеспечение соответствия между сигналом полезных данных и сигналами дополнительных данных. 11 з.п.ф-лы, 3 ил.

В сетях связи с непостоянными соединениями каждое соединение снабжено кодом опознания, чтобы иметь возможность установить, появляются ли за счет ошибок в коммутационных узлах ошибочные соединения. Эта проверка особенно необходима при полупостоянных соединениях, которые производятся кроссовыми соединителями (сетевыми узлами), например, при синхронной цифровой иерархии SDH. Эти коды опознания должны также передаваться при прозрачных полностью оптических сетях, при которых не возможен доступ к переносимой совместно в рамках передачи сигнала дополнительной информации, которая в существующих сетях несет код опознания соединения, например код опознания источника.

Из немецкого выкладного описания изобретения к неакцептованной заявке DE 3522130 А известен способ для передачи информации по дополнительному каналу при оптических передающих системах, которая создается посредством многократно перекодируемых полезных данных без необходимости иметь дополнительную ширину полосы частот. Для восстановления полезных данных тогда может предусматриваться, однако, соответствующее устройство.

Другое решение состоит в передаче кода опознания в отдельном дополнительном канале, который во всех элементах сети ведется параллельно для контролируемого соединения. Из европейской заявки на патент ЕР 0735705 А1 известен сервисный канал, информация которого передается посредством различной длины волны. Для этого необходима дополнительная частота. Недостаток этого способа состоит в том, что не может быть исключено, что на основании ошибки в сетевом элементе, например кроссовом соединителе, разделяются передающий код опознания дополнительный канал и полезный сигнал или они ошибочно приводятся в соответствие. Вместе с тем более не является возможным надежное распознавание ошибочного соединения. Также может быть симулировано ошибочное соединение.

Задача состоит, следовательно, в том, что при оптических соединениях необходимо надежное соответствие сигнала полезных данных и сигнала дополнительных данных. Для этого нужно модифицировать описанную в ЕР 0735705 передачу дополнительных данных.

Эта задача решается приведенным в п.1 формулы изобретения способом.

За счет того, что как полезные данные, так и дополнительные данные передаются в одном и том же канале, всегда обеспечивается соответствие. Передача в одном и том же канале возможна за счет того, что сигнал дополнительных данных, прежде всего, преобразуется в кодовые последовательности, которые затем накладываются на сигнал полезных данных с меньшей амплитудой.

Применение переведенного в более высокочастотную полосу частот кодового сигнала может быть выгодным, так как за счет этого устраняются экстремально низкочастотные спектральные составляющие. Проблемы в более низкочастотном диапазоне волоконных усилителей устраняются посредством переносимого дополнительного сигнала.

В каждом случае гетеродинирование сигнала полезных данных сигналом дополнительных данных приводит только к незначительному ухудшению отношения сигнал/шум, сигнал дополнительных данных сказывается в виде незначительного увеличения канального шума. Также при обусловленном, в целом, передачей плохом соотношении по мощности сигнал/шум все еще может детектироваться сигнал дополнительных данных. Когда каждому биту сигнала дополнительных данных приводятся в соответствие несколько следующих одна за другой кодовых последовательностей, возможность детектирования улучшается еще больше.

Выгодно, если сигнал дополнительных данных является двоичным сигналом, так как он имеет наибольшее отношение сигнал/шум, и оба логических состояния могут передаваться как инвертированные кодовые последовательности.

Целесообразно также, когда наложение производится только при включенных состояниях сигнала полезных данных, если он передается как манипулированная модуляция. Это может быть реализовано проще в схемном отношении.

Способ может применяться, в принципе, при всех типах модуляции, например при фазовой модуляции.

Особенно пригоден способ для передачи кодов опознания или же адресов при оптических системах передачи. Сигнал дополнительных данных может проверяться без вмешательства в сигнал полезных данных, так что правильность соединения может контролироваться постоянно. Определенный код опознания, то есть определенная последовательность 1 и 0, может передаваться непрерывно повторяющимся, за счет чего минимизируется время детектирования. Возможна, однако, также передача в режиме работы с временным уплотнением с другими дополнительными данными. Исходя из этого, способ, разумеется, также может использоваться для передачи любых дополнительных сигналов.

Изобретение описывается подробнее с помощью двух примеров исполнения.

Фигура 1 - принципиальная схема для передачи сигнала дополнительных данных, фигура 2 - временная диаграмма с применяемыми кодовыми последовательностями и сигналом полезных данных и фигура 3 - вариант устройства в соответствии с фигурой 1.

