DE3689583T2 - Optisches Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem mit Wellenlängenschaltlichtmodulatoren. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Vermittlungssystem, und insbesondere ein optisches Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem und ein Kommunikationsnetz mit einem derartigen optischen Vermittlungssystem.
• Die jüngste Einführung optischer Faserkabel in Kommunikationsnetzen hat zu der Notwendigkeit geführt, optische Vermittlungssysteme zu entwickeln, die ein direktes Vermitteln von Lichtsignalen ermöglichen, die auf optischen Übertragungsmedien gesendet werden. Da keine Notwendigkeit besteht, die Lichtsignale in elektrische Signale umzuwandeln, sind optische Vermittlungssysteme gegenüber elektrischen Systemen ökonomisch vorteilhafter, die zur Zeit in Form speichergesteuerter elektronischer Vermittlungssysteme implementiert sind.
• Da unterschiedliche Lichtwellenlängen als ein Mittel zur Erzeugung von Übertragungskanälen zum Leiten von Lichtsignalen betrachtet werden können, kann das Multiplexen von Wellenlängen die Anzahl von Kanälen, die über eine einzelne optische Faser übertragen werden können, vervielfachen. Wenn daher Wellenlängenmultiplex-Lichtsignale zwischen Vermittlungssystemen übertragen werden, ist es wünschenswert, diese so auszulegen, daß sie derartige Multiplexsignale direkt handhaben können, um die Notwendigkeit von Wellenlängendemultiplexern an der Schnittstelle zwischen einer Übertragungsleitung und einem Vermittlungssystem zu vermeiden.
• Ein optisches Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem ist in der Japanischen Patentveröffentlichung 58-196796 veröffentlicht. Das bekannte optische Vermittlungssystem weist optische Multiplexer auf, von den jeder ankommende Lichtsignale, die auf unterschiedlichen Wellenlängenmultiplexkanälen geführt werden, schaltet. Die Multiplexsignale werden an ein Vermittlungsnetz angelegt, welches einen Schalter für ankommende Wellenlängen, einen Zwischenschalter und einen Schalter für ausgehende Wellenlängen aufweist. Der Zwischenschalter weist ein Feld von Kreuzungspunkten auf, von denen jeder eine Vielzahl Wellenlängenmultiplex- Zwischenschalterkanäle aufweist, so daß der Zwischenschalter als eine Art Wellenlängenmultiplexer arbeiten kann. Jeder Wellenlängenschalter enthält ein Feld von Wellenlängenumsetzern, von denen jeder die Wellenlänge eines Signals in eine gewünschte Wellenlänge umsetzt. Ein Wellenlängenumsetzer des Schalters für ankommende Wellenlängen setzt die Wellenlänge eines Quellenendgerätesignals in eine verfügbare Zwischenschalterwellenlänge eines speziellen Kreuzungspunktes um. Ein Wellenlängenumsetzer des Ausgangswellenlängenschalters setzt die Zwischenschalterwellenlänge in die Wellenlänge eines Zielendgerätes um, so daß der Wellenlängenmultiplexkanal der Quellenstation auf den Wellenlängenmultiplexkanal der Zielstation geschaltet wird. Die wellenlängengeschalteten Multiplexlichtsignale werden an einen optischen Demultiplexer angelegt, wo sie auf die Endgeräte demultiplexiert werden, um eine Verbindung aufzubauen. Jeder Wellenlängenumsetzer kann durch eine Kombination einer nichtlinearen optischen Einrichtung, wie beispielsweise eines Lithiumniobat-Kristalls zur Umsetzung jeglicher Wellenlänge des ankommenden Signals in eine feste Wellenlänge, welche kürzer ist als jede der den Endgeräten zugeordneten Wellenlängen, und eines optischen Detektors und einer lichtemittierenden Diode (wie in einem Artikel "p-n-p-n Optical Detectors and Light Emitting Diodes", Seite 810 bis 813, IEEE Journal of Quantum Electronics, Band QE-14, Nr.11, November 1978 beschrieben) implementiert werden, um die feste Wellenlänge auf eine beliebige zugeordnete Wellenlänge umzusetzen. Die Verwendung des Lithiumniobat-Kristalls ist wegen der Tatsache erforderlich, daß die optischen Detektoren und lichtemittierenden Dioden vom p-n-p-n-Typ nicht in der Lage sind Wellenlängen in kürzere Wellenlängen umzusetzen.
• Der vorstehend erwähnte Wellenlängenumsetzer weist jedoch den Nachteil der Wellenlängeninstabilität aufgrund der Schwierigkeit auf, die Abmessungen der Materialkomponenten strikt innerhalb enger Fertigungstoleranzen zu halten, und weist außerdem den Nachteil der temperaturabhängigen Wellenlängeninstabilität auf. Abweichungen von den gewünschten Wellenlängen können leicht zu Übersprechen zwischen benachbarten Wellenlängenmultiplexkanälen führen, was zu einer Fehlfunktion des Vermittlungsbetriebes führen könnte.
• Die JP-A-60 172841 offenbart ein optisches Vermittlungssystem, bei dem Wellenlängensignale auf einer Eingangs- Sammelleitung durch einen Multiplexer geschaltet und an optische Teiler angelegt werden, an die auch Steuersignale angelegt werden. Als Reaktion auf die Steuersignale werden die Wellenlängensignale selektiv demultiplexiert und mit Wellenlängenumsetzern verbunden, in welchen deren Eingangswellenlängen umgesetzt werden. Das Ausgangssignal der Wellenlängenumsetzer wird wieder für die Lieferung an eine Ausgangs-Sammelleitung, an die ein Demultiplexer angeschlossen ist, durch eine optische Kombinationseinrichtung multiplexiert. Jeder Wellenlängenumsetzer weist einen optoelektrischen Wandler und einen mittels einer elektrischen Verbindung mit dem Ausgang des optoelektrischen Wandlers verbundenen elektrooptischen Wandler auf.
