DE69837009T2

DE69837009T2 - Optische Querverbindungsarchitektur für WDM-Telekommunikationssysteme

Info

Publication number: DE69837009T2
Application number: DE69837009T
Authority: DE
Inventors: Salvatore Rotolo; Stefano Brunazzi
Original assignee: STMicroelectronics SRL; Siemens SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL; Siemens SpA
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: DE69837009D1; US6542268B1; EP1017242A1; CA2292942A1; CA2292942C; EP1017242B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikation über optische Fasern und insbesondere einen optischen Kreuzverteiler für Kommunikationssysteme in der Wellenlängen-Multiplextechnik (WDM/Wavelength Division Multiplexing) mit einer grundsätzlich nicht sperrenden doppelten räumlichen Vermittlungsstruktur auf optischen Strömen und eingeschobenen Funktionseinheiten, die auf jeden einzelnen Strom wirken.
Angefangen bei dem ersten Aufkommen der optischen Faser als physischer Träger in Telekommunikationsnetzwerken ist das Gebiet der Technik, unter das die vorliegende Erfindung fällt, durch einen anhaltenden Fortschritt bei optischen Vorrichtungen gekennzeichnet, die eine derartige Form der Kommunikation ermöglichen. Im Überblick können wir folgende, derzeit auf dem Markt befindliche optische Vorrichtungen erwähnen:

– Erbium-dotierte Faser-Verstärker, bekannt unter dem Akronym EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier), von einem Lasersignal bei entsprechender Wellenlänge λ gepumpt, können optische WDM-Ströme mit einer Gesamtkapazität von weit mehr als 10 GBit/s verstärken, wobei eine ausreichend flache Verstärkungskurve innerhalb eines Mindestdämpfungsbandes der optischen Einmodenfaser gewahrt bleibt, normalerweise zwischen 1530 und 1565 nm.
– Bandpassfilter mit einer Bandbreite von weniger als 1 nm, die innerhalb der Schaltzeiten elektronisch von einer auf eine beliebige andere Wellenlänge innerhalb des zuvor genannten Spektralintervalls von ca. 35 nm abstimmbar sind, wobei sie geringe Einfügungsverluste und ein geringes Übersprechen unter unterschiedlichen Kanälen aufweisen (weniger als –30 dB).
– 2 × 2 Schaltglieder im Wellenleiter auf Lithiumniobatsubstrat, einem Material, das seinen Brechungsindex unter Einwirkung eines relativ starken elektrischen Feldes bemerkenswert zu ändern vermag. Diese Vorrichtungen dienen zur Implementierung von optischen Wegwahlschaltern, die als die Grundelemente einer M × N Raumteilungs-Vermittlungsmatrix verwendbar sind, die in einer einzigen integrierten Schaltung des PLC-Typs (Planar Lightwave Circuit) erzielt werden kann. Erfindungsgemäß ist es nicht günstig, Matrizen zu integrieren, die größer als 8 × 8 sind; die Ausführung von größeren optischen Matrizen bedarf der Gruppierung mehrerer PLC-Vorrichtungen, die über optische Fasern ordnungsgemäß miteinander verbunden sind.
– Elektromechanisch gesteuerte optische Wahlschalter, die einen der N optischen Eingangsströme zu dem einzigen Ausgang räumlich umzuschalten vermögen; diese Elemente lassen sich kombinieren, um komplexere Matrixstrukturen aufzubauen, die nach dem Stand der Technik durch Abmessungen von bis zu 16 × 16 gekennzeichnet sind.
– Optische Halbleiterverstärker, die unter dem Akronym SOA (Semiconductor Optical Amplifier) bekannt sind, und die auf dem Prinzip der Wanderwellenverstärkung beruhen. Es ist möglich, einfache, stark trennende optische Schalter zu implementieren, indem man die aktive Vorrichtung eines solchen Verstärkers bis Interdiktion oder Sättigung ansteuert. Diese Komponenten werden effizient zur Implementierung diverser unterschiedlicher optischer Vorrichtungen verwendet, u.a. für M × N Matrizen und Wellenlängenumsetzer.
– Breitbandkombinatoren (optische Kombinatoren) von N optischen Eingangsströmen, um ein einziges optisches Ausgangssignal zu bilden, das die Summe der N Eingangsströme ist. Für den Fall, dass die Ströme, die in einen Kombinator eintreten, jeweils eine unterschiedliche Wellenlänge λ aufweisen, wird ein Ausgangssignal erzielt, das aus dem Wellenlängen-Multiplexing der eintretenden Ströme besteht, wobei diese Technik unter dem Akronym WDM (Wavelength Division Multiplexing) bekannt ist.
– Breitbandverteiler (optische Verteiler), die ein einziges Eingangssignal auf mehrere Wege aufteilen und eine Vielzahl identischer, allerdings gedämpfter Ausgangssignale erzeugen. In der Praxis ist es möglich, einen optischen Verteiler zu implementieren, indem man einfach die Eingänge und die Ausgänge eines optischen Kombinators vertauscht, und zwar unter der Maßgabe, dass die besagten optischen Komponenten reziprok sind.
– WDM-Signal-Demultiplexer (Wellenlängen-Demultiplexer), die ein WDM-Eingangssignal entgegennehmen, das aus N Wellenlängen λ zusammengesetzt ist, und jede Wellenlänge an einen der unterschiedlichen N Ausgänge senden. Die Filterungseigenschaft dieser Komponenten, sofern in PLC-Technologie aufgebaut, wird allgemein durch eine bestimmte Anordnung von planaren Wellenleitern erzielt, deren Implementierung als AWG (Arrayed-Waveguide Grating) bekannt ist.
– Wellenlängenumsetzer, die sich nach unterschiedlichen physischen Betriebsprinzipien implementieren lassen, beispielsweise durch Ansteuerung einer SOA-Verstärkervorrichtung für den Betrieb in einer nicht linearen Verstärkungszone. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Wellenlängenumsetzungsfunktion auch durch optische/elektrische/optische (O/E/O) Umsetzung erzielbar ist, wie diejenige im Falle der optischen Signalwiederherstellung.
– Optische Sender zur Umsetzung von elektrischen Signalen, die an den Sendeübergängen von Endstellen anliegen, in optische Signale, die zur Faserübertragung geeignet sind. Sie umfassen normalerweise einen Halbleiterlaser, der mit hoher Stabilität auf einer bestimmten Wellenlänge abstrahlt, eine Steuerschaltung, die eine Ein-Aus-Modulation des Lichtsignals vornimmt, und die entweder auf den Laser selbst wirkt (direkte Modulation) oder auf einen externen optischen Modulator, der hinter dem Laser angeordnet ist (externe Modulation). Laserstrukturen, die die Anforderungen eines WDM-Systems erfüllen, sind beispielsweise Distributed Feedback Laser (DFB); sofern die Abstimmbarkeit des Lasers auf einem breiten Spektrenbereich erforderlich ist, können auch andere Lösungen in Betracht gezogen werden, wie beispielsweise die DBR-Strukturen (Distributed Bragg Reflector).
– Optische Empfänger für die umgekehrte Umsetzung des optischen Signals, das an den Empfangsübergängen der Endstellen anliegt, in das entsprechende elektrische Signal. Diese umfassen normalerweise eine Photodiode, die aus einem entsprechend dotierten Halbleitermaterial besteht, und die elektronischen Schaltungen zur Verstärkung, Taktextraktion und Datenmessung.

