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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Verteiler (in Artikeln
in englischer Sprache als "optical
crossconnect" bezeichnet).
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Die
Erfindung findet vor allem auf Netze zur optischen Nachrichtenübertragung
und insbesondere auf Netze mit zusammengeschalteten Maschen sowie
auf vermaschte Netze Anwendung.
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Das
einfachste bekannte Verfahren, um ein Netz zur optischen Nachrichtenübertragung
zu managen, besteht darin, jedem Paar (Absender, Empfänger) eine
feste Wellenlänge
zuzuweisen.
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Dies
ist in 1 schematisch dargestellt, wo drei Knoten A1,
A2, A3 eines solchen Netzes zu sehen sind, die durch Lichtleitfasern
2 verbunden sind.
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Es
wird daran erinnert, dass ein Knoten ein Ort ist, wo Informationen
in das Netz eingekoppelt oder aus dem Netz ausgekoppelt werden.
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Bei
dem Netz von 1 ist den Nachrichtenübertragungen
vom Knoten Ai zum Knoten Aj eine Wellenlänge λij zugewiesen, wobei die Zahlen
i und j irgendeinen der Werte 1, 2, 3 annehmen.
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Jeder
Knoten des Netzes von 1 kann zu einem beliebigen anderen
Knoten senden, der beim Empfang eine Gesamtheit von geeigneten optischen Filtern
verwendet.
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Ein
solches Managementverfahren erfordert eine beträchtliche Anzahl von Bauelementen.
Außerdem
ist bei diesem Verfahren das Durchlassband nicht rekonfigurierbar
aufgeteilt.
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Es
kann nun gewählt
werden, den Nachrichtenverkehr in dem Netz zu managen, indem den Nachrichtenübertragungen
zwischen zwei Knoten des Netzes eine Wellenlänge zugewiesen wird.
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In
diesem Fall ist eine Kontinuität
des "Weges" dieser Wellenlänge während der
Informationsweitergabe sichergestellt.
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Es
muss nun eine Wellenlänge
gewählt
werden, welche die Konkurrenz vermeidet (in dem Sinne, dass zwei
verschiedene Informationen nicht auf derselben Wellenlänge über ein
und denselben Verbindungsabschnitt, d. h. über ein und dieselbe Lichtleitfaser,
die zwei Knoten des Netzes miteinander verbindet, transportiert
werden können).
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Falls
nur eine beschränkte
Anzahl Wellenlängen
zur Verfügung
steht, tritt schnell eine Konkurrenz auf, wenn bestimmte Verbindungsabschnitte des
Netzes überlastet
sind.
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Die
Verwendung von Wellenlängenumsetzungseinrichtungen
oder Umsetzern ("wavelength converters" oder "wavelength shifters" in Artikeln in englischer
Sprache) auf der Ebene der Knoten ermöglicht, die Leistungsfähigkeit
von Netzen zur optischen Nachrichtenübertragung zu erhöhen.
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Derartige
Vorrichtungen, die vollständig
optisch sind, sind durch die folgenden Dokumente bekannt:
- (1) Glance, B. u. a.: Broadband Optical Wavelength
Shifter, CLEO '92,
Anaheim, Postdeadline Paper CPD27, Mai 1992;
- (2) Stubkjaer, K. u. a.: Semiconductor Optical Amplifiers as
Linear Amplifiers, Gates and Wavelength Converters, ECOC '93, Montreux, Invited Paper
TuC5.1, September 1993;
- (3) Mikkelsen, B. u. a.: 20 Gbit/s Polarisation insensitive
Wavelength Conversion in Semiconductor Optical Amplifiers, ECOC '93, Montreux, Postdeadline
Paper ThP12.6, September 1993.
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2 stellt
schematisch einen vollständig optischen
Umsetzer T dar.
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Ein
derartiger Umsetzer empfängt
als Eingabe ein moduliertes optisches Signal S mit der Wellenlänge λ1 und liefert
als Ausgabe das Signal S mit einer von λ1 verschiedenen Wellenlänge λ2.
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Es
sind feste Umsetzer bekannt, d. h. Umsetzer, die immer die gleiche
Ausgangswellenlänge
liefern.
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Im
Gegensatz dazu sind andere bekannte Umsetzer hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbar.
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Dies
ist bei dem in 2 dargestellten Umsetzer der
Fall, der in Abhängigkeit
von einem Steuersignal CM eine Wellenlänge in eine andere Wellenlänge, die
aus einer Gesamtheit von Wellenlängen gewählt ist,
umsetzen kann.
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Es
sind verschiedene Wellenlängen-Umsetzungstechniken
bekannt, die ein Einstellen der Ausgangswellenlänge mittels einer elektrischen
Anweisung oder einer optischen Anweisung ermöglichen.
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Außerdem ist
aus dem Dokument
- (4) Le Coquil, E. und Hamel,
A.: Repartiteur optique, französische
Patentanmeldung Nr. 91 14 227 vom 19. November 1991 = FR-A-2 683
962 ein optischer Verteiler bekannt, der optoelektronische Umsetzer
benutzt.
