DE10036700A1

DE10036700A1 - Modularer optischer Netzwerkknoten

Info

Publication number: DE10036700A1
Application number: DE10036700A
Authority: DE
Inventors: Joerg-Peter Elbers; Christoph Glingener; Christian Scheerer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-14
Also published as: WO2002011489A3; EP1304013A2; WO2002011489A2; US20030128985A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkknoten, der optische Eingangssignale in optische Subbänder aufteilt, durch ein Zentralelement bzw. mehrere Zentralelemente bearbeitet und die optischen Subbänder dann wieder zu einem optischen Ausgangssignal rekombiniert. Dem Zentralelement bzw. den Zentralelementen des modularen optischen Netzwerkknotens können verschiedene Funktionalitäten, wie eine Add-Drop-Funktionalität, eine Drop-and-Continue-Funktionalität, eine Multicast-Funktionalität, eine Broadcast-Funktionalität, eine Ring-Interconnect-Funktionalität und eine Cross-Connect-Funktionalität zugewiesen werden. Je nach Zuweisung einer Funktionalität kann der modulare optische Netzwerkknoten in Netzen mit unterschiedlicher Struktur zum Einsatz kommen.

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkkno ten, der eine Verschaltung optischer Signale auf Subbandbasis vornehmen kann und ein Verfahren zur Übertragung optischer Signale in optischen Netzeinrichtungen über diesen modularen optischen Netzwerkknoten.

Optische Netze verwenden die große verfügbare Bandbreite (< 10 THz bei Einmodenfasern) von Glasfasern für eine Nachrich tenübertragung. Für eine effektive Ausnutzung der zur Verfü gung stehenden Übertragungskapazität wird die gesamte Band breite zweckmäßig weiter unterteilt. Das wird in Systemen ho her Übertragungskapazität üblicherweise durch die Verwendung von Wellenlängenmultiplexern, d. h. durch eine Übertragung un terschiedlicher Kanäle auf verschiedenen optischen Trägerwel lenlängen, gewährleistet.

Die Übertragung von Information auf der Grundlage von opti schen Netzen erfolgt typischerweise durch eine hierarchische Netzstruktur. Die Übergänge zwischen den einzelnen Hierar chiestufen werden über Netzwerkknoten gewährleistet. Netz werkknoten sind aber auch für den Aufbau vermaschter Netzto pologien derselben Hierarchiestufe notwendig. Netzwerkknoten können zudem dafür eingesetzt werden, dass optische Netzele mente auf bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche zugreifen können. Je nach Einsatz existieren Netzwerkknoten unterschiedlicher Funktionalität (z. B. OADMs, d. h. optische Add-Drop-Multiplexer, Ring-Interconnects oder optische Cross- Connects).

In bisherigen Lösungen werden optische Netzwerkknoten für die Vermittlung von Information oder den Zugriff auf Information oder beides in Kombination eingesetzt. Bei der Vermittlung von Information werden optische Multiplexbündelschalter (OXC, d. h. optische Cross-Connects) eingesetzt, die eine Vermitt lung auf Wellenlängenbasis vornehmen. Die Wellenlängenver mittlung auf Basis einzelner Wellenlängen führt aber zu sehr komplexen Lösungen für Vermittlungskonzepte und den Aufbau optischer Netzknoten, wenn große Übertragungskapazitäten bei hoher Kanalzahl gewünscht werden.

Blockierungsfreie Multiplexbündelschalter erfordern bei den angestrebten hohen Kanalzahlen eine große Zahl optischer Schalter, die die technische Realisierbarkeit erschweren und zudem erhebliche Kosten verursachen. Darüber hinaus ist das Wellenlängenraster der Kanäle fest durch die Multiplexer und Demultiplexer in den optischen Vermittlungsknoten vorgegeben. Eine Anpassung an z. B. verschiedene Fasertypen oder eine Er weiterung durch Erhöhung der Kanalzahl ist damit nur schwer möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine flexible und auf wandsarme Realisierung eines modularen optischen Netzwerkkno tens für die Übermittlung von Information und/oder den Zugriff auf Information, insbesondere bei großen Übertra gungskapazitäten und hohen Kanalzahlen, anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen modularen optischen Netzwerk knoten, der eine Verschaltung optischer Signale auf Subband basis vornehmen kann, gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In unab hängigen Ansprüchen ist ein dazugehörendes Verfahren und eine dazugehörende Verwendung angegeben. Vorteilhafte Weiterbil dungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Insbesondere wird die Aufgabe durch einen modularen optischen Netzwerkknoten gelöst, der mindestens eine Baugruppe zur Aus wahl von Subbändern umfaßt und wobei die Baugruppe zur Aus wahl von Subbändern mindestens eine Vorwahleinrichtung zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes, mindestens eine Subband-Multiplexeinrichtung und mindestens eine Subband- Demultiplexeinrichtung aufweist und zusätzlich mindestens ein Zentralelement vorgesehen ist. Die Vorwahleinrichtung dient dabei bevorzugt zur Aufteilung der anliegenden verfügbaren optischen Bandbreite eines optischen Signals. Der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern ist es durch die Vorwahleinrich tung und der mindestens einen Subband-Demultiplexeinrichtung möglich, Subbänder einer verfügbaren optischen Bandbreite auszuwählen, und über mindestens ein Zentralelement zu ver mitteln und nach Bedarf weiter zu verarbeiten.