Hintergrund der Erfindung
Die große Auswahlmöglichkeit an optischen Geräten kann den Übergang zu optischen Fasernetzwerken erheblich erleichtern, in denen nicht nur die Übertragung von Kanälen, sondern auch die Wegführung von Strömen unter unterschiedlichen Knoten innerhalb der optischen Schicht durchgeführt wird, während in den gegenwärtigen Transportnetzwerken sowohl die räumliche als auch die zeitliche Vermittlung von Kanälen in der elektrischen Domäne implementiert ist und eine doppelte Signalumsetzung erfordert, nämlich von der optischen in die elektrische und umgekehrt.
Die WDM-Technik (ein im optischen Bereich verwendetes Akronym anstelle des im Funkbereich verwendeten Akronyms FDM) kann daher zu einem Schlüsselfaktor werden, nicht nur, um die Transportkapazität der bereits bestehenden optischen Infrastrukturen zu erhöhen (indem die Übertragung mehrerer Kanäle in einer Faser ermöglicht wird), sondern auch um die Netzwerkflexibilität zu erhöhen, indem die Wellenlänge als zusätzlicher Freiheitsgrad für die Vermittlung genutzt wird, indem das Prinzip des transparenten Lichtwegs („Wavelength Path" – WP) angewandt wird. Wenn dann die zusätzliche Funktion der Wellenlängenumsetzung verfügbar ist, können die möglichen Sperrbedingungen aufgrund der inflexiblen Zuordnung von Wellenlängen zu Faserwegen überwunden werden: es wird dann durchaus möglich, zwei Kanäle, die in den Knoten mit der gleichen Wellenlänge eintreten, von unterschiedlichen Fasern zu einer Ausgangsfaser zu leiten, indem die Wellenlänge eines Kanals umgesetzt wird; diese Lösung führt zu der als Virtual Wavelength Path (VWP) definierten Technik hin.
Es sei darauf hingewiesen, dass Kanäle in einem Kreuzverteiler geführt werden können, und zwar in der weitest möglichen Bedeutung dieses Begriffs, mittels räumlicher Vermittlung, wellenlängenbasierter Vermittlung oder durch Zeit-Demultiplexing und Vermittlung.
Trotz aller ihrer Vorteile ermöglicht die derzeitige Technologie noch nicht ohne weiteres die direkte Vermittlung von digitalen Paketen in der optischen Domäne, die beispielsweise aus ATM-Zellen (Asynchronous Transfer Mode) besteht. Dies ist auf die Schwierigkeit zurückzuführen, in der optischen Domäne Speicher und Datenverarbeitungsvorrichtungen umfassend zu implementieren, welche sich heutzutage noch im Prototypenstadium der Forschung und Entwicklung befinden.
Im Unterschied dazu sind nach dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungen im Zusammenhang mit der räumlichen und der wellenlängenbasierten Vermittlung bekannt. Der hauptsächliche Unterschied zwischen diesen beiden Ansätzen liegt in der Tatsache begründet, dass im zweiten Fall die Wellenlängenumsetzung unbedingt notwendig ist, und dass die Wegführung durch Auswählen einer bestimmten Wellenlänge für die Übertragung erfolgt; während im Zusammenhang mit der räumlichen Wegführung die Wellenlängenumsetzung wahlweise erfolgt und nicht zur Unterstützung der Vermittlung dient, sondern zur Minderung der Sperrwahrscheinlichkeit, die durch Bedingungen außerhalb des Knotens induziert wird (Belegung der Wellenlängen auf den Ausgangsfasern).
In beiden Fällen ist die vollständige optische Kreuzverteilung jedoch größtenteils unabhängig von dem Format und der Bitrate der ursprünglichen elektrischen Ströme, ob SDH, PDH, ATM oder in einem anderen verfügbaren Format.
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine raumvermittelte optische Kreuzverteilung, die zur Wellenlängenumsetzung in der Lage ist, sofern erforderlich.
Ein eher allgemeiner Blick auf das Szenario der bestehenden Lösungen wird jedoch durch die folgende Zusammenfassung geboten. Es lohnt sich, einige typische optische Fasernetzwerktopologien aufzuzeigen, um das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den 1, 2, 3 und 4 und unter Erwähnung der folgenden Artikel darzustellen, die die bisher beschriebenen Konzepte weiterführen und ein recht breites, globales Bild der Probleme der optischen Kreuzverteilung liefern:
„Is there an Emerging Consensus on WDM Networking?" („Entwickelt sich ein Konsens im WDM Networking?"), von Charles A. Brackett, erschienen im JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Band 14, Nr. 6, Juni 1996.
„Optical Path Cross-Connect Node Architecture for Photonic Transport Network" („Architektur von Lichtweg-Kreuzverteilerknoten für Photonentransportnetzwerke"), von Satoru Okamoto, Atsushi Watanabe und Ken Ichi Sato, erschienen im JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Band 14, Nr. 6, Juni 1996. „Design and Implementation of a Fully Reconfigurable All-Optical Crossconnect for High Capacity Multiwavelength Transport Networks" („Entwurf und Implementierung einer voll rekonfigurierbaren, volloptischen Kreuzverteilung für Hochleistungs-Mehrwellenlängen-Transportnetzwerke"), von Amaury Jourdan, Francesco Masetti, Matthieu Garnot, Guy Soulage und Michel Sotom, erschienen im JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Band 14, Nr. 6, Juni 1996.
„An Optical Cross-Connect System as a High-Speed Switching Core and its Performance Analysis" („Ein optisches Kreuzverteilersystem als Hochgeschwindigkeitsvermittlungskern und dessen Leistungsanalyse"), von Yongdong Jin und Moshen Kavehrad, erschienen im JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Band 14, Nr. 6, Juni 1996.
1 der vorliegenden Anmeldung zeigt ein mögliches Schema eines Vermittlungsnetzwerks, gestützt auf eine Sternverbindungsarchitektur, die als solche wegen ihrer Sterntopologie bezeichnet wird, die diese kennzeichnet. Die besagte Architektur findet weit verbreitete Anwendung in Punkt-Mehrpunkt-Verbindungen, wie beispielsweise in der Verteilung von TV-Signalen in CATV-Systemen (Kabelfernsehen).
In 1 empfängt der in Knoten A angeordnete Sternverbinder optische Signale von unterschiedlicher Wellenlänge λ auf einer gleichen Anzahl von eingehenden Fasern und führt das WDM-Multiplexing auf jeder ausgehenden Faser durch; die am entfernten Ende einer relevanten Verbindung angeordneten Benutzer B, C, D, E sind mit einem, möglicherweise abstimmbaren, Kanalfilter ausgestattet, um den Kanal von Interesse von dem empfangenen Breitbandsignal wegzuschalten. Gemäß der vorstehenden Ausführung führt der Sternverbinder aus 1 eine passive Wegführung in einem Broadcast-and-Select-Netzwerk durch; dies unterbindet jedoch nicht die Möglichkeit, denselben Sternverbinder in unterschiedlicher Weise in Non-Broadcasting-Netzwerken zu verwenden, die dem in 2, 3 und 4 verwendeten Typ entsprechen, wodurch beispielsweise der Kanalfilter in den Knoten A einbezogen wird, wie auch in dem vorstehend erwähnten, letzten Papier beschrieben. Ähnliche Anwendungen wurden in den folgenden PCT-Anmeldungen dargestellt, die unter der Nr. WO 95/13687 und WO 97/31504 veröffentlicht wurden. Die Fundstellen beschreiben einen relevanten optischen Kreuzverteiler für N WDM-Eingangssignale und die gleiche Anzahl von Ausgangssignalen, wobei jeder Strom eine Menge von M Wellenlängen umfasst, die sich auf den N Eingangs- und Ausgangsfasern wiederholen. Beide beschriebenen Architekturen umfassen N Eingangsmodule, die mit einer gleichen Anzahl von Ausgangsmodulen durch N Sternverbinder verbunden sind, und sehen die Möglichkeit vor, eine Umsetzung der Wellenlängenmenge in der Eingangsstufe durchzuführen, um Sperrbedingungen am Ausgang zu vermeiden, sowie eine ergänzende Umsetzung in der Ausgangsstufe, um den Knoten transparent zu machen. Ausgangsmodule beider Architekturen sind ähnlich, weil sie Folgendes umfassen: M × N abstimmbare Kanalfilter, gefolgt von der gleichen Anzahl von λ Umsetzern, sowie auch N optische Kombinatoren mit M Eingängen. Der Unterschied in den Eingangsmodulen ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass in jedem der N Eingangsmodule des optischen Kreuzverteilers der ersten Fundstelle (WO 95/13687) vorgesehen ist, eine Menge an abstimmbaren Filtern zu verwenden, um die M Kanäle zu trennen, während in der zweiten Fundstelle (WO 97/31504) diese Verwendung nicht vorgesehen ist. Dies ist der Grund, warum die N Sternverbinder der ersten Fundstelle M einzelne Kanaleingänge aufweisen, während diejenigen der zweiten Fundstelle N Mehrkanaleingänge aufweisen. Die erwähnten Dokumente betonen die Vorteile einer Knotenarchitektur, die sich auf die Sternverbinder stützt, statt auf die eher traditionellen und aufwändigen Raumteilungsmatrizen.
Interessant ist die Tatsache, dass in der Beschreibung beider optischer Kreuzverteiler ein ähnliches Verfahren beschrieben wird, um die Wegschalt-/Zuschaltfunktion durchzuführen, die daraus besteht, eine gegebene Anzahl optoelektronischer Eingangsmodule für die Zuschaltfunktion und eine gleiche Anzahl von Ausgangsmodulen für die Wegschaltfunktion auszustatten. Diese Strategie ist auch in Netzwerkknoten recht häufig anzutreffen, die eine Raumteilungsmatrix verwenden, und hat den Nachteil, dass die Größe der Matrix oder Sternverteiler erhöht werden muss, um die zusätzlichen optoelektronischen Module unterzubringen. Wenn andererseits die Größe der Matrix oder Sternverteiler unverändert bleiben muss, würden dem Kreuzverteiler unvermeidlich eine geringere Zahl von Eingangs- und Ausgangsmodulen für die primären optischen Ströme zur Verfügung stehen.
2 zeigt einen optischen Faserring, der vier Punkte oder Knoten A, B, C bzw. D verbindet, die auf dem Umfang angeordnet sind. Diese beinhalten die gesamte optische Ausrüstung, die für den Betrieb und die Wartung des Rings sowie für die Schnittstellen zu Netzwerken oder lokalen Endgeräten erforderlich ist. Das Wachstum des Verkehrsbedarfs für ein Transportnetzwerk dieser Art wird mit einer zweistelligen (kurzfristig) bzw. dreistelligen (mittelfristig) GBit/s-Gesamtkapazität an WDM-Signalen prognostiziert, die über jeden Knoten des Rings durchgeleitet werden müssen. Der Ring aus 2 kann erhebliche geografische Ausmaße erreichen und einen Umfang von mehreren hundert oder sogar mehreren tausend Kilometern erreichen und eine zweistellige Knotenanzahl entlang des Rings aufweisen. Gemäß den in 5 und 6 gezeigten Implementierungsverfahren können die optischen Signale den Ring entweder im Uhrzeigersinn (CW/clockwise) oder im Gegenuhrzeigersinn (CCW/counterclockwise) durchqueren.
Die Konfigurationen, die von den Fasern vorgesehen sind, um den Ringschutz zu implementieren, sind in 5a und 6a gezeigt, wobei die für 5 und 6 eingeführten Konventionen gelten.
3 zeigt ein System, das sich aus zwei Ringen zusammensetzt, die dem in 2 gezeigten ähnlich sind, und die sich in den Knoten N1 und N2 schneiden, die somit durch eine komplexere Implementierung gekennzeichnet sind. Die Implementierung mehrerer sich schneidender Ringe folgt dem gleichen allgemeinen Prinzip, aber mit zunehmender Ringzahl kann eine Maschennetzkonfiguration, ähnlich der in 4 gezeigten, vorteilhafter sein.
Unter Bezug auf 5 ist zu sehen, dass der bidirektionale Verkehr, der die Knoten des Rings in 2 durchquert, durch Verwendung von zwei konzentrischen Ringen unterstützt wird, einem ersten für die Richtung im Uhrzeigersinn CW und einem zweiten für die Richtung im Gegenuhrzeigersinn CCW. Indem die Beschreibung auf den Knoten A beschränkt wird, lässt sich eine „Westseite" und eine „Ostseite" identifizieren, und zwar links bzw. rechts von der Mittellinie des Knotens. Die Anschlüsse auf der Westseite des Knotens A sind jeweils mit der Eingangsfaser für Rx Signale verbunden, die auf dem Ring im Uhrzeigersinn transportiert werden, und mit der Ausgangsfaser für Tx Signale, die auf dem Ring im Gegenuhrzeigersinn transportiert werden, während die Anschlüsse auf der Ostseite jeweils mit der Ausgangsfaser für Tx Signale verbunden sind, die auf dem Ring im Uhrzeigersinn transportiert werden, und mit der Eingangsfaser für Rx Signale, die auf dem Ring im Gegenuhrzeigersinn transportiert werden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist zu erkennen, dass der bidirektionale Verkehr, der die Knoten des Rings in 2 durchquert, durch Verwendung einer einzigen Faser für die beiden Übertragungsrichtungen des Signals unterstützt wird; es wird dann deutlich, dass die Unterscheidung zwischen den Signalen, die in Richtung des Uhrzeigersinns oder in Richtung des Gegenuhrzeigersinns transportiert werden, erzielt wird, indem den beiden Gruppen eine unterschiedliche Wellenlängenmenge zugewiesen wird.
5a zeigt eine Faserkonfiguration, die einen vollständigen Schutz des doppelten Rings aus 2 vorsieht, indem jeder Ring wiederholt wird, was zu insgesamt vier Ringen führt. Diese Konfiguration ermöglicht die Implementierung von Schutzschemata, die unter dem Begriff 4F-BSHR (4-Fibre Bidirectional Self Healing Ring) bekannt sind, was einem doppelten Richtungsschutz entspricht. In 5a werden die Signale, die die unterschiedlichen Fasern betreffen, wie die Rx- und Tx-Signale aus 5 bezeichnet, wobei der Buchstabe W (Arbeit oder in Betrieb) für die Signale auf den Fasern zugefügt wird, die sich normalerweise in Betrieb befinden, und der Buchstabe P (Protection/Schutz) für die Signale auf redundanten Fasern.
6a zeigt einen bidirektionalen Schutz, der einfach durch die Wiederholung des Rings und der relevanten Ströme aus 6 erzielt wird.
Aus praktischer Sicht ist es auch möglich, eine andere Darstellung der Signale aus 5 und 5a zu wählen, indem sämtliche Rx-Signale auf der linken Seite des Knotens dargestellt werden, während die Tx-Signale auf der rechten Seite dargestellt werden. Diese Darstellung ist zwar weniger realistisch als die ursprüngliche, erleichtert aber die schematische Darstellung eines Kreuzverteilers; selbstverständlich ist in der neuen Darstellung die Unterteilung des linken und rechten Teils des Knotens in eine östliche und westliche Seite dann nicht mehr sinnvoll.
Eine der wichtigsten Anforderungen an die Hersteller von optischen Kommunikationssystemen ist die Flexibilität der für den Ringknoten in dem Netzwerkkontext vorgeschlagenen Architektur. Die Flexibilität muss sowohl während des normalen Betriebs als auch in kritischen Situationen gewährleistet sein, die wegen möglicher Ausfälle der Fasereinrichtungen und/oder -verbindungen auftreten.
Der erste Punkt impliziert die folgenden Anforderungen an den Kreuzverteiler:

– er sollte grundsätzlich nicht sperrend sein und die Weiterleitung jedes Eingangskanals bei jeder Wellenlänge λ zu jedem Ausgang ermöglichen;
– der Verbindungszustand sollte dynamisch rekonfiguriert werden, und das Broadcasting eines Kanals sollte zu allen ausgehenden Fasern zulässig sein;
– die Wiederherstellung aller Durchgangskanäle sollte bei verschiedenen Wellenlängen λ möglich sein;
– das Wegschalten/Zuschalten aller Kanäle bei verschiedenen Wellenlängen λ von/zu allen WDM-Strömen sollte aktiviert sein oder zumindest für einen Teil davon aktiviert sein;
– die Umsetzung einer beliebigen Eingangskanal-Wellenlänge auf eine beliebige Ausgangskanal-Wellenlänge sollte für die gesamte Menge oder mindestens für eine Untermenge von Wellenlängen möglich sein;
– Die Anzahl von Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und/oder die Anzahl von Kanälen pro Faser kann einfach erhöht werden, um einen höheren Verkehrsbedarf zu erfüllen, eine Eigenschaft, die normalerweise als Skalierbarkeit des Knotens bezeichnet wird.