• Andere optische Vermittlungssystem sind in FREQUENZ, Band 36, Nr. 2, Dezember 1982, Seite 319-327, Berlin, DE; IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, Band QE-20, Nr. 4, April 1984; Seiten 332-334, IEEE, New York, U.S.A.; und GB-A-2 043 240 beschrieben.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem und ein durch derartige Vermittlungssysteme gebildetes Kommunikationsnetz bereitzustellen, welche frei von Kanalübersprechen sind.
• Diese Aufgabe wird durch das optische Vermittlungssystem und das Netz gemäß den Patentansprüchen gelöst.
• Die Übersprechfreiheit wird durch den Einsatz von Lichtmodulationstechniken zur Umsetzung vom Lichtwellenlängen erreicht. Ein Referenzlichtgenerator erzeugt eine Vielzahl von Referenzlichtwellen, oder Lichtwellen konstanter Intensität mit verschiedenen Wellenlängen, die innerhalb enger Toleranzgrenzen gehalten werden. Die Referenzlichtwellen werden als "Träger" für optische Modulationseinrichtungen verwendet, um mit Lichtsignalen in der Intensität moduliert zu werden. Die Verwendung einer gemeinsamen Quelle für die Referenzlichtträger ermöglicht ein leichtes und präzises Regeln der individuellen Kanalwellenlängen. Der optische Modulator weist vorzugsweise eine nichtlineare optische Einrichtung mit einer nichtlinearen Eingangs/ Ausgang-Charakteristik auf.
• Ein optisches Vermittlungssystem weist nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine ankommende Sammelleitung, auf die Wellenlängenmultiplexeingangskanäle mit Lichtsignalen gelegt sind, und eine Ausgangs-Sammelleitung auf, von der aus Wellenlängenmultiplexausgangskanäle mit Lichtsignalen geliefert werden. Ein Prozessor identifiziert einen Eingangskanal auf der Eingangs-Sammelleitung, der einen Verbindungsaufbau anfordert, und einen Ausgangskanal auf der Ausgangs-Sammelleitung, zu dem hin die Verbindung aufzubauen ist. Ein Referenzlichtgenerator ist zur Erzeugung einer Vielzahl von Referenzlichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen vorgesehen. Ein Wellenlängenschalter ist mit den Eingangs- und Ausgangs-Sammelleitungen verbunden, um das Lichtsignal des identifizierten Eingangskanals zu selektieren und die Intensität von einer der Referenzlichtwellen dem selektierten Lichtsignal entsprechend in der Weise zu modulieren, daß der identifizierte Eingangskanal auf den identifizierten Ausgangskanal geschaltet wird.
• Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das optische Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem eine Vielzahl von Endgeräten auf, von denen jedes ein Lichtsignal auf einem speziellen Wellenlängenmultiplexkanal erzeugt, und einen mit den Endgeräten verbundenen optischen Multiplexer auf, um Lichtsignale von den Endgeräten, zwischen denen eine Verbindung aufzubauen ist, zu multiplexen. Ein Prozessor identifiziert ein eine Verbindung anforderndes Quellenendgerät und ein Zielendgerät, zu dem hin die Verbindung aufzubauen ist. Ein Referenzlichtgenerator erzeugt eine Vielzahl von Referenzlichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen. Ein Wellenlängenschalter ist zum Umschalten von Wellenlängenmultiplexkanälen durch Auswahl des identifizierten Kanal des Quellenendgerätes und zur Intensitätsmodulation von einer der Referenzlichtwellen mit dem Lichtsignal des selektierten Kanals vorgesehen, so daß der Kanal des Quellenendgerätes auf den Kanal des Zielendgerätes geschaltet wird. Mit dem Ausgang des Wellenlängerschalters ist ein optischer Demultiplexer zum Demultiplexen der geschalteten Welllenlängenmultiplexkanäle bzw. zum Anlegen der demultiplexten Kanäle an die Endgeräte verbunden.
• Einen dritten Aspekt der Erfindung gemäß, ist ein optisches Vermittlungsnetz mit einer Vielzahl untereinander verbundener Vermittlungssysteme bereitgestellt. Das Netz weist eine gemeinsame Referenzlichterzeugnngseinrichtung mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Referenzlichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen, und optische Übertragungsmedien zur Weiterleitung des Referenzstrahls an jedes Vermittlungssystem auf. Jedes Vermittlungssystem weist eine ankommende Sammelleitung, an die Wellenlängenmultiplexeingangskanäle mit Lichtsignalen gelegt sind, und eine Ausgangs-Sammelleitung auf, von der aus Wellenlängenmultiplexausgangskanäle mit Lichtsignalen bereitgestellt werden. Ein Prozessor identifiziert einen Eingangskanal auf der Eingangs-Sammelleitung, der einen Verbindungsaufbau anfordert, und einen Ausgangskanal auf der Ausgangs- Sammelleitung, zu dem hin die Verbindung aufzubauen ist. Ein Wellenlängenschalter ist zur Auswahl des Lichtsignals des identifizierten Eingangskanals und zur Intensitätsmodulation einer der geführten Referenzlichtwellen entsprechend dem selektierten Lichtsignal vorgesehen, so daß der identifizierte Eingangskanal auf den identifizierten Ausgangskanal geschaltet wird.
• Die vorliegende Erfindung wird mit weiteren Details unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Wellenlängenmultiplexvermittlungssystems der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 ein Schaltbild eines Wellenlängenselektor- Umsetzers von Fig. 1;
