DE102004058644A1

DE102004058644A1 - Method and arrangement for compensating the bit pattern dependent crosstalk caused by stimulated Raman scattering

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Publication number: DE102004058644A1
Application number: DE200410058644
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Krummrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-08
Also published as: WO2006058830A1

Abstract

Zur Reduktion des durch Raman-Streuung verursachten bitmusterabhängigen Übersprechens in einer optischen Übertragungsstrecke wird zwischen zwei Streckenabschnitten eine Wellenlängenkonversion durchgeführt, bei der paarweise die Kanäle mit kleinerer Wellenlänge auf die Kanäle mit größerer Wellenlänge und umgekehrt umgesetzt werden. In einer Ausführung des Verfahrens ist ein spezielles Dispersions-Kompensationsschema vorgesehen, bei dem die akkumulierte Dispersion vor und hinter dem Wellenlängenumsetzer für paarweise ausgewählte Streckenabschnitte angeglichen wird. Auf diese Weise wird der durch die Raman-Streuung bedingte Energietransfer von Kanälen mit kleinerer Wellenlänge zu Kanälen mit größerer Wellenlänge unter Berücksichtigung des dispersionsbedingten Aneinander-Vorbeilaufens der Impulse kompensiert.To reduce the bit pattern-dependent crosstalk caused by Raman scattering in an optical transmission path, a wavelength conversion is performed between two path sections, in which the smaller wavelength channels are pairwise converted to the longer wavelength channels and vice versa. In one embodiment of the method, a special dispersion compensation scheme is provided in which the accumulated dispersion in front of and behind the wavelength converter is adjusted for pairwise selected path sections. In this way, the energy transfer from channels having a smaller wavelength caused by the Raman scattering to channels having a longer wavelength is compensated, taking into account the dispersion-related passing of the pulses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 und einen optischen Wellenlängenumsetzer für ein WDM-System nach Anspruch 11.The The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1, an arrangement according to the preamble of claim 9 and an optical wavelength converter for a WDM system according to claim 11.

Das rasante Wachstum des Internets bewirkt ein rasches Ansteigen des Datenverkehrsaufkommens. Für die Betreiber hat sich der Wellenlängen-Multiplexbetrieb, kurz WDM, als geeignete Technologie erwiesen, um die entsprechende Übertragungskapazität bereitstellen zu können. Störeffekte wie lineare und nichtlineare Verzerrungen in der Übertragungsfaser begrenzen die Anzahl der übertragbaren Kanäle oder bei einer gegebenen Anzahl von Kanälen bzw. Kapazität die mögliche Übertragungsreichweite. In der Literatur wird für Systeme mit vielen Kanälen das bitmusterabhängige Übersprechen durch stimulierte Raman-Streuung (engl. „bit pattern dependent Ramaninduced cross talk"), kurz SRS-XT genannt, als ultimative Begrenzung des Bandbreite-Reichweite-Produkts angegeben.The rapid growth of the Internet is causing a rapid increase in the Data traffic. For the operator has become the wavelength multiplexing, in short WDM, proven as suitable technology to provide the appropriate transmission capacity to be able to. Disturbing effects like limit linear and nonlinear distortions in the transmission fiber the number of transferable channels or for a given number of channels or capacity, the possible transmission range. In the literature is for Systems with many channels the bit pattern dependent crosstalk by stimulated Raman scattering ("bit pattern dependent Raman-induced cross talk "), short SRS-XT called, as the ultimate limitation of the bandwidth range product specified.

Im folgenden Abschnitt soll SRS-XT näher erläutert werden. Die stimulierte Raman-Streuung, kurz SRS, verursacht einen Energietransfer von kürzeren, so genannten „blauen" Wellenlängen zu längeren, so genannten „roten" Wellenlängen und bewirkt eine Kopplung zwischen den Kanälen. Als Kanal wird im Folgenden ein für die Übertragung eines Datensignals genutzter Frequenzbereich respektive Wellenlängenbereich bezeichnet. Dieser Frequenzbereich entspricht in etwa der Signalbandbreite und beträgt beispielsweise im 3. Übertragungsfenster 50 GHz. Durch die stimulierte Raman-Streuung erfahren die Kanäle mit den kleineren Wellenlängen zusätzlich eine Dämpfung während Kanäle mit den größeren Wellenlängen eine Ent dämpfung bzw. Verstärkung erfahren. Diese Verstärkung bzw. Zusatzdämpfung ist zeitabhängig. Da die Raman-Streuung sehr schnell stattfindet, mit Zeitkonstanten, die im fs-Bereich und somit deutlich unterhalb einer Bitdauer liegen, hängt die Stärke des Raman-Effekts auch von den in den einzelnen Kanälen übertragenen Bitfolgen ab. Die einzelnen Impulse in Kanälen mit kurzen Wellenlängen erfahren eine starke zusätzliche Abschwächung, wenn in vielen Nachbarkanälen mit längeren Wellenlängen zum gleichen Zeitpunkt viele "1"-Bits übertragen werden. Bei Übertragung vieler "0"-Bits in den anderen Kanälen tritt nur eine geringe zusätzliche Abschwächung auf. Im Gegensatz erfahren Impulse in Kanälen mit langen Wellenlängen eine Verstärkung, wenn in vielen Kanälen mit kürzeren Wellenlängen zum gleichen Zeitpunkt viele "1"-Bits übertragen werden, und annähernd keine Änderung, wenn viele "0"-Bits übertragen werden.in the The following section will explain SRS-XT in more detail. The stimulated Raman scattering, short SRS, causes an energy transfer of shorter, so-called "blue" wavelengths too longer, so-called "red" wavelengths and causes a coupling between the channels. As a channel is hereafter one for the transfer of a data signal used frequency range or wavelength range designated. This frequency range corresponds approximately to the signal bandwidth and is for example in the 3rd transmission window 50 GHz. Through the stimulated Raman scattering, the channels experience with the smaller wavelengths in addition one damping while channels with the larger wavelengths one Damping or gain experienced. This reinforcement or additional damping is time-dependent. Since the Raman scattering is very fast, with time constants, which lie in the fs range and thus significantly below a bit duration, depends on that Strength Raman effect of the transmitted in each channel Bit sequences. Experience the individual pulses in channels with short wavelengths a strong extra slowdown, if in many neighboring channels with longer wavelengths for same time many "1" bits transmitted become. In transmission many "0" bits in the others channels occurs only a small additional attenuation on. In contrast, pulses in channels with long wavelengths experience one gain if in many channels with shorter ones wavelength transferred many "1" bits at the same time be, and approximately no change if transfer many "0" bits become.

