DE60035743T2

DE60035743T2 - Optische Vorrichtung zum Einfügen/Abzweigen für Ringnetzwerke, die eine Wellenlängenmultiplexierung verwenden

Info

Publication number: DE60035743T2
Application number: DE60035743T
Authority: DE
Inventors: Steven Kenneth Toms River Korotky; John J. Clarksville Veselka
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: DE60035743D1; US6947670B1; JP3793400B2; CN1279548A; EP1065820A3; EP1065820A2; CA2312015A1; EP1065820B1; JP2001069087A

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft allgemein Lichtwellenkommunikationsnetze, und insbesondere das Hinzufügen und Entnehmen von Signalen in Wellenlängenmultiplex-Ringnetzen.
Allgemeiner Stand der Technik
Lichtwellenleiter werden aufgrund der Vorteile in Bezug auf ihre Schnelligkeit und Bandbreite im Zusammenhang mit einer optischen Übertragung mehr und mehr zum bevorzugten Übertragungsmedium für Kommunikationsnetze. Das Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Verfahren, das viele optische Kanäle auf unterschiedlichen Wellenlängen zur simultanen Übertragung als zusammengesetztes optisches Signal über einen einzigen Lichtwellenleiter kombiniert, wird benutzt, um die steigende Nachfrage nach größerer Geschwindigkeit und Bandbreite für optische Übertragungsanwendungen zu erfüllen. Mit den jüngsten Fortschritten der optischen Netztechnik ziehen Systemhersteller nun Systeme mit dichten Wellenlängenmultiplex-(DWDM)-Verfahren in Erwägung, die beispielsweise bis zu 80 oder mehr optische Kanäle (d.h. Wellenlängen) in einem einzigen Leiter aufweisen. Auf diese Weise revolutioniert die optische DWDM-Transporttechnik die Telekommunikationsbranche.
In Anbetracht der zahlreichen Vorteile im Zusammenhang mit der Verwendung von WDM und DWDM in Weitverkehrsnetzen wird die WDM- und DWDM-Technik nun auch zur Benutzung in Nahverkehrsnetzen in Erwägung gezogen, z.B. in regionalen Ballungsraumnetzen (Metropolitan Area Network) usw. Traditionell wurden Nahverkehrsnetze unter Verwendung von Zeitmultiplex-(TDM)-Verfahren usw. als synchrone optische Netz-(SONET)-Ringe implementiert. Obwohl solche SONET-Ringe eine gute Leistung erbringen, übersteigt die starke und stetige Zunahme des Bedarfs an Bandbreite und Verwaltung dieser Bandbreite die Möglichkeiten und die Kapazität von SONET-Ringen. Es besteht deshalb der Wunsch, bei möglichst geringen Kosten die enorme Kapazität und die Protokollunabhängigkeit von WDM und DWDM auf diese Nahverkehrsringnetze auszuweiten.
Insbesondere dafür, WDM und DWDM verstärkt anstelle der existierenden Zeitmultiplexsysteme auf Nahverkehrsnetze anzuwenden, liegen viele Anreize vor. Beispielsweise kann durch die direkte Einrichtung eines paket- oder zellenbasierten Transports an einzelnen optischen Kanälen ein effizienter Transport erreicht werden. Zudem stellen WDM- und DWDM-Systeme eine größere Bandbreite bereit, und bieten mehr Flexibilität in der Verwaltung der dynamischen Bandbreitenanforderungen heutiger Benutzer.
Die Implementierung von WDM oder DWDM in Ballungsraumnetzen bringt jedoch im Vergleich zu Weitverkehrsnetzen besondere Herausforderungen mit sich. Beispielsweise sind die Add/Drop-(Hinzufügungs-/Entnahme)-Anforderungen bei Ballungsraumnetzen wesentlich größer als bei Weitverkehrsnetzen, da Ballungsraumnetze typischerweise auf einem geographisch begrenzten Raum dichter mit Benutzern besetzt sind. Außerdem gestalten der Verkehrsfluss, die Diversität der Verkehrstypen und dynamische Veränderungen der Verkehrsdichte im Zusammenhang mit dem Hinzufügen und Entnehmen von Verkehr die Verwaltung des Verkehrs in Ballungsraumnetzen komplizierter. Das Lösen dieser Probleme mit Hilfe üblicher WDM- und DWDM-Verfahren, wie sie z.B. in Weitverkehrsanwendungen benutzt werden, führt in der kostensensibleren Ballungsraumumgebung zu signifikanten Steigerungen von Kosten und Komplexität.
Übliche Ansätze für optisches Add/Drop-Multiplex basieren z.B. typischerweise darauf, an einem Add/Drop-Knoten die gesamte Signalleistung für eine ausgewählte Wellenlänge zu extrahieren. Einige Beispiele für Bauteile, die für das optische Add/Drop-Multiplexen benutzt werden, sind Leitungs-AWG-(Arrayed Waveguide Grating)-Router, Faser-Bragg-Gitter (FBG), oder Mach-Zehnder-Filter (MZF), um nur einige zu nennen. Diese Vorrichtungen weisen jedoch mehrere Nachteile auf, weshalb ihre Benutzung für praktische Anwendungen in Nahverkehrsnetzen wie z.B. Ringnetzen nicht wünschenswert ist. Einige dieser Nachteile sind z.B.: wellenlängenabhängiger Verlust; Leistungsverlust und andere Übertragungsbeeinträchtigungen aufgrund einer Bandbreitenverengung und Gruppengeschwindigkeitsdispersion; begrenzte Spektralbandbreite, schlechte Skalierbarkeit, und hohe Implementierungskosten.
Im Allgemeinen hängt die Wirtschaftlichkeit der Anwendung von DWDM in städtischen standortverbindenden (inter-office – IOF) und Zugangsanwendungen stark von den Kosten der dem Stand der Technik entsprechenden optischen Bauteile ab, z.B. optischen Multiplexern/Demultiplexern, optischen Verstärkern, optischen Schaltern und WDM-Quellen. Zwar ist die Flexibilität der Bandbreitenzuteilung ein entscheidender Pluspunkt dieser Anwendung, doch erscheinen die Kosten zur Bereitstellung dieser Kapazität unter Einsatz reiner DWDM-Verfahren in diesem kostensensibleren Umfeld als zu hoch.
Benötigt wird deshalb eine unter Kostengesichtspunkten wettbewerbsfähigere und technologisch durchführbare Lösung zum Hinzufügen und Entnehmen von optischen Signalen, um die Vorteile von WDM oder DWDM in Ballungsraumnetzen zu realisieren.
Ein Artikel namens „Optically-Amplqified WDM Ring Network Incorporating Channel-Dropping Filters" von Willner et al IEEE Photonics Technology Letters, IEEE INC., New York, USA, Band 6, Nr. 6, 1. Juni 1994 (1994-06-01), Seiten 760 bis 763, XP000457241 ISSN: 1041-1135, erörtert die Benutzung von Kanalentnahmefiltern an jedem Knoten eines WDM-Netzes.
Auszüge aus einem Lehrbuch namens „Architecture and Building Blocks of Lightwave Networks" Optical Fiber Telecommunications, XX, XX, 1997, Seiten 267 bis 275, XP009047666, Seiten 267-275, erörtert optische Ringnetze, die auf optischen Verstärkern, dichtem WDM und SDH-SONET basieren.
Ein Artikel namens „Low-Loss Add/Drop Multiplexes For WDM Lightwave Networks" von Giles et al, Proceedings IOOC International Conference On Integrated Optics and Optical Fibre Communication, 1995, Seiten 66 bis 67, XP000614126, erörtert die Benutzung optischer Zirkulatoren und Gitter, um passive Add/Drop-Schaltkreise auszubilden.
US-Patentschrift 5,786,916 erörtert ein optisches Wellenlängenaustauschelement und eine optische Wellenlängenaustauschvorrichtung.
Kurzdarstellung der Erfindung
Kosten und optische Verluste im Zusammenhang mit dem Hinzufügen und Entnehmen von optischen Kanälen eines Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Signals in einem WDM-Ringnetz sind gegenüber dem Stand der Technik bei einer Add/Drop-Anordnung wesentlich reduziert, die optische Breitbandkoppler in Kombination mit Wellenlängenkonversions- und -unterdrückungselementen benutzt. An jedem Knoten im WDM-Ring, der ein Add/Drop-Element benutzt, das auf einem optischen Breitbandkoppler basiert, wird ein Teil der optischen Signalleistung des gesamten WDM-Signals (d.h. aller optischen Kanäle) abgezweigt, derart, dass einer oder mehrere optische Kanäle bestimmter Wellenlänge am Knoten entnommen werden können. Informationen (z.B. Daten), die dem Knoten hinzugefügt werden sollen, werden über einen optischen Kanal zugeführt, der dem WDM-Signal über denselben Breitbandkoppler hinzugefügt wird. Ein anderer Teil der optischen Signalleistung des WDM-Signals (einschließlich hinzugefügter optischer Kanäle) wird durch den Knoten in den WDM-Ring durchgeleitet.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist wenigstens ein Knoten im WDM-Ring Wellenlängenkonversions- und -unterdrückungselemente auf, um eine Störbeeinflussung zwischen den optischen Kanälen zu reduzieren, die aufgrund einer Rezirkulation dieser optischen Kanäle im WDM-Ring auftreten können (z.B. nachdem ein optischer Kanal seinen Zielknoten passiert hat). Die Konversion und die Unterdrückung von Wellenlängen ist je nach der spezifischen benutzten Ringtopologie, die mit der breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung benutzt wird, unterschiedlich. Die Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung kann in verschiedenen WDM-Ringarchitekturen verwendet werden, darunter, ohne Beschränkung, Path-Switched-Ringen und Line-Switched-Ringen.
