DE69634149T2

DE69634149T2 - Optischer knoten in einem optischen busnetz

Info

Publication number: DE69634149T2
Application number: DE69634149T
Authority: DE
Inventors: Magnus ÖBERG
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: KR19980703359A; MX9707326A; EP0818089B1; US6049405A; CA2216370A1; AU705433B2; JPH11502984A; SE9501075L; AU5165796A; CN1184572A; BR9607759A; SE9501075D0; SE503715C2; KR100432310B1; WO1996031025A1; JP3795079B2; DE69634149D1; CN1075300C; CA2216370C; EP0818089A1

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die gegenwärtige Erfindung betrifft einen optischen Knoten in einem optischen Bus-Netzwerk. Der Knoten enthält Sender und Empfänger, welche an bestimmte Wellenlängenkanäle angepasst sind und eingerichtet sind um für über das optische Bus-Netzwerk mit Empfängern und Sendern mit entsprechenden Wellenlängenkanälen in anderen Knoten zu kommunizieren.
STAND DER TECHNIK
Innerhalb des Gebietes der Telekommunikation besteht häufig ein Bedarf für hohe Übertragungskapazität. Große Datenmengen können sehr schnell durch optische Übertragung mittels modulierter Lichtsignale übertragen werden.
Wellenlängen-Unterteilung/Multiplexen (WDM) wird angewendet um eine Vielzahl von Lichtsignalen über ein gemeinsames optisches Medium zu übertragen. Die Signale werden über unabhängige Wellenlängenkanäle gesendet, welche gleichzeitig in einer optischen Faser präsent sein können.
Optische Übertragung kann in einem optischen Bus-Netzwerk bewerkstelligt werden, das eine Vielzahl für wechselseitige Kommunikation eingerichtete optische Knoten enthält. Im Falle eines optischen Bus-Netzwerks mit N Knoten, die mittels zweier Fasern in Serie miteinander verbunden sind, kann Kommunikation in beiden Richtungen zwischen den Knoten dadurch bewerkstelligt werden, dass die erste Faser für Übertragung in eine Richtung und die zweite Faser für Übertragung in die andere Richtung verwendet wird. Jeder Knoten kommuniziert mit jedem anderen Knoten über einen einzelnen Wellenlängenkanal. Das bedeutet, dass zumindest N – 1 Wellenlängenkanäle gleichzeitig in jeder optischen Faser präsent sind.
Jeder Knoten enthält zumindest N – 1 Empfänger und N – 1 Sender, welche über die Wellenlängenkanäle mit zu diesen Wellenlängenkanälen in den anderen Knoten korrespondieren Sendern und Empfängern kommunizieren. Jeder Sender sendet Information, die in eine der beiden Fasern eingespeist wird, jeder Empfänger empfängt Information, die aus einer der beiden Fasern ausgekoppelt wird.
Das optische Bus-Netzwerk ist vorzugsweise so eingerichtet, dass im Falle einer Unterbrechung in dem Netzwerk Kommunikation zwischen allen Knoten durch ein Paar von für Unterbrechungssituationen vorgesehenen Reserve-Fasern aufrechterhalten werden kann. Diese Art von Unterbrechung startet jedoch Kommunikation zwischen den verschiedenen Knoten und involviert einen oder mehrere Empfänger und Sender in jedem der zu ändernden Knoten, so dass dieser einen Wellenlängenkanal über einige dieser Reserve-Fasern sendet oder empfängt. Um die Anzahl der verwendeten Wellenlängenkanäle zu beschränken, ist es möglich Kanäle wieder zu verwenden. Wiederverwendung von Kanälen bedeutet, dass einer oder mehrere in einem Knoten empfangene Wellenlängenkanäle verwendet werden für das Senden von demselben Knoten über dieselbe Faser, wenn dies möglich ist. Die kleinste Anzahl von Kanälen, die verwendet werden kann, ist begrenzt durch die Anzahl der Knoten auf N²/4, wenn N gerade ist, oder (N² – 1)/4, wenn N ungerade ist. Da derselbe Kanal folglich vielfach für die Übertragung über dieselbe Faser verwendet ist, können Probleme entstehen, wenn die Kommunikation zwischen zwei Knoten auch dann aufrechterhalten werden muss, wenn es eine Unterbrechung in dem Netzwerk gegeben hat.