Neben diesem bitmusterabhängigen Energietransfer muss zur genaueren Analyse der SRS-XT auch der durch Dispersion hervorgerufene Walkoff zwischen den Kanälen berücksichtigt werden. Ein Walkoff zwischen den Kanälen entsteht durch die unterschiedlichen Laufzeiten der Signale bei den verschiedenen Wellenlängen aufgrund der Faserdispersion. Dies bedeutet, dass aufgrund der Dispersion die Impulse in den einzelnen Kanälen bei der Übertragung aneinander vorbeilaufen. Die Verstärkung bzw. Abschwächung durch ein übertragenes "1"-Signal in einem Kanal wird sich durch die Dispersion über mehrere Impulse hinweg auf die anderen Kanäle auswirken.Next this bit pattern dependent Energy transfer must also be followed by a more detailed analysis of the SRS-XT Dispersion caused walkoff between channels considered become. A walkoff between the channels is created by the different ones Running times of the signals at the different wavelengths due the fiber dispersion. This means that due to the dispersion Impulses in the individual channels in the transmission pass each other. The amplification or attenuation by a transmitted "1" signal in a channel will go through the dispersion over several pulses across the other channels.

Die Dispersion beeinflusst demzufolge die Position der einzelnen Impulse in den Kanälen, während das durch SRS bedingte Übersprechen die Amplitude der Impulse verändert.The Dispersion thus influences the position of the individual pulses in the channels, while the crosstalk caused by SRS the amplitude of the pulses changed.

Durch eine Reduktion bzw. Kompensation von SRS-XT, welche den Raman-induzierten Energietransfer zwischen den Kanälen vor dem Hintergrund des dispersionsbedingten walkoffs unterbindet, würden größere Übertragungsreichweiten bei gleichzeitig zunehmender Bandbreite erreicht werden.By a reduction or compensation of SRS-XT, which induced the Raman Energy transfer between the channels in the light of the dispersion-related walkoff, would larger transmission ranges be achieved with increasing bandwidth.

Bislang sind aus der Literatur keine Ansätze zu einer solchen Kompensation von SRS-XT bekannt.So far are no approaches from the literature too such compensation of SRS-XT known.

Eine gewisse Reduktion der Stärke des Einflusses von SRS-XT lässt sich durch den Einsatz von Übertragungsfasern mit hohen Dispersionskoeffizienten erreichen. Der zuvor genannte Walkoff d.h. die Laufzeitunterschiede der Signale bei unterschiedlichen Wellenlängen wird bei starker Dispersion vergrößert und es kommt zu einem schnelleren Aneinander-Vorbeilaufen der Impulse in den Kanälen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Im Mittel werden so die Leistungsfluktuationen und damit das Übersprechen durch SRS während der Übertragung reduziert, allerdings nicht kompensiert. Die im praktischen Einsatz vorkommenden Fasern mit den höchsten Dispersionskoeffizienten sind Standard-Monomodenfasern (SSMF). Fasern mit höheren Dispersionskoeffizienten weisen deutliche Nachteile im Hinblick auf andere Übertragungseigenschaften auf (Impulsverzerrungen, Phasenverzerrungen). Außerdem müssen Übertragungssysteme mit den bereits verlegten SSMF große Reichweiten erzielen können. Auch bei SSMF begrenzt SRS-XT in Systemen mit vielen Kanälen oder weiten Kanalabständen die mögliche Reichweite.A certain reduction of strength the influence of SRS-XT through the use of transmission fibers reach with high dispersion coefficients. The aforementioned Walkoff i.e. the transit time differences of the signals at different wavelength is enlarged with strong dispersion and it comes to a faster by-pass the pulses in the channels with different wavelengths. On average, this causes the power fluctuations and thus the crosstalk by SRS during the transmission reduced, but not compensated. The in practical use occurring fibers with the highest Dispersion coefficients are standard single mode fibers (SSMF). fibers with higher Dispersion coefficients have clear disadvantages with regard to on other transmission properties on (pulse distortions, phase distortions). In addition, transmission systems with the already laid SSMF big Reach reach. Also with SSMF limited SRS-XT in systems with many channels or wide channel distances the possible range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, welche eine Verbesserung der Übertragungseigenschaften bei WDM-Systemen durch Kompensation von SRS-XT ermöglicht.The invention has for its object to provide a method and an arrangement, wel an improvement of the transmission characteristics of WDM systems by compensation of SRS-XT.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch Anordnungen mit den Merkmalen der Patentansprüche 9 oder 11 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 and by arrangements with the features of claims 9 or 11 solved.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Umsetzen der Wellenlängen innerhalb der Übertragungsstrecke eine zumindest teilweise Kompensation von SRS-XT erzielt wird, was zu einer größeren Übertragungsreichweite führt.Of the Advantage of the invention is that by the implementation of the wavelength within the transmission path an at least partial compensation of SRS-XT is achieved, which to a larger transmission range leads.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird ein Dispersionsverlauf verwendet, durch den eine zeitliche Synchronisation der Bitfolgen erzielt werden soll, um eine möglichst optimale Kompensation der SRS-XT zu ermöglichen.In An advantageous embodiment of the invention according to claim 2 a dispersion curve is used, by which a temporal Synchronization of the bit sequences should be achieved in order to optimize the best Compensation of SRS-XT to allow.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Verfahren einfach zu realisieren ist. In einem WDM-System wird prinzipiell nur eine weitere Zusatzeinheit zur Wellenlängenumsetzung benötigt.One Another advantage of the invention is that the method is simple to realize. In a WDM system, in principle, only one further additional unit for wavelength conversion needed.