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Dieser
bekannte Verteiler weist den Nachteil auf, nicht vollständig optisch
zu sein.
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In
der Tat unterbricht der Übergang
eines optischen bzw. Lichtsignals in ein elektronisches Signal die
Kontinuität
des Signals über
den Verteiler.
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Außerdem sind
weitere Verteiler bekannt, die Schaltmatrizen (räumliche Umschalter) umfassen.
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Jedoch
weisen diese weiteren bekannten Verteiler zahlreiche Nachteile auf,
die mit Eigenschaften der Bauelemente, die sie enthalten, im Zusammenhang
stehen.
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Insbesondere
weisen diese weiteren bekannten Verteiler den Nachteil auf, dass
sie vom Polarisationszustand der einfallenden Lichtsignale abhängig sind.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen optischen Verteiler, der die
vorhergehend genannten Nachteile nicht aufweist.
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Der
optische Verteiler, der Gegenstand der Erfindung ist, bewahrt die
optische Kontinuität
der einfallenden Lichtsignale und hängt nicht vom Polarisationszustand
dieser Signale ab.
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EP-A-0
494 831 (FUJITSU) beschreibt Umsetzer vom elektro-optischen Typ.
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Genau
gesagt hat die vorliegende Erfindung einen optischen Verteiler zum
Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er Folgendes umfasst:
- – M
optische Mittel zur Demultiplexierung nach der Wellenlänge, wobei
M eine ganze Zahl größer oder
gleich 2 ist, wobei jedes optische Demultiplexierungsmittel einerseits
einen Eingang besitzt, der dazu bestimmt ist, optische Eingangssignale zu
empfangen, deren Wellenlängen
voneinander verschieden und aus einer ersten Gruppe von N voneinander
verschiedenen Wellenlängen
gewählt
sind, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich
2 ist, und andererseits N Ausgangswege besitzt, wobei dieses Demultiplexierungsmittel
auf diesen Ausgangswegen die demultiplexierten optischen Signale
liefern kann;
- – Mittel
zur optischen Verarbeitung dieser demultiplexierten optischen Signale,
wobei diese Mittel zur optischen Verarbeitung Mittel zur optischen Kopplung
einer ersten Gesamtheit optischer Filtermittel, eine zweite Gesamtheit
vollständig
optischer Wellenlängenumsetzungsmittel
und mehrere Ausgänge
umfassen, wobei die Mittel der ersten und/oder der zweiten Gesamtheit
hinsichtlich der Wellenlänge
abstimmbar sind; und
- – Steuerungsmittel,
die dazu vorgesehen sind, die Mittel, die hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbar
sind, zu steuern,
und dadurch, dass die Mittel zur optischen
Kopplung, die erste Gesamtheit von Mitteln zur optischen Filterung
und die zweite Gesamtheit von Mitteln zur Wellenlängenumsetzung
dazu vorgesehen sind, jedem optischen Eingangssignal eine bestimmte
Wellenlänge
zu verleihen, die aus einer zweiten Gruppe von N voneinander verschiedenen
Wellenlängen
gewählt
ist, und unter der Steuerung der Steuerungsmittel an einen der Ausgänge dieses
optische Eingangssignal mit dieser bestimmten Wellenlänge zu liefern.
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Der
optische Verteiler, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist,
benutzt vollständig
optische Umsetzer.
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Er
findet, wie im Folgenden zu sehen sein wird, auf verschiedene Verbundnetzstrukturen
Anwendung.
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Der
Verteiler, der Gegenstand der Erfindung ist, ermöglicht die Verwendung einer
minimalen Anzahl Wellenlängen
und folglich einer minimalen Anzahl optischer Bauelemente, während er
gleichzeitig die optische Kontinuität eines Signals im gesamten Netz
bewahrt.
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Gemäß einer
ersten besonderen Ausführungsform
des Verteilers, der Gegenstand der Erfindung ist, umfassen die Mittel
zur optischen Verarbeitung N Gesamtheiten zur optischen Verarbeitung, wobei
jede Gesamtheit zur optischen Verarbeitung Folgendes umfasst:
- – einen
optischen Hauptkoppler mit M Eingängen und M Ausgängen,
- – M
optische Hilfskoppler, die jeweils einen Eingang und M Ausgänge umfassen,
- – M
optische Ausgangskoppler, die den M optischen Hilfskopplern entsprechend
zugeordnet sind und jeweils M Eingänge und einen Ausgang umfassen,
und
- – M × M optische
Filter und M × M
Wellenlängenumsetzer,
wobei wenigstens die optischen Filter hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbar
sind, wobei in der Gesamtheit zur optischen Verarbeitung mit Rang
p für jede
Zahl p im Bereich von 1 bis N der Eingang mit Rang i des Hauptkopplers
für jede
Zahl i im Bereich von 1 bis M mit dem Ausgangsweg mit Rang j des
Demultiplexierungsmittels mit Rang i verbunden ist, wobei die Zahl
j die Gesamtheit der Zahlen 1 bis M beginnend bei der Zahl p zyklisch
durchläuft,
die Ausgänge
des Hauptkopplers mit entsprechenden Eingängen der Hilfskoppler verbunden
sind und jeder Ausgang jedes Hilfskopplers mit einem Eingang des zugeordneten
Ausgangskopplers über
eines der optischen Filter, gefolgt von einem der Wellenlängenumsetzer,
verbunden ist.