• Fig. 3 ein Schaltbild einer alternativen Ausführungsform des Wellenlängenselektor-Umsetzers;
• Fig. 4 ein Schaltbild eines Zwischenschalter-Wellenlängenselektors von Fig. 1;
• Fig. 5 ein Schaltbild einer elektro-optischen Implementation eines Wellenlängenumsetzers der Fig. 2 und 3;
• Fig. 6 ein Schaltbild einer optischen Implementation des Wellenlängenumsetzers mit einer nichtlinearen optischen Einrichtung;
• Fig. 7 eine graphische Darstellung der nichtlinearen Betriebskennlinie der nichtlinearen optischen Einrichtung;
• Fig. 8 und 9 graphische Darstellungen modifizierter Ausführungsformen des Wellenlängenumsetzers; und
• Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Wellenlängenmultiplexvermittlungsnetzes, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
• In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das optische Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem weist im allgemeinen einen optischen Multiplexer 10, einen optischen Demultiplexer 20 und ein Vermittlungsnetz mit einer Eingangswellenlängenschaltstufe 30, eine Zwischenschaltstufe 40 und einer Ausgangswellenlängenschaltstufe 50 auf. Das Vermittlungsnetz wird durch einen zentralen Prozessor 60 gesteuert.
• Der optische Multiplexer 10 weist Eingangswellenleiter auf, die jeweils über Strahlteiler 1, 2, 3 und 4 mit Teilnehmerendgeräten A, B, C und D verbunden sind, denen die Wellenlängen λ1, λ2, λ3 bzw. λ4 zugeordnet sind. Wenn das Vermittlungssystem ein Zwischen- oder Durchgangsvermittlungsstelle eines optischen Kommunikationsnetzes ist, werden ankommende Multiplexlichtsignale von anderen Wellenlängenmultiplexvermittlungssystemen von deren Ausgangswellenlängenschaltstufen an die Eingangswellenlängenschaltstufen 30 angelegt. Die von den Teilnehmerstationen eingehenden Lichtsignale werden auf den entsprechend zugeordneten Wellenlängenmultiplexkanälen gesendet und von dem Multiplexer 10 in ein Wellenlängenmultiplexlichtsignal multiplexiert, welches über einen Eingangswellenleiter, oder eine Wellenlängenmultiplexsammelleitung 12 an einen Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 der Eingangswellenlängenschaltstufe 30 geleitet wird. Die Eingangswellenlängenschaltstufe 30 weist Wellenlängenselektor-Umsetzer 14 und 15 auf, die über Wellenlängenmultiplex-Eingangssammelleitungen von anderen nicht dargestellten optischen Multiplexern gleichen Aufbaus wie der Multiplexer 10 oder von anderen Wellenlängenvermittlungssystemen über optische Übertragungsmedien verbunden sind.
• Die Zwischenschaltstufe 40 besteht aus einer Matrixanordnung von Kreuzungspunktschalteinrichtungen oder Wellenlängenselektorenl 16ij (wobei i und j Zeilen bzw. Spaltennummern darstellen), die an den Kreuzungspunkten zwischen den Zeilen der eingehenden Wellenleiter i&sub1;, i&sub2; und i&sub3;, die jeweils mit den Ausgängen der Wellenlängenselektor- Umsetzer 13, 14 und 15 verbunden sind, und Spalten der Ausgangslichtwellenleiter j&sub1;, j&sub2; und j&sub3; angeordnet sind, welche jeweils mit Eingängen von Wellenlängenselektor- Umsetzern 17, 18 und 19 der Ausgangswellenlängenschaltstufe 50 verbunden sind.
• Der Ausgang des Wellenlängenselektor-Umsetzers 17 ist über einen Wellenleiter oder eine Ausgangs-Sammelleitung 21 mit dem Eingang des optischen Demultiplexers 20 verbunden. Die Ausgänge der Wellenlängenselektor-Umsetzer 18 und 19 sind mit anderen, nicht dargestellten, optischen Demultiplexern verbunden, die jeweils den anderen vorstehend erwähnten optischen Multiplexern zugeordnet sind, oder sie sind mit der Eingangswellenlängenschaltstufe oder Stufen anderer nicht dargestellter Wellenlängenvermittlungssysteme verbunden. Der Demultiplexer 20 weist Ausgangswellenleiter auf, die jeweils durch optische Ausgangswellenleiter mit den Teilnehmerendgeräten A, B, C und D verbunden sind. Auf diese Weise ist ein Vollduplex-Lichtkommunikationspfad zwischen Teilnehmern und dem Vermittlungssystem bereitgestellt.
• Ein Vermittlungssteuersignal mit einer logischen Adresse einer Zielstation wird auf dem Eingangspfad einer Quellenstation zu dem Zentralprozessor 60 gesendet, wo es in eine physikalische Adresse der Zielstation übersetzt wird. Mit der bekannten physikalischen Adresse der Quellenstation führt der Zentralprozessor 60 einen Pfadsuchvorgang aus, über den eine Verbindung über das Vermittlungsnetz zwischen den Quellen- und Zielstationen ausgebaut wird.
• Für die Zwischen- oder Durchgangsvermittlung enthält der Zentralprozessor 60 eine gut bekannte Dienstkanal- Zeichengabefunktion, die mit einem benachbarten Wellenlängenmultiplexvermittlungssystem über Dienstkanal-Zeichengabepfade 28 in Dialog steht.