Des Weiteren wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einem ersten Teil der Übertragungsstrecke Dispersionsüberkompensation und in einem zweiten Teil der Übertragungsstrecke Dispersionsunterkompensation oder umgekehrt angewendet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass zusätzlich eine Unterdrückung der Kreuzphasenmodulation erreicht wird.Of Another is in an advantageous embodiment of the invention in a first part of the transmission path Dispersion overcompensation and in a second part of the transmission path dispersion undercompensation or vice versa. This has the particular advantage that additionally a suppression the cross-phase modulation is achieved.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach jedem Streckenabschnitt eine Dispersionsvollkompensation durchgeführt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass an beliebiger Stelle nach jedem Streckenabschnitt ein Wellenlängenumsetzer verwendet werden kann. Beispielsweise könnte ein Wellenlängenumsetzer dynamisch zugeschaltet werden.In Another advantageous embodiment of the invention is after each dispersion section is subjected to full dispersion compensation. This has the particular advantage that at any point after each Range section a wavelength converter can be used. For example, a wavelength converter could be switched on dynamically.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass gemäß Unteranspruch 6 die Übertragungsstrecke in mehr als zwei Teile unterteilt werden kann, zwischen welchen der Wellenlängenumsetzer eingefügt wird. Eine mehrmalige Wellenlängenumsetzung bringt den Vorteil mit sich, dass die Verstärkung bzw. Abschwächung der Bits besser reguliert wird. Außerdem kann es für bereits vorhandene Übertragungsstrecken aufgrund ihrer vorhandenen Struktur von Vorteil sein, die Übertragungsstrecke mehrfach aufzuteilen.One additional Advantage of the invention is that according to dependent claim 6, the transmission path can be divided into more than two parts, between which the wavelength converter is inserted. A multiple wavelength conversion has the advantage that the amplification or weakening of the Bits is better regulated. Furthermore can it for already existing transmission links due to their existing structure be beneficial to the transmission path multiple times divide.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the rest dependent claims specified.

Besonders vorteilhaft ist, dass durch das Tauschen der Kanäle in Verbindung mit dem verbesserten Dispersions-Management sowohl nichtlineare Störeffekte wie das durch SRS bedingte Übersprechen, als auch lineare Störeffekte beseitigt werden und somit eine optimale Systemperformanz erreicht wird.Especially It is advantageous that by exchanging the channels in conjunction with the improved Dispersion management both nonlinear perturbation effects such as that by SRS conditional crosstalk, as well as linear perturbations be eliminated and thus an optimal system performance is achieved.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der 1 bis 4 erläutert.The invention will now be described with reference to an embodiment with the aid of 1 to 4 explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine Skizze, welche die Auswirkungen des bitmusterabhängigen Übersprechens aufgrund des Raman-Effekts bei der Übertragung in einem Streckenabschnitt eines WDM-Übertragungssystems(ohne Berücksichtigung von Dispersion) aufzeigen soll. 1 a sketch which should show the effects of bit pattern dependent crosstalk due to the Raman effect in the transmission in a section of a WDM transmission system (without consideration of dispersion).

2 das Blockschaltbild eines WDM-Übertragungssystems mit mehreren Streckenabschnitten und einem erfindungsgemäßen Wellenlängenumsetzer in der Mitte des Übertragungssystems. 2 the block diagram of a WDM transmission system with multiple links and a wavelength converter according to the invention in the middle of the transmission system.

3 eine mögliche Anordnung des erfindungsgemäßen Wellenlängenumsetzers. 3 a possible arrangement of the wavelength converter according to the invention.

4 eine Darstellung eines möglichen Dispersionskompensations-Schema für die einzelnen Streckenabschnitte. 4 a representation of a possible dispersion compensation scheme for the individual sections.