US 5,003,531 beschreibt ein Netzwerk, in welchem jeder Knoten mit einem benachbarten Knoten durch ein Paar von arbeitenden Fasern verbunden ist um im Wesentlichen eine Ringkonfiguration zu erzeugen, sowie durch ein Paar von Reserve-Fasern. Die Kommunikation wird im Falle eines Faserbruchs in jedem Knoten von dem Paar arbeitender Fasern auf das Paar Reserve-Fasern umgeschaltet.
US 5,333,130 beschreibt ein Netzwerk, in welchem jeder Knoten mit Schaltern für das Umschalten einzelner Kanäle, im Falle von Bruch oder Ausfall, ausgestattet ist. Jedoch werden in diesem Netzwerk Daten unter der Anwendung von Zeitaufteilungs-Multiplexen übertragen. Die beschriebene Anordnung ist daher nicht anwendbar auf ein Übertragungs-Netzwerk, das Wellenlängenaufteilungs-Multiplexen anwendet.
US-5,159,595 hat bereits ein Netzwerk offenbart, das eine Anzahl von Knoten umfasst, welche miteinander in einer ringförmigen Konfiguration verbunden sind. Jeder Knoten kann mit jedem anderen Knoten über das Netzwerk kommunizieren. Im Falle einer konventionellen Netzwerkkonfiguration wird jede Mitteilung zwischen zwei Knoten über beide Fasern von einem verteilenden Knoten zu einem Ziel-Knoten gesendet; auf dieselbe Weise wird eine Mitteilung von beiden entgegengesetzt gerichteten Fasern in einem Knoten empfangen. Das bedeutet, dass Kommunikation im Falle einer Unterbrechung in dem Bus-Netzwerk aufrechterhalten werden kann, ohne dass Umschalten erforderlich ist. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass das Netzwerk normalerweise eine unnötig große Anzahl von Wellenlängenkanälen aufweist und daher überdimensioniert ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen optischen Knoten, welcher eingerichtet ist um über Sender und Empfänger, die mit zwei optischen Fasern verbundenen sind, mit zumindest zwei anderen Knoten in einem optischen Bus-Netzwerk zu kommunizieren. Dieses Bus-Netzwerk umfasst gesonderte Übertragungswege, durch die sichergestellt wird, dass Kommunikation zwischen den Knoten auch nach einer Unterbrechung in dem Bus-Netzwerk aufrechterhalten wird.
Ein Problem diesen Typs eines gesicherten Bus-Netzwerks ist, dass wenn ein Kabel defekt ist Empfänger und Sender geändert werden müssen, so dass diese über andere optische Fasern kommunizieren und so Kommunikation auf recht erhalten werden kann.
Die Erfindung versucht das oben genannte Problem durch das Bereitstellen eines optischen Knotens zu lösen, welcher in einfacher Weise ermöglicht, Sender und Empfänger zwischen den Bus-Netzwerk-Fasern umzuschalten, wenn es im Netzwerk eine Unterbrechung gibt. Der Knoten entsprechend der Erfindung ist in den anhängenden Ansprüchen definiert. Der Knoten kann insbesondere eine Vielzahl von Sendern und Empfängern enthalten, welche in Paaren Kommunikation über zwei optische Fasern mit irgendeinem anderen Knoten in einem Bus-Netzwerk erlauben. Die optischen Fasern verbinden die Knoten in dem Bus-Netzwerk und erlauben bidirektionale Kommunikation zwischen jedem der Knoten. Der Knoten enthält zumindest die gleiche Anzahl von Sicherheits-Schaltvorrichtungen wie die Anzahl von Knoten in dem Bus-Netzwerk. Diese Sicherheits-Schaltvorrichtungen sind eingerichtet um Sender und Empfänger in einem Knoten zwischen den beiden optischen Fasern umzuschalten.
Die Erfindung betrifft auch einen Knoten, welcher nicht notwendigerweise Sender und Empfänger enthält, sondern welcher eine Vielzahl von Multiplexern und Demultiplexern enthält, welche die Wellenlängenkanäle zwischen den optischen Fasern in dem Bus-Netzwerk koppeln und dadurch Sender und Empfänger für diese Wellenlängenkanäle mit den optischen Fasern verbinden. Der Knoten enthält zumindest die gleiche Anzahl von Sicherheits-Schaltvorrichtungen wie die Anzahl der Knoten in dem Bus-Netzwerk; dabei sind diese Sicherheits- Schaltvorrichtungen so angeordnet, dass sie diese Multiplexer und Demultiplexer zwischen den optischen Fasern umschalten.