• Mit fortschreitender Beschreibung wird ersichtlich, daß der Pfadsuchvorgang beinhaltet: die Auswahl eines der Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 bis 15 entsprechend der physikalischen Adressenlokalisierung der Quellenstation, das Verbinden des Wellenlängenmultiplexkanals der Quellenstation mit einem von den mehreren Wellenlängenmultiplexkanälen der Zwischenschaltstufe über den ausgewählten Wellenlängenselektor-Umsetzer, die Auswahl eines der Wellenlängenselektor-Umsetzer 17 bis 19 entsprechend der physikalischen Adresse der Zielstation und das Verbinden des Wellenlängenmultiplexkanals der Zwischenschaltstation mit dem Kanal der Zielstation über den einen selektierten der Wellenlängenselektor-Umsetzer 17 bis 19. In der dargestellten Ausführungsform weist die Zwischenschaltstufe 40 vier für jeden Kreuzungspunkt verfügbare Wellenlängenmultiplexkanäle der Zwischenschaltstufe auf, damit sie für vier gleichzeitige Verbindungen genutzt werden kann. Bei der Ausführung arbeitet die Schaltstufe 40 unabhängig von den externen Wellenlängenmultiplexverbindungen in einer Wellenlängenmultilexart. Zum Zweck der Darstellung weist jeder Kreuzungspunkt der Zwischenschaltstufe 40 dieselben Wellenlängen λ1, λ2, λ3 und λ4 wie die Wellenlängenkanäle der Endgeräte auf. Die Anzahl der Wellenlängenmultiplexkanäle der Zwischenschaltstufe muß nicht mit der Anzahl der externen Wellenlängenmultiplexkanäle übereinstimmen. Der Pfadsuchvorgang beinhaltet ferner die Auswahl eines der Kreuzungspunktwellenlängenselektoren 16ij in Abhängigkeit von der physikalischen Adresse der Quellen- und Zielstationen und die Festlegung einer Leerlaufkanal-Wellenlänge auf des Basis eines Verbindungssteuerungsalgorithmus', der in der Telefonvermittlungstechnik gut bekannt ist.
• Die Auswahl der Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 bis 15 und die Wellenlängenumsetzung auf die Wellenlängenmultiplexkanäle der Zwischenschaltung werden mittels Steuerdaten ausgeführt, die auf einem Steuerbus 22 von dem Zentralprozessor 60 geliefert werden. Die Auswahl der Wellenlängenselektor-Umsetzer 17 bis 19 und die Wellenlängenumsetzung auf die Zielwellenlänge wird mittels Steuerdaten auf einem Steuerbus 23 ausgeführt. Die Auswahl der Kreuzungspunkt-Wellenlängenselektoren 16 und die Bestimmung des Wellenlängenmultiplexkanals der Zwischenschaltung werden mittels Steuerdaten durchgeführt, die auf dem Steuerbus 24 geliefert werden.
• Das Vermittlungssystem weist ferner einen Referenzlichtgenerator 70 auf, welcher eine Vielzahl von Referenzlichtwellen mit verschiedenen Wellenlängen auf einem Lichtwellenleiter 25 zu einem Strahlteiler 80 liefert. Der Lichtgenerator 70 weist Referenzlichtquellen 26 auf, die Referenzlichtwellen erzeugen, die genau auf Standardwellenlängen λ1, λ2, λ3 und λ4 geregelt werden, und die durch einen Multiplexer 27 in den Wellenleiter 25 multiplexiert werden. Der Strahlteiler 80 verteilt die Multiplexreferenzlichtwellen auf die Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 bis 15 bzw. 17 bis 19, so daß jeder Wellenängenselektor-Umsetzer mit Lichtwellen der Wellenlängen λ1, λ2, λ3 und λ4 als Trägern versorgt wird.
• Jeder der Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 bis 15 und 17 bis 19 ist, wie in Fig. 2 dargestellt, aufgebaut. Jeder Wellenlängenselektor-Umsetzer weist ein erstes Feld mit Wellenlängenselektoren 31, 32, 33 und 34 mit jeweils einem ersten und einem zweiten Lichtwellenleiter auf. Die ersten Wellenleiter dieser Wellenlängenselektoren sind in Serienschaltung zu einem gemeinsamen Lichtwellenleiter verbunden, welcher mit dem Multiplexer 10 oder der Zwischenschaltstufe 40 verbunden sein kann, und die zweiten Wellenleiter der Selektoren 31, 32, 33 und 34 sind jeweils mit den ersten Eingängen der Wellenlängenumsetzer 35, 36, 37 und 38 verbunden. Derartige Wellenlängenselektoren können aus einem bekannten elektro-optischen Schalter, der den Lichtfluß auf ein Lithiumniobatkristallsubstrat steuert, aufgebaut sein. Das Licht wird auf Wellenleiter in dem Substrat gebündelt, die durch ein Umgebungsmaterial mit niedrigerem Brechungsindex definiert sind. Bei Abwesenheit einer angelegten Spannung tritt das durch den ersten Lichtleiter wandernde Licht mit dem zweiten Ausgangswellenleiter in Verbindung und das Licht wird in diesen übertragen. Wenn eine geeignete Spannung angelegt wird, verbleibt das Licht in dem ersten Wellenleiter.
• Die Wellenlängenselektoren 31 bis 34 besitzen Steueranschlüsse, die Wellenlängenauswahlsteuersignale mit geeigneter Spannung von dem Zentralprozessor 60 empfangen, um eine Umschaltung des eingehenden Lichtsignals auf einer der Wellenlängen λ1 bis λ4 auf einen der Wellenlängenumsetzer 35 bis 38 zu bewirken. Die Wellenlängenumsetzer 35 bis 38 bewirken die Umsetzung jeder Wellenlänge auf die Wellenlängen λ1, λ2, λ3 bzw λ4 und liefern ihre Ausgangssignale an einen optischen Multiplexer 39. Details der Wellenlängenumsetzer werden später beschrieben.
• Wenn beispielsweise eine Umsetzung der Wellenlänge λ1 auf λ2 gewünscht ist, ist es erforderlich, den Wellenlängenselektor 33 mit einer λ1-Auswahlspannung zu aktivieren, um ein λ1-Wellenlängensignal an den Wellenlängenumsetzer 36 zu schalten, der es auf die Wellenlänge λ2 umsetzt. Wenn eine Umsetzung der Wellenlänge λ1 auf λ3 gewünscht ist, muß der Wellenlängenselektor 32 mit einer λ1-Auswahlspannung aktiviert werden, um das λ1-Wellenlängeneingangssignal an den Wellenlängenumsetzer 37 zu schalten, der es auf die Wellenlänge λ3 umsetzt. Somit wird der Wellenlängenselektor 32 mit einer λ2-Auswahlpannung aktiviert, wenn eine Wellenlängenumsetzung von λ2 auf λ3 gewünscht ist.