Die Vorwahleinrichtung zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes ist so ausgestaltet, dass hierdurch die Subband struktur bzw. Aufteilung der verfügbaren optischen Bandbreite in einzelne Subbänder festgelegt bzw. vorbestimmt werden kann. Dabei kann die Vorwahleinrichtung die Aufteilung der optischen Bandbreite in Subbänder aufgrund fest vorgegebener Einstellung vornehmen. Besonders bevorzugt ist die Vorwahl einrichtung konfigurierbar, d. h. die Bestimmbarkeit der Sub bänder durch die Vorwahleinrichtung ist änderbar. Ganz beson ders bevorzugt ist die Vorwahleinrichtung fernkonfigurierbar. Dabei gibt es besonders bevorzugt zwei Möglichkeiten: In zentral gesteuerten Netzwerken kann eine Fernkonfigurierbar keit über ein Netzmanagementsystem mittels einer Softwarelö sung erreicht werden. Die Vorwahleinrichtung kann dann durch eine Softwarelösung im Netzwerkmanagement realisiert sein und mit Werten in Tabellen korrespondieren, die an die Demul tiplexeinrichtung bzw. die dort angeordnete Filteranordnung weitergeleitet werden, um die physikalischen Stellgrößen so vorzuwählen, dass die verfügbare optische Bandbreite in die vorbestimmten Subbänder aufteilbar ist. Ganz besonders bevor zugt ist die Vorwahleinrichtung eine Speichereinrichtung, in der Werte ablegbar sind, die zu den entsprechenden Subband aufteilungen korrespondieren. In anderen Netzen, z. B. ver maschten Netzen, bietet sich hingegen eine Fernkonfigurier barkeit der Vorwahleinrichtungen durch eine Intelligenz an, die in jeder Vorwahleinrichtung selbst vorhanden ist. Die Re konfigurierbarkeit dieser Vorwahleinrichtungen erfolgt dann mittels geeigneter Protokolle.

Die Subband-Demultiplexeinrichtung ist bevorzugt ein auf ei ner Filteranordnung basierende Demultiplexer. Der Subband- Demultiplexer kann aus einer Kombination aus Kopplern, Fil tern und Zirkulatoren bestehen. Diese können abstimmbare oder feste Filter, wie z. B. Faser-Bragg-Gitter, integrierte opti sche Filter, mikrooptische Anordnungen oder Interferenzfilter umfassen. Besonders bevorzugt besteht die Subband- Demultiplexeinrichtung nicht aus einzelnen optischen Kompo nenten, sondern aus kleineren Komplettkomponenten oder einer gesamten Komplettkomponente.

Die Subband-Multiplexeinrichtung ist ein Koppler, der die zu sammenzufügenden Signale der Subbänder wieder integriert. Be sonders bevorzugt handelt es sich um eine Kombination von ei nem Koppler und mindestens einem Filter und ganz besonders bevorzugt nur um ein Bauelement, wie einen integrierten Mul tiplexer. Mit diesem integrierten Multiplexer ist in vorteil hafter Weise eine Übersprechunterdrückung und eine geringere Dämpfung des zu bearbeitenden Signals zu erreichen.

Das Zentralelement definiert die Verschaltung der Subbänder, die an den modularen optischen Netzwerkknoten anliegen. Be vorzugt ist die vorbestimmte Verschaltung des Zentralelements auf einer Kartengruppe abgelegt. Die Zentralelemente sind be vorzugt austauschbar, d. h. dass die den Baugruppen zur Aus wahl von Subbändern zugeordneten Zentralelemente gewechselt werden können bzw. durch andere Zentralelemente mit einer an deren Verschaltung und somit einer anderen Funktionalität ausgetauscht werden können, je nachdem, welche Verschaltung die Netzeinrichtung erfordert. Die Anzahl der Baugruppen kor respondiert bevorzugt zur Anzahl der anliegenden Fasern, wäh rend die Anzahl der Zentralelemente bevorzugt zur Anzahl der Subbänder korrespondiert. Ganz besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der Baugruppen der Anzahl der anliegenden Fasern. Ebenso entspricht besonders bevorzugt die Anzahl der Zentral elemente der Anzahl der Subbänder. Die Verschaltung der Zentralelemente ist bevorzugt änderbar. Besonders bevorzugt er folgt die Änderung der Verschaltung der Zentralelemente durch Umkonfiguration.