In dem Falle von Kanalzuordnung mit Kanal-Wiederverwendung, bei welcher die minimale Anzahl von Wellenlängenkanälen den Sendern und Empfängern für feste Wellenlängen in dem Bus-Netzwerk zugeordnet sind, ist es begründet durch die Konstruktion der Knoten entsprechend der Erfindung möglich, diese Sender und Empfänger zwischen den beiden Fasern in einer solchen Weise umzuschalten, dass die Sender- und Empfänger-Zuordnung für die Kommunikation zwischen den in dem Bus-Netzwerk enthaltenen Knoten aufrechterhalten werden kann, auch wenn es in diesem eine Unterbrechung gegeben hat.
Wegen dieser relativ einfachen Konstruktion ist die Knoten-Konstruktion entsprechend der Erfindung auch im Falle anderer Bus-Netzwerk Typen, in welchen der oben erwähnte vorteilhafte Kanal-Zuordnungsprozess nicht verwendet wird, von Vorteil. Es ist jedoch eine Bedingung für die Verwendung des Knotens, dass ein Risiko besteht, dass das Bus-Netzwerk beeinflusst wird durch Änderungen der Netzwerk-Konfiguration, zum Beispiel einer Unterbrechung irgendwo in dem Bus-Netzwerk, wobei diese Änderungen erfordern, dass Sender und Empfänger zwischen den optischen Fasern umgeschaltet werden.
LEGENDEN DER FIGUREN
1a–1c zeigen ein optisches Bus-Netzwerk mit vier Knoten in den Fällen verschiedener Unterbrechungs-Situationen in dem Bus-Netzwerk;
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des optischen Knotens entsprechend der Erfindung; und
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des optischen Knotens entsprechend der Erfindung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Erfindung wird jetzt in größerem Detail mit Bezug auf die Figuren und speziell in Bezug auf 2 und 3 beschrieben werden, welche die beiden verschiedenen Ausführungsbeispiele des optischen Knotens entsprechend der Erfindung zeigen.
Die 1a–1c zeigen ein optisches Bus-Netzwerk, das vier Knoten A, B, C, D hat und mit einem zusätzlichen Faser-Paar 3, 4 ausgerüstet ist, welches in dem Falle einer Unterbrechung in dem regulären Bus-Netzwerk verwendet werden kann. Jeder Knoten enthält drei Sender und drei Empfänger. Abhängig davon, wo der Knoten in dem Netzwerk positioniert ist, ist eine variierende Anzahl von Sendern Tx: 1–4 und Empfängern Rx: 1–4 mit der ersten Faser 1 verbunden. Ein erster Knoten A, zum Beispiel, hat drei Empfänger Rx: 1–3 verbunden mit der Faser 1, wobei alle deren Signale in den Figuren nach links laufen, und drei Sender Tx: 1–3 verbunden mit der Faser 2, wobei alle deren Signale nach rechts laufen. Andrerseits hat ein Endknoten D drei Empfänger Rx: 1, 2, 4, verbunden mit der Faser 2 und drei Sender Tx: 1, 2, 4 verbunden mit der Faser 1. Die dazwischen liegenden Knoten haben beide Sender Tx und Empfänger Rx mit beiden Fasern verbunden.