Die Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung benutzt Bauteile, die niedrige optische Verluste aufweisen (z.B. niedrige Verluste an den Drop- und Durchlasspfaden), über eine breite spektrale Bandbreite hinweg arbeiten (z.B. Breitband), und eher auf passiven als auf aktiven Verfahren beruhen, und so im Vergleich zu früheren Anordnungen die Kosten und die Komplexität reduzieren. Ferner werden Probleme von Add/Drop-Anordnungen des Stands der Technik im Zusammenhang mit der Kaskadierung von Bandbreite reduzierenden Filtern vermieden, indem zum Hinzufügen und Entnehmen von optischen Kanälen in einem WDM-Ring Breitbandkoppler benutzt werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Lektüre der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Betrachtung der Figuren, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und wobei:
1 ein typisches Ringnetz zeigt;
2A und 2B vereinfachte Blockdiagramme von typischen Add/Drop-Anordnungen für optische Mehrfachwellenlängensysteme sind;
3A und 3B vereinfachte Blockdiagramme von Breitbandkopplern sind, die in Wellenlängen-Add/Drop-Elementen gemäß den Grundgedanken der Erfindung benutzt werden können;
4 ein Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung zeigt, die den Breitbandkoppler aus 3 in einem unidirektionalen Path-Switched-Ring-(UPSR)-Netz benutzt;
5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung zeigt;
6A bis 6D und 7A bis 7D vereinfachte Netzdiagramme sind, die die Grundgedanken der Erfindung im Kontext der Kommunikation in einem UPSR-Netz zeigen;
8 ein vereinfachtes Blockdiagramm von einem der Knoten des Netzes aus 6A bis 6D und 7A bis 7D gemäß den Grundgedanken der Erfindung ist;
9A und 9B vereinfachte Netzdiagramme sind, die die Grundgedanken der Erfindung im Kontext der Kommunikation in einem unidirektionalen Line-Switched-Ring-(ULSR)-Netz zeigen;
10 ein Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung zeigt, die den Breitbandkoppler aus 3 in dem ULSR-Netz aus 9 benutzt;
11 sowie 12A und 12B vereinfachte Netzdiagramme sind, die die Grundgedanken der Erfindung im Kontext der Kommunikation in einem bidirektionalen 2-Faser- Line-Switched-Ring-(2F-BLSR)-Netz zeigen;
13 ein Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung zeigt, die den Breitbandkoppler aus 3 in dem 2F-BLSR-Netz aus 11 und 12 benutzt;
14A und 14B sowie 15A und 15B vereinfachte Netzdiagramme sind, die die Grundgedanken der Erfindung im Kontext der Kommunikation in einem bidirektionalen 4-Faser-Line-Switched-Ring-(4F-BLSR)-Netz zeigen; und
16 ein Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung zeigt, die den Breitbandkoppler aus 3 in dem 4F-BLSR-Netz aus 14 und 15 benutzt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zum besseren Verständnis der Grundgedanken der Erfindung soll zunächst ein Überblick über ein typisches Ringnetz gegeben werden. Insbesondere soll ein prototypischer WDM-Ring beschrieben werden, der ein oder mehrere Netzelemente mit optischer Add/Drop-Kapazität aufweist, z.B. optischen Add/Drop-Multiplexern. Zu einem allgemeinen Überblick über Ringnetze einschließlich SONET/SDH-Ringen und WDM-Ringen siehe z.B. Kaminow et al., Optical Fiber Telecommunications, Band IIIA, Seiten 269 bis 275 und 567 bis 573 (1997). Es ist zu beachten, dass, obwohl die Grundgedanken der Erfindung im Kontext von Einzelringkonfigurationen beschrieben werden, die Lehren auch auf Mehrfaserüberlagerungen von selbstheilenden WDM-Ringen, z.B. Mehrringarchitekturen, angewandt werden können. Obwohl ferner die Ausführungsformen hier im Kontext eines 4-Knoten-Netzes gezeigt und beschrieben sind, lassen sich die Grundgedanken der Erfindung auf ein Ringnetz mit einer beliebigen Anzahl von Knoten anwenden. In diesem Sinne sind die hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen als veranschaulichend und in keiner Weise als begrenzend zu verstehen.
1 zeigt. einen unidirektionalen Patch-Switched-Ring (UPSR) 100 mit Knoten 101 bis 104 (jeweils als Knoten A bis D bezeichnet), die über Lichtwellenleiter 110 und 111 verbunden sind. Die Knoten 101 bis 104 können Netzelemente aufweisen, die dazu in der Lage sind, von den Signalen, die über die Lichtwellenleiter 110 und 111 transportiert werden, Kanäle hinzuzufügen und zu entnehmen, wie an den Knoten 101 und 102 gezeigt. Die Grundzüge des Betriebs eines UPSR sind Fachleuten gut bekannt. Beispielsweise sind UPSR-Netze im SONET/SDH-Bereich gut bekannt, siehe z.B. Bellcore Generic Requirements, GR-1400-CORE, „SONET Dual-Fed Unidirectional Path-Switched Ring (UPSR) Equipment Generic Criteria", Januar 1999, M. Chow, „ Understanding SONET/SDH Standards and Applications", Seiten 7-23 bis 7-40 (1995), und W. Goralski, „SONET: A Guide to Synchronous Optical Networks", Seiten 342 bis 366 (1997). Im Allgemeinen wird ein UPSR durch die Benutzung eines so genannten Arbeitspfads und eines Schutzpfads, sowie durch die Benutzung von Kopfendbrückenkopplung (head-end bridging) und Schwanzendvermittlung (tail-end switching) am Eintritts- und am Austrittsknoten selbstheilend gestaltet.
Im Beispiel aus 1 sind die Knoten 101 bis 104 über Lichtwellenleiter 110 in einem Arbeitspfad, und über Lichtwellenleiter 120 in einem Schutzpfad verbunden. Signale, die beispielsweise in den Knoten 101 gelangen, werden über eine Kopfendbrücke an beide Lichtwellenleiter 110 und 111 geleitet, und breiten sich über den Arbeits- und den Schutzpfad in entgegengesetzten Richtungen zum Knoten 102 aus (wie durch die Pfeile gezeigt). An Knoten 102 kann eine Schwanzendvermittlung benutzt werden, um aus dem Arbeits- oder dem Schutzpfad die Signale zum Austreten an Knoten 102 auszuwählen. Auf diese Weise ist der Ring selbstheilend, da im Fall von bestimmten Fehlerzuständen im UPSR 100 eine Kommunikation zwischen den Knoten aufrechterhalten werden kann.
Im Fall eines WDM-basierten UPSR wird ein optisches Mehrfachwellenlängensignal, das viele optische Kanäle aufweist, wobei jeder Kanal auf einer distinktiven Wellenlänge arbeitet, von jedem der Lichtwellenleiter 110 und 111 getragen. Um die Vorteile der optischen Übertragung in einem WDM-basierten UPSR auszunutzen, ist es wünschenswert, an ausgewählten Knoten im Ring einzelne optische Kanäle aus dem Mehrfachwellenlängensignal zu entnehmen und diesem hinzuzufügen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, an Knoten 101 über einen bestimmten optischen Kanal Verkehr hinzuzufügen, und den Verkehr an Knoten 102 zu entnehmen. Entsprechend muss an jedem der Knoten 101 und 102 eine optische Add/Drop-Möglichkeit bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck werden typischerweise optische Add/Drop-Multiplexer benutzt.
Es ist zu beachten, dass zusätzliche Ausrüstung, und zwar sowohl optische als auch elektronische, an jedem Knoten erforderlich sein kann, um den Verkehr in geeigneter Weise umzuleiten, z.B. SONET-Add/Drop-Multiplexer, Kreuzvermittler, ATM-Schalter, IP-Router u.Ä. Für die Zwecke des Verständnisses der Grundgedanken der Erfindung ist die genaue Beschaffenheit dieser sonstigen elektronischen und optischen Ausrüstung zum Verarbeiten des hinzugefügten und entnommenen Verkehrs irrelevant.
Erneut Bezug nehmend auf 1, kann die Wellenlängenzuweisung in einem WDM-basierten UPSR ein Problem darstellen, da die Kommunikation unidirektional ist, und da Signale sowohl auf den Arbeits- als auch den Schutzpfad zwischen den Knoten brückengekoppelt werden. Beispielsweise breiten sich die Signale im Lichtwellenleiter 110 von Knoten 101 zu Knoten 102 und von Knoten 102 zu Knoten 101 in derselben Richtung aus. Ebenso breiten sich die Signale zwischen diesen Knoten im Lichtwellenleiter 111 in derselben Richtung aus. Wenn also dieselbe Wellenlänge für eine Kommunikation von Knoten 101 an Knoten 102 und von Knoten 102 an Knoten 101 benutzt wird, ist diese Wellenlänge in beiden Lichtwellenleitern 110 und 111 über den gesamten Ring belegt, z.B. jeweils auf dem Arbeits- bzw. dem Schutzpfad. Deshalb liegt aufgrund der Eins-zu-Eins-Entsprechung zwischen jeder Verbindung und einem einzelnen optischen Kanal einer bestimmten Wellenlänge, d.h. einer dedizierten Wellenlänge, keine Möglichkeit zur Wiederverwendung der Wellenlänge vor. Genauer ausgedrückt, kann ein separater optischer Kanal (z.B. auf Wellenlänge λ₁) für die Kommunikation zwischen den Knoten 101 und 102 benutzt werden, ein anderer optischer Kanal (z.B. auf Wellenlänge λ₂) kann für die Kommunikation zwischen den Knoten 101 und 103 benutzt werden, usw. Auf diese Weise wird die Wellenlängenzuweisung in einem WDM-basierten Ring zu einem wichtigen Faktor, insbesondere im Zusammenhang mit der Add/Drop-Kapazität in einem WDM-basierten Ring.
Wie zuvor beschrieben, besteht der übliche Ansatz für Wellenlängen-Add/Drop-Multiplexer darin, an einem Add/Drop-Knoten die gesamte Signalleistung für eine ausgewählte Wellenlänge zu extrahieren. Entsprechend weisen existierende Add/Drop-Anordnungen typischerweise wellenlängenselektive Bauteile zum Hinzufügen und Entnehmen einzelner optischer Kanäle aus dem zusammengesetzten optischen Mehrfachwellenlängensignal auf, das heißt, dem WDM-Signal. Diese Add/Drop-Anordnungen können jedoch Nachteile aufweisen, wie im Folgenden beschrieben werden soll. 2A und 2B zeigen zwei Beispiele von Wellenlängen-Add/Drop-Elementen, die eine flexible Add/Drop-Kapazität für WDM-Anwendungen bereitstellen.
Die Add/Drop-Anordnung aus 2A weist einen optischen Demultiplexer 201 zum Demultiplexen des zusammengesetzten WDM-Signals in die optischen Kanäle auf, aus denen es aufgebaut ist. Jeder optische Kanal ist in diesem Beispiel an eine Serie von optischen Schaltern 202 und ein Wellenlängen-Add/Drop-Element 205 gekoppelt. Das Wellenlängen-Add/Drop-Element 205 kann beispielsweise ein Mach-Zehnder-Filter sein, das zum Entnehmen eines einzelnen optischen Kanals und zum Hinzufügen eines einzelnen optischen Kanals benutzt werden kann, die jeweils derselben Wellenlänge zugeordnet sind. Die optischen Schalter 202 sind als 1 × 2-Schalter dargestellt, die an einer ersten Position zur normalen Durchleitung des optischen Kanals dienen, und an einer zweiten Position zum Entnehmen und/oder Hinzufügen von Verkehr aus bzw. zu dem optischen Kanal. Ein optischer Multiplexer 206 wird dann dazu benutzt, die das Signal bildenden optischen Kanäle erneut zu dem zusammengesetzten WDM-Signal zu kombinieren. Typischerweise sind optische Verstärker 210 vorgesehen, um Verluste auszugleichen, die in der Add/Drop-Anordnung auftreten.