Dies beinhaltet den Vorteil, dass die Wellenlängenvermittlung durch die Zentralelemente nicht nur auf der Basis einzelner, bestimmter Wellenlänge erfolgen kann, sondern insbesondere auf Grund einer Vielzahl von Wellenlängen (z. B. Wellenlängen gruppen), die durch die Bandbreite des jeweiligen Subbandes bestimmt sind. Sind die Zentralelemente beispielsweise Cross- Connects, so führt das Verschalten von Subbändern (Wellenlän genbändern) anstatt von Wellenlängen zu einer erheblichen Re duzierung der Größe der Schaltmatrizen. Hierdurch wird bei der Vermittlung zukünftig angestrebter großer Übertragungsra ten bei hohen Kanalzahlen gegenüber einer Realisierung auf Basis einzelner Wellenlängen eine große Anzahl optischer Schalter eingespart.

Die Vermittlung von Information durch die modularen optischen Netzwerkknoten ist dabei nicht allein auf Basis einer Ver mittlung von Wellenlängen bzw. Wellenlängenbändern be schränkt. Die durch die Subbänder übertragene Information kann beliebiger Art sein. Die Informationsübertragung in den Subbändern kann z. B. mittels eines optischen Code- Multiplexverfahrens (bei dem sich alle Kanäle über die gesam te Bandbreite erstrecken) oder auch mittels eines Zeit- Multiplexverfahrens (Hochgeschwindigkeits-Zeit- Multiplexsignal großer spektraler Breite) erfolgen.

Bevorzugt kann der modulare optische Netzwerkknoten die opti schen Subbänder durch die Baugruppen zur Auswahl von Subbän dern dynamisch aus der verfügbaren optischen Bandbreite eines optischen Signals auswählen. Durch die dynamische Auswahl der Subbänder, insbesondere durch die Vorwahleinrichtung, wird den Subbändern die Bandbreite dynamisch zugeteilt, d. h. die Vorwahleinrichtung kann mögliche Kanalzahlen, Kanalbreiten, Kanalabstände, Modulationsformate, etc. flexibel gestalten.

Dadurch kann der modulare optische Netzwerkknoten flexibler auf wechselnde Verkehrsverhältnisse reagieren. Die dynamische Bandbreitenzuweisung kann fernkonfigurierbar sein, wodurch sich nochmals die Flexibilität und das Einsatzgebiet der Bau gruppe zur Auswahl von Subbändern und damit des modularen op tischen Netzwerkknotens erhöht.

Ganz besonders bevorzugt ist ein modularer optischer Netz werkknoten, der bei einer fest vorgegebenen Zentralfrequenz variabel in der Auswahl der Breite der optischen Subbänder ist, aber auch bei festgelegter Subbandbreite Subbänder um verschiedene Zentralfrequenzen auswählen kann. Besonders be vorzugt ist dabei die Auswahl verschiedener bzw. einer Viel zahl von Zentralfrequenzen mit variablen Kanal- bzw. Subband breiten. Dadurch können beliebige Subbandmuster durch die Vorwahleinrichtung zusammengestellt werden.

Ganz besonders vorteilhaft ist, dass ein modularer optischer Netzwerkknoten in Netzen mit beliebiger Struktur verwendet werden kann und über das Zentralelement, je nach Einsatz und Ausbaustufe, eine unterschiedliche Funktionalität bietet. Be sonders bevorzugt ist jedes der Zentralelemente des modularen optischen Netzwerkknotens eine Schaltungen mit Add-Drop- Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Drop-Continue- Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Multicast- Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Broadcast- Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Ring- Interconnect-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Cross-Connect-Funktionalität. Dadurch lassen sich verschiede ne optische Netzeinrichtungen durch den erfindungsgemäßen mo dularen optischen Netzwerkknoten realisieren, je nachdem wel che Funktionalität der Netzeinrichtung zugewiesen ist. Da der modulare optische Netzwerkknoten mit immer den gleichen Ba sisbaugruppen ausgestattet ist, lassen sich Kosten einsparen und die Bedienung und Wartung vereinfachen.

Bevorzugt weist ein Zentralelement des modularen optischen Netzwerkknotens mindestens eine lokale Add-Drop-Stufe auf. Im Gegensatz zum Zentralelement mit Add-Drop-Funktionalität ar beitet die lokale Add-Drop-Stufe mit noch geringerer Granula rität. Greift das Zentralelement mit Add-Drop-Funktionalität auf Subbänder zu, so kann die lokale Add-Drop-Stufe auf ein zelne Wellenlängen oder Untersubbänder zugreifen. Die lokale Add-Drop-Stufe kann die Aufteilung des Subbandes, wie die Aufteilung der gesamten optischen Bandbreite auch, entweder fest vorgeben oder variabel gestalten. Dadurch wird eine zweite Verarbeitungsstufe bereitgestellt, über die die abge zweigten Subbänder wieder in einzelne Wellenlängen oder Un tersubbänder aufgeteilt und ausgelesen werden können.