Was den zweiten Punkt betrifft, so sollte die Möglichkeit zur Durchführung des Schutzes der in den Ringknoten befindlichen Einrichtung vorgesehen werden, einschließlich der Knotenzugangsvorrichtungen in der lokalen Umgebung, und der Schutz der Faserwege auf einzelner Verbindungs- und auf Ringebene. Zudem verlangen Kunden flexible Schutzschemata, die sich nach der Installation der Einrichtung möglichst auch während des Betriebs frei konfigurieren lassen, so dass eine Festlegung dieser Schemata während der Netzwerkspezifikationsphase vermieden wird, wie dies bislang der Fall ist.
Es ist klar, dass die technischen Eigenschaften, die die Fähigkeit des Systems im Umgang mit Ausfällen qualifizieren, nicht vollständig von denen unabhängig sind, die die betriebliche Flexibilität bestimmen. Die Hersteller haben eine große Bandbreite in der Konstruktion der Knotenarchitektur, die sie als die beste erachten, aber es gilt auch zu bedenken, dass es recht schwierig ist, alle diese Eigenschaften, die häufig in Konflikt zueinander stehen, in einer bestimmten Architektur in geeigneter Weise so zusammenzuführen, dass alle zuvor erwähnten Anforderungen zu wettbewerbsfähigen Kosten gleichermaßen erfüllt werden.
Die bisherigen Architekturen erfüllen diesen Zweck nicht; unter Bezug auf die in den zuvor erwähnten Patentanmeldungen PCT WO 95/13687 und WO 97/31504 beschriebenen Kreuzverteiler sei beispielsweise auf das Unvermögen hingewiesen, die Wegschalt-/Zuschaltfunktion auf allen Durchleitungskanälen zu günstigen Kosten zu implementieren.
Ein weiterer Nachteil, der für die Architekturen typisch ist, die die räumliche Vermittlung von WDM-Signalen über Sternverbinder implementieren, die zwischen den Eingangs- und Ausgangsmodulen angeordnet sind, ist die Notwendigkeit, zwei M × N abstimmbare Filtergruppen zu verwenden, um eine grundsätzlich nicht sperrende Konfiguration zu erhalten; dies lässt sich beispielsweise in der ersten der beiden Patentfundstellen erkennen.
Was die bereits erwähnte klassische Architektur des optischen Kreuzverteilers betrifft, der auf optischen Demultiplexern, gefolgt von einer räumlichen Vermittlungsmatrix, gefolgt von optischen Multiplexern beruht, kann festgehalten werden, dass gültige Leistungen nur dann gewährleistet sind, wenn diese um eine einzige nicht sperrende Raummatrix konstruiert ist, mit der alle Durchgangskanäle weitergeleitet werden. Erfolgreiche Umsetzungen konnten im Bereich von Forschungsprojekten dargestellt werden, allerdings mit Matrizen von begrenzter Größe (bis zu 16 × 16). Solche Abmessungen sind unter dem Aspekt realistischer Verkehrsanforderungen von optischen Transportnetzwerken nicht ausreichend; außerdem erfordert die Notwendigkeit, die Wegschalt-/Zuschaltfunktionalität von Kanälen zu gewährleisten, tendenziell eine zusätzliche Vergrößerung der optischen Matrix. Matrizen mit einer Größe von 32 × 32, die bis 64 × 64 und 128 × 128 skalierbar sind, scheinen im Zusammenhang mit dieser Architektur die Mindestanforderung zu sein; diese sind nach dem Stand der Technik weder verfügbar, noch ist zu erwarten, dass sie kurzfristig verfügbar sein werden, wenn man zudem die dringlichen Übertragungsleistungen berücksichtigt, die in einem optischen Transportnetzwerk notwendig sind.
Ein weiterer Nachteil dieser Architekturen ist der, dass eine flexible Wahl der Menge der verwendeten Wellenlängen nicht möglich ist, weil die Wellenlängenmenge von WDM-Demultiplexern und -Multiplexern festgelegt ist.
Es ist daher notwendig, im technischen Hintergrund gründliche Nachforschungen anzustellen, um nach besseren Lösungen zu suchen. Ein optischer Kreuzverteiler, der auf einen ersten Blick als ein guter Kandidat erachtet werden könnte, da er keine großen und aufwändigen Raummatrizen verwendet, ist derjenige, der auf der so genannten „Parallel-λ-Schaltungsarchitektur" beruht; diese wird beispielsweise auf Seite 1414 des Bandes vorgestellt, der das zuvor erwähnte zweite Papier enthält (Satoru Okamoto et al.), wo auch darauf hingewiesen wird, dass die beschriebene Architektur eine höhere Modularität und Skalierbarkeit im Vergleich mit anderen Strukturen bietet. Die „Parallel-λ-Schaltungsarchitektur" ist in 7 der vorliegenden Anmeldung deutlich dargestellt (entsprechend 8 der Fundstelle).
Unter Bezugnahme auf 7 ist zu erkennen, dass der erwähnte optische Kreuzverteiler N optische Eingangsfasern umfasst, die eine gleiche Anzahl von WDM-Eingangssignalen mitführen, und N optische Ausgangsfasern, die eine gleiche Anzahl von WDM-Ausgangssignalen mitführen, wobei jedes WDM-Signal aus N Elementarströmen von unterschiedlichen Wellenlängen λ₁, ...λ_M besteht. Jede eingehende Faser ist mit einem entsprechenden ersten optischen Breitbandverteiler, 1:N Verteiler, verbunden, der das eingehende WDM-Signal in N identische WDM-Ausgangssignale unterteilt, deren Leistung um das N-fache niedriger als die des eingehenden Signals ist. Daher stehen insgesamt N² Ausgangssignale zur Verfügung, die gemäß den nachstehend definierten Verfahren mit dem Eingang einer gleichen Anzahl von zweiten optischen Breitbandverteilern, 1:M Verteiler, zu verbinden sind, die das WDM-Signal an ihrem Eingang in M identische WDM-Ausgangssignale unterteilt, deren Leistung um das M-fache niedriger als die des eingehenden Stroms ist, und daher um das N × M-fache niedriger als die des Signals auf der entsprechenden eingehenden Faser. Die doppelte Verteilungsebene ermöglicht insgesamt N² × M WDM-Signale, N × M-fach in Bezug auf den optischen Kreuzverteilereingang gedämpft.
Die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verteilern erfolgt und unterteilt diese letzten in N Gruppen aus jeweils N Elementen und verbindet daher jeden Ausgang eines n-ten ersten Verteilers mit einem zweiten Verteiler einer Gruppe, der die gleiche numerische Reihenfolge des betreffenden Ausgangs und die n-te Position in der betreffenden Gruppe aufweist.
Die Auswahl der N × M Signale, die zu den N Ausgangsfasern weiterzuleiten sind, unter den N² × M WDM- Signalen, die aus der Gesamtheit der zweiten Verteiler stammen, erfolgt in dem Kreuzverteiler aus 7 durch N × M optische Breitbandwahlschalter, von denen jeder aus einem Schalter N × 1 mit N wählbaren Eingängen und einem Ausgang besteht, verbunden mit einem abstimmbaren Kanalfilter („abstimmbares Filter"), das beliebige der M Wellenlängen λ₁, ...λ_M des eingehenden Signals auswählen kann. Die N × M optischen Wahlschalter sind in N Gruppen aus jeweils M Wahlschaltern unterteilt und ordnen die n-te Gruppe der optischen Wahlschalter eindeutig der n-ten Gruppe der zweiten Verteiler zu und verbinden für jedes Paar der zugeordneten Gruppen die M Ausgänge jedes zweiten n-ten Verteilers mit den n-ten Eingängen der M optischen Wahlschalter.
Die Ausgänge der Wahlschalter werden mit derselben Anzahl von optischen Regeneratoren, optischen Empfängern, optischen Sendern verbunden, die gefilterten Signale werden wiederhergestellt, wobei darauf geachtet wird, dass der richtige Leistungswert der transportierten Signale wiederhergestellt wird. Aufgrund der Zuordnung zwischen Gruppen aus zweiten Verteilern und Gruppen aus optischen Wahlschaltern werden auch die dem Wahlschalter nachgelagert angeordneten Filter und Regeneratoren in identischer Weise zugeordnet. Die Ausgänge von M Regeneratoren einer n-ten Gruppe werden zu einer gleichen Anzahl von Eingängen eines optischen Breitbandmultiplexers, MUX, mit n-ter Wellenlänge gesendet, dessen Ausgang mit einer entsprechenden n-ten Ausgangsfaser verbunden ist, auf der ein WDM-Signal übertragen wird, das aus M Wellenlängen λ besteht.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass die Architektur in N Module unterteilt werden kann, wie dasjenige, das als MODUL_K in 7 bezeichnet ist, wovon jedes einer Ausgangsfaser zugeordnet ist. Jeder optische Sender (OS) innerhalb eines bestimmten Moduls arbeitet unter der Bedingung, eine vorbestimmte und feste Wellenlänge λ zu übertragen, wie von dem jeweiligen Multiplexeranschluss (MUX-Anschluss) festgelegt, mit dem er verbunden ist; dies ist die einzige Möglichkeit, ein korrektes WDM-Signal zu erhalten. Die Signale an dem Ausgang von abstimmbaren Filtern entsprechen einer gleichen Anzahl von CH_k,l Kanälen, wie mit zwei Indizes bezeichnet, von denen sich der erste (k) auf das n-te Modul bezieht, und von denen sich der zweite (l) auf die m-te Wellenlänge bezieht; es sei daran erinnert, dass sich die physische Wellenlänge, mit der das Signal vor einem optischen Empfänger (OR) transportiert wird, von derjenigen unterscheiden kann, die von dem entsprechenden optischen Sender (OS) übertragen wird, und zwar ohne Bedingungen, weil das Paar aus optischem Empfänger und optischem Sender (OR/OS), das eine doppelte Signalumsetzung von Optik auf Elektrik auf Optik (O/E/O) vornimmt, implizit als ein Wellenlängenumsetzer dienen kann (wie zuvor erwähnt). Es ist hilfreich, darauf hinzuweisen, dass die Kaskade aus den beiden Eingangsverteilern, die zwei aufeinander folgende Unterteilungen des Signals um 1:N und 1:M vornehmen, auch als eine einzige Unterteilung desselben Signals durch einen Verteiler 1:(N × M) betrachtet werden kann.
Zu erwähnen ist die bemerkenswerte betriebliche Parallelität der Eingangsstufe, die die WDM-Signale von den N Eingangsfasern bis zu den N × M einzelnen Kanälen mit den Regeneratoren aus optischen Empfängern/optischen Sendern transportiert. Dank dieser Konfiguration ist es möglich, jede der eingehenden optischen Fasern bis zum Eingang der M Kanalfilter aller N MODUL_K Module weiterzuführen; die gleichzeitige Verbindung mehrerer Fasern mit demselben Filter wird von optischen Wahlschaltern verhindert, die den Filtern vorgelagert angeordnet sind. Stattdessen ist es möglich, dieselbe eingehende Faser zu allen N Modulen weiterzuführen und das Broadcasting des betreffenden WDM-Signals oder einer einzelnen Wellenlänge λ zu allen Ausgangsfasern zu implementieren. Zu diesem Zweck reicht es aus, die optischen Wahlschalter derart anzuordnen, dass das Signal von derselben eingehenden Faser in allen MODUL_K Modulen gewählt wird, und die abstimmbaren Filter gemäß demselben Selektivitätsschema für alle MODUL_K Module einzustellen.
Die Architektur aus 7 weist zwar in der Eingangsstufe die genannten Vorteile auf, hat jedoch den Nachteil, in der Ausgangsstufe nicht ebenso effektiv zu sein und reduziert sich in der Praxis auf die einzelnen N Multiplexer MUX. Wie gezeigt wird, wirkt sich diese Bedingung in einem Maße ungünstig auf den Kreuzverteiler aus, dass die auf die hohe Parallelität der Eingangsstufe zurückzuführenden potenziellen Vorteile aufgehoben werden. Zudem fehlt ein klarer Hinweis darauf, wie das Wegschalten/Zuschalten von lokalen Kanälen durchzuführen ist.
Eine verbreitete Einschränkung für alle bisher beschriebenen Architekturen sowie für diejenigen, die in der genannten technischen Literatur dargestellt werden, besteht darin, dass sie für den Schutz von lokalen Kanälen, für die die Wegschalt-/Zuschaltfunktionalität erforderlich ist, nicht ausreichend flexibel sind. Tatsächlich ist zu beobachten, dass in den bekannten Kreuzverteilern der Schutz für das gesamte WDM-Aggregat einer Faser hergestellt wird, weshalb es zumindest im Falle von Architekturen, die denjenigen aus den beiden zuvor genannten Patentfundstellen ähnlich sind, notwendig ist, spezifische Schutzschemata für lokale Kanäle vorzusehen, und zwar getrennt von denjenigen, die für Durchleitungskanäle vorgesehen sind. Im Unterschied dazu und für den Fall des Kreuzverteilers aus 7 und mangels aus dem Artikel herauslesbarer fundierter Verweise, überlegten wir, nur um die folgenden Schlussfolgerungen zu belegen, ex-post-facto (d.h. nicht experimentell) einen Teil der der Erfindung zugehörigen neuartigen technischen Merkmale zu erstellen, welche noch zu beschreiben sind. Das heißt, wir gingen davon aus, die Blöcke der Regeneratoren mit optischen Empfängern / optischen Sendern zu modifizieren, um die Wegschalt-/Zuschaltfunktionalität einzubringen. An dieser Stelle ist auf Anhieb aus der einfachen Analyse der 7 ersichtlich, dass diese Modifikation im Falle einer Unterbrechung einer optischen Ausgangsfaser die Möglichkeit vollständig zunichte machen würde, Kanäle zu schützen, die lokal in ein MODUL_K Modul eingefügt wurden, das sich auf die unterbrochene k-te Faser bezieht. Das Problem ist auf die fehlende Flexibilität in der Ausgangsstufe zurückzuführen.
Aufgaben der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der Kreuzverteiler nach dem Stand der Technik zu überwinden, wie beispielsweise den zuletzt hervorgehobenen Nachteil oder die bindende Notwendigkeit einer einzelnen, nicht sperrenden Raummatrix oder den Zwang, die Größe der Matrix oder von Sternverbindern zu vergrößern, um die zusätzlichen optoelektronischen Module von lokalen Wegschalt-/Zuschaltkanälen unterzubringen.
Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Architektur für optische Kreuzverteiler darzustellen, die über eine verbesserte betriebliche Flexibilität und Skalierbarkeit verfügt.
Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Architektur für optische Kreuzverteiler darzustellen, die flexible Schutzschemata unterstützt sowie mögliche andere Anforderungen, um die Eigenschaften von Knoten an unterschiedliche Zusammenhänge anzupassen, unter denen diese möglicherweise betrieben werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung der besagten Aufgaben ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ein optischer Kreuzverteiler, verbunden mit N Eingangsfasern und mindestens derselben Anzahl von Ausgangsfasern, wobei diese von betreffenden Signalen durchlaufen werden, die aus der Durchschaltung von M Komponentenströmen, übertragen bei unterschiedlichen Wellenlängen, stammen, und wobei jede n-te Eingangsfaser mit einem n-ten optischen Eingangsverteiler mit N × M Wegen verbunden ist, wobei die besagten N × M Wege mit den n-ten Eingängen eines Satzes aus N × M optischen Eingangswahlschaltern mit N Eingängen und einem Ausgang verbunden sind, wobei die Ausgänge der besagten optischen Wahlschalter mit betreffenden optischen Kanalfiltern verbunden sind, die auf beliebige der M Wellenlängen des Eingangssignals abstimmbar sind, wobei die besagten Filter unterteilt sind, um N Gruppen aus M Filtern zu bilden und wobei jede Filtergruppe die M gefilterten Kanäle an eine Ausgangsstufe sendet, die N optische Kombinatoren mit N Eingängen und einem Ausgang umfasst, wobei die N Ausgänge der optischen Kombinatoren mit derselben Anzahl optischer Ausgangsfasern verbunden sind, auf denen M Kanäle durchgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufe zudem Folgendes umfasst:
N × M Brückeneinheiten, deren Funktionalität individuell wählbar ist, wobei jede Einheit mit einem betreffenden Kanalfilter nachgelagert verbunden ist, um einen Kanal bei einer beliebigen Wellenlänge entgegenzunehmen, auf der dessen Funktionalität durchgeführt wird;