Neben anderen Problemen weisen diese Typen von Add/Drop-Anordnungen aufgrund der Anzahl der für eine WDM-Anwendung erforderlichen Bauteile hohe Einfügeverluste und hohe Kosten auf, insbesondere für Systeme mit einer hohen Kanalzahl. Typische Verluste im Zusammenhang mit dem Multiplexer 206 können beispielsweise bis zu 20 bis 24 dB betragen. Ein anderer wichtiger Nachteil ist der Bandbreitenverengungseffekt, der sich aus der Kaskadierung der Filter ergibt. Es ist auch zu beachten, dass, obwohl nicht dargestellt, jeweils ein separater Sender und Empfänger für jeden Kanal erforderlich sind, der hinzugefügt bzw. entnommen werden soll. Das Entfernen der optischen Schalter 202 reduziert zwar die Kosten und die Verluste, bringt jedoch andere Probleme in Bezug auf Aktualisierungen während des Betriebs usw. mit sich. Insbesondere die Benutzung von 1 × 2-Schaltern ermöglicht eine relativ unterbrechungsfreie Aktualisierung eines Systems, wobei z.B. Schalter beim Systemstart einbezogen werden, während Wellenlängen-Add/Drop-Vorrichtungen je nach den Anfor derungen der Benutzer usw. variieren.
2B zeigt ein anderes Beispiel einer optischen Add/Drop-Anordnung, die Faser-Bragg-Gitter als wellenlängenselektive Elemente benutzt. Diese Anordnung ist gut bekannt, siehe z.B. Giles et al., „Low Loss Add/Drop Multiplexers for WDM Lightwave Networks", Tenth International Conference an Integrated Optics and Optical Fibre Communication, Band 3, Hongkong, Juni 1995, Seiten 66 bis 67. In dieser Konfigurierung werden optische Zirkulatoren 215 zusammen mit Gittern 216 benutzt, um optische Kanäle jeweils über einen optischen Demultiplexer 217 und einen Multiplexer 218 zu entnehmen bzw. hinzuzufügen. Im Betrieb sind die Gitter 216 für diejenigen optischen Kanäle durchlässig, die durchgeleitet werden soll, und reflektierend für diejenigen optischen Signale, die entnommen oder hinzufügt werden sollen. Wie bei der Anordnung des Stands der Technik werden aufgrund der Anzahl und der Komplexität der Bauteile die Kosten und, in geringerem Umfang, der Verlust problematisch. Auch ist die Bandbreitenverengung nach wie vor ein Problem, da sich die Signale über aufeinander folgende Gitter ausbreiten, wobei Aktualisierungen des Dienstes mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Unterbrechung des existierenden Dienstes führen.
Gemäß den Grundgedanken der Erfindung wird ein Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik erzielt, indem optische Kanäle unter Benutzung von Add/Drop-Elementen, die auf einem Breitbandkoppler basieren, einem WDM-Signal hinzugefügt und entnommen werden, gekoppelt mit einer geeigneten Wellenlängenzuweisung und Signalumleitung in dem Ringnetz. 3A und 3B zeigen zwei beispielhafte Breitbandkoppleranordnungen, die gemäß den Grundgedanken der Erfindung benutzt werden können, wobei 3A für ein Einfachwellenlängen-Add/Drop-Szenario nützlich ist, und 3B dieses Konzept auf ein Mehrfachwellenlängen-Add/Drop-Szenario ausweitet, indem geeignete Multiplex/Demultiplex-Bauteile benutzt werden.
Genauer ausgedrückt, zeigt 3A ein vereinfachtes Blockdiagramm des Grundbaublocks der Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung. Ein Breitbandkoppler oder eine Abzweigung 300 (im Folgenden als Koppler 300 bezeichnet) ermöglichen kurz gesagt das Extrahieren und/oder Hinzufügen von optischen Signalen aus oder zu einer Übertragungseinrichtung, z.B. einem Lichtwellenleiter o.Ä. Der Koppler 300 weist einen Eingang 301 zum Empfangen eines optischen Mehrfachwellenlängen-WDM-Signals und einen Eingang 302 zum Empfangen eines optischen Kanals einer bestimmten Wellenlänge auf, der dem optischen WDM-Signal hinzugefügt werden soll. Da der Koppler 300 ein Breitbandkoppler ist, trägt jeder Ausgang 304 und 305 ein zusammengesetztes optisches WDM-Signal, d.h. alle Wellenlängen. Allerdings wird der optische Kanal, der aus dem zusammengesetzten optischen WDM-Signal entnommen werden soll, aus dem optischen WDM-Signal extrahiert, das über den Ausgang 304 bereitgestellt wird, während das optische WDM-Signal, das den hinzugefügten optischen Kanal enthält, über den Ausgang 305 bereitgestellt wird.
Breitbandkoppler und Abzweigungen und ihr Betrieb sind Fachleuten gut bekannt. Deshalb werden Fachleute erkennen, dass verschiedene optische Breitbandkoppler zum Ausführen der Lehren der vorliegenden Erfindung benutzt werden können. Allgemein ist vorgesehen, dass es sich bei dem Koppler 300 um jede geeignete optische Vorrichtung handeln kann, die optische Leistung zwischen zwei oder mehr Anschlüssen verteilt, aufteilt oder in anderer Weise koppelt. Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird der Koppler 300 deshalb als Breitbandkoppler bezeichnet, da vorgesehen ist, dass der Koppler 300 die notwendige Spektralbandbreite aufweist, um: 1) ein WDM-Signal mit mehreren optischen Kanälen unterschiedlicher Wellenlänge zu empfangen; 2) einen Teil der optischen Signalleistung des WDM-Signals abzuzweigen, derart, dass bestimmte optische Kanäle an einem Knoten aus dem WDM-Signal entnommen werden können; und 3) einen anderen Teil der optischen Signalleistung des WDM-Signals zur Ausgabe an optische Übertragungseinrichtungen bereitzustellen.
In den hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ist zum Ausführen der Grundgedanken der Erfindung ein „20/80"-Breitbandkoppler vorgesehen. Ein solches Beispiel ist der Doppelfenster-Breitbandkoppler, der von E-Tek Dynamics Inc. hergestellt wird. Bei diesem beispielhaften Koppler werden etwa 20 % der optischen Signalleistung der optischen Signale, die über die Eingänge 301 und 302 zugeführt werden, abgezweigt und über den Abzweigungsausgang 304 bereitgestellt, während etwa 80 % der optischen Signalleistung über Ausgang 305 für das WDM-Ausgangssignal bereitgestellt werden. Es ist zu beachten, dass dieses Beispiel nur der Veranschaulichung dient, da beim Ausführen der Lehren der Erfindung andere Kopplungs- und Abzweigungsbruchwerte benutzt werden können. Beispielsweise ist gut bekannt, dass das Kopplungsverhältnis von Koppler 300 entsprechend den Auslegungs- und Leistungsparametern variiert werden kann, um einen gewünschten Anteil von Licht zu erhalten, das dem Abzweigungsausgang 304 und dem Ausgang 305 zugeführt wird. Insbesondere die Menge oder der Anteil an optischer Signalleistung, die aus einem Lichtwellenleiter abgezweigt wird, hängt von der jeweiligen Auslegung ab, und kann auf Parametern wie der Leistung des optischen Senders, der Empfängersensibilität oder Leiterverlust beruhen, um nur einige Beispiele zu nennen. Zur Veranschaulichung in den hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen kann der gewünschte Bereich abgezweigter Leistung zwischen 0,5 dB und 3 dB liegen, z.B. bei 1 dB. Wieder dienen diese Werte nur der Veranschaulichung und hängen von vielen Faktoren ab, die Fachleuten gut bekannt sind.
3B zeigt, wie der Koppler 300 zusammen mit anderen Bauteilen benutzt werden kann, z.B. einem optischen Multiplexer 310 und einem optischen Demultiplexer 311, um dem optischen WDM-Signal mehrere optische Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge hinzuzufügen und zu entnehmen. In jeder anderen Hinsicht sind der Betrieb und die Merkmale des Kopplers 300 ähnlich wie bereits für 3A beschrieben, und sollen hier aus Gründen der Knappheit nicht wiederholt werden.
Wieder Bezug nehmend auf den USPR 100 aus 1 ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Knoten 101 bis 104 eine Add/Drop-Anordnung aufweisen, die Koppler 300 (3A und 3B) gemäß den Grundgedanken der Erfindung benutzt. Insbesondere zeigt 4 ein Ausführungsbeispiel einer Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung, die Koppler 300A und 300B zur Benutzung im UPSR 100 verwendet. Wie dargestellt, weist die Add/Drop-Anordnung den Koppler 300A auf, der an den Lichtwellenleiter 110, d.h. den Arbeitspfad, von UPSR 100 aus 1 gekoppelt ist. Ebenso ist der Koppler 300B an den Lichtwellenleiter 111, d.h. den Schutzpfad, von UPSR 100 gekoppelt. Beide Koppler 300A und 300B empfangen jeweils an den Eingängen 301A bzw. 301B das WDM-Signal, das mehrere optische Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge aufweist, die hier als λ₁, λ₂,... λ_n dargestellt sind. Wie zuvor beschrieben, wird für dasselbe Signal typischerweise eine Kopfendbrückenkopplung sowohl auf den Arbeits- als auch auf den Schutzpfad eines UPSR durchgeführt.