• Ferner ist in jedem Wellenlängenselektor-Umsetzer ein zweites Feld von Wellenlängenselektoren 41, 42, 43 und 44, die im Aufbau zu dem Wellenlängenselektoren 31, 32, 33 und 34 identisch sind, enthalten. Die Steueranschlüsse der Wellenlängenselektoren 41 bis 44 sind mit verschiedenen Gleichspannungen von einer Gleichspannungsquelle 45 vorgespannt. Die ersten Wellenleiter dieser Wellenlängenselektoren 41 bis 44 sind in Serienschaltung mit dem zugeordneten Ausgang des Strahlteilers 80 verbunden, und die zweiten Wellenleiter der Selektoren sind jeweils mit den zweiten Eingängen der Wellenlängenumsetzer 35, 36, 37 und 38 verbunden. Die Wellenlängenselektoren 41, 42, 43 und 44 werden permanent mit λ1-, λ2-, λ3- und λ4-Auswahlgleichspannungen aktiviert, so daß sie die Wellenlängenkomponenten λ1, λ2, λ3 und λ4 des Multiplexreferenzlichtes auf zweite Eingänge der Wellenlängenumsetzer 35, 36, 37 bzw. 38 schalten.
• In Fig. 4 ist jeder Kreuzungspunkt-Wellenlängenselektor 16 der Zwischenschaltstufe 40 mit einem Feld von Wellenlängenselektoren oder elektro-optischen Schaltern 51, 52, 53 und 54 dargestellt, die im Aufbau zu den Wellenlängenselektoren 31 bis 34 identisch sind. Die ersten Wellenleiter der Selektoren 51 bis 54 sind in Serienschaltung mit dem Lichtwellenleiter der "i-ten" Zeile der Schaltermatrix geschaltet und die zweiten Wellenleiter dieser Selektoren sind in Serie mit einem ersten Eingang 56 eines optischen Multiplexers 55ij verbunden. Der Multiplexer 55ij weist einen zweiten Eingang 57 auf, mit dem die Multiplexer 55 der "j-ten" Spalten der Schaltermatrix verbunden sind und liefert ein Multiplexlichtsignal an den zweiten Eingang eines Multiplexers 55(i-1,j). Die Steueranschlüsse der Selektoren 51 bis 54 werden mit Wellenlängenauswahlspannungen von dem Zentralprozessor 60 versorgt, um eine oder mehrere der eingehenden Wellenlängen λ1, λ2, λ3 und λ4 auf den Multiplexer 55ij zu schalten. In der dargestellten Ausführungsform kann daher ein Maximum von vier verschiedenen Wellenlängensignalen gleichzeitig durch jeden Kreuzungspunkt geschaltet werden.
• Vor dem Eingehen auf die Details der Wellenlängenumsetzer 34 bis 38 ist es angebracht, die Arbeitsweise des Wellenlängenvermittlungssystems der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 kurz zu beschreiben. Es sei angenommen, daß die Endgerätestation A einen Verbindungsaufbau zur Endgerätestation C wünscht. Die logische Adresse oder Telefonnummer der Zielstation C wird von der Quellenstation A an den Prozessor 60 gesendet, welcher sie in eine physikalische Lage der Zielstation C in Lagetermen des Wellenlängenselektor- Umsetzers 17 und der Wellenlänge λ3 der Zielstation C übersetzt. Gleichzeitig besitzt der Prozessor 60 die Kenntnis über die physikalische Lage der Quellenstation A in den Lagetermen des Wellenlängenselektor-Umsetzers 13 und der Wellenlänge λ1 der Quellenstation A. Der Zentralprozessor 60 beginnt mit der Festlegung einer Leerlaufkanalwellenlänge. Wenn die Wellenlänge λ2 für einen Kreuzungspunkt der Zwischenschaltstufe 40 gewählt wird, liefert der Prozessor 60 ein Steuersignal auf dem Steuerbus 22, welches den Wellenlängenselektor-Umsetzer 13 veranlaßt, seinen Selektor 33, Fig. 2, mit einer λ1-Wellenlängenauswahlspannung zu aktivieren, wodurch das λ1-Wellenlängensignal von der Station A über den Selektor 33 zu dem Wellenlängenumsetzer 36 passieren kann, und zu einem λ2-Wellenlängensignal umgesetzt wird, welches über den Multiplexer 39 auf den Eingangswellenleiter i&sub1; der Zwischenschaltstufe 40 geführt wird. An den Kreuzungspunktwellenlängenselektor 16&sub1;&sub3; der Zwischenschaltstufe 40 wird auf dem Steuerbus 24 eine Wellenlängenauswahlspannung angelegt, so daß einer der Wellenlängenselektoren, beispielsweise 52 (Fig. 4) mit einer λ2- Wellenlängenauswahlspannung aktiviert wird, so daß das λ2- Wellenlängensignal auf den Eingang 56 des Multiplexers 55&sub1;&sub3; geschaltet wird. Gleichzeitig wird ein anderes Steuersignal auf dem Steuerbus 23 an den Wellenlängenselektor-Umsetzer 17 des Wellenlängenschalters 50 angelegt, um dessen Selektor 32 mit einer λ2-Wellenlängenauswahlspannung zu aktivieren, damit das λ2-Wellenlängensignal vom Kreuzungspunkt 16&sub1;&sub3; auf den Wellenlängenumsetzer 37 geschaltet und zu einem λ3- Wellenlängensignal umgesetzt wird, welches über den Multiplexer 39 des Wellenlängenselektor-Umsetzers 17 an den Demultiplexer 20 und damit an die Zielstation C angelegt wird, womit ein aktiver Pfad zwischen den Stationen A und C, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt, aufgebaut wird. In einer ähnlichen Weise kann der Rückpfad zwischen den Stationen C und A, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, beispielsweise unter Verwendung der λ4- Schaltwellenlänge aufgebaut werden. Demzufolge werden die Wellenlängen λ1 und λ3 auf jeden der Wellenleiter 12 und 21 multiplexiert und die Wellenlängen λ2 und λ4 werden auf den Wellenleiter zwischen den Wellenlängenselektor-Umsetzern 13 und 17 über den Kreuzungspunkt 16&sub1;&sub3; multiplexiert.
• Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der Wellenlängenselektor-Umsetzer von Fig. 2 alternativ so, wie in Fig. 3 dargestellt, modifiziert werden kann. In dieser Modifikation werden die Wellenlängenselektoren 31 bis 34 mit λ1-, λ2-, λ3- bzw. λ4-Auswahlgleichspannungen vorgespannt, um die Signalwellenlängen λ1, λ2, λ3 bzw. λ4 in fester Beziehung zu den Wellenlängenumsetzern 35 bis 38 zu schalten, und die Wellenlängenselektoren 41 bis 44 werden mit den Wellenlängenauswahlsteuerspannungen angesteuert. Daher werden die Referenzwellenlängen als Reaktion auf die Steuersignale auf dem Bus 22 oder 23 selektiv an die Wellenlängenumsetzer 35 bis 38 angelegt.