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Gemäß einer
ersten besonderen Ausführung ist
jeder Wellenlängenumsetzer
fähig,
die Wellenlänge
eines einfallenden optischen Signals in eine feste Wellenlänge umzusetzen,
die aus der zweiten Gruppe von N Wellenlängen gewählt ist.
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Gemäß einer
zweiten besonderen Ausführung
ist jeder Wellenlängenumsetzer
hinsichtlich der Wellenlänge
abstimmbar und kann die Wellenlänge eines
einfallenden optischen Signals in irgendeine der Wellenlängen der
zweiten Gruppe von N Wellenlängen
umsetzen.
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Die
erste und die zweite Gruppe von N Wellenlängen können völlig gleich sein.
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Ganz
im Gegenteil können
die Wellenlängen der
zweiten Gruppe von N Wellen längen
von den Wellenlängen
der ersten Gruppe von N Wellenlängen verschieden
sein.
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Gemäß einer
zweiten besonderen Ausführungsform
des Verteilers, der Gegenstand der Erfindung ist, umfassen die Mittel
zur optischen Kopplung einen optischen Hauptkoppler mit M × N Eingängen und
M × N
Ausgängen
sowie M optische Ausgangskoppler mit N Eingängen und einem Ausgang, wobei die
Mittel zur optischen Filterung in der Anzahl M × N vorhanden sind und die
Ausgänge
des optischen Hauptkopplers mit den entsprechenden Eingängen der
optischen Ausgangskoppler verbinden, wobei die Ausgänge dieser
Letzteren die Ausgänge
der Mittel zur optischen Verarbeitung bilden, und die Mittel zur Wellenlängenumsetzung
in der Anzahl M × N
vorliegen und die Ausgangswege der Demultiplexierungsmittel mit
den entsprechenden Eingängen
des optischen Hauptkopplers verbinden.
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In
diesem Fall, in einer ersten besonderen Ausführung, sind die Wellenlängenumsetzungsmittel hinsichtlich
der Wellenlänge
abstimmbar und die Mittel zur optischen Filterung sind fest.
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In
einer zweiten besonderen Ausführung sind
die Wellenlängenumsetzungsmittel
fest und die Mittel zur optischen Filterung sind hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbar.
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen,
die nachstehend lediglich als Hinweis dienend und keineswegs einschränkend gegeben
sind, wobei sich auf die beigefügte
Zeichnung bezogen wird, worin
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1 wie
schon beschrieben Knoten eines Netzes zur optischen Nachrichtenübertragung
schematisch darstellt;
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2 wie
schon beschrieben einen hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbaren Umsetzer schematisch
darstellt;
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3 ein
Maschen aufweisendes Netz zur optischen Nachrichtenübertragung
schematisch darstellt;
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4 eine
schematische Darstellung einer ersten besonderen Ausführungsform
eines vollständig
optischen Verteilers ist, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist;
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5A bis 5E die
Funktionsweise eines optischen Verteilers gemäß der Erfindung schematisch
darstellen;
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6 ein
vermaschtes Netz zur optischen Nachrichtenübertragung schematisch darstellt;
und
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7 eine
schematische Darstellung einer zweiten besonderen Ausführungsform
des vollständig
optischen Verteilers ist, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist.
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In 3 ist
ein Netz zur optischen Nachrichtenübertragung, das eine Gesamtheit
von M "mehrfarbigen" Maschen umfasst,
wobei M eine ganze Zahl größer oder
gleich 2 ist, schematisch dargestellt.
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Jede
dieser Maschen enthält
eine bestimmte Anzahl Knoten, wobei jeder Knoten im Stande ist,
Informationen zu senden und/oder von anderen Knoten des Netzes zu
empfangen.
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Jede "mehrfarbige" Masche" hat die physikalische
Topologie einer Masche, in der jeder Knoten über eine Wellenlänge (Kanal)
verfügt,
die ihm für das
Senden und das Empfangen von Informationen eigen ist.
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Das
Netz von 3 ist ein zentral gesteuertes
Netz, das eine Zentralstation SC für diese Steuerung umfasst.
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Jede
Masche ist bidirektional mit dieser Zentralstation verbunden.
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Es
ist jeder Knoten des Netzes A(j, i) vermerkt, wobei der Index i
der Nummer der Masche entspricht, in der sich dieser Knoten befindet,
und der Index j der diesem Knoten zugeordneten Wellenlänge λj entspricht.
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In 3 ist
beispielsweise die Masche B1 zu sehen, die drei Knoten A(1, 1),
A(2, 1) und A(3, 1) umfasst.
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Außerdem ist
in 3 ein Verbindungsabschnitt 4 (Lichtleitfaser)
zu sehen, der die Zentralstation SC mit einem Knoten der Masche
B1 verbindet und worüber
die Nachrichtenverbindungen bidirektional sind.