In 1 sind für drei Kanäle mit unterschiedlichen Wellenlängen λ₁ bis λ₃ (mit λ₁ < λ₂ < λ₃) drei beispielhaft gewählte Bitfolgen ((0010101) im Kanal bei λ₁, (0010100) im Kanal bei λ₂ und (1010000) im Kanal bei λ₃) sendeseitig vor und empfangsseitig nach Durchlaufen einer optischen Übertragungsfaser gezeigt. Zu Beginn der Übertragungsstrecke besitzen alle „1"-Bits die gleiche Leistung. Am Ende der Übertragungsstrecke haben sich aufgrund der Raman-Streuung die Leistungen von einigen „1"-Bits verändert. Der bitmusterabhängige Energie transfer von Kanälen mit kleinerer Wellenlänge zu Kanälen mit größerer Wellenlänge ist aus 1 anhand der empfangsseitig veränderten Leistungen der „1"-Bits erkennbar. So nimmt empfangsseitig die Leistung des „1"-Bits mit der Nummer 3 bei λ₁ ab, während sie bei λ₃ zunimmt. Das gleiche gilt für die Leistung des „1"-Bits mit der Nummer 5 bei λ₁ und λ₂. Die Leistung des „1"-Bits mit der Nummer 1 (bei λ₃) oder 7 (bei λ₁) bleibt hingegen konstant, da in den anderen Kanälen zur gleichen Zeit nur „0"-Bits auftreten. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass Verstärkung nur dann eintritt, wenn „1"-Bits in mindestens zwei Kanälen gleichzeitig übertragen werden. Bei dieser Darstellung werden jedoch die Auswirkungen der Dispersion nicht berücksichtigt. Durch den dispersionsbedingten Walkoff und das damit einhergehende Aneinander-Vorbeilaufen der Impulse wird die Verstärkung bzw. Abschwächung eines Bits durch ein übertragenes „1"-Signal verzerrt, da nun die Bits nicht mehr „gleichzeitig" übertragen werden. Hieraus wird deutlich, dass zur optimalen Kompensation von SRS-XT zwei Effekte (Raman-Effekt + Dispersion) berücksichtigt werden müssen.In 1 For three channels with different wavelengths λ ₁ to λ ₃ (with λ ₁ <λ ₂ <λ ₃ ) three exemplary selected bit sequences ((0010101) in the channel at λ ₁ , (0010100) in the channel at λ ₂ and (1010000) in Channel at λ ₃ ) on the transmitting side before and the receiving end after passing through an optical transmission fiber shown. At the beginning of the transmission path all "1" bits have the same power and at the end of the transmission path the power of some "1" bits has changed due to the Raman scattering. The bit pattern dependent energy transfer from smaller wavelength channels to larger wavelength channels is off 1 On the receiver side, the power of the "1" bit with the number 3 decreases at λ ₁ , while it increases at λ ₃ . The same is true for the power of the "1" bit numbered 5 at λ ₁ and λ _2. The power of the "1" bit numbered 1 (at λ ₃ ) or 7 (at λ ₁ ) remains constant because only "0" bits occur in the other channels at the same time, in simple terms, this means that amplification only occurs when "1" bits are transmitted simultaneously in at least two channels. In this presentation, however, the effects of the Disper not taken into account. Due to the dispersion-related walkoff and the concomitant passing of the pulses, the amplification or attenuation of a bit is distorted by a transmitted "1" signal, since the bits are no longer transmitted "simultaneously". From this it becomes clear that for optimal compensation of SRS-XT two effects (Raman effect + dispersion) have to be considered.

In 2 ist das Blockschaltbild eines WDM-Übertragungssystems gezeigt. Auf der Sendeseite werden die aus den Transmittern T₁ bis T_M austretenden Trägersignale mit Datensignalen entweder direkt oder mittels Modulatoren moduliert. Die daraus resultierenden optischen Signale OS₁ bis OS_M werden anschließend mit einem Multiplexer MUX zu einem sendeseitigen WDM-Signal WS zusammengefasst. Das WDM-Signal WS umfasst demzufolge M Kanäle bei den Mittelwellenlängen (λ₁, λ₂, ..., λ_M). Das WDM-Signal WS wird nun in einer Übertragungsstrecke übertragen, die aus N Streckenabschnitten SA besteht. Jeder Streckenabschnitt SA enthält ein Stück eines Lichtwellenleiters SSMF, beispielsweise einer Standard-Monomodefaser, einen optischen Verstärker OA1, ein Stück einer dispersionskompensierenden Faser DCF und einem weiteren optischen Verstärker OA2. Zur Kompensation von SRS-XT wird die Übertragungsstrecke in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Teile unterteilt. Zwischen zwei Streckenabschnitten SA wird ein Wellenlängenumsetzer WU eingefügt. In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wellenlängenumsetzer WU in der Mitte der Übertragungsstrecke eingebracht, wenn die Anzahl der Streckenabschnitte geradzahlig (beispielsweise 2N) ist. Die Übertragungsstrecke muss hierbei nicht in zwei gleichgroße Längen unterteilt werden.In 2 the block diagram of a WDM transmission system is shown. On the transmitting side, the carrier signals emerging from the transmitters T ₁ to T _{M are} modulated with data signals either directly or by means of modulators. The resulting optical signals OS ₁ to OS _M are then combined with a multiplexer MUX to form a transmission-side WDM signal WS. The WDM signal WS therefore comprises M channels at the center wavelengths (λ ₁ , λ ₂ , ..., λ _M ). The WDM signal WS is now transmitted in a transmission path which consists of N route sections SA. Each track section SA contains a piece of optical waveguide SSMF, for example a standard monomode fiber, an optical amplifier OA1, a piece of dispersion compensating fiber DCF and a further optical amplifier OA2. To compensate for SRS-XT, the transmission link is divided into two parts in this embodiment. Between two link sections SA, a wavelength converter WU is inserted. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the wavelength converter WU is introduced in the middle of the transmission path if the number of route sections is even (for example 2N). The transmission path does not have to be divided into two equal lengths.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt der Wellenlängenumsetzer WU den Kanal mit der kürzesten Wellenlänge λ₁ auf den mit der längsten Wellenlänge λ_M um und im Gegenzug den Kanal mit der längsten Wellenlänge λ_M auf den mit der kürzesten Wellenlänge λ₁. Mit den anderen Kanälen verfährt er paarweise analog, d. h. der Kanal mit der zweitkürzesten Wellenlänge λ₂ wird auf den mit der zweitlängsten λ_(M-1) umgesetzt und so weiter. Bei ungerader Anzahl der Kanäle kann ein Kanal auf eine benachbarte, vorher ungenutzte Wellenlänge umgesetzt werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the wavelength converter WU converts the channel having the shortest wavelength λ ₁ to the one having the longest wavelength λ _M and, in turn, the channel having the longest wavelength λ _M to the one having the shortest wavelength λ ₁ . With the other channels it proceeds analogously in pairs, ie the channel with the second shortest wavelength λ ₂ is converted to the one with the second longest λ _(M-1) and so on. With an odd number of channels, one channel can be converted to an adjacent, previously unused wavelength.