• Die Details der Wellenlängenumsetzer 35 bis 38 und die Funktion der Wellenlängenselektoren 41 bis 44 in Bezug zu den Umsetzern 35 bis 38 werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 9 beschrieben. In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des Wellenlängenumsetzers dargestellt. Dieser Wellenlängenumsetzer weist einen optoelektrischen Wandler 61, einen elektrischen Verstärker 62 und einen Lichtmodulator 63 auf. Der Wandler 61 ist einem der Wellenlängenselektoren 31 bis 34 über den Wellenleiter 64 zugeordnet, um ein Lichtsignal der Wellenlänge λi (wobei i=1, 2, 3 oder 4) in ein elektrisches Signal umzusetzen, das durch den Verstärker 62 verstärkt wird und als ein modulierendes elektrisches Signal an den Lichtmodulator 63 angelegt wird. Von einem der zugeordneten Wellenlängenselektoren 41 bis 44 wird über einen Wellenleiter 65 eine Referenzlichtwelle an den Lichtmodulator 63 angelegt und auf diese Weise wird das Referenzlicht mit der Wellenlänge λr (wobei r=1, 2, 3 oder 4) mit dem Signal in der Intensität moduliert und tritt über den Wellenleiter 66 am Multiplexer 39 aus. Als Ergebnis der Lichtmodulation behalten die Lichtausgangssignale der Wellenlängenschaltstufen 30 und 50 ihre Wellenlängen auf den Referenzwerten bei, die ausschließlich durch die Referenzlichtquellen 26 bestimmt werden. Wenn die Wellenlängen der Referenzlichtquellen 26 strikt innerhalb enger Toleranzen geregelt werden, unterdrückt der Wellenlängengenerator 70 unerwünschte Wellenlängenabweichungen, die anderenfalls ein internes Übersprechen bewirken könnten.
• Fig. 6 ist eine modifizierte Ausführungsform des Wellenlängenumsetzers. Der Umsetzer weist in dieser Ausführungsform ein Wellenlängenfilter 71, eine nichtlineare optische Einrichtung 72 und ein optisches Bandpaßfilter 73 auf. Das λi-Wellenlängenmodulationssignal und das λr-Wellenlängenreferenzlicht werden auf Wellenleitern 74 bzw. 75 im 90º-Winkel zueinander zu dem Wellenlängenfilter 71 geleitet, so daß das Modulationslichtsignal zu der nichtlinearen optischen Einrichtung 72 durchgelassen wird und der Referenzlichtstrahl im rechten Winkel an einer reflektierenden Ebene 76 zur nichtlinearen optischen Einrichtung 72 hin reflektiert wird. Die zwei Lichtstrahlen werden durch einen Wellenleiter 77 zur optischen Einrichtung 72 hin kombiniert. Die nichtlineare optische Einrichtung 72 weist eine nichtlineare Durchlässigkeit als Funktion der Intensität des Eingangslichtes, oder eine differentielle Verstärkungscharakteristik, wie in Fig. 7 dargestellt, auf. Wenn das Referenzlicht eine Intensität P1 aufweist und das modulierende Licht mit einer Amplitude P3 oszilliert, ändert sich die Intensität des durch die nichtlineare optische Einrichtung 72 durchtretenden Lichtes mit dem modulierenden Signal. Das modulierte Ausgangssignal der nichtlinearen optischen Einrichtung 72 enthält die Wellenlängenkomponenten beider optischer Eingangssignale, welche das optische Bandpaßfilter 73 durchlaufen und von denen nur die Referenzlichtkomponente durch dieses zu dem Multiplexer 39 durchgelassen wird. Diese Ausführungsform ist dadurch vorteilhaft, daß sie die Notwendigkeit einer optoelektrischen Umsetzung erübrigt.
• Alternativ werden in Fig. 8 die modulierenden und die Referenzlicht-Eingangssignale über Wellenleiter 83 bzw. 84 zugeführt, so daß das modulierende Licht durch ein Wellenlängenfilter 81 durchtritt und in die nichtlineare optische Einrichtung 82 eintritt und das Referenzlicht in entgegengesetzter Richtung zur Laufrichtung des modulierenden Lichts durch die Einrichtung 82 wandert. Das Referenzlicht wird beim Durchtritt durch die nichtlineare optische Einrichtung 82 mit dem modulierendem Eingangssignal moduliert und tritt an der gegenüberliegenden Ebene aus und wird durch das Filter 81 in den Wellenleiter 85 reflektiert, der mit dem Multiplexer 39 verbunden ist. Das Wellenlängenfilter 81 kann alternativ durch einen Strahlteiler 91, wie in Fig. 9 dargestellt, ersetzt werden.
• Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft in einem Kommunikationsvermittlungsnetz, wie in Fig. 10 dargestellt, eingesetzt werden, bei dem drei Wellenlängenmultiplexvermittlungssysteme 100, 101 und 102 durch optische Übertragungsleitungen 103 miteinander verbunden, dargestellt sind, über die Daten und Steuersignale übertragen werden. Der Referenzlichtgenerator 70 ist als eine gemeinsame Lichtquelle vorgesehen, die an derselben Stelle wie eines der Vermittlungssystemen 100, 101, 102 angeordnet sein kann. Die Referenzlichtwellen mit den Wellenlängen λ1, λ2, λ3 und λ4 werden multiplexiert und auf getrennten optischen Übertragungsmedien 104, 105 bzw. 106 zu den Vermittlungssystemen 100, 101 und 102 geführt.
• Jedes Vermittlungssystem enthält einen Strahlteiler 80 der die Referenzlichtwellen auf ihre Wellenlängenschaltstufen verteilt. Auf diese Weise können die Wellenlänge aller optischen Kanäle des Kommunikationsnetzes auf die gemeinsamen Referenzlichtquellen bezogen werden.