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Das
gleiche gilt für
die Masche BM, wobei der entsprechende Verbindungsabschnitt das
Bezugszeichen 6 hat.
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Im
Falle der Masche B2 leitet eine Lichtleitfaser 8 die Nachrichten
von der Zentralstation zur Masche B2 weiter, während eine andere Lichtleitfaser 10 die
Nachrichten von dieser Masche B2 zur Zentralstation weiterleitet.
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Als
Ni ist die Anzahl der Knoten der Masche i vermerkt, wobei der Index
i irgendeinen der Werte von 1 bis M annimmt.
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Als
N ist die größte der
Anzahlen Ni vermerkt, wobei i im Bereich von 1 bis M ist und N die Anzahl
der Wellenlängen
ist, die ermöglicht,
die Gesamtheit des Netzes zu steuern (N ist eine ganze Zahl größer oder
gleich 2).
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Als λi ist die
Wellenlänge
vermerkt, die dem Knoten A(i, j) der Masche Bj für das Senden und das Empfangen
zugewiesen ist.
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Die
Zentralstation SC enthält
einen optischen Verteiler gemäß der Erfindung.
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In 4 ist
eine besondere Ausführungsform
des optischen Verteilers, der Gegenstand der Erfindung ist und der
in dieser Zentralstation SC verwendbar ist, schematisch dargestellt.
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Der
optische Verteiler gemäß der Erfindung, der
in 4 schematisch dargestellt ist, umfasst M Wellenlängendemultiplexer
D1, D2, ..., DM, die jeweils einen Eingang aufweisen, so dass es
insgesamt M Eingänge
gibt, die die Eingänge
des Verteilers sind.
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Diese
Eingänge
sind jeweils den Maschen zugeordnet, und der Demultiplexer Dj (wobei
j von 1 bis M läuft),
der mit der Masche Bj verbunden ist, ermöglicht, die Signale mit den
Wellenlängen λ1, λ2, ... λNj zu separieren.
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Die
auf diese Weise separierten Signale stehen auf Nj Ausgangswegen
von den N Ausgangswegen, die der Demultiplexer Dj aufweist, zur
Verfügung.
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In 4 sind
nur einige dieser Ausgangswege dargestellt.
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Jeder
Demultiplexer Dj (wobei j von 1 bis M läuft) kann mittels eines Kopplers
C mit einem Eingang und N Ausgängen
und mittels N Wellenlängenfiltern
F, die jeweils nur die Wellenlängen λ1, λ2, ..., λN durchlassen,
verwirklicht sein.
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Es
ist anzumerken, dass für
Nj < N die Ausgänge Nummer
Nj+1 bis N eines Demultiplexers Dj nicht genutzt werden.
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Außerdem umfasst
der Verteiler von 4 Mittel MT zur optischen Verarbeitung
der demultiplexierten Signale.
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Diese
Mittel MT zur optischen Verarbeitung umfassen N Schichten oder Gesamtheiten
zur optischen Verarbeitung, die in 4 mit den
Bezugszeichen CH1, CH2 ..., CHN bezeichnet sind.
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Jede
Schicht umfasst:
- – einen optischen Hauptkoppler 12 mit
M Eingängen
und M Ausgängen,
- – M
optische Hilfskoppler 14 mit jeweils einem Eingang und
M Ausgängen,
- – M
optische Ausgangskoppler 20 mit M Eingängen und einem Ausgang, wo
bei
diese Koppler 20 jeweils Kopplern 14 zugeordnet sind.
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Die
Ausgänge
des Kopplers 12 sind mit entsprechenden Eingängen von
Kopplern 14 verbunden.
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Jeder
Ausgang jedes Kopplers 14 ist mit einem Eingang des Kopplers 20,
der diesem Koppler 14 zugeordnet ist, über ein abstimmbares optisches Filter 22,
gefolgt von einem abstimmbaren Umsetzer 24, verbunden.
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Das
aus diesem Ausgang des Kopplers 14 kommende Licht durchläuft folglich
zuerst das Filter 22, daraufhin den Umsetzer 24 und
erreicht dann den Eingang des Kopplers 20.
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Jedes
der abstimmbaren optischen Filter 22 ist fähig, unter
den Wellenlängen λ1, λ2, ..., λN, die in dem
Verteiler benutzt werden, eine Wellenlänge zu wählen.
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Jeder
vollständig
optische, abstimmbare Umsetzer 24 ist fähig, eine Wellenlänge, die
zu ihm gelangt, in eine unter diesen Wellenlängen λ1, λ2, ..., λN gewählte Wellenlänge umzusetzen.
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Jede
der Schichten CH1, ..., CHN enthält
M Ausgänge
S1 ... SM, die jeweils aus den Ausgängen der Koppler 20 dieser
Schicht gebildet sind.
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So
gibt es M × N
Ausgänge,
welche die Ausgänge
des Verteilers von 4 bilden.
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Genauer
gesagt ist der Ausgang Nummer i jeder der Schichten der Mittel MT
zur optischen Verarbeitung mit der Masche Bi, wobei i von 1 bis
M läuft, optisch
verbunden.