Jeder Sender Tx in dem gezeigten optischen Bus-Netzwerk sendet ein Signal auf einer gegebenen Wellenlänge, einem so genannten Wellenlängenkanal. Jeder Empfänger Rx in dem Netzwerk empfängt einen vorgegebenen Wellenlängenkanal und erlaubt anderen Kanälen zu dem nächsten Knoten zu passieren. Zwei Kanäle derselben Wellenlänge finden niemals auf derselben gemeinsamen Faser-Sektion statt, da in diesem Fall durch die Empfänger nicht getrennt würden. Das bedeutet, dass ein in einem Knoten durch einen Empfänger empfangener Kanal vollständig aus dem optischen Bus-Netzwerk entfernt werden muss. Ein Sender/Empfänger Paar in jedem Knoten ist für die Kommunikation mit jedem anderen Knoten reserviert, das bedeutet, ein Sender in einem ersten Knoten sendet einen Wellenlängenkanal an einen bestimmten anderen Knoten und ein Empfänger in dem ersten Knoten empfängt einen Wellenlängenkanal von dem anderen Knoten. Dieser Sender und dieser Empfänger in dem ersten Knoten, welche zusammen den ersten Knoten befähigen vollständig mit dem zweiten Knoten zu kommunizieren, bilden ein Sender/Empfänger-Paar in dem ersten Knoten. Jeder Knoten enthält folglich die Anzahl von Sender/Empfänger-Paaren die der Anzahl der anderen in dem Netzwerk vorhandenen Knoten entspricht.
1 zeigt das optische Bus-Netzwerk im Normalbetrieb, das bedeutet ohne Unterbrechungen. In dieser Figur ist das Reserve-Paar von Fasern durch gestrichelte Linien illustriert, um deutlicher zu zeigen dass es in der normalen Situation nicht für Kommunikation verwendet ist. In dem gezeigten Bus-Netzwerk werden Kanäle wieder verwendet, das bedeutet, die in einem Knoten empfangenen Wellenlängenkanäle werden für das Senden von demselben Knoten über dieselbe Faser verwendet, wenn dies möglich ist, damit die minimale Anzahl von Kanälen für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Knoten verwendet werden kann. In dem Fall des in 1a gezeigten Bus-Netzwerks ist der Wellenlängenkanal 2 durch den Empfänger Rx: 2 empfangen. Ein Sender Tx: 2 in demselben Knoten verwendet denselben Kanal wieder für das Senden zum Knoten D. Kanal-Wiederverwendung in einem N Knoten aufweisenden Bus-Netzwerk bedeutet, dass das Bus-Netzwerk ein Minimum von (N² – 1)/4 Wellenlängenkanäle zuordnen muss, wenn N ungerade ist und N²/4 Wellenlängenkanäle, wenn N gerade ist. Jedem Knoten sind N – 1 Kanäle auf jeder Faser für Kommunikation zu und von dem Knoten zugeordnet. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel mit einem Bus-Netzwerk mit vier Knoten bedeutet dies, dass die Kommunikation zwischen allen diesen Knoten aufrechterhalten werden kann, wenn zumindest vier verschiedenen Wellenlängenkanäle für diese Kommunikation verwendet werden. Jedem Knoten sind drei Wellenlängenkanäle für das Senden zu den anderen Knoten zugeordnet worden. Diese Wellenlängenkanäle werden, nachdem sie in einem Knoten empfangen wurden, direkt wieder verwendet. Der der Erfindung entsprechende Knoten kann natürlich auch in Bus-Netzwerken gefunden werden, in welchen Kanäle nicht wieder verwendet werden.
1b zeigt die neue Konfiguration, die nach einem Faserbruch zwischen Knoten A und Knoten B in dem originalen Bus-Netzwerk erhalten wird. In diesem Fall muss die Reserve-Faser verwendet werden um Kommunikation zwischen dem Knoten A und den anderen Knoten zu erlauben. Vorteilhafte Kanalverteilung ermöglicht für die Kommunikation dieselben Kanäle zwischen den verschiedenen Knoten zu verwenden, wie in dem Fall entsprechend 1a, trotz der Tatsache, dass die Kanalzuordnung entsprechend der 1a auf der Zuordnung der minimalen Anzahl von Wellenlängenkanälen basiert. Jedoch, in allen diesen Knoten müssen die vorhandenen Sender und Empfänger zu dem in 1a gezeigten Fall entgegen gesetzte Fasern verwenden. Nach der Unterbrechung ist Knoten A für den nach rechts laufenden Verkehr der letzte in dem Netzwerk und sollte deshalb drei Empfänger mit der Faser 2 verbunden haben und drei Sender verbunden mit der Faser 1. Im Knoten B gibt es wesentlich weniger Veränderungen, da es nur die Empfänger und Sender für die Kommunikation zwischen Knoten A und Knoten B sind, welche zwischen den Fasern umgeschaltet werden müssen. Bevor die Unterbrechung eintrat wurden die für die Kommunikation mit Knoten A vorgesehenen Sender im Knoten B für das Senden in linker Richtung über die Faser 1 in den Figuren verwendet. Nach der Unterbrechung müssen diese Sender mit Knoten A über die Faser 2 in der nach rechts zeigenden Richtung kommunizieren. Dazu im Gegensatz müssen die für den Empfang vom Knoten A im Knoten B vorgesehenen Empfänger umgeändert werden, um Information von der nach links laufenden Faser, der Faser 1, zu empfangen. In entsprechender Weise muss ein Sender/Empfänger-Paar im Knoten C und eines in Knoten D, etc., umgeschaltet werden. Eine Unterbrechung zwischen Knoten A und Knoten B bewirkt folglich, dass alle die Sender und Empfänger im Knoten A zwischen den Fasern umgeschaltet werden müssen, während in den anderen Knoten nur ein Sender/Empfänger-Paar umgeschaltet werden muss.