N × M optische Ausgangsverteiler mit N Ausgangswegen, wobei jeder Ausgangsverteiler mit einer betreffenden Brückeneinheit nachgelagert verbunden ist, um ein optisches Signal bei der Wellenlänge entgegenzunehmen, auf der die vorstehend genannte Funktionalität durchgeführt wird, wodurch diese auf N Wegen zur Verfügung gestellt wird;
N × M optische Ausgangswahlschalter mit N Eingängen und einem Ausgang, den besagten optischen Verteilern nachgelagert angeordnet, um optische Kanäle auf N Wegen entgegenzunehmen und einen auszuwählen, der an einen Eingang des besagten in der Ausgangsstufe enthaltenen optischen Kombinators gesendet wird; wobei die Verbindungen zwischen den besagten optischen Ausgangsverteilern und Wahlschaltern einen m-ten Kanal, der von einer der n-ten Gruppen aus Kanalfiltern stammt, an einem n-ten Eingang der optischen Ausgangswahlschalter zur Verfügung stellen, die mit relevanten m-ten Eingängen der besagten optischen Kombinatoren verbunden sind, wie in Anspruch 1 beschrieben.
Vorteile der Erfindung
Die Architektur des erfindungsgemäßen Kreuzverteilers vermag sämtliche zuvor genannten Aufgaben dank einer „Verteil & Auswahl"-Stufe gleichzeitig zu erfüllen, die die Wegführungsmöglichkeiten eines Kanals zu allen Ausgangsfasern und zu einer Brückenstufe vergrößert, die auf einer einzigen Kanalebene konfigurierbar ist, angeordnet über einer Eingangsstufe des Typs „Parallel-λ-Schaltung" und der zuvor genannten „Verteil & Auswahl"-Ausgangsstufe. Die Architektur ist grundsätzlich nicht sperrend, sowohl in der Eingangsstufe als auch in der Ausgangsstufe, bei getrennter Betrachtung. Die Menge der Kanalfilter, die über die gesamte genutzte Bandbreite abstimmbar sind, ermöglicht die Behandlung unterschiedlicher Formate der WDM-Signale in Bezug auf Kanalanzahl und entsprechender Beabstandung, ohne dass feste optische Multiplexer/Demultiplexer für Wegführungszwecke verwendet werden müssen.
Dank der vorgeschlagenen Architektur ist es nun möglich, lokal beliebige Kanäle einzufügen, wobei sich der Anteil lokal eingefügter zu Durchgangskanälen von 0 bis 100 erstreckt, ohne zu diesem Zweck spezielle Module ausrüsten zu müssen, was die Systemabmessungen vergrößern würde. Zu diesem Zweck reicht es aus, die Einfügefunktion in der für den einzufügenden Kanal gewählten Brückeneinheit zu aktivieren; das gleiche trifft für die lokale Extraktion eines Kanals mittels der Wegschaltfunktion zu. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verteil- und Auswahlfunktionen vor der Kombination der Ausgänge eine Umleitung eines einzelnen Kanals unabhängig von dem WDM-Aggregat ermöglichen, dem dieser normalerweise zugeordnet ist; dies impliziert, dass der Schutz des einzelnen, lokal eingefügten Kanals zulässig ist, womit die wichtige Kundenanforderung nach flexiblen Schutzschemata erfüllt ist. Dieser Schutzmechanismus koexistiert mit dem Schema zum Schutz der Durchleitungskanäle, das das Umschalten des gesamten WDM-Aggregats von einer unterbrochenen Faser auf eine Ersatzfaser vorsieht, da dieses Aggregat zudem lokal eingefügte Kanäle enthält. In der folgenden Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung soll der Schutzansatz aufgenommen und ausgedehnt werden.
Die Idee, funktional konfigurierbare Brückeneinheiten zu verwenden, und zwar eine für jeden der Kanäle, die durch den Kreuzverteiler treten können, ermöglicht offensichtlich, bei Bedarf die Wiederherstellung der monochromen optischen Ströme durchzuführen, die die zuvor genannten Kanäle unterstützen. Das Gleiche gilt für zusätzliche Funktionalitäten, die sich aus Systemspezifikationen ableiten lassen, wie beispielsweise die Wellenlängenumsetzung, die Möglichkeit, Client-Signale in der elektronischen Domäne zu verarbeiten, in Bezug auf die Overhead-Überwachung (z.B. auf SDH-Rahmen), die Nutzung unbenutzter Teile des Client-Overheads für den Transport notwendiger Daten zu dem optischen Netzwerk selbst, usw. Immer wenn die Transparenzanforderung (in Bezug auf eine rein optische Verarbeitung und Unabhängigkeit von dem Client-Signaltyp) durch Netzwerkkonstruktionsbedingungen auferlegt und durch die Übertragungseigenschaften des Netzwerks zugelassen wird, können die Brückeneinheiten mit optischen Komponenten ausgestattet werden, die die Übertragungsqualitäten des Signals auf rein optischem Wege (Verstärkung, Entzerrung und Leistungssteuerung) wiederherzustellen vermögen.
Aus dem vorstehend Gesagten wird die große Flexibilität deutlich, die durch die in dem erfindungsgemäßen Kreuzverteiler benutzten Brückeneinheiten ermöglicht wird; die besagte Flexibilität wird durch die Konstruktion der Brückeneinheiten erzielt, derart, dass der Knoten in unterschiedlichen Kontexten betrieben werden kann, und durch Ausrüstung des Kreuzverteilers mit unterschiedlichen Kombinationen derselben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform deutlich, die als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen ist, und die durch die anliegenden Abbildungen ergänzt wird, die Folgendes zeigen:
1 bis 6a das Schaubild einiger üblicher Konfigurationen, basierend auf in optischer Faser ausgeführten Gebietsverbindungen;
7 die Architektur eines Kreuzverteilers nach dem Stand der Technik;
8 die Architektur eines Ausgangsteils eines erfindungsgemäßen optischen Kreuzverteilers;
9a und 9b jeweils einen Eingangs- und einen Ausgangsteil, die, bei Zusammenführung, die Architektur eines erfindungsgemäßen Kreuzverteilers bilden;
10a und 10b eine detaillierte Ansicht von zwei als OFAR und OFAT in 9a bzw. 9b bezeichneten Blöcken; und
11 bis 13 einige der möglichen Funktionsschemata der in 8 und 9b als Brückeneinheit bezeichneten Blöcke.
Detaillierte Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung
Es wird Bezug genommen auf 8, die eine Teildarstellung der Module MODUL₁ und MODUL₂ eines optischen Kreuzverteilers im Bereich des Anschlussteils zeigt. Der fehlende Teil dieser Module wird nicht gezeigt, da dieser im Wesentlichen demjenigen aus 7 entspricht, und zwar von den Eingangsfasern bis zum Ausgang der Kanalfilter. Der Eingang jedes Moduls wird von einer entsprechenden Menge aus drei Kanälen CH_k,l erreicht, die aus drei vorherigen Filtern unter allen Kanälen ausgewählt sind, die in den Knoten eintreten. Jeder Kanal erreicht den Eingang einer entsprechenden Brückeneinheit, bezeichnet mit den Indizes k, l (deren Bedeutung bereits erläutert wurde), deren Ausgang mit einem entsprechenden optischen Zweiwegeverteiler S_OUT,k,l verbunden ist. Am Ausgang jeder Brückeneinheit wird der Kanal auf einer definierten, für Multiplexing und Übertragung in der Ausgangsfaser geeigneten Wellenlänge moduliert. Die drei Kanäle am Ausgang der zu jedem Modul gehörenden drei Brückeneinheiten befinden sich auf drei unterschiedlichen Wellenlängen λ₁, die sich in gleicher Weise in den beiden Modulen wiederholen (d.h. λ₁, nicht die Kanäle). Die gleiche Anforderung gilt für Kanäle CH_k,l am Moduleingangsabschnitt (vor den Brückeneinheiten) nur im Fall der transparenten Durchleitung (z.B. rein optische Verstärkung) in der Brückeneinheit selbst; wenn im Unterschied dazu die Brückeneinheit einen Regenerator umfasst, wird den Wellenlängen vor den Brückeneinheiten keine Bedingung auferlegt.
Jedes der beiden Module MODUL_K umfasst zudem drei optische Wahlschalter X_OUT,k,l mit zwei Eingängen. Die Eingänge der optischen Wahlschalter X_OUT,k,l eines Moduls MODUL_K sind in geeigneter Weise mit den Ausgängen der optischen Verteiler S_OUT,k,l von sowohl dem MODUL₁ als auch dem Modul MODUL₂ verbunden. Die Ausgänge der drei optischen Wahlschalter X_OUT,k,l, eines Moduls MODUL_K sind mit der gleichen Anzahl von Eingängen eines optischen Kombinators C_k innerhalb des Moduls verbunden, und zwar vom Ausgang OUT_k, aus dem ein entsprechendes WDM-Signal stammt, das eine Bandbreite belegt, wie von den übertragenen Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ bestimmt. Die Verbindung zwischen den optischen Verteilern S_OUT,k,l und den optischen Wahlschaltern X_OUT,k,l findet nach folgendem Prinzip statt: die Ausgänge eines optischen Verteilers S_OUT,k,l sind mit den Eingängen k der gleichen Anzahl von optischen Wahlschaltern X_OUT,k,l verbunden. Letztere sollten von Zeit zu Zeit auf unterschiedliche mögliche Systembetriebsbedingungen eingestellt werden, wie beispielsweise die normale Wegführung der optischen Ströme, den Verbindungsschutz, den Ringschutz, das Broadcasting, den kanalweisen Schutz usw. Im Falle einer einfachen Wegführung, Schutz ausgeschlossen, wählt die Gruppe der optischen Wahlschalter X_OUT,k,l des ersten Moduls die an Eingang 1 anliegenden Signale, während die Wahlschalter des zweiten Moduls die an Eingang 2 anliegenden Signale wählen; mit anderen Worten wird der Kanal CH_k,l normalerweise zum Eingang 1 des Kombinators geleitet, der zum Modul 1 gehört.
8 wurde in der Hauptsache eingeführt, um die modulare Struktur des betreffenden Kreuzverteilers besser darzustellen, die in den folgenden Abbildungen aufgrund ihrer höheren Komplexität nicht so deutlich wird. Auf die Darstellung dieser Abbildungen wird für die Funktionsbeschreibung Bezug genommen. Der Vorteil der modularen Struktur liegt in der Verbesserung der Eigenschaft der Knotenskalierbarkeit, welche die Erweiterung der Ausrüstung zur Erfüllung steigender Verkehrsanforderungen vereinfacht.
9a und 9b beschreiben zusammengenommen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine Konfiguration darstellt, die auf die in dem Knoten aktivierten Schutzschemata ausgerichtet ist. Wenn die Struktur des betrachteten Kreuzverteilers in Bezug auf vertikale Modularität interpretiert wird, lassen sich folgende Funktionsstufen identifizieren: WDM-Leitungsschnittstelleneingangsstufe, „Verteil & Auswahl"-Eingangsstufe, Filterungsstufe, Brückeneinheitenstufe, „Verteil & Auswahl"-Ausgangsstufe, WDM-Leitungsschnittstellenausgangsstufe. 9a bezieht sich auf die ersten drei Stufen, 9b bezieht sich auf die übrigen Stufen. Die in 9a gezeigte Struktur kann für sich selbst auf die entsprechende in der Architektur aus 7 bezogen werden, die als „Parallel λ-Schaltung" bekannt ist.
Die Differenzen, die sich zwischen den entsprechenden Teilen von 7 und 9a identifizieren lassen, betreffen in der Hauptsache die Form; beispielsweise bestehen sie aus der unterschiedlichen Reihenfolge der Kanalfilter, die im ersten Fall der Darstellung der Modularität Priorität einräumt, während sie im zweiten Fall den Schutzschemata Priorität einräumt. Zudem wird die Verwendung passiver räumlicher, optischer Wahlschalter als eine zufriedenstellendere und realistische Lösung in Bezug auf aktive SOA-basierte Schalter vorgeschlagen, wobei Letzteres allerdings ein Implementierungsunterschied mit gleicher Funktionalität ist.
Es wird Bezug genommen auf 9a, in der dargestellt ist, dass in der WDM-Eingangsstufe N = 4 optische Eingangsfasern für die gleiche Anzahl von WDM-Eingangssignalen IN1, ..., IN4 vorgesehen sind, jeweils zusammengesetzt aus M = 8 unterschiedlichen durchgeschalteten (multiplexed) optischen Strömen, übertragen bei unterschiedlichen Wellenlängen λ₁, ..., λ_M, erzeugt an unterschiedlichen Zugangspunkten entlang des Rings aus 2. Wenn der Knoten in einem Ringnetzwerk verwendet wird, kann die Bedeutung der Signale IN1, ..., IN4 in der genannten Reihenfolge wie folgt interpretiert werden: Westseite Arbeit, Westseite Schutz, Ostseite Arbeit und Ostseite Schutz. Diese Signale erreichen den entsprechenden Leitungsabschluss-Empfangsseite- und Verstärkungsabschnitte OFAR1, ... OFARN, wie nachstehend beschrieben, von wo sie sich weiter zur „Verteil & Auswahl"-Breitband-Eingangsstufe fortpflanzen. Letztere umfasst N Breitband-Eingangsverteiler S_IN,1, .., S_IN,4, von denen jeder ein Eingangssignal auf N × M Wege verteilt. Es ist günstig, die Ausgangsanschlüsse der Verteiler S_IN,i (1 ≤ i ≤ N) mit Indizes k, l zu bezeichnen und diese Indizes k, l auszuwählen, um nachstehend in gleicher Weise die vorkommenden Kanäle und unterschiedlichen Vorrichtungen zu bezeichnen. An dieser Position und unter normalen Betriebsbedingungen ist der Index k dem WDM-Ausgangsanschluss k zugeordnet (k-te Ausgangsfaser), und der Index l ist der Ausgangswellenlänge λ zugeordnet, also: 1 ≤ k ≤ N und 1 ≤ l ≤ M.
Die „Verteil & Auswahl"-Eingangsstufe umfasst ebenfalls N × M optische Eingangswahlschalter X_in,k,l, von denen jeder durch N Eingänge gekennzeichnet ist. Die N² × M Signale aus den N S_IN,i Verteilern sind mit der gleichen Anzahl von Eingängen der Wahlschalter X_in,k,l verbunden. Der Ausgang eines generischen optischen Wahlschalters X_in,k,l ist mit einem entsprechenden Kanalfilter F_k,l verbunden, der der Filterungsstufe angehört, abstimmbar über die gesamte WDM-Bandbreite, um ein nicht sperrendes Verhalten zu gewährleisten.
Unter Bezug auf 9b wird die Struktur des übrigen Teils des erfindungsgemäßen Kreuzverteilers beschrieben, und zwar unter Berücksichtigung des für 8 bereits Gesagten, unter der Voraussetzung, dass das dort beschriebene zweifaserige Anschlussdiagramm auf vier Fasern erweitert wird. Die in der Abbildung dargestellte erste Stufe ist die der Brückeneinheiten. Wie der Name sagt, sind die besagten Einheiten über den Stufen von optischen Eingangsverbindungen und optischen Ausgangsverbindungen angeordnet. Die Anzahl der Brückeneinheiten ist gleich N × M, d.h. es gibt ebenso viele wie Kanalfilter, denen sie zugeordnet sind und mit denen sie die Nomenklatur der Indizes k, l und die Art der Gruppierung teilen, die die Kanäle CH_k,l bzw. CH_k+1,l vorsehen, die einer Arbeitsfaser die betreffende Schutzfaser zuordnen, wobei diese nach den Brückeneinheiten als Signale der gleichen Wellenlänge λ₁ erscheinen. Geeignete Abbildungen sind den unterschiedlichen Arten von Brückeneinheiten zuzuordnen, weshalb optische und/oder elektrische bidirektionale Verbindungen zwischen einer Brückeneinheit und einer lokalen Benutzerausrüstung in 9b absichtlich wegfallen.
Die „Verteil & Auswahl"-Ausgangsstufe verbindet die Menge der Brückeneinheiten mit der WDM-Ausgangsstufe über N × M optische Ausgangsverteiler S_out,k,l, gekennzeichnet durch N Wege, und einer gleichen Anzahl von optischen Ausgangswahlschaltern X_out,k,l, gekennzeichnet durch N Eingänge. Der Ausgang jeder Brückeneinheit k, l ist mit einem entsprechenden Verteiler S_out,k,l verbunden. Für jeden Wahlschalter ist der Eingang, der unter normalen Betriebsbedingungen gewählt ist, als der Haupteingang definiert. Die übrigen N-1 Eingänge sind als Hilfseingänge definiert, die beispielsweise während Schutzverfahren wählbar sind. Die Verbindung zwischen den Ausgängen der Verteiler S_out,k,l und den Eingängen der Wahlschalter X_out,k,l findet nach folgendem Anschlussdiagramm statt: die N Ausgänge der Verteiler k, l sind in Reihenfolge mit den Eingängen k der Wahlschalter X_out,i,l (1 ≤ i ≤ N) verbunden, von denen jeder allgemein zur Auswahl des Haupteingangs eingestellt ist.
Die folgende Tabelle dient dem besseren Verständnis des optischen Anschlussdiagramms aus 9b: Tabelle der Anschlüsse in 9b
Legende:

Index k: 1 ≤ k ≤ N = 4; bezeichnet den Kombinator Ck und die Ausgangsfaser (und das Modul in 8);
Index l: 1 ≤ l ≤ M = 8; bezeichnet die Wellenlänge λ und die Position der entsprechenden Wahlschalter X_out am Eingang der Kombinatoren;
Index i: 1 ≤ i ≤ N = 4; bezeichnet den Ausgang der Verteiler S_out;
Index j: 1 ≤ j ≤ N = 4; bezeichnet den Eingang der Verteiler X_out;

Der wiederholte Blick auf die Tabelle ermöglicht es, folgende Beziehung zwischen den Indizes S und X zu bestimmen:
k → j, 1 → 1, i → k.
Die N × M optischen Wahlschalter X_out,k,l sind auf der Grundlage des Wertes des Index k gruppiert, um N Gruppen aus M Elementen zu bilden. In jeder Gruppe sind die optischen Wahlschalter in ähnlicher Weise auf der Grundlage des Wertes des Index l geordnet. Die Ausgänge der M optischen Wahlschalter einer generischen Gruppe k sind mit einer gleichen Anzahl von Eingängen eines optischen Breitband-Ausgangskombinators C_k verbunden, der zur WDM-Ausgangsstufe gehört. An den Ausgängen der N optischen Kombinatoren C_k liegt eine gleiche Anzahl von Signalen WDM OUT1, ... OUT4 an; diese treten – übertragungsseitig – durch die entsprechenden Verstärkungs- und Leitungsabschlusseinheiten OFAT1, ..., OFAT4 und werden an die entsprechenden optischen Ausgangsfasern übertragen.
Unter Bezug auf die 10a und 10b werden nun die Verstärkungseinheiten OFAR und OFAT beschrieben. Beginnend mit 10a ist es zunächst notwendig, darauf hinzuweisen, dass jedes WDM-Eingangssignal zusätzlich zu den M Nutzkanälen bei M unterschiedlichen Wellenlängen λ, die in dem Verstärkungsband des Blocks OFARk enthalten sind, einen zusätzlichen Überwachungskanal enthält, der außerhalb des Bandes zugewiesen ist. In dem betrachteten Fall wird angenommen, dass die Bitrate jedes Nutzkanals ungefähr 10 GBit/s beträgt, entsprechend einem STM-64 Signal (Synchronous Transfer Module-64) des SDH-Standards (Synchronous Digital Hierarchy). Der generische Empfangs- und Verstärkungsabschnitt OFARk enthält eine Folge von vier Blöcken, die mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Block 1 ist ein optischer Demultiplexer, der eine Überwachungskanal-Wellenlänge λ von den übrigen Nutzkanal-Wellenlängen λ trennt und besagten Kanal an den Betriebs- und Wartungsabschnitt sendet, der der Verarbeitung dieser Art von Kanal gewidmet ist, der abgeschlossen und nicht weitergeleitet wird. Block 2 ist ein optischer Vorverstärker, normalerweise ein EDFA, der die Nachkompensation der durch die vorgelagerte Faser bedingten Verluste durchführt. Block 3 ist ein Dispersions-Ausgleichs-Fasermodul (Dispersion Compensating Fibre), d.h. ein Abschnitt einer in geeigneter Weise dotierten Faser von vorbestimmter Länge, der die Form der empfangenen optischen Impulse wiederherstellt,. indem die Effekte der durch die vorgelagerte Faser bedingten chromatischen Dispersion ausgeglichen werden. Block 4 ist ein optischer Verstärker, normalerweise ein EDFA, der die Verluste, die in dem Knoten entstehen, vorab kompensiert.
Es wird Bezug genommen auf 10b, in der zu erkennen ist, wie bereits für die WDM-Eingangsstufe erläutert, dass jedes WDM-Signal auf einer Ausgangsfaser einen zusätzlichen Überwachungskanal außerhalb des Verstärkungsbandes von Block OFATk umfasst, der in dem Knoten lokal erzeugt wird. Der Block OFATk umfasst einen optischen Verstärker 5 des Typs EDFA (Booster), der die Vorkompensation der durch die nachgelagerte Verbindung verursachten Verluste durchführt. Nach dem Booster 5 ist ein optischer Multiplexerblock 6 angeordnet, der vom Betriebs- und Wartungsabschnitt eine Überwachungskanal-Wellenlänge λ empfängt und das Multiplexing des besagten Kanals mit den M Nutzkanälen auf der Ausgangsfaser durchführt.
Was den Betrieb des optischen Kreuzverteilers betrifft, wie in Verbindung mit der Gesamtheit der 9a, 9b, 10a und 10b beschrieben, sollen die Aspekte stärker betont werden, die sich unmittelbarer auf die in einem Ringnetzwerk angewandten Schutzschemata beziehen, und zwar in Übereinstimmung mit der bisherigen Beschreibung der speziellen Ausführungsform der Erfindung. Im Anschluss daran werden einige Ausführungsformen von Verbindungseinheiten betrachtet werden.
Wie im Zusammenhang mit den Aufgaben der Erfindung erläutert, dient dieses Verfahren der Bewertung der innovativen Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Die Konfiguration mit vier Eingangs- und vier Ausgangsfasern ist selbstverständlich diejenige aus dem in 5a dargestellten Schutzschema, betreffend den Ringknoten A aus 2, in der Ausführungsform aus 5b, die die vier Eingangsfasern auf der linken Empfangsseite und die vier Ausgangsfasern auf der rechten Sendeseite zeigt. Die 2 bis 6a verdeutlichen die Hauptfasern, die die WDM-Aggregate transportieren; diese „Hauptfasern" wickeln einen großen Teil des Verkehrs ab, der von den in einem großen Bereich verteilten Benutzern erzeugt wird, und die von den Knoten in dem Netzwerk (in diesem Fall dem Ring) bedient werden. Eine gegebene Anzahl bidirektionaler Verbindungen, optischer Fasern oder anderer Übertragungsmedien wird von den Knoten verzweigt, die dem lokalen Verkehr gewidmet sind (normalerweise nicht WDM). Um diese Verbindungen zu unterstützen, stellt der Ring einen oder mehrere λ-Kanäle zur Verfügung. Es ist klar, dass jede Form von Schutz auch den lokalen Kanälen im Falle eines Ausfalls der lokalen Verbindung oder eines Ausfalls der entsprechenden Ausrüstung gewährleistet wird. Eine von mehreren Funktionen der von den Brückeneinheiten aus 9b gebildeten Stufe besteht darin, eine Schnittstelle zwischen den lokalen Verbindungen und dem Ring zu bilden, um die entsprechenden Kanäle in eine Kreuzverteilerarchitektur einzubinden, die den notwendigen Schutz auch für Verbindungen und Ausrüstungen zu leisten vermag, die lokalen Kanälen gewidmet sind. Das Übergewicht von lokalen Kanälen gegenüber Durchleitungskanälen kennzeichnet einen Knoten stärker hinsichtlich einer Zugangsfunktion statt einer reinen Durchleitungsfunktion; in jedem Fall verleiht eine Brückeneinheit dem Kanal, dem diese zugewiesen ist, eine Option zwischen der Durchleitung und dem lokalen Abschluss.
Der optische Faserring ist eigentlich ein Telekommunikationsnetzwerk von bestimmter Topologie, dessen Zweck dem von anderen Netzwerktypologien entspricht, nämlich Verbindungen zwischen entlegenen Punkten herzustellen; daher wird ein optischer Kanal, der in einem Quellenknoten eingesetzt ist, nach Durchquerung anderer Knoten in einem anderen Zielknoten abgeschlossen. Die bidirektionale Kommunikation zwischen zwei Knoten A und B findet normalerweise auf kürzestem Weg statt, wobei der kleinste Ringsektor in den beiden Richtungen belegt wird (beispielsweise CW A → B, CCW B → A), gemäß dem vom Netzwerkmanagement definierten Kriterien. Auf diese Weise kann die Anzahl gleichzeitiger Verbindungen auf dem Ring maximiert werden. Zu diesem Zweck ist die spezielle Struktur des Knotens hilfreich, der zwei Laufrichtungen aufweist, die, abgesehen von der Redundanz, die Durchleitung von 16 unabhängigen Nutzkanälen ermöglicht, von denen jeder mit einem Signal bei einer Bitrate von bis zu 10 GBit/s moduliert wird, was einen maximalen, gesamten Durchleitungsdurchsatz von 160 GBit/s für jeden Knoten bedeutet.
Die entlang dem Ring verfügbaren Schutzformen ermöglichen Gegenmaßnahmen gegen unterschiedliche Ausfalltypologien, wobei die Unterscheidung zwischen lokaler Ausrüstung und Unterbrechungen der Fasern entlang dem Ring berücksichtigt wird. Die Vorbedingung, um in der Lage zu sein, Schutzverfahren zu betreiben, ist die Verfügbarkeit einer gegebenen Ressourcenredundanz. In dem hier betrachteten Ring mit vier Fasern ist die bereits erwähnte Redundanz offensichtlich. Selbstverständlich ist die Redundanz der Leitungsabschluss- und Leitungsverstärkungsabschnitte denselben zugeordnet, auf der Empfangsseite OFARk (9a) bzw. auf der Sendeseite OFATk (9b), die sich auf den Betrieb und den Schutz der Fasern beziehen. Die Knotenarchitektur, wie beschrieben, umfasst bereits die Duplizierung von Brückeneinheiten und der entsprechenden Kanalfilter. Unter normalen Betriebsbedingungen sind die Arbeitsbrückeneinheiten mit den Arbeitsabschnitten OFARk und OFATk verbunden, die Schnittstellen zu den Arbeitsfasern bilden. Ebenso sind die Schutzbrückeneinheiten mit den Schutzabschnitten OFARk und OFATk verbunden, die Schnittstellen mit den Schutzfasern bilden. Unter Standardbedingungen bleiben die Schutzfasern leer oder sind von Wartungssignalen belegt.
Die Verfahren zur Ausführung der unterschiedlichen Verbindungen, die den normalen Betriebszustand kennzeichnen und die unterschiedlichen Schutzschemata ermöglichen, sind einer Steuereinheit zugeordnet, die integrierter Bestandteil des Kreuzverteilers ist. Die Steuereinheit wird über die Ausfallbedingungen der Vorrichtungen informiert und unterscheidet diese, was die einzelnen Kanäle und/oder den Ausfallzustand einer oder mehrerer Eingangs- und/oder Ausgangsfasern umfasst, und ermöglicht jeweils die Aktivierung des Schutzschemas, das nach vorbestimmten Kriterien als am besten geeignet gilt. Die Erkennung der Betriebsstörung kann der Steuereinheit von dem Netzwerkmanagementsystem auf höherer Ebene (beispielsweise einem Typ TMN = Telekommunikations-Management-Netzwerk) kommuniziert werden, welches im Allgemeinen vorhanden ist und den Betrieb des gesamten Rings überwacht; als eine Alternative kann diese von derselben Knotensteuereinheit auf Basis der Informationen erfasst werden, die von den Ausrüstungssteuereinheiten auf unterer Ebene empfangen werden, oder von den Abschlusseinheiten des optischen Überwachungskanals. Schutz- und Knotenrekonfigurationsverfahren werden durchgeführt, indem X_in,k,l Eingangs- und X_out,k,l Ausgangswahlschalter betätigt werden, die in den betreffenden „Verteil & Auswahl"-Stufen enthalten sind, und durch Einstellung der richtigen Abstimmung der Kanalfilter.
Im Falle eines Fehlers eines Wahlschalters, abgesehen von der Tatsache, dass der Fehler selbst die Ursache für die Unterbrechung des optischen Signalwegs in dem Knoten ist, ist die Steuereinheit stets in der Lage, diese Komponente zu isolieren, womit verhindert wird, dass die ausgefallene Komponente auf dem übertragenen einzelnen Kanal stört.
Im Falle einer Faserunterbrechung, die das Netzwerk und nicht einen einzelnen Knoten betrifft, ist es notwendig, dass einheitliche Schutzverfahren in mehreren Knoten durchgeführt werden, und zwar in mindestens den beiden der Unterbrechung benachbarten Knoten. Zu diesem Zweck ist der betrachtete Knoten in der Lage, Informationen sowohl von dem zuvor erwähnten Netzwerkmanagementsystem und von den Einheiten zu erhalten, die die OAM-Funktionen (Operation And Maintenance) steuern, die den Informationsstrom abwickeln, der auf dem Überwachungskanal außerhalb des Bandes abläuft. Ebenso kann die Knotensteuereinheit dem Managementsystem Informationen liefern und OAM-Informationen erzeugen, beispielsweise anhand des Ausgangs des Bandüberwachungskanals, um den nachgelagerten Knoten über die in der „Verteil & Auswahl"-Stufe vorgenommene Konfiguration zu informieren, auf die der nachgelagerte Knoten seine eigenen Eingangswahlschalter einstellen soll.