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Nachfolgend
werden die optischen Verbindungen zwischen den Mitteln MT zur optischen
Verarbeitung und den Demultiplexern D1 ... DM des Verteilers von 4 erläutert.
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Für eine größere Klarheit
dieser 4 sind nur ein paar dieser optischen Verbindungen
in 4 dargestellt.
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Für die Schicht
CH1 ist der Eingang Nummer 1 des Kopplers 12 mit dem Ausgangsweg
Nummer 1 des Demultiplexers D1 verbunden, der Eingang Nummer 2 dieses
Kopplers 12 ist mit dem Ausgangsweg 2 des Demultiplexers
D2 verbunden, ..., der Eingang Nummer M dieses Kopplers 12 ist
mit dem Ausgangsweg Nummer M des Demultiplexers DM verbunden.
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Für die Schicht
CH2 ist der Eingang Nummer 1 dieses Kopplers mit dem Ausgangsweg
Nummer 2 des Demultiplexers D1 verbunden, der Eingang Nummer 2 dieses
Kopplers 12 ist mit dem Ausgangsweg Nummer 3 des Demultiplexers
D2 verbunden, ..., der Eingang Nummer M-1 dieses Kopplers 12 ist mit
dem Ausgangsweg Nummer M des Demultiplexers DM-1 verbunden, und
der Eingang Nummer M dieses Kopplers 12 ist mit dem Ausgangsweg
Nummer 1 des Demultiplexers DM verbunden.
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Allgemein
ist für
die Schicht Nummer p, wobei p eine ganze Zahl ist, die irgendei nen
der Werte 1 bis N annimmt, der Eingang Nummer 1 des entsprechenden
Kopplers 12 mit dem Ausgangsweg p des Demultiplexers D1
verbunden, der Eingang Nummer 2 dieses Kopplers 12 ist
mit dem Ausgangsweg Nummer p+1 des Demultiplexers D2 verbunden, ...,
der Eingang Nummer M dieses Kopplers 12 ist mit dem Ausgangsweg
Nummer p-1 des Demultiplexers DM verbunden.
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Was
alle diese optischen Verbindungen anbelangt, so wird angemerkt,
dass einfach durch zyklisches Vertauschen der Eingangswellenlängen von einer
Schicht zur nächsten übergegangen
wird.
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Der
Verteiler von 4 umfasst außerdem Steuerungsmittel G,
die jedes der abstimmbaren optischen Filter 22 und jeden
der abstimmbaren Umsetzer 24 steuern.
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Genauer,
in Anbetracht der Tatsache, dass ein erster Knoten des Netzes mit
einem zweiten Knoten dieses Netzes kommunizieren möchte, informiert der
erste Knoten die Steuerungsmittel G, und diese stimmen in geeigneter
Weise die Filter 22 und die Umsetzer 24 ab, derart,
dass der erste Knoten mit dem zweiten Knoten über den Verteiler kommunizieren
kann.
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Es
sei beispielsweise eine von einem Knoten Ai gesendete Information
mit der Wellenlänge λi betrachtet,
wobei dieser Knoten in der Masche Bj des Netzes ist.
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Diese
Information kommt an einer der Schichten des Verteilers an.
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In
dieser Schicht wird das abstimmbare optische Filter, das der Empfängermasche
entspricht, beispielsweise als Bj1 vermerkt, auf die Wellenlänge λi abgestimmt.
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Der
abstimmbare Umsetzer, der diesem abstimmbaren Filter zugeordnet
ist, wird seinerseits auf die Wellenlänge des Knotens Ai1 abgestimmt,
der Empfänger
der von dem Knoten Ai kommenden Informationen ist und sich in der
Masche Bj1 befindet.
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5A bis 5E zeigen
die Funktionsweise eines Verteilers gemäß der Erfindung bei zwei Maschen
B1 (5A) und B2 (5B) genauer.
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Die
Masche B1 enthält
drei Knoten A(1, 1), A(2, 1) und A(3, 1).
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Die
Masche B2 enthält
zwei Knoten A(1, 2) und A(2, 2).
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In
diesem Beispiel werden drei Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 zum Senden und Empfangen von
Informationen benutzt, wobei in diesem Fall N folglich gleich 3
ist.
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Genauer
senden und empfangen die Knoten A(1, 1) und A(1, 2) Informationen
auf der Wellenlänge λ1.
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Die
Knoten A(2, 1) und A(2, 2) senden und empfangen Informationen auf
der Wellenlänge λ2.
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Der
Knoten A(3, 1) sendet und empfängt
Informationen auf der Wellenlänge λ3.
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Für jeden
Knoten ist der Sender als e vermerkt, und der Empfänger ist
als r vermerkt.
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Die
Anzahl M ist in diesem Fall gleich 2.
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Der
Verteiler umfasst hier drei Schichten: CH1 (5C), CH2
(5D) und CH3 (5E).
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In 5A ist
ein Demultiplexieren nach den Wellenlängen λ1, λ2 und λ3 zu sehen, und in 5B ein
Demultiplexieren nach den Wellenlängen λ1 und λ2.