Die Koppler 300A und 300B sind ferner an Eingängen 302A und 302B jeweils an optische Sender 315A bzw. 315B gekoppelt, wobei jeder optische Sender einen optischen Kanal einer bestimmten Wellenlänge, hier als λ_n-1 dargestellt, der dem WDM-Signal hinzugefügt werden soll, bereitstellt. Es ist vorgesehen, dass die optischen Sender 315A und 315B vom festen oder einstellbaren Typ sind, wellenlängenselektiv, direkt oder extern moduliert usw. Spezifische Beispiele verschiedener Vorrichtungen, die zum Bereitstellen eines optischen Trägers (d.h. eines optischen Kanals einer bestimmten Wellenlänge) und zum Modulieren von Daten auf den optischen Träger benutzt werden, sind Fachleuten gut bekannt. Deshalb werden die Bauteile zum Hinzufügen von Verkehr (z.B. Daten) zum WDM-Signal aus Gründen der einfacheren Erläuterung und Darstellung kollektiv als optische Sender bezeichnet. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, der im Folgenden im Kontext spezifischer Netzkonfigurierungsbeispiele detaillierter beschrieben werden soll, können die optischen Sender 315A und 315B entweder separate Vorrichtungen sein, wie in 4 gezeigt, oder als einzelner optischer Sender implementiert sein. Im letzteren Fall kann ein optischer Sender an eine Teilungsvorrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt sein, z.B. einen 1 × 2-Leistungsteiler, um an jeden der Koppler 300A und 300B einen optischen Kanal (d.h. mit derselben Wellenlänge) bereitzustellen. Andere Modifikationen liegen für Fachleute ebenfalls auf der Hand.
Die Koppler 300A und 300B sind ferner an Ausgängen 304A und 304B jeweils an optische Filter 316A bzw. 316B gekoppelt. Wie zuvor beschrieben, sind die Koppler 300A und 300B Breitbandkoppler, weshalb nur ein Teil der optischen Signalleistung des zusammengesetzten optischen WDM-Signals (d.h. λ₁, λ₂,... λ_n) an den Kopplern abgezweigt wird. Daher werden die optischen Filter 316A und 316B benötigt, um den optischen Kanal einer bestimmten Wellenlänge herauszufiltern, der aus dem optischen WDM-Signal entnommen werden soll, hier als λ_drop bezeichnet, wobei λ_drop für einen oder mehrere Aufbaukanäle (d.h. λ₁, λ₂,... λ_n) steht. Optische Filter sowie andere Bauteile zum Trennen oder Teilen des zusammengesetzten optischen WDM-Signals in die das Signal aufbauenden optischen Kanale sind Fachleuten gut bekannt.
Der jeweilige gefilterte optische Kanal vom Arbeits- und vom Schutzpfad, d.h. der optische Aufbaukanal, der aus dem optischen WDM-Signal entnommen werden soll, wird dann an ein optisches Schutzschaltelement 318 bereitgestellt. Beispielsweise stellt das Schaltelement 318 im UPSR 100 die Schwanzendvermittlungsfunktion zum Auswählen des Signals bereit, das entweder vom Arbeits- oder vom Schutzpfad bereitgestellt wird, abhängig von der jeweils benutzten Schutzschaltanordnung. Der ausgewählte optische Kanal wird dann zur passenden Verarbeitung am Drop-Knoten einem geeigneten optischen Empfänger 320 zugeführt. Spezifische Beispiele verschiedener Vorrichtungen, die zum Empfangen und Verarbeiten eines modulierten optischen Trägers (d.h. eines optischen Kanals einer bestimmten Wellenlänge) benutzt werden, sind Fachleuten gut bekannt. Zur einfacheren Erläuterung und Darstellung werden die Bauteile zum Entnehmen von Verkehr (z.B. Daten) aus dem WDM-Signal deshalb kollektiv als optische Empfänger bezeichnet.
Da die Koppler 300A und 300B Breitbandkoppler sind, wird ferner ein Teil der optischen Signalleistung des zusammengesetzten optischen WDM-Signals (d.h. λ₁, λ₂,... λ_n) einschließlich des hinzugefügten optischen Kanals (z.B. λ_n-1) jeweils am Arbeits- bzw. Schutzpfad über die Ausgänge 305A und 305B am Lichtwellenleiter 110 bzw. 111 bereitgestellt. Auf diese Weise unterstützen die Breitbandkoppler 300A und 300B auch einen Vorgang des Entnehmens und Fortfahrens.
Es ist zu beachten, dass Modifikationen der genannten Ausführungsform auch vorgenommen werden können, um eine Anpassung an ein elektronisches Schutzumschalten zu ermöglichen. Beispielsweise können anstelle der optischen Filter 316A und 316E optoelektronische Empfänger benutzt werden, gefolgt von einem elektronischen Schalter, z.B. einem 2 × 1-Schalter, um die Schwanzendvermittlungsfunktion von Schalter 318 auszuführen.
Die Benutzung von Breitbandkopplern zum Hinzufügen und Entnehmen von Signalen könnte ein mögliches Problem mit Nebensignaleffekten auslösen. Genauer ausgedrückt, liegt für das Signal ein Potential dafür vor, in das extrahierte Signal „durchzusickern da Signale durch dieselbe Abzweigung oder denselben Koppler sowohl eingebracht (d.h. hinzugefügt) als auch extrahiert (d.h. entnommen) werden. Dieser unerwünschte Effekt kann sich dadurch verschlimmern, dass das eingebrachte Signal typischerweise eine höhere optische Signalleistung aufweist als das extrahierte oder abgezweigte Signal. Beispielsweise könnte dieses Sickerpotential das Ergebnis der Kanalisolierungs- und Nebensignaleffektkennlinien der jeweiligen optischen Filter, Demultiplexer usw. sein, die benutzt werden, um den optischen Kanal einer bestimmten Wellenlänge herauszufiltern, der dem WDM-Signal entnommen werden soll. Entsprechend zeigt 5 ein Ausführungsbeispiel gemäß den Grundgedanken der Erfindung, um diesen unerwünschten Effekt mit Hilfe eines adaptiven Ausgleichs oder einer adaptiven Aufhebung zu reduzieren oder zu beseitigen.
Insbesondere zeigt 5 einen Koppler 300, der ähnliche Merkmale aufweist, wie sie bereits in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurden. Zur Zwecken der knapperen Darstellung sollen hier nur die Unterschiede zwischen dieser Ausführungsform und den zuvor offenbarten Ausführungsformen beschrieben werden. Wie dargestellt, ist der Koppler 300 über Ausgang 304 an einen optischen Demultiplexer 325 gekoppelt. Der Demultiplexer 325 empfängt den Teil des zusammengesetzten WDM-Signals, der von dem Koppler 300 abgezweigt wird, und trennt das zusammengesetzte WDM-Signal in die einzelnen optischen Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge auf. Aufgrund der genannten Beschränkungen von Vorrichtungen wie z.B. optischen Demultiplexern hinsichtlich Nebensignaleffekten und Kanalisolierung ist es möglich, dass das abgezweigte optische WDM-Signal unerwünschte Signalkomponenten von dem optischen Kanal enthält, der am Eingang des Kopplers 300 hinzugefügt wird, hier als λ_n+1 gezeigt. Deshalb kann auch der einzelne optische Kanal, der am Knoten entnommen werden soll, hier als λ_drop gezeigt, diese unerwünschten Signalkomponenten enthalten.
Um dieses Problem zu beheben, ist der einzelne optische Kanal, der an einem Knoten entnommen werden soll (λ_drop), zur Konversion in ein elektrisches Signal an eine Vorrichtung wie z.B. einen Fotodetektor 326 gekoppelt. Der Betrieb von Fotodetektoren und äquivalenten Vorrichtungen ist Fachleuten gut bekannt. Das elektrische Signal kann dann in üblicher Weise weiter an einen Verstärker 327 gekoppelt werden. Das verstärkte elektrische Signal wird dann einem Subtraktionsschaltkreis 328 zugeführt, damit das Signal, das am Knoten (d.h. am Eingang 302 des Kopplers 300) hinzugefügt wurde, von dem Signal subtrahiert werden kann, das an dem Knoten entnommen wurde. Andere Verfahren zum Entfernen der unerwünschten Signalkomponenten aus dem abgezweigten Signal sind für Fachleute unmittelbar einsichtig und sind deshalb in den vorliegenden Lehren vorgesehen.
Um ein besseres Verständnis der Grundgedanken der Erfindung zu erlangen, sollen nun mehrere beispielhafte Ringnetzkonfigurierungen beschrieben werden, die die auf Breitbandkopplern basierenden Add/Drop-Anordnungen verwenden, welche in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden.
Beispiel 1 (Unidirektionaler Path-Switched-Ring)
6A bis 6D zeigen einen beispielhaften unidirektionalen Path-Switched-Ring (UPSR) 400, in dem die Grundgedanken der Erfindung angewandt werden können. Wie dargestellt, weist UPSR 400 Knoten 401 bis 403 sowie einen Sonderfunktionsknoten 405 auf, der im Folgenden aus noch zu erörternden Gründen als Terminierungsknoten 405 bezeichnet werden soll. Die Knoten 401 bis 403 und der Terminierungsknoten 405 sind über Lichtwellenleiter 410 und 411, die im Folgenden jeweils als Arbeitspfad 410 bzw. als Schutzpfad 411 bezeichnet werden, in einer Ringkonfigurierung verbunden. Die Grundzüge des Betriebs eines UPSR sind gut bekannt und wurden in der Beschreibung zu 1 kurz umrissen. Die Knoten 401 bis 403 können jeweils die auf Breitbandkopplern basierenden Add/Drop-Anordnung aufweisen, die in den vorstehenden Ausführungsformen (z.B. 3 und 4) beschrieben wurde. Allerdings zeigen die Beispielszenarien aus 6A bis 6D ein spezifisches Beispiel der Kommunikation zwischen den Knoten 402 und 403 (d.h. der Knoten B und C). Deshalb wird angenommen, dass wenigstens die Knoten 402 und 403 jeweils die breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnung aus 4 aufweisen.
Außerdem ist aufgrund von optischen Selbstinterferenzproblemen, die sich bei geschlossenen Ringarchitekturen ergeben können, in dieser Ausführungsform der Terminierungsknoten 405 erforderlich. Wie allgemein bekannt, können diese Probleme auftreten, wenn ein optischer Kanal einer bestimmten Wellenlänge, der zum Tragen von Verkehr zwischen zwei Knoten benutzt wird, endlos im Ring zirkuliert. Im Allgemeinen ist in einem Ring keine Zirkulation (d.h. Rezirkulation) erlaubt, um die Selbstinterferenzprobleme zu vermeiden. Gemäß den Grundgedanken der Erfindung können am Terminierungsknoten Selbstinterferenzeffekte wesentlich reduziert werden, indem eintreffende optische Signale in elektrische Signale, und dann zurück in optische Signale konvertiert werden. Genauer ausgedrückt, wird der Terminierungsknoten 405 im Ring dazu verwendet, um als Ausgangs- und Terminierungspunkt des Rings zu dienen, wobei einige Signale an dem Knoten hinzugefügt werden können, einige Signale an dem Knoten entnommen werden können, einige Signale durch den Knoten ausgedrückt werden können (z.B. normaler Durchlass), und einige Signale am Knoten terminiert oder in anderer Weise unterdrückt werden können. Nur zur Veranschaulichung kann die Funktion des Terminierungsknotens an einem Zentralknoten ausgeführt werden (z.B. dem Standort der Hauptverwaltung), oder an einem gemeinsamen Kreuzvermittlungsknoten, der eine Schnittstelle zu mehreren Ringen bildet. Es ist auch zu beachten, dass der Terminierungsknoten 405 auch dazu benutzt werden kann, das Netz zu überwachen, und administrative Information an die anderen Knoten im Ring zu senden.