Принципиальная схема (фигура 1) показывает передающее устройство SE, которое через оптическую сеть 10 связано с приемным устройством ЕЕ. Через вход данных 1 сигнал полезных данных DS, который также может состоять из нескольких цифровых сигналов данных, подается на сумматор 3, на второй вход которого подается кодированный сигнал дополнительных данных CDS. Обоим логическим состояниям двоичного кодированного сигнала дополнительных данных CDS приведены в соответствие две кодовые последовательности CF и , которые с существенно меньшей амплитудой (примерно 0,1-0,01 амплитуды сигнала полезных данных) накладываются на сигнал полезных данных DS. Произведенный таким образом суммарный сигнал SU после преобразования в электрооптическом преобразователе передается через оптическую сеть 10.

Кодовая последовательность CF производится генератором кодовой последовательности 6. Она составляется из нескольких так называемых чипов CHIP (логических состояний), которые, смотря по обстоятельствам, имеют существенно большую длительность периода, чем отдельные биты сигнала полезных данных (например, 10-100-кратную). Несколько этих чипов образуют кодовую последовательность CF (фигура 2А). При двоичных дополнительных данных логической "1", например, приводится в соответствие эта кодовая последовательность, в то время как логический "0" представляется инвертированной кодовой последовательностью (фигура 2B). Как правило, несколько следующих одна за другой кодовых последовательностей приводятся в соответствие одному биту дополнительных данных. Это, как и длина чипа, зависит от условий передачи и относительной амплитуды сигнала дополнительных данных. Кодовая последовательность CF должна иметь максимально приближенную к импульсной форме автокорреляционную функцию, чтобы иметь возможность проводить в приемнике точное детектирование посредством взаимной корреляции.

Такт чипа с частотой f_СHIP производится первым генератором частот 5 или выводится из существующего такта. Такт битов для сигнала дополнительных данных выводится из частоты чипа первым делителем частоты 7 и подается на генератор кода опознания 8.

Произведенный из него код опознания соответствует, например, адресу, который как сигнал дополнительных данных ZDS через логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ НЕ ИЛИ 9 определяет кодовые последовательности (неизменные при каждой логической "1" или с измененной полярностью при каждом логическом "0").

Следует еще добавить, что вместо кода опознания КЕ также может передаваться внешний дополнительный сигнал ZS, который вместо кода опознания может подаваться на логическую схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ НЕ ИЛИ 9. Это также может содержать информацию о типе передаваемых сигналов полезных данных, например АТМ. Разумеется, передача обоих сигналов или нескольких сигналов возможна в режиме работы с временным уплотнением.

Вместо кода опознания могут передаваться также любые дополнительные данные ZS, которые могут вводиться через вход дополнительных данных 2. Это также может проводиться в режиме работы с временным уплотнением.

В приемнике ЕЕ принимаемый оптический сигнал снова преобразуется в оптоэлектрическом преобразователе 11 в (если можно не принимать во внимание помехи на участке передачи) исходный суммарный сигнал SU. Он соответствует слегка зашумленному сигналу полезных данных DS и выводится, как таковой, на выходе данных 12, чтобы обрабатываться далее.

Из суммарного сигнала фильтром низких частот 13 отделяется сигнал дополнительных данных, биты которого состоят, вообще, из кодовых последовательностей CF и . Коррелятор 14 сравнивает кодовые последовательности с произведенной вторым генератором кодовых последовательностей 16 кодовой последовательностью, которая совпадает с произведенной на передающей стороне кодовой последовательностью и имеет ту же самую частоту чипа, которую производит второй генератор частот 17. Отводимые от коррелятора сигналы в соответствии с величиной обрабатываются выпрямителем 21 (или соответствующей схемой) и через различитель порогового значения 22 подаются на устройство управления 23, которое через элемент временной задержки 15 (или соответствующее управляющее устройство генератора кодовой последовательности 16) обеспечивает синхронизацию кодовых последовательностей и второго делителя частоты 18, который управляет детектором дополнительных данных/детектором кода опознания 19. Пороговое значение в одноколебательном режиме может соответствовать максимальному или минимальному значению корреляции.

Вместо цепи регулирования может выполняться коррелятор в виде сдвиговых регистров, запомненная информация которого сравнивается с кодовыми последовательностями CF и . Путем сравнения устанавливается, принята ли одна из двух кодовых последовательностей.

Детектор дополнительных данных/детектор кода опознания 19 дешифрует выводимую от коррелятора информацию и преобразует ее либо в дополнительную информацию ZS, либо анализирует более длинную последовательность битов, чтобы при приеме определенного кода опознания вывести на выходе 20 сигнал подтверждения КЕЕ.