1c zeigt den entsprechenden Fall für eine Unterbrechung zwischen Knoten B und Knoten C. Die Figuren zeigen, dass es in einigen Fällen notwendig ist Sender und Empfänger zwischen zwei optischen Fasern, welche durch einen gegebenen Knoten passieren, umzuschalten. Es wird verstanden werden, dass die in den Figuren gezeigten Beispiele nur einige von vielen sind, in welchen solches Umschalten wünschenswert ist.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für einen optischen Knoten, welcher konfiguriert ist um das oben erwähnte Umschalten auszuführen. Der in den Figuren gezeigte Knoten ist vorgesehen für das in 1 gezeigte Bus-Netzwerk; jeder Knoten enthält daher drei Sender Tx und drei Empfänger Rx mit fester Wellenlängen-Zuordnung, welche mit zwei optischen Fasern 1, 2 verbunden sind. Diese Fasern passieren in der Weise durch den Knoten, dass beide Fasern 1, 2 in dem Knoten in der gleichen Richtung übertragen. Der in 2 gezeigte Knoten korrespondiert zum Knoten A in 1. Die Übertragung von dem Knoten findet daher über die drei für die Wellenlängenkanäle 1, 2 und 3 vorgesehenen Sender Tx: 1–3 statt. Wie in Verbindung mit 1 bemerkt, findet der Empfang in dem Knoten über dieselben Wellenlängenkanäle 1, 2 und 3 statt. Der Empfänger Rx: 1 ist am weitesten stromaufwärts in dem Knoten angeordnet und der Sender Tx: 3 ist am weitesten stromabwärts in dem Knoten angeordnet. Der Knoten enthält drei Demultiplexer 3a, b, c für das Auskoppeln der Wellenlängenkanäle zu den entsprechenden Empfängern Rx: 1–3 und drei Multiplexer 4a, b, c für das Einspeisen der Wellenlängenkanäle aus den korrespondierenden Sendern Tx: 1–3 in die zwei optischen Fasern 1, 2.
Der Knoten enthält auch fünf 2 × 2 Sicherheits-Schaltvorrichtungen oder Sicherheits-Umschaltvorrichtungen S1–S5, damit das notwendige Umschalten in dem Knoten ausgeführt werden kann, wenn es Veränderungen in dem Bus-Netzwerk gibt. Jede Sicherheits-Schaltvorrichtung enthält zwei Eingänge und zwei Ausgänge, von welchen ein erster Eingang mit einer ersten optischen Faser 1 und ein zweiter Eingang mit einer zweiten optischen Faser 2 verbunden ist; in einer entsprechenden Weise ist ein erster Ausgang mit der ersten Faser 1 verbunden und ein zweiter Ausgang mit der zweiten optischen Faser 2. Wenn sich die Schalt-Vorrichtungen in dem ersten Zustand befinden, dann werden die Signale von dem mit der ersten Faser 1 verbundenen Eingang durchgekoppelt zu dem mit derselben Faser verbundenen Ausgang; entsprechend werden Signale von dem mit der Faser 2 verbundenen Eingang durchgekoppelt zu dem mit derselben Faser verbundenen Ausgang. Wenn die Sicherheits-Schaltvorrichtungen sich in dem anderen Zustand befinden, wird ein Signal von dem mit der Faser 1 verbundenen Eingang durchgekoppelt zu dem mit der Faser 2 verbundenen Ausgang; entsprechend wird das Signal von dem mit der Faser 2 verbundenen Eingang durchgekoppelt an den mit der Faser 1 verbundenen Ausgang. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sicherheits-Schaltvorrichtungen oder die Umschalt-Vorrichtungen so angeordnet, dass niemals mehr als exakt ein Empfänger und exakt ein Sender sich zwischen zwei Sicherheits-Umschaltvorrichtungen S1–S5 befindet. Ein Sender/Empfänger-Paar Tx: 1/Rx: 2, Tx: 2/Rx: 3, welches mit einem gegebenen anderen Knoten kommuniziert, verwendet niemals dieselbe Faser und dieses Paar kann dann zusammen mit den Sicherheits-Umschaltvorrichtungen S1–S5 auf jeder Seite angeordnet werden. Sender und Empfänger in diesem Paar müssen jedoch so angeordnet sein, dass der Empfänger, das bedeutet der Demultiplexer 3a, 3b, 3c für das Auskoppeln zu einem Empfänger, sich niemals stromabwärts in dem Knoten in Bezug auf den Sender und dessen Multiplexer 4a, 4b, 4c befindet. In dem Fall der vorteilhaften Kanal-Zuordnung, bei welcher die minimale Anzahl von Wellenlängen verwendet ist, muss der Knoten dann fünf Sicherheits-Umschaltvorrichtungen, das sind N + 1 Sicherheits-Umschaltvorrichtungen, enthalten, da ein Sender mit einer gegebenen Wellenlänge niemals stromaufwärts in dem Knoten positioniert sein sollte, verglichen mit einem Empfänger für dieselbe Wellenlänge. Das bedeutet, dass zumindest eine Sicherheits-Schaltvorrichtung zwischen dem Multiplexer 4a und dem Demultiplexer 3a für ein Sender/Empfänger-Paar angeordnet sein muss. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Demultiplexer 3a am weitesten stromaufwärts in dem Knoten angeordnet und der Multiplexer 4a am weitesten stromabwärts in dem Knoten; dabei befinden sich die Sicherheits-Schaltvorrichtungen S1, S2 auf jeder Seite des Demultiplexers 3a und die Sicherheits-Schaltvorrichtungen S4, S5 auf jeder Seite des Multiplexers 4a. Dieses aufgeteilte Demultiplexer/Multiplexer-Paar 3a, 4a kann auch in anderen Positionen in dem Knoten angeordnet sein, vorausgesetzt, dass der Demultiplexer 3a niemals stromabwärts in dem Bus-Netzwerk relativ zu dem Multiplexer 4a angeordnet ist.
Wenn in das Bus-Netzwerk entsprechend 1 weitere Wellenlängen eingeführt werden, dann ist ein Knoten mit nur vier Sicherheits-Umschaltvorrichtungen, das bedeutet N Sicherheits-Umschaltvorrichtungen, ausreichend um das Schalten in jeder Unterbrechungssituation in dem Bus-Netzwerk auszuführen. Ein Beispiel für eine solche Situation ist in 3 gezeigt, die eine Situation darstellt, in welcher zwei weitere Wellenlängenkanäle 5 und 6 eine Knotenkonstruktion mit N Sicherheits-Schaltvorrichtungen erlaubt.