8 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Terminierungsknotens gemäß den Grundgedanken der Erfindung. Kurz ausgedrückt, weist der Terminierungsknoten Bauteile zum Demultiplexen und Multiplexen von optischen WDM-Signalen, Bauteile zum Konvertieren von Wellenlängen einzelner optischer Kanäle, und Bauteile zum Hinzufügen und Entnehmen von Signalen auf. Der Terminierungsknoten 405 aus 8 kann in dem UPSR 400 aus 6 benutzt werden, wobei der Terminierungsknoten an den Arbeitspfad 410 und den Schutzpfad 411 des Rings gekoppelt ist. Am Terminierungsknoten 405 ist der optische Demultiplexer 420 an den Arbeitspfad 410 gekoppelt, um das optische WDM-Signal in einzelne optische Kanäle zu separieren. Einige der optischen Kanäle sind an Wellenlängenumwandler 421 gekoppelt. Wellenlängenumwandler, z.B. optische Übersetzungsmodule (OTUs) sind Fachleuten gut bekannt. Anhand des Beispiels eines OTU wird ein optisches Signal in ein elektrisches Signal konvertiert, und dann zurück in ein optisches Signal einer anderen Wellenlänge. Die Notwendigkeit von Wellenlängenumwandlern soll im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betrieb des UPSR aus 6 detaillierter beschrieben werden. Einige der demultiplexten optischen Kanäle werden am Terminierungselement 450 terminiert oder in anderer Weise unterdrückt. Fachleuten sind viele verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Terminieren optischer Signale unmittelbar einsichtig, z.B. Fotodetektoren und Empfänger u.Ä.
Nach einer geeigneten Wellenlängenumwandlung oder Terminierung werden die einzelnen optischen Kanäle dann vom optischen Multiplexer 422 zu einem zusammengesetzten optischen WDM-Signal gemultiplext. Obwohl ein vollständiges Demultiplexen aller Kanäle und ein anschließendes Multiplexen an Terminierungsknoten 405 vorgesehen ist, liegen mehrere Verfahren und Wellenlängenpläne vor, die zum Erzielen dieser Funktion implementiert werden können. Ein Beispiel ist ein WAR-(Arrayed Waveguide Router)-Multiplexer/Demultiplexer, wie z.B. der so genannte Dragone-Router, siehe US-Patentschrift 5,002,350 , die hier durch Querverweis zitiert wird. Andere Lösungen liegen jedoch für Fachleute auf der Hand und sind deshalb von den vorliegenden Lehren vorgesehen.
An den Schutzpfad 411 sind ein optischer Demultiplexer 420, ein Multiplexer 422, Wellenlängenumwandler 421 und ein Terminierungselement 450 gekoppelt, welche alle dieselbe Funktion ausführen, wie zuvor für die entsprechenden Bauteile am Arbeitspfad 410 beschrieben. Wie dargestellt, ist ein Wellenlängen-Add/Drop-Element 490 jeweils an den Arbeits- und den Schutzpfad 410 und 411 gekoppelt, um jeweils je nach Bedarf optische Kanäle hinzuzufügen bzw. zu entnehmen. Zur einfacheren Darstellung ist das Wellenlängen-Add/Drop-Element 490 als einzelner Funktionsblock dargestellt, doch wird man verstehen, dass das Wellenlängen-Add/Drop-Element 490 mit Hilfe der auf einem Breitbandkoppler basierenden Add/Drop-Anordnung aus 4 implementiert werden kann.
Im Betrieb können im UPSR 400 Signale hinzugefügt und entnommen werden, wie in 6 gezeigt. Obwohl sich ein zusammengesetztes WDM-Signal, das optische Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge aufweist, um den UPSR 400 bewegt, sind zur einfacheren Darstellung nur diejenigen optischen Kanäle, die tatsächlich an den ausgewählten Knoten hinzugefügt und entnommen werden, durch punktierte Pfeile im Ring dargestellt. 6A und 6B zeigen eine Kommunikation von Knoten B (402) zu Knoten C (403). Knoten B sendet im Uhrzeigersinn auf Arbeitspfad 410 (6A) und entgegen dem Uhrzeigersinn auf dem Schutzpfad 411 (6B) Daten auf dem optischen Kanal λ₁. In 6A zweigt Knoten C, der eine breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnung benutzt, wie sie in 4 gezeigt ist, einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals vom Arbeitspfad 410 ab, derart, dass Verkehr, der vom optischen Kanal λ₁ getragen wird, an Knoten C entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ des WDM-Signals an Arbeitspfad 410 wird dann an Terminierungsknoten 405 vom Terminierungselement 450 terminiert. Ein Grund für das Terminieren oder anderweitige Unterdrücken des optischen Kanals λ₁, nachdem dieser seinen Zielknoten (Knoten C) passiert hat, ist das Verhindern einer Störbeeinflussung, die anderenfalls auftreten würde, wenn der optische Kanal weiter zum Knoten B zirkulieren könnte, an dem er dem Ring hinzugefügt wurde.
Wie in 6B gezeigt, bewegt sich das WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₁) entgegen dem Uhrzeigersinn auf dem Schutzpfad 411. Wenn es vom Terminierungsknoten 405 empfangen wird, wird die Wellenlänge des optischen Kanals λ₁ auf den optischen Kanal λ₃ konvertiert. Ein Grund für die Konvertierung der Wellenlänge eines optischen Kanals, der seinen Zielknoten noch nicht passiert hat, ist ebenfalls das Vermeiden von Störbeeinflussung, die anderenfalls auftreten würde, wenn der optische Kanal der ursprünglichen Wellenlänge, z.B. der optische Kanal λ₁, zurück zu Knoten B zirkulieren könnten, an dem er ursprünglich dem Ring hinzugefügt wurde. Wie dargestellt, zweigt Knoten C einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals von Schutzpfad 411 ab, damit Verkehr, der vom optischen Kanal λ₃ getragen wird, an Knoten C entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₃ des WDM-Signals auf Schutzpfad 411 wird dann am Terminierungsknoten 405 vom Terminierungselement 450 terminiert.
Die Wellenlängenzuweisungen im UPSR 400 und die Benutzung des Terminierungsknotens 405 in 6A und 6B veranschaulichen einen wichtigen Aspekt in Bezug auf die Wiederverwendung von Wellenlängen. Insbesondere deshalb, weil ein Breitbandkoppler einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals (d.h. aller Wellenlängen) abzweigt, im Gegensatz zu einer Extraktion bestimmter Wellenlängen des optischen WDM-Signals an einem bestimmten Knoten, bewegt sich das optische WDM-Signal (d.h. alle Wellenlängen) weiter durch den Ring. Auf diese Weise lassen sich einzelne Wellenlängen für die optischen Kanäle, die zwischen den Knoten am Ring hinzugefügt und entnommen werden, nicht wieder verwenden. Beispielsweise kann eine Wellenlänge, die für den optischen Kanal benutzt wird, der Verkehr von Knoten 402 zu Knoten 403 (hinzugefügt an B und entnommen an C) nicht auch für den optischen Kanal benutzt werden, der Verkehr von Knoten 403 zu 402 (hinzugefügt an C und entnommen an B) trägt. Entsprechend verlangt eine Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung unterschiedliche Wellenlängen, um jede der Verbindungen im Ring zu unterstützen, d.h. λ₁ für B zu C, λ₂ für C zu B usw.
Ebenso zeigen 6C und 6D Kommunikation von Knoten C an Knoten B. Knoten C sendet auf dem optischen Kanal λ₂ Daten im Uhrzeigersinn auf dem Arbeitspfad 410 (6C) und entgegen dem Uhrzeigersinn auf dem Schutzpfad 411 (6D). Wie in 6C gezeigt, konvertiert der Terminierungsknoten 405 die Wellenlänge des optischen Kanals λ₂ aus den zuvor beschriebenen Gründen auf den optischen Kanal λ₃. Wie gezeigt, zweigt der Knoten B einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals vom Arbeitspfad 410 ab, damit Verkehr, der auf dem optischen Kanal λ₃ getragen wird, an Knoten B entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung auf dem optischen Kanal λ₃ des optischen WDM-Signals an Arbeitspfad 410 wird dann am Arbeitspfad 410 durch das Terminierungselement 450 an Terminierungsknoten 405 terminiert. Wie in 6D gezeigt, zweigt der Knoten B einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals vom Schutzpfad 411 ab, damit Verkehr, der auf dem optischen Kanal λ₂ getragen wird, an Knoten B entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₂ des optischen WDM-Signals auf dem Schutzpfad 411 wird dann am Terminierungsknoten 405 durch das Terminierungselement 450 terminiert.
In der vorangehenden Ausführungsform aus 6 fügt ein jeweiliger Knoten einen optischen Kanal derselben Wellenlänge sowohl am Arbeits- als auch am Schutzpfad hinzu, empfängt und entnimmt jedoch Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge vom Arbeits- und vom Schutzpfad. In einer anderen alternativen Ausführungsform kann es wünschenswert sein, wenn ein Knoten optische Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge am Arbeits- und zum Schutzpfad hinzufügt, aber optische Kanäle mit derselben Wellenlänge empfängt und entnimmt. Dieses letztgenannte Beispiel ist in 7A bis 7D gezeigt. Da auf die Ausführungsform aus 7A bis 7D in Bezug auf den Betrieb dieselben Grundprinzipien gelten, wie für 6A bis 6D beschrieben, sollen diese aus Gründen der Knappheit nicht noch einmal beschrieben werden. Andere Modifikationen, die im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, liegen für Fachleute auf der Hand und sind von den vorliegenden Lehren vorgesehen.