Claims (9)

1. Optisches Vermittlungssystem mit:

einer Eingangs-Sammelleitung (12) zum Führen eines ankommenden Wellenlängenmultiplexsignals (WDM-Signals), das mehrere auf entsprechende Eingangskanäle im Multiplexverfahren verteilte ankommende Wellenlängensignale enthält, einer Ausgangs-Sammelleitung (21) zum Führen eines ausgehenden WDM-Signals, das mehrere auf entsprechende Ausgangskanäle im Multiplexverfahren verteilte ausgehende Wellenlängensignale enthält,

einer Rufbearbeitungseinrichtung (60) zum Erzeugen eines Steuersignals, das einen Eingangskanal und einen Ausgangskanal als Antwort auf die Anforderung für einen Verbindungsaufbau festlegt, und mindestens einer Wellenlängenschaltstufe (30; 50) mit einer Wellenlängenschalteinrichtung (13, 14, 15; 17, 18, 19), wobei jede Wellenlängenschalteinrichtung einen ersten Wellenlängendemultiplexer (31 bis 34) zum Demultiplexen eines WDM-Signals in mehrere Wellenlängensignale und mehrere Wellenlängenumsetzer (35 bis 38) zum Umsetzen der Wellenlängen des demultiplexten Signals aufweist, so daß jedes einzelne der ankommenden Wellenlängensignale von dem festgelegten Eingangskanal als Reaktion auf das Steuersignal auf den festgelegten Ausgangskanal geschaltet wird, gekennzeichnet durch

Referenzlichtquellen (26) zum Erzeugen optischer Träger mit verschiedenen Wellenlängen, einen Wellenlängenmultiplexer (27) zum Multiplexen der optischen Träger in einen Einzellichtstrahl und einen zweiten Wellenlängendemultiplexer (41 bis 44) zum Demultiplexen des Einzellichtstrahls in die optischen Träger, und dadurch, daß die Wellenlängenumsetzer (35 bis 38) Wellenlängenmodulatoren (71, 72, 73; 81, 82; 91; 82) aufweisen, um die demultiplexten optischen Träger jeweils mit den von den Demultiplexern (31 bis 34) gelieferten Wellenlängensignalen in der Intensität zu modulieren.