Durch die Anordnung des Wellenlängenumsetzers WU in der Mitte des Übertragungssystems werden die Verzerrungen, die in der ersten Hälfte des Übertragungssystems durch SRS-XT auftreten, in der zweiten Hälfte wieder rückgängig gemacht. Bits, die in der ersten Hälfte des Übertragungssystems in Kanälen mit kurzen Wellenlängen übertragen werden und eine zusätzliche Dämpfung erfahren, werden in der zweiten Hälfte in Kanälen mit langen Wellenlängen übertragen und erfahren eine Verstärkung. Damit die Kompensation der SRS-XT vollständig erfolgt, müssen die Pegelverteilungen der Kanäle an den Fasereingängen vor und hinter dem Wellenlängenumsetzer WU bei gleichen so genannten Raman-Effizienzen der Fasern zumindest paarweise gleich groß sein, d.h. für jeden Streckenabschnitt in der zweiten Hälfte des Systems sollte ein Streckenabschnitt in der ersten Hälfte mit gleicher Pegelverteilung eingerichtet werden. Der Begriff Raman-Effizienz bezeichnet den Quotienten aus dem Raman-Koeffizienten geteilt durch die effektive Modenfeldfläche. Es handelt sich dabei um eine Größe, die materialabhängig ist und die Stärke der Raman-Streuung charakte risiert und die über die Modenfeldfläche auch Faserparameter beinhaltet. Wenn eine Faser demnach in der ersten Hälfte der Übertragungsstrecke eine höhere Raman-Effizienz aufweist als die Fasern in der zweiten Hälfte, dann lässt sich der stärkere Einfluss der SRS-XT auf die Faser der ersten Hälfte durch einen höheren Eingangspegel einer Faser in der zweiten Hälfte wieder ausgleichen.By the arrangement of the wavelength converter WU in the middle of the transmission system the distortions that in the first half of the transmission system by SRS-XT occur in the second half Undone. Bits in the first half of the transmission system in channels transmitted with short wavelengths be and an additional damping are transmitted in the second half in channels with long wavelengths and experience a reinforcement. For complete compensation of the SRS-XT, the Level distributions of the channels at the fiber entrances in front of and behind the wavelength converter WU at the same so-called Raman efficiencies of the fibers at least be the same in pairs, i.e. For every stretch of the second half of the system should have a Track section in the first half with the same level distribution be set up. The term Raman efficiency refers to the Ratio of the Raman coefficient divided by the effective one Mode field area. It is a size that is material-dependent and the strength The Raman scattering characterizes and the over the fashion field area also Fiber parameter includes. If a fiber is therefore in the first half the transmission line a higher Raman efficiency than the fibers in the second half, then settles the stronger one Influence of the SRS-XT on the fiber of the first half by a higher input level a fiber in the second half compensate again.

Das wellenlängenkonvertierte WDM-Signal WS_K wird nach Übertragung in der zweiten Hälfte der Übertragungsstrecke auf der Empfangsseite mit einem Demultiplexer DMUX in die einzelnen Kanäle aufgeteilt und entsprechend der sendeseitigen Belegung demoduliert, so dass die übertragenen Datensignale Empfängern R₁ bis R_M zugeführt werden.The wavelength-converted WDM signal WS _K is divided after transmission in the second half of the transmission path on the receiving side with a demultiplexer DMUX in the individual channels and demodulated according to the transmission-side occupancy, so that the transmitted data signals receivers R ₁ to R _{M are} supplied.

Wird in einer Übertragungsstrecke eine gerade Anzahl von Wellenlängenumsetzern eingesetzt, so ergibt sich der besondere Vorteil, dass die Kanäle am Ausgang der Strecke dieselbe Wellenlänge wie am Eingang der Strecke aufweisen.Becomes in a transmission path an even number of wavelength converters used, so there is the particular advantage that the channels at the output the distance the same wavelength as at the entrance to the track.