Beispiel 2 (Unidirektionaler Line-Switched-Ring)
Die Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung kann auch vorteilhaft auf einen zweiten Typ von Ringnetz angewandt werden, das so genannte unidirektionale Line-Switched-Ring-(ULSR)-Netz. Wiederum sind die Betriebsgrundprinzipien eines ULSR-Netzes gut bekannt. Kurz gesagt kommunizieren Knoten in einem ULSR durch das Leiten von Signalen in dieselbe Richtung, d.h. unidirektional, und zwar nur auf dem Arbeitspfad. Für den Fall eines Knotenausfalls, einer Kabeldurchtrennung oder eines Fehlerzustands implementieren Knoten in der Nachbarschaft der Ausfallstelle eine so genannte „Rückschleifenvermittlung", wobei Signale über den Schutzpfad in die Richtung umgeleitet werden, die zu derjenigen im Arbeitspfad entgegengesetzt ist.
Gemäß den Grundgedanken der Erfindung können in einem ULSR WDM-Signale unter Benutzung einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung hinzugefügt und entnommen werden. 9A und 9B zeigen in spezifischer Weise einen beispielhaften unidirektionalen Line-Switched-Ring (ULSR) 500, in dem die Grundgedanken der Erfindung angewandt werden können. Wie dargestellt, weist ULSR 500 Knoten 501 bis 503 und einen Terminierungsknoten 505 auf. Die Knoten 501 bis 503 und der Terminierungsknoten 505 sind über Lichtwellenleiter 510 und 511, im Folgenden jeweils als Arbeitspfad 510 bzw. Schutzpfad 511 bezeichnet, in einer Ringkonfigurierung verbunden. Wie bei dem vorangehenden UPSR-Beispiel können die Knoten 501 bis 503 jeweils eine breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnung aufweisen. Allerdings zeigen die Beispielszenarien aus 9A bis 9B ein spezifisches Beispiel der Kommunikation zwischen den Knoten 502 und 503 (d.h. den Knoten B und C) für den Fall eines Fehlers zwischen den Knoten 501 und 502 (d.h. den Knoten A und B). Dabei wird angenommen, dass wenigstens die Knoten 502 und 503 jeweils eine breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnung aufweisen.
Wieder sind aus Gründen der einfacheren Darstellung nur diejenigen optischen Kanäle durch die punktierten Pfeile im Ring gezeigt, die tatsächlich an den ausgewählten Knoten hinzugefügt und entnommen werden, obwohl sich das zusammengesetzte WDM-Signal, das optische Kanäle unterschiedlicher Wellenlänge aufweist, durch den Ring bewegt. In 9A sendet Knoten B über den optischen Kanal λ₁ am Arbeitspfad 510 im Uhrzeigersinn Daten an Knoten C. Knoten C zweigt unter Benutzung einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung (nicht dargestellt) von dem Arbeitspfad 510 einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals ab, damit Verkehr, der vom optischen Kanal λ₁ getragen wird, an Knoten C entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ des optischen WDM-Signals am Arbeitspfad 510 wird dann am Terminierungsknoten 505 vom Terminierungselement 550 terminiert.
Wie in 9B gezeigt, sendet Knoten C über den optischen Kanal λ₃ am Arbeitspfad 510 im Uhrzeigersinn Daten an Knoten B. Aus ähnlichen Gründen wie bereits in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben, konvertiert der Terminierungsknoten 505 die Wellenlänge des optischen Kanals λ₃ auf einen optischen Kanal λ₂. Aufgrund eines Fehlerzustands 560 zwischen den Knoten A und B implementieren beide Knoten A und B eine Rückschleifenvermittlung gemäß gut bekannten Verfahren für Line-Switched-Ringe. Auf diese Weise wird das optische WDM-Signal an Knoten A am Arbeitspfad 510 empfangen und in einer Rückschleifenvermittlung zurück auf Schutzpfad 511 geleitet, wo es sich weiter hin zu seinem Ziel, z.B. einem Knoten, bewegt. An seinem Zielknoten B wird das optische WDM-Signal wieder in einer Rückschleifenvermittlung zurück auf den Arbeitspfad 510 geleitet. Der Knoten B, der eine breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung (nicht dargestellt) benutzt, zweigt einen Teil der optischen Signalleistung des optischen WDM-Signals vom Arbeitspfad 510 ab, damit Verkehr, der vom optischen Kanal λ₂ getragen wird, an Knoten B entnommen werden kann. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₂ des optischen WDM-Signals bewegt sich auf dem Arbeitspfad 510 weiter zum Terminierungsknoten 505, wo es vom Terminierungselement 550 terminiert wird.
Es ist zu beachten, dass der Netzverkehr in vielen Szenarien nicht selbstheilend sein kann, wenn der Terminierungsknoten ausfällt. Wenn beispielsweise der Terminierungsknoten ausfällt und dadurch benachbarte Knoten dazu veranlasst, eine Rückschleifenvermittlung zu implementieren, derart, dass sich Signale nicht durch den Terminierungsknoten 505 ausbreiten, kommt es nicht zur passenden Konversion und Unterdrückung/Terminierung der Wellenlänge. Auf diese Weise könnten die genannten Störbeeinflussungsprobleme auftreten.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung, die zum Hinzufügen und Entnehmen von Signalen in ULSR 500 (9) benutzt werden könnte. Fachleute werden verstehen, dass die Anordnung in 10 eine Variante der in 4 gezeigten und beschriebenen Ausführungsform für das UPSR-Beispiel ist. Daher werden gemeinsame Elemente und Funktionen hier aus Gründen der Knappheit nicht wiederholt. Stattdessen werden nur die relevanten Unterschiede erläutert, von denen die meisten das Koppeln der Add/Drop-Anordnung an den Arbeits- und den Schutzpfad 510, 511 betreffen, sowie das Vermitteln und Umleiten von Signalen von diesen Pfaden durch den Breitbandkoppler 601.
Wie dargestellt, weist die Add/Drop-Anordnung 600 einen Breitbandkoppler 601, einen optischen Sender 602, ein optisches Filter 603, und einen optischen Empfänger 604, die alle in jeweils ähnlicher Weise arbeiten, wie für die Anordnung aus 4 beschrieben. Allerdings weist die Add/Drop-Anordnung 600 ferner wenigstens zwei optische Schalter 610 und 611 auf, die hier als optische 2 × 2-Schalter gezeigt sind. Die optischen Schalter 610 und 611 können unter Benutzung gut bekannter Vorrichtungen wie z.B. optoelektrischer Schalter, mechanischer optischer Schalter, Lithiumniobatschalter, polymerbasierter Schalter u.Ä. implementiert werden. Für Fachleute sind andere geeignete Vorrichtungen zum Umleiten optischer Signale gemäß den Grundgedanken der Erfindung ohne weiteres einsichtig.
Im Normalbetrieb, z.B. ohne Fehlerzustände, befinden sich die Schalter 610 und 611 in einem Kreuzschienenzustand. Genauer ausgedrückt, werden Signale, die über den Arbeitspfad 510 in den Schalter 611 gelangen, an den Koppler 601 vermittelt oder in anderer Weise geleitet. Am Koppler 601 erfolgt das Hinzufügen und Entnehmen optischer Kanäle so, wie zuvor für die in 4 gezeigte Ausführungsform beschrieben. Das optische WDM-Signal, das den Koppler 601 verlässt, bewegt sich weiter zu Schalter 610, wo es vermittelt oder in anderer Weise über den Arbeitspfad 510 geleitet wird.
Wenn es im Ring zu einem Fehler kommt (z.B. zu Fehler 560 im ULSR 500 aus 9), implementiert ein Knoten, der benachbart zu dem Fehler angeordnet ist (z.B. Knoten A oder B) eine Rückschleifenvermittlung, und leitet Signale entsprechend um. In einem Beispiel kann der Schalter 611 (Schalter B) in den so genannten Schienenzustand übergehen, und der Schalter 610 (Schalter A) kann im Kreuzschienenzustand verbleiben. In diesem Szenario werden Signale, die über den Arbeitspfad 510 in den Schalter 611 (Schalter B) gelangen, durch Schalter 611 direkt in einer Schleife auf den Schutzpfad 511 zurückvermittelt. Signale, die vom Schalter 610 (Schalter A) über den Schutzpfad 511 empfangen werden, werden an Pfad 615 vermittelt, da der Schalter 610 (Schalter A) sich in einem Kreuzschienenzustand befindet. Da der Schalter 611 (Schalter B) sich in einem Schienenzustand befindet, werden dann Signale vom Schutzpfad 511 durch den Koppler 601 geleitet, wo geeignete Add/Drop-Vorgänge stattfinden können, wie zuvor beschrieben. Signale, die den Koppler 601 verlassen, werden dann vom Schalter 610 (Schalter A), der sich immer noch im Kreuzschienenzustand befindet, an den Arbeitspfad 510 umgeleitet. Es ist zu beachten, dass eine Veränderung der Zustände, z.B. Kreuzschienen zustand oder Schienenzustand, für jeden der optischen Schalter in der Add/Drop-Anordnung von der Position des Fehlers relativ zum Knoten abhängig ist.
Beispiel 3 (Bidirektionaler 2-Faser-Line-Switched-Ring)
Die Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung kann auch vorteilhaft auf einen anderen Typ von Ringnetz angewandt werden, das so genannte bidirektionale Line-Switched-Ring-(BLSR)-Netz. Wie bei UPSR- und ULSR-Netzen sind BLSR-Netze in der SONET/SDH-Domäne gut bekannt, siehe z.B. Bellcore Generic Requirements, GR-1230-CORE, „SONET Bi-directional Line-Switched Ring Equipment Generic Criteria", Dezember 1996, M. Chow, „Understanding SONET/SDH Standards and Applications", Seiten 7-23 bis 7-40 (1995), und W. Goralski, „SONET: A Guide to Synchronous Optical Networks", Seiten 342 bis 366 (1997).
Gemäß den Grundgedanken der Erfindung können in einem BLSR WDM-Signale unter Benutzung einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung an einem oder mehreren Knoten im BLSR hinzugefügt und entnommen werden. Insbesondere zeigt 11 einen beispielhaften bidirektionalen 2-Faser-Line-Switched-Ring (2F-BLSR) 650, auf den die Grundgedanken der Erfindung angewandt werden können. Der 2F-BLSR 650 weist die gleiche grundlegende physikalische Konfigurierung auf wie die vorangehenden Ringnetze. Insbesondere sind Knoten 651 bis 653 und ein Terminierungsknoten 655 über Lichtwellenleiter 660 und 661 in einer Ringkonfigurierung verbunden. Der Unterschied zwischen einem 2F-BLSR-Netz und unidirektionalen Ringen liegt jedoch im Verkehrsfluss. In einem 2F-BLSR-Netz ist beispielsweise die Bandbreite jedes Lichtwellenleiters 660 und 661 geteilt, derart, dass eine Hälfte für den Arbeitsverkehr, und eine Hälfte für den Schutzverkehr vorgesehen ist. Ferner fließt der Verkehr im Lichtwellenleiter 660 im Uhrzeigersinn, und im Lichtwellenleiter 661 entgegen dem Uhrzeigersinn.