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Die
Bezugszeichen E1, E2, E3, e1 und e3 ermöglichen, in 5A bis 5E die
Verbindungen; nach diesem Demultiplexieren, mit den drei Schichten
des Verteilers zu erkennen.
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Außerdem ist
in diesen 5A bis 5E zu
sehen, wie die Ausgänge
S1, S2, S3, s1, s2 und s3 dieser Schichten mit zwei Maschen verbunden sind.
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In 5C sind
vier abstimmbare optische Filter F1 bis F4 der Schicht CH1 zu sehen,
die entsprechend den vier abstimmbaren Umsetzern T1 bis T4 dieser
Schicht zugeordnet sind.
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In 5D sind
zwei abstimmbare optische Filter F5 und F6 der Schicht CH2 zu sehen,
die entsprechend den zwei abstimmbaren Umsetzern T5 und T6 dieser Schicht
zugeordnet sind.
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In 5E sind
vier abstimmbare optische Filter F7 bis F10 der Schicht CH3 zu sehen,
die entsprechend den vier abstimmbaren Umsetzern T7 bis T10 dieser
Schicht zugeordnet sind.
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In 5A bis 5E sind
die Steuerungsmittel des betrachteten Verteilers nicht dargestellt.
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Außerdem sind
für eine
größere Klarheit
von 5A bis 5E die
Elemente, die von diesen Figuren nicht gebraucht werden (Eingänge und/oder Ausgänge einiger
Koppler, einige Filter, einige Umsetzer), nicht gezeigt.
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Nicht
dargestellt sind beispielsweise einer der zwei Eingänge und
einer der zwei Ausgänge
des Kopplers 12 der Schicht CH2.
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Der
dritte Ausgangsweg des Demultiplexers D2 (der Masche B2 zugeordnet)
ist auch nicht dargestellt.
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Beispielsweise
sei angenommen, dass der Knoten A(3, 1) eine Nachricht an den Knoten
A(2, 2) sendet.
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Diese
Nachricht wird auf der Wellenlänge λ3 gesendet,
breitet sich in der Masche B1 aus und läuft in den Verteiler in der
Schicht CH3 ein.
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In
dieser Schicht wird sie durch das Filter F9 des Ausgangs s3 ausgewählt, anschließend durch den
Umsetzer T9 auf die Wellenlänge λ2 umgesetzt.
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Das
Signal läuft
folglich über
den Ausgang s3 mit der Wellenlänge λ2 aus, die
dem Knoten A(2, 2), dem zweiten Knoten der Masche B2, entspricht.
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Für ein Senden
einer Nachricht vom Knoten A(1, 1) zum Knoten A(2, 1) wird das Filter
F3 auf λ1 abgestimmt
und der Umsetzer T3 auf λ2.
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Für ein Senden
einer Nachricht vom Knoten A(2, 1) zum Knoten A(1, 1) wird das Filter
F1 auf λ2 abgestimmt
und der Umsetzer T1 auf λ1.
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Für ein Senden
einer Nachricht vom Knoten A(1, 2) zum Knoten A(3, 1) wird das Filter
F7 auf λ1 abgestimmt
und der Umsetzer T7 auf λ3.
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Im
Falle eines Netzes mit Maschen, wovon jeder Knoten für den Empfang
von Informationen ein hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbares (durch die
Steuerungsmittel gesteuertes) Filter enthält, ist es möglich, einen
Verteiler zu benutzen, der einfacher als jener von 4 ist,
indem bei dem Verteiler dieser Letzteren die abstimmbaren Umsetzer
durch feste Umsetzer ersetzt werden, die auf feste Wellenlängen eingestellt
sind.
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Außerdem kann
ein weiterer Verteiler gemäß der Erfindung
verwirklicht werden, bei dem die Filter 22 von 4 immer
noch auf die Wellenlängen λ1 bis λN abstimmbar
sind, die Umsetzer 24 jedoch auf die Wellenlängen A1
bis AN, die von den Wellenlängen λ1 bis λN verschieden
sind, abstimmbar sind, wodurch sich zweimal mehr Wellenlängen als
in dem Fall von 4 ergeben.
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Dieser
weitere Verteiler ist mit einem Netz mit Maschen verwendbar, in
dem die Knoten Informationen auf Wellenlängen senden, die aus der Gesamtheit λ1 bis λN gewählt sind,
und Informationen auf Wellenlängen
empfangen, die aus der Gesamtheit A1 bis AN gewählt sind.
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Dies
ermöglicht,
die Ausführung
eines Netzes mit Maschen, wovon jeder Knoten Sender und gleichzeitig
Empfänger
ist, zu vereinfachen.
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In 6 ist
schematisch ein weiteres Netz zur optischen Nachrichtenübertragung
dargestellt, das ein vermaschtes Netz bildet.
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Dieses
Netz umfasst sechs Knoten A1 bis A6.
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Außerdem sind
in 6 die mit dem Bezugszeichen 26 versehenen
Verbindungsabschnitte (Lichtleitfasern) zu sehen, die ermöglichen,
die Knoten miteinander zu verbinden.