Detaillierter gesagt, im Falle eines Ausfalls nur einer Arbeitsfaser, also wenn die Ausgangsfaser zum nächsten Knoten in einer Richtung unterbrochen ist, kann der so genannte Verbindungsschutz angewandt werden, der daraus besteht, alle Kanäle einer Arbeitsfaser auf die eigene Schutzfaser zu schalten, die aus dem Knoten in derselben Richtung austritt. Der Kreuzverteiler in dem nächsten Knoten, wo der Ausfall erkannt wird, oder wo die Schutzkonfiguration des vorgelagerten Knotens über das Netzwerküberwachungssystem kommuniziert wird, zieht die Kanäle von der Eingangsschutzfaser, schließt diejenigen ab, die abgeschlossen werden müssen, und leitet diejenigen weiter, die in dem Ring in die Ausgangsarbeitsfaser weitergeführt werden müssen. In diesem Schema wird daher eine Schutzfaser nur zwischen zwei benachbarten Knoten, wenn notwendig, verwendet, um eine Gegenmaßnahme gegen die Unterbrechung einer einzelnen Faser zu ergreifen. Schutzbrückeneinheiten sind an diesem Verfahren nicht beteiligt, weshalb sie unverbunden sind und für mögliche Ausrüstungsausfälle verfügbar bleiben. Ein dem Verbindungsschutz ähnliches Verfahren wird benutzt, um vor Ausfällen auf der WDM-Eingangsstufe oder des einzelnen optischen Eingangsverteilers S_IN oder des einzelnen optischen Kombinators oder auf der WDM-Ausgangsstufe des Knotens zu schützen.
Ein innovativer Aspekt eines derartigen Verbindungsschutzverfahrens ist durch die Tatsache gegeben, dass dieses auf einzelne optische Kanäle wirkt, weshalb der Schutz des WDM-Aggregats einfach als Summe des Schutzes der einzelnen Kanäle erzielt wird, die den WDM-Strom bilden. Diese Betriebsart ermöglicht eine höhere Flexibilität; beispielsweise ist der Schutz gegen den Ausfall eines Ausgangswahlschalters X_out,k,l (9b) auf individueller Basis möglich.
Wenn im Unterschied dazu alle vier Fasern zwischen zwei Knoten unterbrochen werden sollten, sind die beiden im Gegenuhrzeigersinn nachgelagerten und die beiden im Uhrzeigersinn vorgelagerten Fasern (wenn sich die Unterbrechung im rechten Teil des Rings aus 5a befindet) oder die beiden im Uhrzeigersinn nachgelagerten und die beiden im Gegenuhrzeigersinn vorgelagerten Fasern (wenn der linke Teil des Rings unterbrochen ist) in diesem Knoten nicht mehr verwendbar. Demnach ist der Verbindungsschutz nicht betreibbar, da auch die zugehörige Schutzfaser unterbrochen ist. In diesem Fall kann ein anderes Schutzschema angewandt werden, das zur so genannten „Ringschutzklasse" gehört; es umfasst sämtliche Ringknoten, und insbesondere die beiden Knoten, zwischen denen die Faserunterbrechung auftritt. Dieser besagten Ringschutz wird zur Vereinfachung beschrieben, indem zwischen zwei Fällen unterschieden wird: der Ausfall der beiden Ausgangsfasern (Arbeits- und Schutzfaser) von derselben Seite des Knotens und der Ausfall der beiden Eingangsfasern (Arbeits- und Schutzfaser) auf derselben Seite des Knotens; tatsächlich können diese beiden Fälle gemeinsam auftreten, wie bereits erwähnt. In dem ersten Fall wählen die optischen Ausgangswahlschalter, die eine Schnittstelle zu der Schutzfaser bilden, die zu der Seite austritt, die derjenigen gegenüberliegt, auf der der Ausfall aufgetreten ist, die Kanäle, die ursprünglich dafür vorgesehen waren, zur unterbrochenen Seite übertragen zu werden. Im zweiten Fall werden folgende Tätigkeiten auf den optischen Eingangswahlschaltern durchgeführt, die mit den Brückeneinheiten verbunden sind, die die Kanäle von der unterbrochenen Arbeitsfaser entgegennahmen: wenn Durchleitungskanäle unterstützt werden, werden diese getrennt; wenn abgeschlossene Kanäle unterstützt werden, werden deren Eingänge umgeschaltet, um die entsprechenden Kanäle von der nicht unterbrochenen Schutzfaser entgegenzunehmen, die im Allgemeinen der entgegengesetzten Laufrichtung zugeordnet ist.
In allen Zwischenknoten des Rings werden durch Ringschutz geschützte Kanäle von der Schutzfaser entgegengenommen, die als eine ideale Verlängerung derjenigen betrachtet werden kann, die für den Zweck von dem einen oder anderen Knoten oder von beiden Knoten verwendet wird, zwischen denen die Fasern unterbrochen sind. Aus dem vorstehend Gesagten lässt sich erläutern, wie die Kanäle die andere Laufrichtung des Rings vorteilhaft nutzen können, um den Knoten zu erreichen, auf den wegen des Ausfalls kein direkter Zugang möglich ist. In den Zwischenknoten, die von den Ringschutzwegen durchquert werden, unterstützen die Schutzbrückeneinheiten die Durchleitung der geschützten Kanäle, ohne in irgendeiner Weise mit den Arbeitsbrückeneinheiten zu kollidieren, die den Betriebsverkehr unterstützen, der von dem Ausfall nicht betroffen ist. Für den Fall, dass ein Knoten der Abschluss für einen oder mehrere geschützte Kanäle ist, empfangen die Arbeitsbrückeneinheiten des Kanals, der abgeschlossen werden soll, den entsprechenden Kanal von der Ringschutzfaser statt von der Arbeitsfaser; in diesem Fall müssen also die Schutzbrückeneinheiten des abgeschlossenen Kanals getrennt werden.
Ein ähnliches Verfahren wie der Ringschutz wird verwendet, um vor einem doppelten Ausfall zu schützen, der einen optischen Ausgangsverstärker oder einen optischen Kombinator C oder die Verbindung zwischen diesen und gleichzeitig die betreffende Schutzausrüstung betrifft. Wie bereits für den Verbindungsschutz erläutert, erfolgt auch das Ringschutzverfahren kanalweise. Dieses Betriebsverfahren ermöglicht eine höhere Flexibilität, beispielsweise kann vor dem doppelten Ausfall eines optischen Ausgangswahlschalters X_OUT und dessen schutzduplizierter Komponente getrennt geschützt werden.
Für den Fall eines Ausfalls einer internen Ausrüstung, der den Ausfall eines optischen Eingangswahlschalters X_in,k,l, oder eines Kanalfilters F_k,l oder einer Brückeneinheit oder eines Ausgangsverteilers X_out,k,l, oder einer Verbindung zwischen den vorstehend genannten Modulen umfasst, wird ein Ausrüstungsschutzverfahren angewandt, durch das die Ersatzbrückeneinheit (und demnach der zugehörige Eingangswahlschalter, Kanalfilter und Ausgangsverteiler) für den Zugang zu der Arbeitsfaser des Rings ausgewählt wird, und zwar auf der Eingangs- und auf der Ausgangsseite, und die ausgefallene Brückeneinheit wird gemeinsam isoliert (dessen Eingangs- und Ausgangsanschlüsse sind getrennt), um Störungen des Signals auf der Ausgangsarbeitsfaser zu vermeiden. Der auf diese Weise implementierte Ausrüstungsschutz erfüllt die Eigenschaft, auf das Knoteninnere beschränkt zu sein, wo der Ausfall auftrat, ohne Netzwerkschutzmechanismen zu benötigen.
Es ist insbesondere zu erwähnen, wie die Schutzbrückeneinheiten und die betreffenden Eingangswahlschalter, Kanalfilter und Ausgangsverteiler die doppelte Aufgabe der Unterstützung von Ausrüstungsschutzverfahren und des Netzwerkschutzes (detaillierter gesagt, Ringschutzes) gemäß den Anforderungen wahrnehmen; dies stellt zweifellos einen Vorteil dar, der sich aus der vollständigen Duplizierung der Brückeneinheiten innerhalb des Knotens ableitet.
In allen untersuchten Situationen wird die mindest notwendige Menge an Redundanzressourcen für die unterschiedlichen Schutzverfahren verwendet. Aufgrund des vorstehend Genannten kann die vorgeschlagene Knotenarchitektur in gegebenen Fällen einen doppelten Ausfall beheben, beispielsweise wenn eine lokale Ausrüstung auf der Sendeseite gleichzeitig mit der Arbeitsfaser des Rings in der Ausgangsrichtung ausfällt. In diesem Fall ermöglicht die erfindungsgemäße Architektur den Zugang zu der Ersatzbrückeneinheit, die dank der ausgeprägten Parallelität der Ausgangsstruktur von 9b Zugang zu allen Ausgangsfasern haben kann und somit auch zu der Schutzfaser in der Ausgangsrichtung, die gewählt wird. Wenn die richtige Eingangsfaser, die Arbeits- oder die Schutzfaser, gemäß dem vorgelagerten Zustand nicht bereits an dem Eingang der Ersatzbrückeneinheit gewählt ist, ist es notwendig, diese zu wählen. Eine ähnliche Aussage gilt für den Ausfall einer lokalen Ausrüstung auf der Empfangsseite und wenn die Unterbrechung einer in den Ring eintretenden Arbeitsfaser auftritt. Auch in diesem Fall ermöglicht die Architektur den Zugang zu der Ersatzbrückeneinheit, die dank der ausgeprägten Parallelität der Eingangsstruktur von 9a Zugang zu allen Eingangsfasern des Knotens haben kann und somit auch zu der Eingangsschutzfaser, die gewählt wird. Wenn die richtige Ausgangsfaser, die Arbeits- oder die Schutzfaser, gemäß dem nachgelagerten Zustand nicht bereits an dem Ausgang der Ersatzbrückeneinheit gewählt ist, wird diese gewählt.
Die Redundanz der Brückeneinheiten in dem Kreuzverteiler ermöglicht zudem die Redundanz der lokalen Ausrüstung bezüglich des Client-Signals, welches, aufgrund der Redundanz selbst, den Schutz im Falle eines Ausfalls der Brückeneinheit oder der Client-Ausrüstung, die derselben zugeordnet ist, oder der Verbindung zwischen diesen, ermöglicht.
Die Erörterung des lokalen Ausrüstungsschutzes unterstreicht die strategische Aufgabe der Brückeneinheiten, verbunden mit der ausgeprägten Parallelität der Stufen der optischen Eingangs- und Ausgangsverbindungen des erfindungsgemäßen Kreuzverteilers. Es sei darauf hingewiesen, wie lokale Kanäle getrennt voneinander die gleichen Ressourcen nutzen können, die Durchleitungskanälen angeboten werden, also die Schutzbrückeneinheiten und folglich die Möglichkeit, auf Arbeits- und auf Schutzfasern zuzugreifen. Bemerkenswert ist auch, dass der lokalen Kanälen gebotene Schutz nicht notwendigerweise das WDM-Aggregat umfasst, dem diese zugewiesen sind. Unter Berücksichtigung dessen, was bereits eingangs herausgestellt wurde, sind ähnliche Möglichkeiten nach dem Stand der Technik bislang nicht umfassend gewährt worden.
Die Architektur des in 9a und 9b gezeigten Kreuzverteilers bleibt gültig, wenn der Knoten Teil eines Zweifaserrings ist, in welchem jede Faser bidirektional benutzt wird und Kanäle in beiden Übertragungsrichtungen unterstützt, wie in 6a gezeigt. In diesem Fall werden die Wellenlängen in zwei Gruppen unterteilt, eine um Kanäle zu senden, und eine andere, um Kanäle zu empfangen, mit der Bedingung, dass sich die Wellenlängen λ einer Gruppe von denjenigen der anderen Gruppe unterscheiden. In dem betrachteten Fall wird jede bidirektionale Faser mit einem Anschluss eines optischen Dreiwege-Zirkulators verbunden, dessen übrige Anschlüsse mit zwei optischen Fasern verbunden werden, die einen Eingangsanschluss bzw. einen Ausgangsanschluss des Kreuzverteilers umfassen. Demnach sind vier Zirkulatoren außerhalb des Knotens vorhanden und bilden somit nicht notwendigerweise einen Teil der vorliegenden Erfindung.
Die zuvor genannten Schutzverfahren, die in einem Ringnetzwerkkontext beschrieben wurden, sind nicht die einzig möglichen. Die vorgeschlagene Architektur ist auch in den Knoten eines Maschennetzwerks anwendbar, wie dem aus 4; in diesem Fall nehmen die Knoteneingangs- und Knotenausgangsfasern nicht mehr die Aufgabe von Ringfasern wahr, wie in 5a, sondern unterstützen vier unterschiedliche, bidirektionale Verbindungen zu vier benachbarten Netzwerkknoten. Ebenfalls in diesem neuen Kontext ermöglicht die vorgeschlagene Architektur dank der vollständigen Rekonfigurierbarkeit der Eingangs- und Ausgangsstufen in Verbindung mit der Verwendung der Brückeneinheiten die Implementierung von Schutzschemata für lokale und Durchleitungskanäle, indem beispielsweise ein Kanal zu zwei unterschiedlichen Knoten weitergeleitet wird.
Durch Verallgemeinerung des zuvor genannten Konzepts lässt sich darstellen, wie das Broadcasting (Rundsenden) eines Kanals mit der vorgeschlagenen Architektur möglich ist.
Nachstehend sollen einige mögliche Ausführungsformen der Brückeneinheiten untersucht werden, um eine Vorstellung von deren potenziellen Funktionalitäten zu vermitteln. Dies schließt die Möglichkeit nicht aus, unterschiedliche Einheiten zu ersinnen, die unterschiedliche Funktionalitäten innerhalb der gleichen optischen Struktur des Knotens bieten.
Die 11, 12 und 13 stellen mögliche Optionen für Brückeneinheiten dar, die nach folgenden Kriterien gruppiert sind:

A) Optionen zur Unterstützung der reinen Durchleitung von Kanälen, die weiter gemäß den Implementierungsverfahren klassifiziert sind, die gegebenenfalls die O/E/O-Umsetzung (optische/elektrische/optische) vorsehen;
B) Optionen zur Unterstützung der reinen Zuschalt-/Wegschaltfunktion auf Kanälen;
C) Optionen zur flexiblen Unterstützung beider unter A) und B) vorstehend genannten Funktionen, die weiter gemäß den Implementierungsverfahren klassifiziert sind.

Die unterschiedlichen Optionen werden nachstehend detaillierter beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die nachstehend verwendete Definition „optischer Kanal" auf ein Signal bezieht, das einer bestimmten Wellenlänge zugeordnet ist, und in einem WDM-Aggregat durchgeschaltet (multiplexed) werden kann, und in einem allgemeineren Sinn die Anforderungen des optischen Netzwerks erfüllt; die Definition „Client-Kanal" bezieht sich auf ein Signal mit variablen Eigenschaften, je nach den Anforderungen eines generischen Telekommunikationsnetzwerks, das das als physischen Träger erachtete optische Netzwerk verwendet. Es sei darauf hingewiesen, dass dies nicht ausschließt, dass auch der Client-Kanal physisch ein optisches Signal ist; dies ist im Gegenteil die nachstehend angenommene gängigste Situation.
11a stellt eine Brückeneinheit für die reine Durchleitung dar, die einfach aus einem optischen Verstärker OFA besteht, der geeignete Eigenschaften für die Verstärkung eines einzelnen Kanals aufweist, potenziell zu niedrigen Kosten, und der eine konstante optische Ausgangsleistung zu gewährleisten vermag, und der mittelbar auch die Funktionen der Leistungssteuerung und der Entzerrung wahrnimmt.
11b stellt eine Brückeneinheit für die reine Durchleitung dar, in der die gleichen Funktionen wie die zuvor genannten anhand von zwei unterschiedlichen Komponenten implementiert sind, nämlich einen variablen optischen Dämpfer (OVA/Variable Optical Attenuator) zur Einpegelung der optischen Leistung, und einen optischen Halbleiterverstärker (SOA/Semiconductor Optical Amplifier).
11c stellt eine Brückeneinheit für die reine Durchleitung dar, in der die gleichen Funktionen wie die zuvor genannten anhand einer O/E/O Umsetzung implementiert sind; diese ist weiteren wichtigen Funktionen zugeordnet, die in bindender Weise durch die Netzwerkspezifikationen erforderlich sein können, beispielsweise Wiederherstellung, Überwachung des Signals auf elektrischer Ebene, Auslesen und möglicherweise Schreiben der Informationen, die von dem Overhead mitgeführt werden, der dem Client-Kanal zugeordnet ist.
Insbesondere gilt:

– der Block OCH Rx ist ein optoelektronischer Empfänger für den optischen Kanal, der der betrachteten Brückeneinheit zugeordnet ist, normalerweise bei hoher Bitrate (z.B. 10 GBit/s)
– der Block „elektronische Verarbeitung" bezeichnet alle elektronischen Schaltungen, die 3R-Wiederherstellungsfunktionen durchführen (nämlich folgende Funktionen: Receive, Reshape and Retime, also Empfangen, Umformen und Zeitmessstabswiederherstellung), Überwachung des elektrischen Signals sowie möglicherweise Auslesen und Schreiben der Overhead-Informationen auf dem Client-Kanal.
– der Block OCH Tx bezeichnet einen elektrooptischen Sender des optischen Kanals.

12 stellt eine Brückeneinheit für die reinen Wegschalt-/Zuschalt-Funktionen eines Kanals dar; diese umfasst unterschiedliche Teile, von denen die Blöcke 'OCH Rx', „elektronische Verarbeitung", „OCH Tx" bereits beschrieben worden sind, und wobei der Block „Client Tx" einen optoelektronischen Sender für das Client-Signal darstellt; der Block „Client Rx" stellt einen optoelektronischen Empfänger für das Client-Signal dar. Selbstverständlich haben die optischen „OHC"- und „Client"-Empfänger und -Sender aus konzeptioneller Sicht die gleichen Funktionen, aber sie unterscheiden sich hinsichtlich der Spezifikationen und Kosten. Die betrachtete Einheit kann auch als die Kombination von zwei Transpondern beschrieben werden, und zwar von einem optischen Kanal zu einem Client-Kanal und von einem Client-Kanal zu einem optischen Kanal. Beide sind über eine O/E/O-Umsetzung implementiert, gemäß dem zuvor in der Beschreibung von 11 dargelegten Prinzip.
13a stellt eine Brückeneinheit dar, die in flexibler Weise sowohl die Durchleitung als auch ein Zuschalten/Wegschalten des Kanals durch eine doppelte O/E/O-Umsetzung zu unterstützen vermag. Diese ist als die Kombination von zwei Transpondern dargestellt, nämlich von dem optischen Kanal zum Client-Kanal und vom Client-Kanal zum optischen Kanal, zwischen denen eine einfache optische Vermittlungsstufe eingesetzt ist, die in der Abbildung als Zusammenschluss zwischen den beiden optischen Wahlschaltern „opt. Wahlsch." 1 × 2 und 2 × 1 dargestellt ist. Möglich ist auch die Verwendung von optischen Mehrwegewahlschaltern, z.B. 1 × 3, 3 × 1, um die Flexibilität des Kreuzverteilers bezüglich der Kanalwegführung zu erhöhen; diese Vorgehensweise kann in den Knoten N1 und N2 aus 3 vorteilhaft verfolgt werden, die an den Schnittpunkten zwischen zwei unterschiedlichen Ringen angeordnet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die 3R-Wiederherstellungs- und elektrischen Signalüberwachungsfunktionen enthalten sind.
13b stellt eine Brückeneinheit dar, die in flexibler Weise sowohl die Durchleitung als auch ein Zuschalten/Wegschalten des Kanals durch eine einzelne O/E/O-Umsetzung zu unterstützen vermag. In diesem Fall erfolgt die Wahl zwischen Durchleitungs- und Zuschalt-/Wegschaltfunktion anhand einer elektronischen Raumvermittlungsstufe, die in der Abbildung in Form von zwei zusammengesetzten elektrischen Wahlschaltern „el. Wahlsch." 1 × 2 und 2 × 1 dargestellt wird.
Es sei noch ein allgemeiner Hinweis angefügt: sämtliche Optionen der Brückeneinheit, einschließlich der O/E/O-Umsetzung und Wiederherstellung des Durchleitungskanals, führen auch die Wellenlängen-Umsetzungsfunktion durch, da sie die Informationen aus einem Eingangskanal mit beliebiger Wellenlänge über die Brückeneinheit zu einem Ausgangskanal mit festgelegter Wellenlänge übertragen. Diese in jedem Fall nützliche Funktionalität ist unbedingt notwendig, damit die Knoten die Verbindung zwischen zwei Ringen gewährleisten können (beispielsweise Knoten N1 und N2 in 3).