In 3 ist eine bevorzugte Ausführung des Wellenlängenumsetzers WU illustriert. Ein WDM-Signal WS wird einer ersten Bandweiche BW1 zugeführt, welche das WDM-Signal in zwei Teilbänder mit Kanälen größerer und kleinerer Wellenlänge TB1 und TB2 aufteilt. Das Teilband TB1, welches die Kanäle mit den größeren Wellenlängen enthält, wird einem Wellenlängenkonverter WK1 zugeführt. Der Wellenlängenkonverter WK1 hat die Aufgabe, die in Teilband TB1 enthaltenen Kanäle mit den größeren Wellenlängen, auf freie noch unbesetzte Kanäle mit kleineren Wellenlängen, umzusetzen. Dabei wird bevorzugt der Kanal mit der größten Wellenlänge λ_M auf einen freien Kanal mit der kleinsten Wellenlänge λ₁ umgesetzt und der Kanal mit der zweitgrößten Wellenlänge λ_(M_₁₎ auf einen freien Kanal mit der zweitkleinsten Wellenlänge λ₂ umgesetzt usw. Realisieren lässt sich der Wellenlängenkonverter WK beispielsweise durch den nichtlinearen Prozess der Vierwellenmischung (FWM) in einer gepumpten Wellenleiterstruktur vorzugsweise aus periodisch gepoltem Lithium-Niobat (PPLN). Dabei wird die von den Pumpquellen PQ erzeugte Pumpstrahlung über einen Strahlteiler ST vor dem Wellenleiter WL in den Signalpfad eingekoppelt. Wenn ausreichend leistungsstarke Pumpquellen zur Verfügung stehen, kann die Pumpstrahlung auch mit Hilfe einer einzigen Quelle für beide Wellenlängenkonverter WK1 und WK2 erzeugt werden und vor dem Einkoppeln in den Signalpfad mit Hilfe eines Leistungsteilers aufgeteilt und beiden Strahlteilern ST zugeführt werden. Mit dem Teilband TB2, welches die Kanäle mit den kleineren Wellenlängen enthält, wird entsprechend umgekehrt verfahren. In einem Wellenlängenkonverter WK2 werden die Kanäle mit den kleineren Wellenlängen von TB2 in unbelegte Kanäle mit größeren Wellenlängen überführt. Auch dabei werden – analog zum Vorgehen bei WK1 – bevorzugt die Wellenlängen bezüglich einer mittleren Wellenlänge gespiegelt. Eine zweite Bandweiche BW2 fügt die konvertierten Teilbänder TB1_k und TB2_k wieder zusammen. Um Übersprechen zu vermeiden, können vor der zweiten Bandweiche BW2 Filter eingefügt werden, welche die verbleibenden Anteile der ursprünglichen Kanäle und die restliche Pumpstrahlung unterdrücken.In 3 a preferred embodiment of the wavelength converter WU is illustrated. A WDM signal WS is applied to a first bandpass BW1 which divides the WDM signal into two subbands with channels of larger and smaller wavelengths TB1 and TB2. The sub-band TB1, which contains the channels with the longer wavelengths, is supplied to a wavelength converter WK1. The wavelength converter WK1 has the task of converting the channels contained in subband TB1 with the larger wavelengths to free unoccupied channels with smaller wavelengths. In this case, the channel with the greatest wavelength λ _M is preferably converted to a free channel having the smallest wavelength λ ₁ , and the channel having the second largest wavelength λ _(M _ _{1) is converted} to a free channel having the second smallest wavelength λ ₂ The wavelength converter WK, for example, by the non-linear process of four-wave mixing (FWM) in a pumped waveguide structure preferably made of periodically poled lithium niobate (PPLN). It is the pump sources PQ coupled via a beam splitter ST in front of the waveguide WL in the signal path. If sufficiently powerful pump sources are available, the pump radiation can also be generated with the aid of a single source for both wavelength converters WK1 and WK2 and divided into the signal path by means of a power divider before coupling into the two beam splitters ST. With the sub-band TB2, which contains the channels with the smaller wavelengths, the procedure is reversed accordingly. In a wavelength converter WK2, the channels with the smaller wavelengths of TB2 are converted into unoccupied channels with longer wavelengths. Also, in this case - analogous to the procedure in WK1 - preferably the wavelengths are mirrored with respect to a mean wavelength. A second bandpass filter BW2 adds the converted sub-bands TB1 and TB2 _k _k together. To avoid crosstalk, BW2 filters can be inserted in front of the second band filter to suppress the remaining portions of the original channels and the remaining pump radiation.