Da im transparenten optischen Netz keine Regeneration statt findet, kann die lokale Add-Drop-Stufe bevorzugt dazu verwen det einzelne Kanäle elektronisch zu regenerieren, wenn dies aufgrund von Signalverzerrungen und Rauschen erforderlich ist. Die lokale Add-Drop-Stufe ist in Verbindung mit in der Wellenlänge einstellbaren optischen Quellen darüber hinaus besonders bevorzugt auch als Transponder vorgesehen. Die lo kale Add-Drop-Stufe stellt eine lokale Add-Drop- Funktionalität für jeden modularen optischen Netzwerkknoten zur Verfügung, insbesondere für Netzeinrichtungen wie OADMs, Ring-Interconnects und OCC. Dadurch wird es einer Netzein richtung durch den modularen optischen Netzwerkknoten ermög licht, unabhängig von seiner Funktionalität, lokal einzelne Wellenlängen oder ganze Subbänder auszukoppeln oder hinzuzu fügen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung ist eine Baugruppe zur Auswahl von Subbändern vorge sehen, die zusätzlich mindestens eine Einrichtung zur Anpas sung der Leistungspegel aufweist. Diese Anpassungseinrichtung ist besonders bevorzugt hinter dem Demultiplexer bzw. vor dem Multiplexer angeordnet. Dadurch können die einzelnen Signale der verschiedenen Subbänder nochmals individuell verstärkt bzw. gedämpft werden. Es kann eine detaillierte Kompensation von Leistungsverlusten stattfinden. Das Anpassen der Leis tungspegel kann dabei je nach Kanalformat erfolgen, wobei die Herstellung gleicher Leistungspegel bzw. unterschiedlicher Leistungspegel nach Belieben des Anwenders erfolgen kann. Ganz besonders bevorzugt kann durch die Anpassungseinrichtung eine Verkippung des Leistungsspektrums vorgenommen werden.

Ein ganz besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Bau gruppe eines modularen optischen Netzwerkknotens sieht eine Vorwahleinrichtung vor, die in die Subband- Multiplexeinrichtung und/oder Subband-Demultiplexeinrichtung integriert ist. Integriert bedeutet, dass die Subband- Multiplexeinrichtung bzw. die Subband-Demultiplexeinrichtung die Aufgabe der Vorwahleinrichtung wahrnimmt, d. h. dass die Subband-Multiplexeinrichtung bzw. die Subband- Demultiplexeinrichtung die Subbänder fest, konfigurierbar o der fernkonfigurierbar vorwählen kann.

In einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel umfaßt der modulare optische Netzwerkknoten mindestens zwei Baugruppen zur Auswahl von Subbändern. Durch diese Anordnung wird es mo dularen optischen Netzwerkknoten ermöglicht, eine verfügbare optische Bandbreite in optische Subbänder aufzuteilen, und dann die optischen Subbänder durch die dazugehörenden Zent ralelemente verarbeiten zu lassen. Dadurch können beispiels weise bei Netzen mit bidirektionalen Übertragungsstrecken die Signale beider Richtungen getrennt bearbeitet und in unter schiedlichen Subbändern geroutet werden. Daneben können durch Reihenschaltung einzelner Baugruppen zur Auswahl von Subbän dern modulare optische Netzwerkknoten mit erweiterter Funkti onalität erzeugt werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines modularen op tischen Netzwerkknotens beinhaltet Zentralelemente mit glei cher Funktionalität. Dadurch entsteht eine Skalierbarkeit des modularen optischen Netzwerkknotens mit gleichen Zentralelementen. Durch die gleiche Funktionalität können in Kombinati onen die Anzahl der zu bearbeitenden Subbänder erhöht werden. Durch das Hinzufügen von einzelnen weiteren Zentralelementen kann der Funktionsumfang des modularen optischen Netzwerkkno tens erweitert werden.

Der modulare optische Netzwerkknoten ist für die Vermittlung von Information oder den Zugriff auf Information oder beides in Kombination einsetzbar. Er erlaubt eine Verwendung als OADM, Ring-Interconnect oder OXC. Besonders bevorzugt wird er in typischen hierarchischen Netzstrukturen, bestehend aus vermaschten oder ringförmigen Weitverkehrsnetzen, Ringnetzen für den Metrobereich und baumförmigen Netztopologien im Zu gangsbereich eingesetzt.

In einem ganz besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die modularen optischen Netzwerkknoten bzw. einige Bestand teile des modularen optischen Netzwerkknotens gedoppelt aus geführt, um den Schutz der optischen Pfade sowie der Netzele mente zu gewährleisten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die Funktionalitäten der Zentralelemente des modularen optischen Netzwerkknoten unterschiedlich sein. Dann entsteht ein ska lierbarer modularer optischer Netzwerkknoten mit unterschied lichen Zentralelementen. Verschiedene Zusammensetzungen der modularen optischen Netzwerkknoten durch die Baugruppen zur Auswahl von Subbändern mit Zentralelementen unterschiedlicher Funktionalität, erlauben die prinzipielle Erweiterung der Funktionalitäten der Netzwerkknoten.