Claims

Optischer Kreuzverteiler, verbunden mit N Eingangsfasern und mindestens derselben Anzahl von Ausgangsfasern, wobei die Fasern von betreffenden Signalen (IN1, ..., IN4) durchlaufen werden, die aus der Durchschaltung von M Komponentenkanälen, übertragen bei unterschiedlichen Wellenlängen (λ₁, ...., λ_M), stammen, und wobei jede n-te Eingangsfaser mit einem n-ten optischen Eingangsverteiler mit N × M Wegen (S_IN,1S_IN,4) verbunden ist, wobei die besagten N × M Wege mit den n-ten Eingängen eines Satzes aus N × M optischen Eingangswahlschaltern mit N Eingängen und einem Ausgang (X_IN,1,1..., X_IN,4,8) verbunden sind, wobei die Ausgänge der optischen Wahlschalter mit betreffenden optischen Kanalfiltern (F_1,1, ...; F_4,8) verbunden sind, die auf beliebige der M Wellenlängen des Eingangssignals abstimmbar sind, wobei die besagten Filter unterteilt sind, um N Gruppen (MODUL) aus M Filtern zu bilden und wobei jede Filtergruppe die M gefilterten Kanäle an eine Ausgangsstufe sendet, die N optische Kombinatoren mit M Eingängen und einem Ausgang (C1, .... C4) umfasst, wobei die N Ausgänge der optischen Kombinatoren mit derselben Anzahl optischer Ausgangsfasern verbunden sind, auf denen M Kanäle (λ₁, ...., λ_M) durchgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufe zudem Folgendes umfasst: – N × M Brückeneinheiten, deren Funktionalität individuell wählbar ist, wobei jede Einheit nachgeschaltet mit einem betreffenden Kanalfilter (F_1,1, .., F_4,8) verbunden ist, um ein Signal (CH_1,1, ..., CH_4,8) bei einer beliebigen Wellenlänge entgegenzunehmen, auf der eine eigene Funktionalität durchgeführt wird; – N × M optische Ausgangsverteiler mit N Ausgangswegen (SOUT_1,1, ..., S_OUT4,8), wobei jeder Ausgangsverteiler nachgeschaltet mit einer betreffenden Brückeneinheit verbunden ist, um einen optischen Kanal (CH_1,1, ..., CH_4,8) bei der Wellenlänge (λ_1,1, ...., λ_4,8) aufzunehmen, auf der die vorstehend genannte Funktion durchgeführt wird, wodurch diese auf N Wegen zur Verfügung gestellt wird; – N × M optische Ausgangswahlschalter (S_OUT1,1, ..., SOUT_4,8) mit N Eingängen und einem Ausgang, um N optische Kanäle auf N Wegen aufzunehmen und einen auszuwählen, der an einen Eingang des in der Ausgangsstufe enthaltenen optischen Kombinators (C1, ...,.C4) gesendet wird, wobei die Verbindungen zwischen den besagten optischen Verteilern und Wahlschaltern (S_OUT, X_OUT) einen m-ten Kanal, der von einer der besagten n-ten Gruppen (MODUL) aus Kanalfiltern (F) stammt, einem n-ten Eingang der N optischen Ausgangswahlschalter (X_OUT) zur Verfügung stellen, die mit relevanten m-ten Eingängen der N optischen Kombinatoren (C1, ..., C4) verbunden sind.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zudem eine Steuereinheit umfasst, um eine Diagnose der internen Fehlerzustände in den die einzelnen Kanäle umfassenden Geräten und eine Diagnose der Unterbrechungszustände der besagten Eingangs- oder Ausgangsfaser in beiden Übertragungsrichtungen durchzuführen, wobei die besagte Steuereinheit die Steuerung der besagten Eingangs- und Ausgangswahlschalter (X_IN) bzw. (X_OUT) vornimmt, um die besagten N Fasern zwischen normalerweise in Betrieb befindlichen Arbeitsfasern und Schutzfasern zu unterteilen, die eineindeutig den Arbeitsfasern zugeordnet sind, die diese bei einem Ausfall ersetzen, und um die Brückeneinheiten in Arbeitsbrückeneinheiten, die normalerweise den Kanälen einer Arbeitsfaser in Abwesenheit von Ausfällen in diesen besagten Einheiten und/oder von Unterbrechungen der besagten Arbeitsfasern zugeordnet sind, und Schutzbrückeneinheiten, die ein Duplikat der entsprechenden Arbeitsbrückeneinheiten sind und diese im Falle eines besagten Ausfalls und/oder einer Unterbrechung ersetzen, zu unterteilen.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Arbeitsbrückeneinheit oder eines damit verbundenen Client-Geräts oder der Verbindung zwischen diesen oder des besagten Eingangswahlschalters (X_IN) oder des besagten diesem zugeordneten optischen Kanalfilters (F): – Der besagte optische Aungangswahlschalter (X_OUT), der normalerweise die nicht mehr verwendbare Brückeneinheit wählt, angewiesen wird, umzuschalten, um die (in Bereitschaft befindliche) Schutzbrückeneinheit auszuwählen und diese der Ausgangsarbeitsfaser zuzuordnen, wodurch die nicht mehr verwendbare Brückeneinheit getrennt wird; und – der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der nicht mehr verwendbaren Brückeneinheit verbunden ist, und der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der entsprechenden Schutzbrückeneinheit verbunden ist, angewiesen werden, umzuschalten, um die Schutzbrückeneinheit der Eingangsarbeitsfaser zuzuordnen und die nicht verwendbare Brückeneinheit zu trennen, wodurch die auf dem Kanal durchgeführte Funktionalität bei Ausfall einer Arbeitseinheit ohne Ausfall der Arbeitsfasern geschützt wird, was eine Störung des übertragenen Signals durch die ausgefallene Einheit verhindert; – das besagte der entsprechenden Schutzbrückeneinheit zugeordnete abstimmbare Filter (F) auf dieselbe Wellenlänge des Filters, das der entsprechenden, nicht mehr verwendbaren Arbeitsbrückeneinheit zugeordnet ist, abgestimmt wird, sofern dieser Zustand noch nicht aufgetreten ist.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall einer Ausgangsarbeitsfaser oder bei Ausfall eines optischen Ausgangsverstärkers (OFAT), der zwischen der Ausgangsarbeitsfaser und einem besagten betreffenden optischen Kombinator (C) angeordnet ist, oder bei Ausfall des besagten betreffenden optischen Kombinators (C) oder des besagten Ausgangswahlschalters (X_OUT) oder einer der Verbindungen zwischen den vorstehend genannten Komponenten: – die besagten optischen Ausgangswahlschalter (X_OUT), die der unterbrochenen Faser oder den Elementen, an denen der Ausfall auftrat, zugeordnet sind, und die besagten optischen Ausgangswahlschalter (X_OUT), die der entsprechenden Schutzfaser oder den entsprechenden Schutzelementen zugeordnet sind, einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um eine entsprechende Brückeneinheit zu wählen und diese der Ausgangsschutzfaser zuzuordnen, wodurch die entsprechende Schutzbrückeneinheit getrennt wird und wodurch die relevante Arbeitsbrückeneinheit ebenfalls von der Ausgangsarbeitsfaser getrennt wird.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterbrechung einer Eingangsarbeitsfaser oder bei Ausfall eines optischen Eingangsverstärkers (OFAR), der zwischen der besagten Eingangsarbeitsfaser und einem betreffenden optischen Eingangsverteiler (S_in) angeordnet ist, oder des optischen Eingangsverteilers (S_in) oder einer der Verbindungen zwischen den vorstehend genannten Komponenten: – die besagten mit den besagten Arbeitsbrückeneinheiten verbundenen optischen Eingangswahlschalter (X_IN) und die besagten mit den besagten Schutzbrückeneinheiten verbundenen optischen Eingangswahlschalter (X_IN) einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um eine betreffende Arbeitsbrückeneinheit der Eingangsschutzfaser zuzuordnen und die entsprechende Schutzbrückeneinheit zu trennen.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Knoten eines optischen Faserrings angeordnet ist, der sich aus mehreren Knoten zusammensetzt, und dass bei Ausfall einer Ausgangsarbeitsfaser oder bei Ausfall eines optischen Ausgangsverstärkers (OFAT) oder des besagten optischen Kombinators (C) oder des besagten optischen Ausgangswahlschalters (X_OUT) und bei gleichzeitiger Nichtverfügbarkeit der entsprechenden Schutzressourcen aufgrund einer weiteren Unterbrechung der betreffenden Ausgangsschutzfaser oder eines weiteren Ausfalls eines der betreffenden optischen Ausgangsverstärker (OFAT) oder des optischen Kombinators (C) oder des optischen Ausgangswahlschalters (X_OUT), der der besagten Ausgangsschutzfaser zugeordnet ist: – die besagten der unterbrochenen Faser oder den Elementen, an denen der Ausfall aufgetreten ist, zugeordneten optischen Ausgangswahlschalter (X_OUT) und die besagten optischen Ausgangswahlschalter (X_OUT), die der Ausgangsschutzfaser auf der gegenüberliegenden Seite zugeordnet sind, bezogen auf die Seite, auf der der Fehler aufgetreten ist, einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um eine betreffende Arbeitsbrückeneinheit zu wählen und diese der besagten Ausgangsschutzfaser auf der gegenüberliegenden Seite zuzuordnen, und somit die entsprechende Schutzbrückeneinheit zu trennen, die der Faser selbst zugeordnet ist, und eine betreffende Arbeits- oder Schutzbrückeneinheit von der Ausgangsarbeitsfaser oder der Ausgangsschutzfaser zu trennen, auf der der Ausfall aufgetreten ist.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Knoten eines optischen Faserrings angeordnet ist, der sich aus mehreren Knoten zusammensetzt, und dass bei Ausfall einer Eingangsarbeitsfaser oder bei Ausfall eines optischen Eingangsverstärkers (OFAR) oder eines besagten optischen Eingangsverteilers (S_IN) und bei gleichzeitiger Nichtverfügbarkeit der entsprechenden Schutzressourcen aufgrund einer weiteren Unterbrechung der betreffenden Eingangsschutzfaser oder eines weiteren Ausfalls eines der betreffenden optischen Eingangsverstärker (OFAR) oder des optischen Eingangsverteilers (S_IN), der der besagten Eingangsschutzfaser zugeordnet ist: – die optischen Eingangswahlschalter (X_IN), die mit den besagten Arbeitsbrückeneinheiten verbunden sind, die unter Normalzuständen eine an dem Knoten abgeschlossene Verbindung unterstützen, und die besagten optischen Eingangswahlschalter (X_IN), die mit den Schutzbrückeneinheiten verbunden sind, die der Schutzfaser zugeordnet sind, die auf der entgegengesetzten Seite eintritt, bezogen auf die Seite, auf der der Ausfall aufgetreten ist, einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um eine betreffende Arbeitsbrückeneinheit der besagten Schutzfaser zuzuordnen, die auf der entgegengesetzten Seite eintritt, und die entsprechende Schutzbrückeneinheit zu trennen, die der Faser selbst zugeordnet ist; – die besagten optischen Eingangswahlschalter (X_IN), die mit den besagten Arbeitsbrückeneinheiten verbunden sind, die unter Normalzuständen eine durch den Knoten gehende Verbindung unterstützen, und die besagten optischen Eingangswahlschalter (X_IN), die mit den Schutzbrückeneinheiten verbunden sind, die der Schutzfaser zugeordnet sind, auf der der Ausfall aufgetreten ist, einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um eine betreffende Arbeitsbrückeneinheit von der Arbeits- oder Schutzfaser auf der Eingangsseite zu trennen, auf der die Ausfälle aufgetreten sind;
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Knoten eines optischen Faserrings angeordnet ist, der sich aus mehreren Knoten zusammensetzt, und dass bei einem in einer Verbindung des Rings, die dem betreffenden Knoten nicht benachbart ist, auftretenden gemeinsamen Ausfall einer Arbeitsfaser und der betreffenden Schutzfaser die Konfiguration der besagten optischen Eingangs- und Aungangswahlschalter (X_IN) bzw. (X_OUT) und der abstimmbaren Filter (F), die den Schutzbrückeneinheiten und den Eingangs- und Ausgangsschutzfasern zugeordnet sind, derart angeordnet sind, dass die geschützten Kanäle über die Schutzbrückeneinheiten in den beiden Übertragungsrichtungen umgelegt werden können.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Knoten eines optischen Faserrings angeordnet ist, der sich aus mehreren Knoten zusammensetzt, und dass bei einem in einer Verbindung des Rings, die dem betreffenden Knoten nicht benachbart ist, auftretenden gemeinsamen Ausfall einer Arbeitsfaser und der betreffenden Schutzfaser: – einer der besagten optischen Eingangswahlschalter (X_IN), der mit einer Arbeitsbrückeneinheit verbunden ist, die unter normalen Betriebszuständen einen Kanal lokal abschließt, der in die Arbeitsfaser eintritt, und der eine besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit einer Schutzbrückeneinheit verbunden ist, die der Schutzfaser zugeordnet ist, die auf der gegenüberliegenden Seite in Bezug zu der Seite der Arbeitsfaser eintritt, wobei die Schutzbrückeneinheit denselben Kanal schützt, der abgeschlossen werden muss, einzeln angewiesen werden, umzuschalten, um die besagte Arbeitsbrückeneinheit der besagten Schutzfaser zuzuordnen, die auf der gegenüberliegenden Seite eintritt und die entsprechende Schutzeinheit zu trennen, die derselben Schutzfaser zugeordnet ist.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem doppelten Ausfall aufgrund der Unterbrechung einer Eingangsarbeitsfaser und einer weiteren Unterbrechung einer Arbeitsbrückeneinheit oder des an diese angeschlossenen Client-Geräts oder der Verbindung zwischen diesen oder des besagten Eingangswahlschalters (X_IN) oder des besagten diesem zugeordneten Kanalfilters (F): – der besagte optische Ausgangswahlschalter (X_OUT), der normalerweise die Brückeneinheit wählt, die nicht mehr verwendbar ist, und der besagte optische Ausgangswahlschalter (X_OUT), der normalerweise die entsprechende Schutzbrückeneinheit wählt, angewiesen werden, umzuschalten, um die Schutzbrückeneinheit zu wählen und diese der Ausgangsschutzfaser zuzuordnen, sofern dieser Zustand noch nicht aufgetreten ist, und die nicht länger verwendbare Brückeneinheit zu trennen, und – der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der nicht mehr verwendbaren Brückeneinheit verbunden ist, und der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der entsprechenden Schutzbrückeneinheit verbunden ist, angewiesen werden, umzuschalten, um die Schutzbrückeneinheit der richtigen Eingangsfaser zuzuordnen, sei es eine Arbeits- oder Schutzfaser, und zwar entsprechend dem vorgelagerten Zustand, und die nicht länger verwendbare Brückeneinheit zu trennen; – das besagte der besagten entsprechenden Schutzbrückeneinheit zugeordnete abstimmbare Filter (F) auf dieselbe Wellenlänge des Filters, das der entsprechenden, nicht mehr verwendbaren Arbeitsbrückeneinheit zugeordnet ist, abgestimmt wird, sofern dieser Zustand noch nicht aufgetreten ist.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem doppelten Ausfall aufgrund der Unterbrechung einer Eingangsarbeitsfaser und einer weiteren Unterbrechung einer Arbeitsbrückeneinheit oder des an diese angeschlossenen Client-Geräts oder der Verbindung zwischen diesen oder des besagten Eingangswahlschalters (X_IN) oder des besagten diesem zugeordneten Kanalfilters (F): – der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der nicht mehr verwendbaren Brückeneinheit verbunden ist, und der besagte optische Eingangswahlschalter (X_IN), der mit der entsprechenden Schutzbrückeneinheit verbunden ist, angewiesen werden, umzuschalten, um die Eingangsschutzfaser der Schutzbrückeneinheit zuzuordnen, sofern dieser Zustand noch nicht aufgetreten ist, und die nicht länger verwendbare Brückeneinheit zu trennen; – und das besagte der entsprechenden Schutzbrückeneinheit zugeordnete abstimmbare Filter (F) auf dieselbe Wellenlänge des Filters, das der entsprechenden, nicht mehr verwendbaren Arbeitsbrückeneinheit zugeordnet ist, abgestimmt wird, sofern dieser Zustand noch nicht aufgetreten ist; – der besagte optische Ausgangswahlschalter (X_OUT), der normalerweise die nicht mehr verwendbare Brückeneinheit wählt, und der besagte optische Ausgangswahlschalter (X_OUT), der normalerweise die entsprechende Schutzbrückeneinheit wählt, angewiesen werden, umzuschalten, um die Schutzbrückeneinheit zu wählen und dieser die richtige Ausgangsfaser, ob Arbeits- oder Schutzfaser, gemäß dem nachgeschalteten Zustand zuzuordnen, und die nicht länger verwendbare Brückeneinheit zu trennen.
Optischer Kreuzverteiler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der besagten Brückeneinheiten Folgendes umfasst: – einen ersten Transponder (OCH Rx, elektronische Verarbeitung, Client Tx) von dem optischen Kanal (OCH in) zum Client-Gerät (Drop), – einen zweiten Transponder (Client Rx, elektronische Verarbeitung, OCH Tx) von dem Client-Gerät (Add) zu dem optischen Kanal (OCH out), – zwei hintereinander geschaltete optische Wahlschalter (1 × 2 Opt.Wahl., 2 × 1 Opt.Wahl.), die zwischen den Transpondern angeordnet sind, wobei die Wahlschalter einzeln steuerbar sind, um das Client-Gerät mit dem optischen Kanal und umgekehrt zu verbinden, oder um das Client-Gerät zu trennen und den optischen Kanal über die Brückeneinheit zu führen.
Optischer Kreuzverteiler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten optischen Wahlschalter (1 × 2 Opt.Wahl., 2 × 1 Opt.Wahl.) über mehr als zwei Wege verfügen, wodurch sich die Flexibilität des Kreuzverteilers in Bezug auf die Wegwahl der optischen Kanäle verbessert.
Optischer Kreuzverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der besagten Brückeneinheiten Folgendes umfasst: – eine Empfangsstufe (OCH Rx, elektronische Verarbeitung); – eine Sendestufe (elektronische Verarbeitung, OCH Tx); – zwei hintereinander geschaltete elektronische Wahlschalter (1 × 2 El.Wahl., 2 × 1 El.Wahl.), die zwischen den vorstehend genannten Stufen angeordnet sind, wobei die Wahlschalter einzeln steuerbar sind, um ein Client-Gerät mit dem optischen Kanal und umgekehrt zu verbinden, oder um das Client-Gerät zu trennen und den optischen Kanal über die Brückeneinheit zu führen.
Optischer Kreuzverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der besagten Brückeneinheiten einen optischen Verstärker (OFA oder SOA) umfasst, der für den Betrieb auf einem einzelnen Kanal optimiert ist, und ggf. einen abstimmbaren optischen Dämpfer (OVA), der dem besagten Verstärker vorgeschaltet angeordnet ist.
Optischer Kreuzverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der besagten Brückeneinheiten einen Transponder (OCH Rx, elektronische Verarbeitung, OCH Tx) von dem optischen Kanal (OCH in) zu dem optischen Kanal (OCH out) umfasst, der zudem 3R-Regeneration und Wellenlängenumwandlungsfunktionen durchzuführen vermag.
Optischer Kreuzverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der besagten Brückeneinheiten Folgendes umfasst: – einen ersten Transponder (OCH Rx, elektronische Verarbeitung, Client Tx) von dem optischen Kanal (OCH in) zum Client-Gerät (Drop), der die Kanal-Wegschaltfunktion durchführt, und – einen zweiten Transponder (Client Rx, elektronische Verarbeitung, OCH Tx) von dem Client-Gerät (Add) zu dem optischen Kanal (OCH out), der die Kanal-Zuschaltfunktion durchführt.