2. Optisches Vermittlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlteiler (80) vorgesehen ist, um den Lichtstrahl in mehrere Ausgangslichtstrahlen aufzuteilen und die Ausgangslichtstrahlen jeweils an die zweiten Wellenlängendemultiplexer (41 bis 44) von verschiedenen Wellenlängenschalteinrichtungen (13, 14, 15; 17, 18, 19) zu liefern.

3. Optisches Vermittlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wellenlängendemultiplexer (41 bis 44) auf das Steuersignal reagiert, um die demultiplexten optischen Träger selektiv an die Wellenlängenmodulatoren (35 bis 38) anzulegen.

4. Optisches Vermittlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wellenlängenmodulator (71, 72, 73; 81, 82; 91, 82) eine nichtlineare optische Eingangs/Ausgangs-Charakeristik aufweist.

5. Optisches Vermittlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wellenlängenmodulator (71, 72, 73) aufweist:

eine optische Kombinationseinrichtung (71) zum optischen Kombinieren eines optischen Trägers und eines ankommenden Wellenlängensignals, um ein kombiniertes optisches Signal zu erzeugen;

eine nichtlineare optische Einrichtung (72) zum Hindurchführen des kombinierten optischen Signals; und

ein optisches Bandpaßfilter (73) zum Extrahieren einer optischen Komponente mit der Wellenlänge des kombinierten optischen Trägers aus dem durch die nichtlineare optische Einrichtung (72) laufenden Signal.

6. Optisches Vermittlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wellenlängenmodulator (81, 82; 91; 82) aufweist:

eine optische Aufteileinrichtung (81; 91), um durch diese ein in einer vorgegebenen Richtung verlaufendes Wellenlängensignal zu führen und um einen darauf in entgegengesetzter Richtung zu der gegebenen Richtung einfallenden Lichtstrahl in eine dritte von der vorgegebenen und der entgegengesetzten Richtung unterschiedliche Richtung zu reflektieren; und

eine nichtlineare optische Einrichtung (82), um das durch die optische Aufteileinrichtung (81; 91) in der vorgegebenen Richtung verlaufende Signal und einen in der Gegenrichtung verlaufenden optischen Träger zu empfangen, und um ein intensitätsmoduliertes Licht des optischen Trägers an die optische Aufteileinrichtung (81; 91) als den Lichtstrahl zu liefern.

7. Optisches Vermittlungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wellenlängenschaltstufe als eine Eingangswellenlängenschaltstufe (30) und als eine Ausgangswellenlängenschaltstufe (50) vorgesehen ist, und eine Zwischenschaltstufe (40) dazwischen geschaltet ist, daß jede Eingangs- und Ausgangswellenlängenschaltstufe (30; 50) mehrere Wellenlängenschalteinrichtungen (13, 14, 15; 17, 18, 19) aufweist und daß die Zwischenschalteinrichtung (40) mehrere Kreuzungspunkte (16ij) aufweist, die in einer Matrixanordnung von Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei die in Zeilen angeordneten Kreuzungspunkte jeweils mit den Wellenlängenschalteinrichtungen (13, 14, 15) der Eingangswellenlängenschaltstufe (30) verbunden sind und die in Spalten angeordneten Kreuzungspunkte jeweils mit den Wellenlängenschalteinrichtungen (17, 18, 19) der Ausgangswellenlängenschaltstufe (50) verbunden sind.

8. Optisches Vermittlungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kreuzungspunkt einen Wellenlängenmultiplexer (55) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß (56, 57) und eine Wellenlängenauswahleinrichtung (51 bis 54) aufweist, um ein von einer entsprechenden Wellenlängenschalteinrichtung (13, 14, 15) geliefertes Wellenlängensignal als Reaktion auf das Steuersignal von der Rufbearbeitungseinrichtung (60) auszuwählen und das ausgewählte Signal an den ersten Eingangsanschluß des Multiplexers (55) anzulegen, und daß der zweite Eingangsanschluß des Multiplexers (55) mit dem Ausgang eines anderen Kreuzungspunktes verbunden ist und daß der Ausgangsanschluß des Multiplexers (55) mit dem zweiten Eingangsanschluß des Multiplexers (55) eines anderen Kreuzungspunkts verbunden ist.

9. Optisches Vermittlungsnetz mit mehreren miteinander verbundenen optischen Vermittlungssystemen, von denen jedes gemäß einem der vorstehenden Ansprüche aufgebaut ist, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Referenzlichtquelle (70) zum Erzeugen optischer Träger mit Referenzwellenlängen und zum Multiplexen dieser Träger in einen Einzellichtstrahl, und durch optische Übertragungsmedien (104, 105, 106) zum Führen des Lichtstrahls zu jedem optischen Vermittlungssystem (100, 101, 102).