Durch diese Anordnung umfaßt der modulare optische Netzwerk knoten wahlweise eine oder mehrere optische Schaltstufen, e benso wie mehrere Subband-Demultiplexeinrichtungen bzw. Sub band-Multiplexeinrichtungen, je nach Anzahl der eingehenden und herausgeführten Fasern und der maximal zu schaltenden Subbänder. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der optische Netzwerkknoten fernkonfigurierbar ausgebildet. Dadurch ist die Änderung der Subbandstruktur und der Einrich tungen zur Anpassung der Leistungspegel fernkonfigurierbar möglich. Die Fernkonfigurierbarkeit kann einerseits über ein zentrales Netzmanagementsystem und andererseits über geeigne te Protokolle automatisch erfolgen.

Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen in optischen Netzeinrich tungen über mindestens eine Baugruppe zur Auswahl von Subbän dern und mindestens ein Zentralelement gelöst, wobei das Ver fahren folgende Verfahrensschritte umfaßt: Es werden optische Eingangssignale in optische Subbänder zerlegt. Die optischen Subbänder werden durch die Zentralelemente verschaltet und die optischen Subbänder werden zu einem Ausgangssignal rekom biniert.

Die Aufgabe wird auch durch die Verwendung von einem opti schen Netzwerkknoten zur Realisierung einer Schaltung mit Add-Drop-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Drop- and-Continue Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Multicast-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Broad cast-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Ring- Interconnect-Funtkionalität; und/oder einer Schaltung mit Cross-Connect-Funktionaltiät gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden weiter in den Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer verfügbaren op tischen Bandbreite eines optischen Signals;

Fig. 2 eine Darstellung von modularen optischen Netzwerk knoten mit Add-Drop-Multiplexer-Funktionalität;

Fig. 3 eine Darstellung von modularen optischen Netzwerk knoten mit Drop-And-Continue Funktionalität;

Fig. 4 eine Darstellung eines Ring-Interconnect, der modu lare optische Netzwerkknoten enthält; und

Fig. 5 eine Darstellung eines Cross-Connect, der modulare optische Netzwerkknoten enthält.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer verfügbaren optischen Bandbreite VOS eines optischen Signals von 1530 nm bis 1610 nm. Die verfügbare optische Bandbreite VOS kann aber auch größer oder kleiner gewählt werden. Die Einteilung in Subbänder SB erfolgt nach der gesamten zur Verfügung stehen den optischen Bandbreite VOS, die in der Regel durch die Bandbreite der typisch eingesetzten Faserverstärker und durch den Bandbreitenbedarf der einzelnen Netzelemente gegeben ist. In Fig. 1 wird die gesamte zur Verfügung stehende optische Bandbreite VOS in vier Subbänder eingeteilt.

Die Einteilung der zur Verfügung stehenden optischen Band breite VOS in vier optische Subbänder SB erfolgt durch die Subband-Multiplexeinrichtungen SMUX bzw. die Subband- Demultiplexeinrichtung SDMUX einer Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU eines modularen optischen Netzwerkknotens MON. Die Einteilung in vier Subbänder SB ist nur beispielhaft, es ist auch eine Einteilung in mehr oder weniger als vier Sub bänder SB möglich. In Fig. 1 sind optische Subbänder SB gleicher Bandbreite dargestellt. Die optischen Subbänder SB können aber auch verschiedene Bandbreiten aufweisen. Im Ex tremfall kann die Subbandbreite eines Subbandes SB aus nur einer Wellenlänge bestehen.

In Fig. 2 ist ein Add-Drop-Multiplexer in einem bidirektio nalen optischen Netz dargestellt. Der Add-Drop-Multiplexer besteht aus zwei Baugruppen zur Auswahl von Subbändern BAUn, BAUm, die über die Zirkulatoren Z11, Z12 miteinander verbun den sind. Die Zirkulatoren Z11, Z12 haben die Aufgabe, die bidirektionale Faser eines bidirektionalen Netzes in zwei u nidirektionale Strecken aufzuteilen. Die Baugruppe zur Aus wahl von Subbändern BAUn umfaßt zwei optische Verstärker Vn1, Vn2, eine Subband-Demultiplexeinrichtung SDMUX, eine Subband- Multiplexeinrichtung SMUX und zwei Einrichtungen zur Anpassung der Leistungspegel SPE. In die Subband- Demultiplexeinrichtung SDMUX ist eine Vorwahleinrichtung VE zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes SB integ riert. Gleiches gilt für die Subband-Multiplexeinrichtung MUX. Die Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAUm ist analog zu der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAUn aufgebaut und gegenläufig angeordnet.