Neben der Wellenlängenumsetzung, bei der Kanäle mit kurzen und langen Wellenlängen paarweise vertauscht werden, verwendet das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterdrückung von SRS-XT ein spezielles Dispersions-Kompensationsschema, um eine zeitliche Synchronisierung der Bits in den einzelnen Kanälen zu gewährleisten. Wird der Wellenlängenumsetzer WU beispielsweise in der Mitte der Übertragungsstrecke angeordnet, muss das Dispersions-Kompensationsschema so gewählt werden, dass es jeweils Paare von Streckenabschnitten vor und hinter dem Wellenlängenumsetzer WU gibt, an deren Eingängen zu einem Zeitpunkt die selben Bits in den einzelnen Kanälen aufeinander treffen. Dies wird erreicht, wenn für zwei jeweils ausgewählte Streckenabschnitte der gleiche Wert der akkumulierten Dispersion eingestellt wird. Die gleiche paarweise Anordnung der akkumulierten Dispersion vor und hinter dem Wellenlängenkonverter muss auch an den Eingängen der dispersionskompensierenden Fasern DCF gewählt werden, da in diesen ebenfalls SRS-XT auftreten kann. Wird an den Eingängen der dispersions kompensierenden Fasern von paarweise ausgewählten Streckenabschnitten nicht der gleiche Wert für die akkumulierte Dispersion eingestellt, müssen die Eingangspegel in die DCF so niedrig gewählt werden, dass in diesen kein SRS-XT auftritt. Zeitlich synchronisierte Bits an den Fasereingängen lassen sich durch ein Dispersions-Kompensationsschema erreichen, bei dem die Dispersion eines Streckenabschnitts durch eine dispersionskomensierende Faser DCF vollständig kompensiert wird (Vollkompensation). Damit tritt jeweils an den Anfängen der Streckenabschnitte keine akkumulierte Dispersion auf. In diesem Dispersions-Kompensationsschema treffen die Bits, die den Eingang des ersten Streckenabschnitts zu einem gegebenen Zeitpunkt passieren, auch gleichzeitig an den Eingängen der anderen Streckenabschnitte ein. Ein Vorteil des Vollkompensations-Schemas liegt darin, dass die Aufteilung der Übertragungsstrecke und die Anordnung des Wellenlängenumsetzers WU keine Rolle spielt. Ein Nachteil des Vollkompensations-Schemas ist dadurch gegeben, dass es zu großen Verzerrungen der Signale durch Kreuzphasenmodulation (XPM) führen kann. Zur Unterdrückung der genannten XPM sollte die akkumulierte Dispersion von Streckenabschnitt zu Streckenabschnitt etwas ansteigen bzw. abfallen. Ein Beispiel für ein solches Dispersion-Kompensationsschema, das eine Unterdrückung der Kreuzphasenmodulation und gleichzeitig die erfindungsgemäße Kompensation der SRS-XT erlaubt, ist in 4 dargestellt. In 4 ist die akkumulierte Dispersion gegen die Länge der Übertragungsstrecke für einzelne Streckenabschnitte mit der Nr. 1 bis 12 aufgetragen. In Streckenabschnitt Nr. 1 zu Beginn der Übertragungsstrecke fällt der Wert der akkumulierten Dispersion zunächst unter 0 ab. Dies wird als Vorkompensation bezeichnet. In den folgenden Abschnitten der ersten Hälfte der Übertragungsstrecke ist die während der Übertragung gesammelte Dispersion größer als die in der DCF kompensierte Dispersion, was zu einer Unterkompensation pro Streckenabschnitt führt. Die akkumulierte Dispersion zu Beginn eines jeden Streckenabschnitts wächst somit an. In der zweiten Hälfte des Übertragungssystems werden eine Überkompensation und eine Nachkompensation angewendet. Dies bedeutet, dass pro Streckenabschnitt die Dispersions-Kompensation in der DCF größer als die in der Übertragungsfaser akkumulierte Dispersion ist. Die Größe der Über- und Unterkompensation und der Kompensation in der Mitte des Übertragungssystems sind so gewählt, dass jeweils Paare von Streckenabschnitten vor und hinter dem Wellenlängenumsetzer WU auftreten, welche am Eingang die gleiche akkumulierte Dispersion besitzen. In dem gewählten Schema sind dies die Streckenabschnitte 1 und 12, 2 und 11 und so weiter.In addition to the wavelength conversion, in which channels with short and long wavelengths are exchanged in pairs, the method according to the invention for suppressing SRS-XT uses a special dispersion compensation scheme in order to ensure a time synchronization of the bits in the individual channels. If the wavelength converter WU is arranged, for example, in the middle of the transmission path, the dispersion compensation scheme must be selected such that there are pairs of path sections in front of and behind the wavelength converter WU, at whose inputs the same bits in the individual channels meet one another at a time , This is achieved if the same value of the accumulated dispersion is set for two selected route sections. The same pairwise arrangement of the accumulated dispersion in front of and behind the wavelength converter must also be chosen at the inputs of the dispersion compensating fibers DCF, since SRS-XT can also occur in them. If the same accumulated dispersion value is not set at the inputs of the dispersion compensating fibers of paired sections, the input levels to the DCF must be set low enough so that no SRS-XT occurs in them. Time-synchronized bits at the fiber inputs can be achieved by a dispersion compensation scheme in which the dispersion of a link is completely compensated by a dispersion-compensating fiber DCF (full compensation). Thus, no accumulated dispersion occurs at the beginnings of the sections. In this dispersion compensation scheme, the bits that pass the input of the first link at a given time also arrive at the inputs of the other links simultaneously. An advantage of the full compensation scheme is that the division of the transmission path and the arrangement of the wavelength converter WU does not matter. A disadvantage of the full-compensation scheme is that it can lead to large distortions of the signals by cross-phase modulation (XPM). To suppress said XPM, the accumulated dispersion should increase or decrease slightly from link to link. An example of such a dispersion compensation scheme, which allows suppression of cross-phase modulation and, at the same time, the compensation of the SRS-XT according to the invention, is disclosed in US Pat 4 shown. In 4 the accumulated dispersion is plotted against the length of the transmission path for individual sections of track numbered 1 to 12. In section No. 1 at the beginning of the transmission path, the value of the accumulated dispersion initially drops below zero. This is called pre-compensation. In the following sections of the first half of the transmission path, the dispersion collected during transmission is greater than the dispersion compensated in the DCF, resulting in undercompensation per section. The accumulated dispersion at the beginning of each segment thus increases. In the second half of the transmission system overcompensation and post-compensation are used. This means that per dispersion section the dispersion compensation in the DCF is greater than the dispersion accumulated in the transmission fiber. The size of the over- and undercompensation and the compensation in the middle of the transmission system are chosen such that pairs of path sections occur before and after the wavelength converter WU, which have the same accumulated dispersion at the input. In the scheme chosen, these are sections 1 and 12, 2 and 11 and so on.