In dem in 1a gezeigten Normalfall für Kommunikation in einem Bus-Netzwerk mit vier Knoten und Kanal-Wiederverwendung senden alle Sender Tx: 1–3 im Knoten A durch die Faser 2 und alle Empfänger Rx: 1–3 im Knoten A empfangen aus der Faser 1. Was den Knoten A betrifft, bedeutet dies, dass die Sicherheits-Schaltvorrichtungen S1–S5 in dem Knoten entsprechend 2 in einem ersten Zustand oder einem Normalzustand gehalten werden müssen, das bedeutet kein Umschalten zwischen den Fasern. Wenn jedoch eine Unterbrechung zwischen den Knoten stattfindet, dann müssen die Sicherheits-Schaltvorrichtungen in einen anderen, geschalteten, Zustand wechseln. 1c zeigt durch Beispiel einen Kabelbruch zwischen Knoten B und Knoten C. In diesem Fall müssen die Sender für Wellenlängenkanal 1 und Wellenlängenkanal 3 in dem Knoten A an die Faser 1 gekoppelt werden; zur selben Zeit müssen die Empfänger für die Wellenlängenkanäle 1 und 2 zur Faser 2 geschaltet werden. Dieses kann ausgeführt werden dadurch, dass die Schaltvorrichtungen betätigt werden, so dass sie in einen anderen Zustand überwechseln, in welchem das Umschalten zwischen Faser 1 und Faser 2 stattfindet.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt, welche Faser (1 oder 2) für entsprechende Sender und Empfänger im Knoten A für jeden Typ von Unterbrechungssituation in dem Bus-Netzwerk verwendet ist. Die nachfolgende Tabelle illustriert den ersten Zustand der Sicherheits-Schaltvorrichtungen mit zwei parallelen Leitungen. Der zweite Zustand der Sicherheits-Schaltvorrichtungen ist durch ein Kreuz X gezeigt. Die nachfolgende Tabelle zeigt den Zustand für jede Sicherheits-Schaltvorrichtung im Knoten A im Fall von unterschiedlichen Unterbrechungssituationen und die Knotenkonstruktion entsprechend der 2.
Tabelle 1
Wenn eine Unterbrechung in dem Netzwerk zwischen Knoten B und Knoten C stattfindet, dann führt dies dazu, dass die Wellenlängenkanäle 1 und 3 von dem Knoten A über die Faser 1 gesendet werden müssen, anstatt über die Faser 2, wie für den Normalfall angenommen. Die Multiplexer 4a, 4b für das Einspeisen dieser Wellenlängenkanäle müssen daher so geschaltet werden, dass die Kanäle stattdessen in die Faser 1 eingespeist werden. In entsprechender Weise zeigt 1c, dass die Empfänger für die Kanäle 1 und 2 in Folge einer Unterbrechung mit der Faser 2 verbunden werden müssen. Die Demultiplexer 3a, 3b, welche die Wellenlängenkanal 1 und 2 auskoppeln, müssen daher so geschaltet werden, dass diese Wellenlängenkanäle aus der Faser 2 ausgekoppelt werden. Tabelle 1 zeigt, dass ein an die Unterbrechung angepasster Knoten erhalten wird, wenn die Sicherheits-Schaltvorrichtungen S1, S3, S4 und S5 so betätigt werden, dass der Zustand wechselt.
Ein Knoten in einem Bus-Netzwerk entsprechend 2 mit vier Knoten sollte folglich fünf Sicherheits-Schaltvorrichtungen S1–S5 enthalten, damit die Sender und Empfänger in dem Fall der in 1 gezeigten Kanalzuordnung mit Kanal-Wiederverwendung befähigt sind für jede erwünschte Faser-Situation geschaltet zu werden. Generell bedeutet das, dass ein Knoten in einem insgesamt N Knoten aufweisenden Bus-Netzwerk N + 1 Sicherheits-Schaltvorrichtungen enthalten sollte, wenn die minimale Anzahl von Kanälen in dem Bus-Netzwerk zugeordnet wurde, das bedeutet (N² – 1)/4 Kanäle, wenn N ungerade ist, und N²/4 Kanäle, wenn N gerade ist. Dann können Sender und Empfänger so geschaltet werden, dass es möglich ist, das Netzwerk jeder möglichen Unterbrechung in dem Netzwerk anzupassen.