Следует добавить, что код опознания может образовываться также с помощью различных кодовых последовательностей. Также вместо отдельного бита могут преобразовываться комбинации битов в различные кодовые последовательности, например четыре пары битов 00, 01, 10 и 11 в четыре кодовые последовательности, которые накладываются на сигнал полезных данных.

Фигура 3 показывает дальнейшую соответствующую фигуре 1 установку, у которой, однако, произведенные сигналом дополнительных данных кодовые последовательности CF, дополнительно в смесителе 25 с помощью поднесущей с частотой f_SUB переводятся в желаемый частотный диапазон, который предоставляет технические преимущества при передаче.

Приемное устройство тогда должно иметь соответствующее фильтрующее устройство, полосовой фильтр 26 и детектор 27 для демодуляции сигнала дополнительных данных.

Этим способом можно передавать различные сигналы дополнительных данных в различных дополнительных частотных диапазонах.

Формула изобретения

1. Способ передачи сигналов дополнительных данных (ZDS) и сигнала полезных данных (DS) в оптических сетях, отличающийся тем, что на передающей стороне сигнал дополнительных данных (ZDS) преобразуется в состоящий из кодовых последовательностей кодированный сигнал дополнительных данных (CDF), причем каждая кодовая последовательность состоит из нескольких чипов (СНIP) и имеет меньшую частоту чипа (f_СНIP), чем частота битов сигнала полезных данных (DS), что кодированный сигнал дополнительных данных (CDS), который имеет меньшую амплитуду, чем сигнал полезных данных (DS), накладывается на сигнал полезных данных (DS) и что передается образованный таким образом суммарный сигнал (SU), что на приемной стороне происходит отделение кодированного сигнала дополнительных данных (CDS) от сигнала полезных данных (DS), что проводится сравнение кодированного сигнала дополнительных данных (CDS) с действительными кодовыми последовательностями , и что производится обратное преобразование в сигнал дополнительных данных (ZDS), который выдается как дополнительный сигнал (ZS) или который обрабатывается и выдается как сигнал подтверждения (KEE).

2. Способ в соответствии с п.1, отличающийся тем, что на передающей стороне кодированный сигнал дополнительных данных (CDS) переводится в более высокочастотный диапазон и что на приемной стороне кодированный сигнал дополнительных данных (CDS) преобразуется обратно в сигнал дополнительных данных (ZDS), и что на приемной стороне кодированный сигнал дополнительных данных (CDS) отфильтровывается из суммарного сигнала (SU) и обратно переводится в основной диапазон посредством демодуляции.

3. Способ в соответствии с одним из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в качестве сигнала дополнительных данных (ZDC) передается двоичный сигнал, логическому состоянию которого, например логической 1, приводится в соответствие состоящая из нескольких чипов (СНIP) первая кодовая последовательность (CF) и другому логическому состоянию приводится в соответствие инвертированная для этого кодовая последовательность .

4. Способ в соответствии с одним из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что одному биту сигнала дополнительных данных (ZDS) приведены в соответствие несколько следующих одна за другой кодовых последовательностей 5. Способ в соответствии с одним из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сигнал полезных данных (DS) передается как коммутация включения/выключения, и что сигнал дополнительных данных (ZDS) накладывается на сигнал полезных данных (DS) с существенно меньшей амплитудой.

6. Способ в соответствии с п.5, отличающийся тем, что суперпозиция производится только при скоммутированном на "включено" сигнале полезных данных (DS).

7. Способ в соответствии с одним из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что в качестве сигнала дополнительных данных (ZDS) передается состоящий из нескольких битов код опознания (КЕ).

8. Способ в соответствии с одним из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что передаются различные кодовые последовательности для различных кодов опознания.

9. Способ в соответствии с п.7 или 8, отличающийся тем, что код опознания (КЕ) содержит информацию об источнике и/или потребителе информации и/или типе сигнала полезных данных (DS).

10. Способ в соответствии с одним из пп.1-6, отличающийся тем, что в качестве сигнала дополнительных данных (ZDS) передается внешний дополнительный сигнал (ZS).

11. Способ в соответствии с пп.7 или 8 и 9, отличающийся тем, что код опознания (КЕ) и внешний дополнительный сигнал (ZS) передаются в режиме работы с временным уплотнением.

12. Способ в соответствии с одним из данных пунктов, отличающийся тем, что несколько сигналов дополнительных данных (ZDS) в режиме работы с частотным уплотнением передаются с сигналом полезных данных (DS) в одном и том же канале.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3