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Es
ist zu sehen, dass der Knoten A1 über einen solchen Verbindungsabschnitt
mit dem Knoten A2 verbunden ist, der seinerseits über solche
Verbindungsabschnitte mit den Knoten A3, A5 und A6 verbunden ist.
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Was
den Knoten A3 anbelangt, so ist er mit dem Knoten A6 und dem Knoten
A4 verbunden.
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Für die Nachrichtenübertragung
zwischen den verschiedenen Knoten des Netzes wird eine Gesamtheit
von Wellenlängen λ1 bis λN benutzt,
und wenn zwei Knoten kommunizieren wollen, werden den Verbindungsabschnitten
geeignete Wellenlängen
zugewiesen, die ermöglichen,
von einem Knoten zum anderen zu gelangen.
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Nachstehend
ist ein Algorithmus angegeben, der ermöglicht, einer Übertragung
zwischen zwei Knoten Ai und Aj des Netzes, wobei i und j in dem
betrachteten Beispiel unter den Zahlen 1 bis 6 gewählt sind,
wobei i von j verschieden ist, Wellenlängen zuzuweisen.
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Das
vermaschte Netz von 6 umfasst außerdem Steuerungsmittel, die
in 6 nicht gezeigt sind, in 7 jedoch
das Bezugszeichen G1 tragen.
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Wenn
diese Steuerungsmittel darüber
informiert sind, dass eine Nachrichtenverbindung zwischen den Knoten
Ai und Aj aufzubauen ist, bestimmen sie einen physikalischen Weg
zwischen diesen Knoten Ai und Aj und weisen den verschiedenen Verbindungsabschnitten
dieses Weges Wellenlängen zu.
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Die
Wellenlängen
werden mit dem folgenden Algorithmus zugeteilt: Für jeden
Verbindungsabschnitt Ap – Ap
+ 1, wobei p von 0 bis K – 1
läuft,
mit A0 = Ai und AK = Aj,
- – wird einem Index k der Wert
1 gegeben,
- – wenn λk auf dem
Weg schon benutzt wird, dann wird k durch k+1 ersetzt, andernfalls
wird dem Verbindungsabschnitt λk
zugewiesen,
- – es
wird in die vorhergehende Zeile zurückgesprungen, bis dem Verbindungsabschnitt
eine Wellenlänge
zugeordnet ist.
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Ein
Anwendungsbeispiel für
diesen Algorithmus ist in 6 dargestellt,
wobei zwei Wellenlängen λ1 und λ2 verwendet
werden.
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Für eine Nachrichtenverbindung
vom Knoten A1 zum Knoten A3 wird vom Knoten A1 zum Knoten A2 mit
der Wellenlänge λ1 und vom
Knoten A2 zum Knoten A3 mit dieser Wellenlänge λ1 gegangen.
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Für eine Nachrichtenverbindung
vom Knoten A5 zum Knoten A4 wird vom Knoten A5 zum Knoten A2 mit
der Wellenlänge λ1, vom Knoten
A2 zum Knoten A3 mit der Wellenlänge λ2 und vom
Knoten A3 zum Knoten A4 mit der Wellenlänge λ1 gegangen.
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Für eine Nachrichtenverbindung
vom Knoten A6 zum Knoten A5 wird vom Knoten A6 zum Knoten A2 mit
der Wellenlänge λ1 und vom
Knoten A2 zum Knoten A3 mit der Wellenlänge λ2 gegangen.
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Um
diese verschiedenen Nachrichtenverbindungen aufzubauen, können optische
Verteiler gemäß der Erfindung
von der Art, die in 7 schematisch dargestellt ist,
verwendet werden.
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In
jedem der Knoten des vermaschten Netzes wird ein Verteiler dieser
Art angeordnet, so dass es in dem Fall von 6 sechs
Verteiler gibt.
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Wie
im Folgenden deutlicher wird, umfasst dieser Verteiler Elemente
(optische Filter oder Umsetzer), die hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbar sind.
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Die
Steuerungsmittel G1 des Netzes sind dann dafür vorgesehen, diese abstimmbaren
Elemente in geeigneter Weise zu steuern, um die gewünschten
Nachrichtenverbindungen zwischen den Knoten des Netzes aufzubauen.
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Jeder
Knoten ist mit einem Informationssender und einem Informationsempfänger ausgestattet, die
in 6 nicht dargestellt sind.
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Der
in 7 schematisch dargestellte Verteiler gemäß der Erfindung
ist dafür
bestimmt, in einem Knoten eines vermaschten Netzes angeordnet zu
werden, wobei dieser Knoten mit M-1 Verbindungsabschnitten versehen
ist, die ihn mit M-1 weiteren Knoten des vermaschten Netzes verbinden.
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In
dem Beispiel von 6 ist die Anzahl M für den Knoten
A2 des Netzes gleich 5.
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Der
Verteiler von 7 umfasst M Wellenlängendemultiplexer
d1, d2, ..., dM, wobei jeder Demultiplexer einen Eingang und N Ausgangswege
besitzt.
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Die
Eingänge
der Demultiplexer d1, d2, ..., dM-1 sind jeweils mit Verbindungsabschnitten
verbunden, die zu dem Knoten führen,
in dem sich dieser Verteiler befindet.