Aus Gründen der einfacheren Darstellung werden wiederum nur diejenigen optischen Kanäle durch punktierte Pfeile im Ring dargestellt, die tatsächlich an ausgewählten Knoten hinzugefügt und entnommen werden, obwohl sich das zusammengesetzte WDM-Signal durch den Ring bewegt. In 11 (Normalbetrieb) sendet der Knoten 652 (Knoten B) über den optischen Kanal λ₁ Daten im Uhrzeigersinn an Knoten 653 (Knoten C), wobei die Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 660 benutzt wird. In ähnlicher Weise sendet der Knoten 653 (Knoten C) über den optischen Kanal λ₂ Daten entgegen dem Uhrzeigersinn an Knoten 652 (Knoten B), wobei die Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 661 benutzt wird. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen weisen beide Knoten 652 und 653 breitbandkopplerbasierte Add/Drop-Anordnungen (nicht dargestellt) auf, um das Hinzufügen und Entnehmen der optischen Kanäle λ₁ und λ₂ zu unterstützen. Optische Signale λ₁ und λ₂ werden in Terminierungsknoten 655 in ähnlicher Weise und aus ähnlichen Gründen wie den zuvor genannten terminiert.
12A und 12B zeigen den Betrieb des 2F-BLSR 650 für den Fall eines Fehlers 670 zwischen den Knoten B und C, wobei 12A eine Kommunikation von Knoten B an Knoten C zeigt, und 12B eine Kommunikation von Knoten C an Knoten B zeigt. Im Allgemeinen wird, ähnlich wie zuvor für das ULSR-Beispiel beschrieben, eine Rückschleifenvermittlung benutzt, wobei der einzige Unterschied im Verkehrsfluss zwischen der Arbeits- und der Schutzbandbreite in den Lichtwellenleitern 660 und 661 besteht. Insbesondere implementieren die Knoten B und C in Reaktion auf Fehler 670 eine Rückschleifenvermittlung.
In 12A leitet der Knoten B, der sich im Rückschleifenvermittlungsmodus befindet, das optische WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₁) von der Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 660 auf die Schutzbandbreite des Lichtwellenleiters 661 um. Der optische Kanal λ₁ wird nicht an Terminierungsknoten 655 terminiert, da er sein Ziel noch nicht erreicht hat. Der Knoten C führt eine Rückschleifenvermittlung des optischen WDM-Signals von der Schutzbandbreite des Lichtwellenleiters 661 zurück auf die Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 660 durch. Unter Benutzung der breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung (nicht dargestellt) wird sodann Verkehr, der vom optischen Kanal λ₁ getragen wird, an Knoten C entnommen. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ des optischen WDM-Signals auf der Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 660 wird dann in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben an Terminierungsknoten 655 terminiert. In 12B wird der optische Kanal λ₂ von Knoten C zu Knoten B in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben durch den 2F-BLSR 650 umgeleitet. Der wesentliche Unterschied ist der, dass für das optische WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₂) an Knoten C eine Rückschleifenvermittlung von der Arbeitsbandbreite des Lichtwellenleiters 661 (entgegen dem Uhrzeigersinn) auf die Schutzbandbreite des Lichtwellenleiters 660 (im Uhrzeigersinn) durchgeführt wird, und umgekehrt an Knoten B.
Ein anderer bedeutender Unterschied beim 2F-BLSR 650 ist der, dass der Terminierungsknoten 655 immer noch dazu in der Lage sein muss, optische Kanäle bestimmter Wellenlängen in den beiden Lichtwellenleitern 660 (im Uhrzeigersinn) und 661 (entgegen dem Uhrzeigersinn) durchzulassen oder zu terminieren. Allerdings ist eine Wellenlängenumwandlung nicht zwingend notwendig, was so dazu führen kann, dass weniger Wellenlängen benutzt werden, um das Hinzufügen und Entnehmen von Signalen zwischen Knoten im Ring zu ermöglichen. Beispielsweise ist eine Wellenlängenumwandlung dann nicht nötig, wenn alle Verbindungen zwischen jeweils zwei Knoten in der Abwesenheit von Fehlern nicht durch den Terminierungsknoten 655 geleitet werden. In diesem Fall terminiert der Terminierungsknoten 655 alle Wellenlängen von beiden Lichtwellenleitern 660 und 661 oder unterdrückt sie in anderer Weise. Wenn im Ring ein Fehler vorliegt, und eine Rückschleifenvermittlung eingeleitet wird, um den Fehler zu isolieren, leitet der Terminierungsknoten nur diejenigen Wellenlängen durch, die ihren Zielknoten noch nicht passiert haben.
13 zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung 700, die an den Knoten 651 bis 653 im 2F-BLSR 650 aus 11 und 12 verwendet werden kann. Der Aufbau und der Betrieb der Add/Drop-Anordnung 700 in 13 sind ähnlich wie zuvor für 10 beschrieben, mit dem Unterschied, dass ein weiterer Breitbandkoppler und entsprechende Bauteile zum Hinzufügen und Entnehmen einzelner optischer Kanäle benutzt werden. Insbesondere weist die Add/Drop-Anordnung 700 ein Paar Breitbandkoppler 701A und 701B auf, ein Paar optische Sender 702A und 702B, ein Paar optische Filter 703A und 703B, ein Paar optische Empfänger 704A und 704B, und ein Paar optische Schalter 710 und 711, um die Lichtwellenleiter 660 und 661 zu koppeln. Der zusätzliche Koppler 701B und die zugehörigen Sender 702B, Filter 703B und Empfänger 704B werden beispielsweise benutzt, da Signale von der Arbeitsbandbreite beider Lichtwellenleiter 660 und 661 hinzugefügt und entnommen werden können. Wie bei den vorangehenden Ausführungsformen arbeiten die Schalter 710 und 711 in einem Kreuzschienenzustand, wenn der Ring sich im Normalbetrieb befindet (z.B. ohne Fehler). Ebenso ändern die optischen Schalter 710 und 711 ihren Zustand, um die Rückschleifenfunktionen durchzuführen, z.B. Schienenzustand und Kreuzschienenzustand, abhängig von der Position des Fehlers relativ zum Knoten.
Beispiel 4 (Bidirektionaler 4-Faser-Line-Switched-Ring)
Eine andere gut bekannte optische Ringnetzarchitektur ist der so genannte bidirektionale 4-Faser-Line-Swit ched Ring (4F-BLSR), dessen Aufbau und Betrieb Fachleuten gut bekannt sind. Der 4F-BLSR weist kurz gefasst einen ähnlichen Betrieb auf wie der 2F-BLSR, mit dem Unterschied, dass für jeden der folgenden Verkehrsflüsse ein separater Lichtwellenleiter vorgesehen ist: Arbeitsverkehr im Uhrzeigersinn; Arbeitsverkehr entgegen dem Uhrzeigersinn; Schutzverkehr im Uhrzeigersinn; und Schutzverkehr entgegen dem Uhrzeigersinn.
14A und 14B zeigen den Verkehrsfluss in einem beispielhaften bidirektionalen 4-Faser-Line-Switched Ring (4F-BLSR) 800 unter Normalbedingungen, während 15A und 15B den Verkehrsfluss im Fall eines Fehlers im Ring zeigen. Wie dargestellt, sind Knoten 801 bis 804 über Lichtwellenleiter 810 (Arbeitspfad im Uhrzeigersinn), Lichtwellenleiter 811 (Arbeitspfad entgegen dem Uhrzeigersinn), Lichtwellenleiter 820 (Schutzpfad im Uhrzeigersinn) und Lichtwellenleiter 821 (Schutzpfad entgegen dem Uhrzeigersinn) in einer Ringkonfigurierung verbunden. Aus Gründen, die im Folgenden genauer beschrieben werden sollen, bilden die im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Arbeitspfade, nämlich die Lichtwellenleiter 810 bzw. 811, keinen geschlossenen Ring. Dagegen bilden die im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Schutzpfade, nämlich die Lichtwellenleiter 820 bzw. 821, einen geschlossenen Ring.
In 14A sendet der Knoten 802 (Knoten B) unter Benutzung des Uhrzeigersinn-Arbeitsleiters 810 Daten über den optischen Kanal λ₁ im Uhrzeigersinn an Knoten 803 (Knoten C). In 14B sendet der Knoten C im Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 über den optischen Kanal λ₁ entgegen dem Uhrzeigersinn Daten an Knoten B. Zur einfacheren Darstellung sind nur diejenigen optischen Kanäle, die tatsächlich an den ausgewählten Knoten hinzugefügt und entnommen werden, durch punktierte Pfeile im Ring gezeigt, obwohl sich das zusammengesetzte WDM-Signal durch den Ring bewegt. Im 4F- BLSR 800 können unter Benutzung einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung (nicht dargestellt), wie sie in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, WDM-Signale hinzugefügt und entnommen werden (z.B. optische Kanäle λ₁ zwischen den Knoten B und C).
Ein bedeutender Unterschied gegenüber den anderen Ausführungsformen im Zusammenhang mit dem Betrieb betrifft die Terminierung und Konversion von Wellenlängen. Insbesondere da der Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 und der Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 keine geschlossenen Ringe bilden, benötigt 4F-BLSR 800 keinen speziellen Terminierungsknoten. Stattdessen wird eine Störbeeinflussung einfach dadurch vermieden, dass die Arbeitsleiter zwischen einem Knotenpaar am Ring nicht verbunden werden. Die verbleibende optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ beispielsweise, die sich im Ring fortpflanzt, nachdem sie in einem jeweiligen Knoten angezapft wurde (z.B. an Knoten C beim Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 und an Knoten B beim Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811), wird einfach am jeweiligen Ende der Leiter terminiert, wie dargestellt. Diese Ausführungsform dient nur der Veranschaulichung. Für Fachleute liegen deshalb andere Mittel zum Terminieren oder anderweitigen Terminieren optischer Kanäle einer bestimmten Wellenlänge an den Enden der Arbeitsleiter auf der Hand. Es ist auch zu beachten, dass keine Wellenlängenumwandlung erforderlich ist, und dass nur eine Wellenlänge für eine Vollduplexverbindung zwischen jeweils zwei Knoten am 4F-BLSR 800 benötigt wird.