Die Verschaltung der Subbänder im modularen optischen Netz werkknoten erfolgt über Zentralelemente. Die Baugruppe BAUn teilt die verfügbare optische Bandbreite VOS in N Subbänder auf. Die N Subbänder werden durch N Zentralelemente verarbei tet. In Fig. 2 ist das n-te Zentralelement ZEn dargestellt, das für die Verschaltung des n-ten Subbandes zuständig ist. Die Baugruppe BAUm ist in analoger Weise mit den Zentralele menten verknüpft. Die M Subbänder der Baugruppe BAUm werden durch M Zentralelemente verarbeitet. In Fig. 2 ist das m-te Zentralelement ZEm zur Verarbeitung des m-ten Subbandes dar gestellt. Zusätzlich sind noch die Add-Drop-Stufen ADSn, ADSm dargestellt, die eine lokale Add-Drop-Funktionalität für die Zentralelemente ZEn, ZEm zur Verfügung stellen. Die N Zent ralelemente, die mit der Baugruppe BAUn korrespondieren, sind mit den N Add-Drop-Stufen gekoppelt. Analoges gilt für die Kopplung der M Zentralelemente, die mit der Baugruppe BAUm korrespondieren. Die Add-Drop-Stufen ADSn, ADSm umfaßt eine Multiplex-Einrichtung MUX, eine Demultiplex-Einrichtung DMUX und zwei Einrichtungen zur Anpassung der Leistungspegel SPCE.

Durch den Zirkulator Z11 wird ein ankommendes bidirektionales Signal der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAUn des mo dularen optischen Netzwerkknotens MON zugeführt und durch den optischen Verstärker Vn1 verstärkt. Die Subband- Demultiplexeinrichtung SDMUX greift sich nur die Hinrichtung des bidirektionalen Signals heraus und teilt die verfügbare optische Bandbreite VOS des Signals in 1-N Subbänder SB auf, wie sie durch die Vorwahleinrichtung VEn vorgegeben wird. Die Pegelunterschiede der 1-N Subbänder SB können durch die Einrichtung zur Anpassung der Leistungspegel SPE ausgeglichen werden. Über das Zentralelement ZEn mit Add- Drop-Funktionalität kann nun das n-te Subband SB herausgezo gen werden und wenn gewünscht, ein neues n-tes Subband SB eingespeist werden. Soll das n-te Subband SB weiter verarbei tet werden, können über die Add-Drop-Stufe ADSn einzelne Wel lenlängen oder Untersubbänder lokal abgegriffen werden. Durch die Add-Drop-Stufe ADSn können auch neue einzelne Wellenlän gen oder Untersubbänder eingespeist werden. Das durch das Zentralelement ZEn mit Add-Drop-Funktionalität verarbeiteten n-te Subband SB wird wieder über die Einrichtung zur Anpas sung der Leistungspegel SPE angepaßt. Durch die Subband- Multiplexeinrichtung SMUX werden die 1-N Subbänder wieder zusammengefügt, durch den Verstärker Vn2 verstärkt und über den Zirkulator Z12 in die bidirektionale Faser eingespeist. Analog dazu wird ein bidirektionles Signal in Rückrichtung durch die Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAUm für die Bandbreite 1-M in der Gegenrichtung bearbeitet.

Das Trennen des optischen Signals in Subbänder SB erfolgt durch die Subband-Demultiplexeinrichtung SDMUX. In der Sub band-Demultiplexeinrichtung SDMUX kommen zum Trennen der ver fügbaren optischen Bandbreite VOS optische Filterkomponenten zum Einsatz. Als Filtertechnologie können hier z. B. integ riert optische (z. B. Mach-Zehnder-Filter), faseroptische (z. B. Faser-Bragg-Gitter) oder dielektrische Filter verwendet werden, die wahlweise als Bandpässe oder Bandsperren einge setzt werden. Darüber hinaus kann die Anordnung der Filter komponenten in den Subband-Demultiplexeinrichtungen SDMUX wahlweise als Filter und Koppler/Zirkulatoren erfolgen oder aber auch als kompletter Demultiplexer. Die Zusammenschaltung kann über Koppler oder Zirkulatoren oder Kombinationen aus beiden erfolgen. Darüber hinaus kann eine Zusammenschaltung auch durch komplette Multiplexer erfolgen. Durch die Filter elemente lassen sich Subbänder fester bzw. variabler Breite, Subbänder mit einstellbarer bzw. fester Mittenwellenlänge und Kombinationen aus beiden herstellen.

Mit der Einrichtung zur Anpassung der Leistungspegel SPE wer den Pegelunterschiede zwischen den einzelnen Subbändern aus geglichen, die z. B. durch unterschiedliche Streckenverluste oder Komponentendämpfung, die die einzelnen Subbänder SB er fahren haben, entstanden sind. Die Einrichtung zur Anpassung der Leistungspegel SPE sind vorzugsweise mit variablen Dämp fungsgliedern ausgestattet. Ganz besonders bevorzugt werden dabei Einrichtungen zur Anpassung der Leistungspegel verwen det, die Software-rekonfigurierbar sind.