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Diese
Eingänge
empfangen optische Signale, deren Wellenlängen aus der Gesamtheit der
N Wellenlängen λ1 bis λN gewählt sind.
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Jeder
Demultiplexer liefert auf seinen Ausgangswegen demultiplexierte
optische Signale.
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Der
Weg Nummer 1 dieses Demultiplexers liefert ein Signal mit der Wellenlänge λ1, der Weg Nummer
2 ein Signal mit der Wellenlänge λ2 ... und der
Weg Nummer N ein Signal mit der Wellenlänge λN.
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Derartige
Demultiplexer können
mit Hilfe von optischen Kopplern und optischen Filtern verwirklicht werden,
wie weiter oben in dem Fall von 4 deutlich
geworden ist.
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Der
Eingang des Demultiplexers dM ist der Einbringung von Informationen,
die von dem Knoten stammen, in dem sich der Verteiler befindet,
vorbehalten.
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Der
Verteiler von 7 umfasst außerdem:
- – einen
optischen Koppler 28 mit M × N Eingängen und M × N Ausgängen,
- – M
optische Ausgangskoppler 30 mit N Eingängen und einem Ausgang,
- – M × N abstimmbare,
vollständig
optische Umsetzer 32, und
- – M × N feste
optische Filter 34.
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Jeder
der Umsetzer 32 ist mittels der Steuerungsmittel G1 gesteuert.
Er ist fähig,
die Wellenlänge
eines einfallenden optischen Signals in eine Wellenlänge umzusetzen,
die unter den Wellenlängen λ1 bis λN gewählt ist.
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Die
jeweiligen Ausgänge
S1, S2, ..., SM der optischen Koppler 30 stellen die M
Ausgänge
des Verteilers von 7 dar.
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Die
Ausgänge
S1, S2, ..., SM – 1
sind jeweils optisch, durch nicht dargestellte Mittel, mit den Verbindungsabschnitten
verschaltet, die den Knoten, in dem sich der Verteiler befindet,
mit M-1 weiteren Knoten verbinden.
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Der
Ausgang SM ist der Ausgabe der Informationen, die für diesen
Knoten bestimmt sind, vorbehalten.
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Wie
in 7 zu sehen ist, sind die Eingänge des optischen Hauptkopplers 28 entsprechend über M × N abstimmbare
Umsetzer 32 mit M × N
Ausgangswegen der verschiedenen Multiplexer d1 bis dM verbunden.
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Wie
ebenfalls aus 7 ersichtlich ist, sind die
N Eingänge
jedes optischen Kopplers 30 über N feste optische Filter 34 entsprechend
mit den N Ausgängen
des optischen Hauptkopplers 28 verbunden.
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Genauer
gesagt sind die N festen optischen Filter, die jedem Koppler 30 zugeordnet
sind, jeweils nur für
die Wellenlängen λ1 bis λN durchlässig.
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In
dem Beispiel von 7 werden die an den verschiedenen
Ausgängen
des Verteilers gewünschten
Wellenlängen
durch Abstimmen der Umsetzer 32 ausgewählt.
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Als
Variante wird ein weiterer Verteiler gemäß der Erfindung erhalten, indem
die Umsetzer 32 durch feste Umsetzer und die optischen
Filter 34 durch hinsichtlich der Wellenlänge abstimmbare
optische Filter ersetzt werden.
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In
diesem weiteren Verteiler überführen die
N Umsetzer, die jedem Demultiplexer zugeordnet sind, die Wellenlänge eines
einfallenden Signals entsprechend in die Wellenlängen λ1 bis λN.
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Außerdem ist
bei diesem weiteren Verteiler jedes der optischen Filter abstimmbar,
um eine gewünschte
Wellenlänge
unter den Wellenlängen λ1 bis λN zu wählen, wobei
dieses Filter selbstverständlich
mittels der Steuerungsmittel des Netzes gesteuert ist.
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Durch
Abstimmen dieser abstimmbaren Filter wählen diese Steuerungsmittel
die an den verschiedenen Ausgängen
dieses weiteren Verteilers gewünschten
Wellenlängen
aus.
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Es
ist ersichtlich, dass Verteiler von der Art wie jener von 7,
die in den Knoten des vermaschten Netzes angeordnet sind, in der
Tat die Ausführung
des weiter oben angegebenen Algorithmus ermöglichen.
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Verteiler
von der Art wie jener von 7 (oder
der Variante dieser) ermöglichen
die dynamische Steuerung eines vermaschten Netzes.
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Derartige
Verteiler ermöglichen
jedoch auch, ein vermaschtes Netz zu Zeitpunkten zu konfigurieren,
die durch Zeiträume
getrennt sind, die gegenüber
der Dauer der von diesem Netz zu übertragenden Nachrichten groß sind.
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Es
stehen nun vollständig
optische Verteiler zur Verfügung,
die für
Nutzsignale (beispielsweise für Signale
vom Typ SHD für "Synchronous Digital
Hierarchy" oder
plesichrone Signale) durchlässig
sind.