15A und 15B zeigen den Betrieb des 4F-BLSR 800 im Fall eines Fehlers 825 zwischen den Knoten B und C, wobei 15A eine Kommunikation von Knoten B an Knoten C zeigt, und 15B eine Kommunikation von Knoten C an Knoten B zeigt. Im Allgemeinen wird, wie zuvor für die vorstehenden Beispiele beschrieben, eine Rückschleifenvermittlung durchgeführt, wobei einige Unterschiede vorliegen, die im Folgenden aufgeführt werden. In diesem speziellen Beispiel implementieren beide Knoten B und C in Reaktion auf Fehler 825 eine Rückschleifenvermittlung.
In 15A leitet der Knoten B, der sich im Rückschleifenvermittlungsmodus befindet, das optische WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₁) vom Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 auf den Uhrzeigergegensinn-Schutzleiter 821. Das optische WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₁) bewegt sich wie dargestellt durch den Ring. An Knoten C wird für das optische WDM-Signal eine Rückschleifenvermittlung vom Uhrzeigergegensinn-Schutzleiter 821 zurück auf den Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 durchgeführt. Unter Benutzung der breitbandkopplerbasierten Anordnung (nicht dargestellt) gemäß den Grundgedanken der Erfindung wird dann Verkehr vom optischen Kanal λ₁ an Knoten C entnommen. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ des optischen WDM-Signals im Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 wird dann in der zuvor beschriebenen Weise terminiert.
Ebenso leitet in 15B Knoten C, der sich im Rückschleifenvermittlungsmodus befindet, das optische WDM-Signal (einschließlich des optischen Kanals λ₁) vom Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 auf den Uhrzeigersinn-Schutzleiter 820. An Knoten B wird für das optische WDM-Signal eine Rückschleifenvermittlung vom Uhrzeigersinn-Schutzleiter 820 zurück auf den Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 durchgeführt. Die übrige optische Signalleistung im optischen Kanal λ₁ des optischen WDM-Signals im Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 wird dann in der zuvor beschriebenen Weise terminiert. Anstelle einer Rückschleifenvermittlung kann unter Benutzung gut bekannter Verfahren auch eine SPAN-Vermittlung im 4F-BLSR benutzt werden.
16 zeigt eine erläuternde Ausführungsform einer breitbandkopplerbasierten Add/Drop-Anordnung 900, die an den Knoten 801 bis 804 im 4F-BLSR 800 aus 14 und 15 verwendet werden kann. Der Aufbau und der Betrieb der Add/Drop-Anordnung 900 in 16 sind ähnlich wie zuvor für 10 und 13 beschrieben, bis auf einige Unterschiede in Bezug auf die oben beschriebenen Rückschleifenvermittlungsfunktion. Beispielsweise weist die Add/Drop-Anordnung zum Ermöglichen einer Rückschleifenvermittlung zwischen dem Uhrzeigersinn-Arbeitsleiter 810 und dem Uhrzeigergegensinn-Schutzleiter 821 ein Paar Schalter 910 und 911, einen Breitbandkoppler 901, und einen zugeordneten Sender 902, Filter 903 und Empfänger 904 auf. Außerdem weist die Add/Drop-Anordnung zum Ermöglichen einer Rückschleifenvermittlung zwischen dem Uhrzeigergegensinn-Arbeitsleiter 811 und dem Uhrzeigersinn-Schutzleiter 820 ein Paar Schalter 920 und 921, einen. Breitbandkoppler 915, und einen zugeordneten Sender 916, Filter 917 und Empfänger 918 auf.
Wie in den vorangehenden Ausführungsformen arbeiten die Schalter 910 und 911 sowie 920 und 921 in einem Kreuzschienenzustand, wenn der Ring sich im Normalbetrieb (z.B. ohne Fehler) befindet. Ebenso ändern die Schalter 910 und 911 sowie 920 und 921 ihren Zustand, um die Rückschleifenfunktionen auszuführen, z.B. Schienenzustand und Kreuzschienenzustand, abhängig von der Position des Fehlers relativ zum Knoten. So folgen bei der Add/Drop-Anordnung 900 der Betrieb und der Verkehrsfluss in die verschiedenen Richtungen denselben Grundsätzen, wie sie in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurden.
Die vorstehenden Angaben dienen lediglich der Veranschaulichung der Grundgedanken der Erfindung. Fachleute sind dazu in der Lage, zu zahlreichen Anordnungen zu gelangen, die, obwohl sie hier nicht ausdrücklich gezeigt oder beschrieben werden, trotzdem die Grundgedanken verkörpern, die innerhalb des Umfangs der Erfin dung liegen. Beispielsweise kann die Add/Drop-Anordnung gemäß den Grundgedanken der Erfindung auf andere optische Ringarchitekturen angewandt werden als die hier im Einzelnen gezeigten und beschriebenen (z.B. auf unterschiedliche Ringtopologien, eine unterschiedliche Anzahl von Knoten usw.). Die Grundgedanken der Erfindung sind außerdem gleichermaßen auf optisch verstärkte Netze sowie auf Netze anwendbar, die keine optischen Verstärker aufweisen. Zudem werden Fachleute verschiedene Kombinationen optischer und elektronischer Bauteile erkennen, die durch die hier beschriebenen beispielhaften Strukturen ersetzt werden können, um die Add/Drop- und Schutzvermittlungsfunktionen durchzuführen. Entsprechend ist der Umfang der Erfindung nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenzt.

Claims

Add/Drop-Anordnung, die dazu in der Lage ist, wenigstens einen optischen Kanal eines Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Signals einem WDM-Ringnetz hinzuzufügen/zu entnehmen, das mehrere Knoten aufweist, die über eine Lichtwellenleitereinrichtung verbunden sind, gekennzeichnet durch: bei wenigstens einem der mehreren Knoten einen optischen Breitbandkoppler mit einem ersten Eingang, der an die Lichtwellenleitereinrichtung gekoppelt ist, um das WDM-Signal zu empfangen, einem ersten Ausgang zum Weiterleiten des abgezweigten ersten Teils der optischen Signalleistung des WDM-Signals, und einem zweiten Ausgang zum Weiterleiten eines zweiten Teils der optischen Signalleistung des WDM-Signals an das WDM-Ringnetz, einen Empfänger, der an den ersten Ausgang gekoppelt ist, wobei der Empfänger wenigstens einen optischen Kanal aus dem abgezweigten ersten Teil extrahieren kann, und einen Sender, der an einen zweiten Eingang des optischen Breitbandkopplers gekoppelt ist, wobei der Sender einen optischen Kanal bereitstellen kann, der dem WDM-Signal hinzugefügt wird; und bei wenigstens einem anderen der Knoten, ein Mittel zum Verhindern der Rezirkulation eines optischen Kanals, um Störbeeinflussung zwischen optischen Kanälen zu verhindern, die in dem WDM-Ringnetz transportiert werden.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Verhindern der Rezirkulation ein Wellenlängenunterdrückungselement aufweist.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Verhindern der Rezirkulation ein Wellenlängenkonversionselement aufweist.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 2, wobei das Wellenlängenunterdrückungselement betriebsfähig ist, um einen ausgewählten optischen Kanal zu terminieren, falls der ausgewählte optische Kanal bereits einen Knoten in dem Netz passiert hat, an dem der ausgewählte optische Kanal extrahiert wurde.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 3, wobei das Wellenlängenkonversionselement betriebsfähig ist, um einen ausgewählten optischen Kanal einer ersten Wellenlänge auf eine zweite Wellenlänge zu konvertieren, falls der ausgewählte optische Kanal der ersten Wellenlänge den Knoten mit dem Wellenlängenkonversionselement passiert, bevor er einen Knoten im Netz passiert, an dem der ausgewählte optische Kanal extrahiert werden soll.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 3, wobei der Knoten, der das Wellenlängenunterdrückungselement und das Wellenlängenkonversionselement aufweist, ein Zentralknoten ist, wobei der Zentralknoten ferner aufweist: wenigstens einen optischen Demultiplexer mit einem Eingang, der an die Lichtwellenleitereinrichtung gekoppelt ist, und mehreren Ausgängen, wobei der wenigstens eine optische Demultiplexer das WDM-Signal in einzelne optische Kanäle trennt; und wenigstens einen optischen Multiplexer mit mehreren Eingängen, wobei der wenigstens eine optische Multiplexer die einzelnen optischen Kanäle zu einem zusammengesetzten WDM-Signal kombiniert, und das zusammengesetzte WDM-Signal an die Lichtwellenleiteinrichtung bereitstellt, wobei das Wellenlängenkonversionselement zwischen ausgewählte Ausgänge des wenigstens einen opti schen Demultiplexers und ausgewählte Eingänge des wenigstens einen optischen Multiplexers gekoppelt ist, und wobei das Wellenlängenunterdrückungselement an ausgewählte Ausgänge des wenigstens einen optischen Demultiplexers gekoppelt ist.
Add/Drop-Anordnung nach Anspruch 1, wobei das WDM-Ringnetz in einer Netztopologie konfiguriert ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem unidirektionalen Path-Switched-Ring, einem unidirektionalen Line-Switched-Ring, einem bidirektionalen 2-Leiter-Line-Switched-Ring, und einem bidirektionalen 4-Leiter-Line-Switched-Ring besteht.
Bei einem Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Ringnetz mit mehreren Knoten, die über eine Lichtwellenleitereinrichtung gekoppelt sind, Verfahren zum Hinzufügen/Entnehmen von wenigstens einem optischen Kanal eines WDM-Signals, wobei ein optischer Kanal, der Verkehr trägt, von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten transportiert wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: an dem zweiten Knoten Abzweigen eines ersten Teils der optischen Signalleistung des WDM-Signals unter Benutzung eines optischen Breitbandkopplers, Extrahieren des optischen Kanals, der Verkehr trägt, aus dem ersten Teil des WDM-Signals, und Bereitstellen eines optischen Kanals, der dem WDM-Signal hinzugefügt werden soll, über den optischen Breitbandkoppler; Weiterleiten eines zweiten Teils der optischen Signalleistung des WDM-Signals an das WDM-Ringnetz; und an einem Zentralknoten, Verhindern einer Rezirkulation des optischen Kanals, der Verkehr trägt, in dem WDM-Ringnetz, wodurch die Störbeeinflussung zwischen optischen Kanälen in dem WDM Signal reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verhindern der Rezirkulation aufweist: Unterdrücken eines Teils der Leistung des optischen Signals in dem optischen Kanal, der an dem zweiten Knoten extrahiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verhindern der Rezirkulation aufweist: Konvertieren eines ausgewählten optischen Kanals einer ersten Wellenlänge auf eine zweite Wellenlänge, falls der ausgewählte optische Kanal der ersten Wellenlänge den Zentralknoten passiert, bevor er den zweiten Knoten passiert.