Die Zentralelemente ZEn, ZEm dienen dazu, Subbänder SB he rauszuziehen und neue Signale auf Subbandebene einzufügen. Die Weiterverarbeitung kann über die Add-Drop Stufe ADSn, ADSm für einzelne Wellenlängen aber auch für Untersubbänder bis hin zu Subbändern mit der ganzen vorgegebenen Subband breite erfolgen. Deshalb ist innerhalb der Add-Drop-Stufe ADSn, ADSm eine Kombination aus optischen Filtern, bevorzugt schmalbandige optische Filter, Kopplern oder Zirkulatoren vorgesehen, wobei die Filter wiederum faseroptisch, integ riert-optisch oder dielektrisch aufgebaut sind und in ihrer Wellenlänge abstimmbar oder starr sein können. Es ist auch möglich, wiederum Filter variabler Bandbreite zu verwenden, so dass mit einer Filterstufe mehrere Wellenlängenkanäle (z. B. kleine Subbänder) herausgezogen und eingefügt werden können. Besonders bevorzugt ist eine Multiplexeinrichtung MUX bzw. eine Subband-Demultiplexeinrichtung DMUX und ganz beson ders bevorzugt eine Multiplexeinrichtung SMUX bzw. eine Sub band-Demultiplexeinrichtung SDMUX vorgesehen.

Die optischen Verstärker Vn1, Vn2 können zum Ausgleich der Streckenverluste erforderlich sein. Es lassen sich aber auch in den einzelnen Stufen des Netzwerkknotens aktive optische Komponenten einsetzen, die z. B. nicht nur eine Koppel- oder Filterfunktion wahrnehmen, sondern gleichzeitig aufgrund ih rer physikalischen Eigenschaften (Aufbau aus Halbleitermaterial oder Erbium-dotierte Wellenleiter) eine Verstärkung der Signale mitübernehmen können.

Der in Fig. 2 beschriebene Add-Drop-Multiplexer für bidirek tionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen an wenden.

In Fig. 3 ist ein gleicher Aufbau wie in Fig. 2 darge stellt. Geändert sind allein die Zentralelemente ZEn, ZEn, die eine Schaltung mit Drop-Continue-Funktionalität, bzw. mit Multicast-Funktionalität umfassen. Dabei bestehen die Schal tungen aus einer Raumschaltstufe mit Drop-and-Continue- Fähigkeit.

Die Zentralelemente ZEn, ZEm erlauben eine Wellenlänge bzw. ein Subband im Knoten herauszuziehen und ein neue Wellenlänge bzw. Band hinzuzufügen (Add-Drop-Funktionalität). Besonders bevorzugt können die ankommenden Subbänder einerseits an die Add-Drop-Stufe ADSn, ADSm geleitet und gleichzeitig an die Ausgangsfaser weitergeleitet werden, ohne dass ein neues Sub band hinzugefügt wird (Multicast-/Broadcast-Funktionalität, Drop-and-Continue-Funktionalität). Für die Schaltstufe können unterschiedliche Realisierungen und ein unterschiedlicher Aufbau (einstufig/mehrstufig) verwendet werden. Als Schalt stufe kommen besonders bevorzugt Schaltmatrizen zur Anwen dung, bei denen die Anzahl der Schaltelemente reduziert wer den kann, wie z. B. Schaltmatrizen nach CLOS und BENES. Die Schaltmatrizen können je nach Art und Verwendung streng blo ckierungsfrei bzw. nicht streng blockierungsfrei gewählt wer den.

Der in Fig. 3 beschriebene modulare optische Netzwerkknoten MON mit Drop-and-Continue Funktionalität für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

In Fig. 4 ist die Verwendung eines modularen Netzwerkknotens als Ring-Interconnect dargestellt. Es sind nunmehr die Baugruppen zur Auswahl von Subbändern BAU1-BAU4 dargestellt. Jede Baugruppe teilt die verfügbare optische Bandbreite VOS in Subbänder SB auf. Jedes der Subbänder wird durch ein Zent ralelement verarbeitet. In Fig. 4 ist die Verarbeitung eines Subbandes pro Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1- BAU4 durch ein Zentralelement ZE1-ZE4 dargestellt. Jedes der Zentralelemente ZE1-ZE4 der jeweiligen Baugruppen zur Auswahl von Subbändern BAU1-BAU4 weist eine Raumschaltstufe auf. Die Raumschaltstufen haben besonders bevorzugt Drop-and- Continue Fähigkeit. Für die Raumschaltstufen können unter schiedliche Realisierungen und ein unterschiedlicher Aufbau (einstufig/mehrstufig) verwendet werden. Zusätzlich ist vor teilhaft, dass an die Zentralelemente ZE1-ZE4 lokale Add- Drop-Stufen ADS1-ADS4 (nicht dargestellt) mit den dazu ge hörigen Eigenschaften angeschlossen werden können. Die Raum schaltstufen sind dergestalt miteinander verbunden, dass ein Zentralelement ZE1 der ersten Baugruppe zur Auswahl von Sub bändern BAU1 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU3 verbunden ist und ein Zentralelement ZE3 der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU3 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 verbunden ist. Weiter ist ein Zentralele ment ZE2 der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU2 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU4 verbunden und ein Zentralelement ZE4 der Baugruppe zur Auswahl von Subbän dern BAU4 ist mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU2 verbunden.