Im Folgenden soll ein Zahlenbeispiel angegeben werden, welches das erfindungsgemäße Verfahren weiter verdeutlicht. Ein gemäß 2 ausgestaltetes WDM-System bestehe aus 20 Streckenabschnitten SSMF mit einer Länge von jeweils 100 km. In diesen sollen 160 Kanäle, 80 im C- und 80 im L-Band, übertragen werden. Die Kanäle besitzen eine Bitrate von 10 GBit/s und einen Kanalabstand von 50 GHz. Der erfindungsgemäße Wellenlängenumsetzer WU wird nach 10 Streckenabschnitten angeordnet. Das Dispersions-Kompensationsschema weist vor dem Wellenlängenumsetzer WU eine Unterkompensation von 50 ps/nm pro Streckenabschnitt und dahinter eine Überkompensation von –50 ps/nm auf. Die Vorkompensation beträgt –200 ps/nm, die Nachkompensation –1200 ps/nm. Der Eingangspegel in die DCF vor dem ersten Streckenabschnitt wird so niedrig gewählt (Summenleistung kleiner 10 dBm), dass kein spürbares SRS-XT auftritt. Die anderen Eingangspegel können so hoch gewählt werden, wie es die Streckenauslegung zulässt. Dabei müssen die Paare von Streckenabschnitten vor und hinter dem Wellenlängenumsetzer, welche die gleiche akkumulierte Dispersion aufweisen, bei gleicher Raman-Effizienz auch gleiche Verteilungen der Kanalpegel am Fasereingang aufweisen.The following is a numerical example will be given, which further illustrates the inventive method. One according to 2 configured WDM system consists of 20 SSMF sections with a length of 100 km each. In these 160 channels are to be transmitted, 80 in the C and 80 in the L band. The channels have a bit rate of 10 GBit / s and a channel spacing of 50 GHz. The wavelength converter WU according to the invention is arranged after 10 route sections. The dispersion compensation scheme has an undercompensation of 50 ps / nm per section ahead of the wavelength converter WU and over-compensation of -50 ps / nm. The pre-compensation is -200 ps / nm, the after-compensation is -1200 ps / nm. The input level into the DCF before the first link is chosen so low (total power less than 10 dBm) that no noticeable SRS-XT occurs. The other input levels can be selected as high as the route layout allows. In this case, the pairs of path sections in front of and behind the wavelength converter, which have the same accumulated dispersion, also have equal distributions of the channel levels at the fiber input with the same Raman efficiency.

Claims

A method for compensating for bit pattern dependent crosstalk caused by stimulated Raman scattering in a multi-channel optical wavelength division multiplex transmission system (WDM system) whose transmission path comprises a plurality of link sections, characterized in that the transmission path is divided into two parts Wavelength conversion is performed after the first part of the transmission path such that at least a part of the optical signals transmitted in the first part of the transmission path in smaller wavelength channels are transmitted after wavelength conversion to longer wavelength channels and vice versa.

Method according to claim 1, characterized in that that the dispersion course with respect to the two parts of the transmission system is designed so that the accumulated dispersion in the first Part of the transmission path with the accumulated dispersion in the second part of the transmission path nearly picks.

Method according to claim 1 or 2, characterized that as optical signals binary optical signals are used.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the dispersion compensation scheme is such is designed that in a part of the transmission path undercompensation carried out and overcompensation in the other part or the other way around.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after each stretch of the transmission path a full compensation performed becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the transmission path is divided into more than two parts and between each Sharing a wavelength conversion he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the wavelength conversion such that the channel with the smallest wavelength of WDM system implemented on the channel with the largest wavelength and the second smallest wavelength channel of the WDM system implemented on the channel with the second largest wavelength will and so on.

Method according to claim 7, characterized in that that the wavelength conversion from the spectral C-band to the L-band and vice versa.

Optical wavelength multiplex transmission system respectively WDM system with a variety of optical channels, its transmission path has several sections, characterized in that between two sections a wavelength converter (WU) provided which is designed such that at least a part of the supplied signals, in channels transmitted with a smaller wavelength were in channels delivered with a larger wavelength and vice versa, caused by stimulated Raman scattering Bit pattern dependent crosstalk to compensate.

System according to claim 9, characterized in that that the wavelength converter (WU) as optical wavelength converter is designed.

An optical wavelength converter (WU) for a WDM system in which a WDM input signal is applied to a first band-pass filter (BW1) which splits the WDM signal into sub-bands of larger and smaller wavelengths (TB1 and TB2) at the first thereof Output a first wavelength converter (WK1) is connected, which converts the sub-band with the larger wavelengths (TB1) in the subband with the smaller wavelengths (TB2 _k ), and at the second output, a second wavelength converter (WK2) is connected, which is the sub-band with the smaller wavelengths (TB2) into the sub-band with the larger wavelengths (TB1 _k ), and that the outputs of the first and the second wavelength converter are connected to a second band-pass filter (BW2) connecting the two wavelength-converted subbands / bands (TB1 _k and TB2 _k ) reassembles and delivers at its output.

Optical wavelength converter (WU) for a WDM system according to claim 11, characterized in that the wavelength converter (WK) consists of a pump source (PQ), a beam splitter (SK) and a conversion element (WL) and is arranged such that a first Input of the beam splitter (SK), the optical signal to be converted is supplied and a second input, a pump signal from the pump source (PQ) is supplied and that the output of the beam splitter (SK) leads both signals to a conversion element (WL) in which a nonlinear process for wavelength conversion takes place and from which a wavelength-converted optical signal emerges.

Arrangement according to claim 12, characterized that the wavelength converter (WK) as a pumped waveguide structure of periodically poled lithium niobate is designed.