Vorausgesetzt, dass die Kanalzuordnung für das Bus-Netzwerk nicht mit vollständiger Kanal-Wiederverwendung ausgeführt wird, dann kann ein funktionierender Knoten in dem N Knoten aufweisenden Bus-Netzwerk mit N Sicherheits-Schaltvorrichtungen erzeugt werden, das bedeutet mit einer Sicherheits-Schaltvorrichtung weniger als in 2 gezeigt. 3 zeigt diese Knotenkonstruktion für den Knoten A. Der Knoten enthält nur vier Sicherheits-Schaltvorrichtungen und funktioniert nicht zufrieden stellend für die in den 1a–1c gezeigte Situation, in welcher vollständige Kanal-Wiederverwendung angewandt ist. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei weitere Kanäle, die Wellenlängenkanäle 5 und 6 hinzugefügt. Diese zusätzlichen Kanäle bedeuten, dass vier Sicherheits-Schaltvorrichtungen S1–S4 in dem Knoten ausreichen. Wenn die Kanäle so zugeordnet sind, dass nur N – 2 oder weniger Sender und Empfänger dieselben sind, das bedeutet, zumindest ein Empfänger und zumindest ein Sender arbeiten nicht auf den entsprechenden Wellenlängen, dann ist es möglich entsprechend der 3 einen N 2 × 2 Sicherheits-Schaltvorrichtungen aufweisenden Knoten zu verwenden. Alternativ kann die gleiche Knotenkonfiguration verwendet werden, wenn die Kommunikation zu und von den anderen Knoten paarweise auf derselben Wellenlänge auszuführen ist. Das bedeutet, Knoten A spricht zum Knoten B auf der gleichen Wellenlänge auf welcher Knoten B zum Knoten A spricht, usw. Ein Sender ist dann zusammen mit einem Empfänger auf derselben Wellenlänge zwischen zwei getrennten 2 × 2 Sicherheits-Schaltvorrichtungen platziert.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann modifiziert werden innerhalb des Umfanges der folgenden Ansprüche.

Claims

Ein optischer Knoten umfassend: zumindest N – 1 Multiplexer (4a, b, c), eingerichtet, eine korrespondierende Anzahl von Wellenlängen-Kanälen von den Sendern (Tx: 1–3) in eine von zwei optischen Fasern (1, 2) in einem Bus-Netzwerk (Rx: 1–3) einzuspeisen, und zumindest N – 1 Wellenlängen-selektive Demultiplexer (3a, 3b, 3c), welche eingerichtet sind, eine korrespondierende Anzahl von Wellenlängen-Kanälen aus einer der zwei optischen Fasern (1, 2) in dem Bus-Netzwerk zu den Empfängern (Rx: 1–3) auszukoppeln, wobei die optischen Fasern (1, 2) eingerichtet sind, die Wellenlängen-Kanäle in unterschiedliche Richtungen zu den mit anderen N – 1 Knoten in dem Bus-Netzwerk assoziierten Empfängern (Rx: 1–3) und Sendern (Tx: 1–3) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Knoten zumindest N optische Sicherheits-Schalt-Vorrichtungen (S1–S5) umfasst, welche eingerichtet sind, die Multiplexer (4a, 4b, 4c) und/oder die Demultiplexer (3a, 3b, 3c) zwischen den optischen Fasern (1, 2) des Bus-Netzwerks umzuschalten, wenn es in diesem eine Unterbrechung gibt; – die optischen Fasern (1, 2) in dem Knoten so angeordnet sind, dass sie die Sicherheits-Schalt-Vorrichtungen von einer Position stromaufwärts von einer ersten in dem Knoten angeordneten Sicherheits-Schalt-Vorrichtung (S1) zu einer Position stromabwärts einer letzten in dem Knoten angeordneten Sicherheits-Schalt-Vorrichtung (S5) in der gleichen Richtung passieren; – nicht mehr als ein Paar von Multiplexern (4a, 4b, 4c) und Demultiplexern (3a, 3b, 3c) zwischen zwei Sicherheits-Schalt-Vorrichtungen (S1–S5) angeordnet sind; und – jedes Multiplexer/Demultiplexer-Paar (4a, 3a; 4b, 3b; 4c, 3c) eingerichtet ist, um Wellenlängen-Kanäle einzuspeisen oder auszukoppeln, welche zusammen die Verbindung zu und von einem anderen Knoten unterhalten.
Optischer Knoten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: jeder Knoten außerdem die Sender (Tx: 1–3) und die Empfänger (Rx: 1–3) umfasst.
Optischer Knoten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: jeder Sender (Tx: 1–3) und Empfänger (Rx: 1–3) eine feste Wellenlängen-Zuordnung aufweist.
Optischer Knoten nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: der Knoten, wenn Wellenlängen-Kanäle durch das Bus-Netzwerk wiederverwendet werden, N + 1 optische Sicherheits-Schalt-Vorrichtungen umfasst, wobei zumindest eine dieser Sicherheits-Schalt-Vorrichtungen (S1–S5) zwischen dem Multiplexer (4a) und dem Demultiplexer (3a) von einem der Multiplexer/Demultiplexer-Paare (3a, 4a) angeordnet sind.