Ein Ring-Interconnect kann anstatt der Zentralelemente ZE1- ZE4 besonders bevorzugt weitere Zentralelemente aufweisen, die Kombinationen der Zentralelemente ZE1-ZE4 darstellen (z. B. ein Zentralelement für die Hinrichtung aus ZE1 und ZE3 und ein Zentralelement für die Rückrichtung aus ZE2 und ZE4). Ganz besonders bevorzugt weist der Ring-Interconnect ein Zentralelement Schaltstufe ZES auf.

Der in Fig. 4 beschriebene Ring-Interconnect für bidirektio nale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwen den.

Fig. 5 stellt die Verwendung einen modularen optischen Netz werkknotens MON als Cross-Connect dar. Dabei sind vier Bau gruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1-BAU4 dargestellt. Die jeweiligen Zentralelemente der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1-BAU4 sind als ein Zentralelement Schaltstu fe ZE5 dargestellt. Das Zentralelement Schaltstufe ZE5 weist eine Schaltmatrix auf, die z. B. mit mikromechanischen Schal tern, integriert optischen Schaltern, Flüssigkristall- Schaltern aufgebaut sein kann und eine Vermittlung der Sub bänder zwischen den ankommenden und den abgehenden Fasern er möglicht. Die Schaltmatrix kann neben einer reinen Vermitt lungseigenschaft auch Drop-and-Continue- oder Multicast- oder Add-Drop-Möglichkeiten besitzen.

Der in Fig. 5 beschriebene Cross-Connect für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

Mit dem erfindungsgemäßen modularen optischen Netzwerkknoten wurde eine flexible und aufwandsarme Realisierung für große Übertragungskapazitäten und hohe Kanalzahlen bereitgestellt. Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkkno ten, der optische Eingangssignale in optische Subbänder auf teilt, durch ein Zentralelement bzw. mehrere Zentralelemente bearbeitet und die optischen Subbänder dann wieder zu einem optischen Ausgangssignal rekombiniert. Dem Zentralelement bzw. den Zentralelementen des modularen optischen Netzwerk knotens können verschiedene Funktionalitäten, wie eine Add- Drop-Funktionalität, eine Drop-and-Continue-Funktionalität, eine Multicast-Funktionaliät, eine Broadcast-Funktionalität, eine Ring-Interconnect-Funktionalität und eine Cross-Connect- Funktionalität zugewiesen werden. Je nach Zuweisung einer Funktionalität kann der modulare optische Netzwerkknoten in Netzen mit unterschiedlicher Struktur zum Einsatz kommen.

Claims

1. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) umfassend mindes tens eine Baugruppe (BAU) zur Auswahl von Subbändern, dadurch gekennzeichnet, dass
die Baugruppe (BAU), mindestens eine Vorwahleinrichtung (VE) zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes (SB), min destens eine Subband-Multiplexeinrichtung (SMUX) und mindes tens eine Subband-Demultiplexeinrichtung (SDMUX) aufweist und
zusätzlich mindestens ein Zentralelement (ZE) vorgesehen ist.

2. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach dem vor hergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Subbänder (SB) durch die Baugruppe (BAU) dyna misch auswählbar sind.

3. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Subbänder (SB) durch die Baugruppe (BAU) um mindestens eine Zentralfrequenz auswählbar sind.

4. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Zentralelement (ZE)
eine Schaltung mit Add-Drop-Funktionalität; und/oder
eine Schaltung mit Drop-Continue-Funktionalität; und/oder
eine Schaltung mit Multicast-Funktionalität; und/oder
eine Schaltung mit Broadcast-Funktionalität; und/oder
eine Schaltung mit Ring-Interconnect-Funktionalität; und/oder
eine Schaltung mit Cross-Connect-Funktionalität umfaßt.

5. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralelement (ZE) mindestens eine lokale Add-Drop-Stufe (ADS) aufweist.

6. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (BAU) mindestens eine Einrichtungen zur Anpas sung der Leistungspegel (SPE, SCPE) aufweist.

7. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwahleinrichtung (VE) in die Subband- Multiplexeinrichtung (SMUX) und/oder die Subband- Demultiplexeinrichtung (SDMUX) integriert ist.

8. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON), dadurch gekennzeichnet, dass der modulare optische Netzwerkknoten (MON) mindestens zwei Baugruppen (BAU) umfaßt.

9. Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen in op tischen Netzeinrichtungen über einen modularen optischen Netzwerkknoten (MON) nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfaßt:

- Zerlegung eines optischen Eingangssignals in optische Subbänder (SB)
- Verarbeiten der optischen Subbänder (SB) durch mindes tens ein Zentralelement (ZE)
- Rekombination der optischen Subbänder (SB) zu einem op tisches Ausgangssignal.

10. Verwendung von modularen optischen Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Realisierung
einer Schaltung mit Add-Drop-Funktionalität; und/oder
einer Schaltung mit Drop-and-Continue Funktionalität;
und/oder
einer Schaltung mit Multicast-Funktionalität; und/oder
einer Schaltung mit Broadcast-Funktionalität; und/oder
einer Schaltung mit Ring-Interconnect-Funtkionalität;
und/oder
einer Schaltung mit Cross-Connect-Funktionaltiät.