DE69732814T2

DE69732814T2 - Optisches Paketvermittlungssystem

Info

Publication number: DE69732814T2
Application number: DE69732814T
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Gerardus Maria Van Der Tol
Original assignee: Koninklijke KPN NV
Current assignee: OL Security LLC
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: ATE291823T1; NL1005263C2; US5900957A; DE69732814D1; EP0794684B1; EP0794684A1

Description

A. Technischer Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der optischen Signalverarbeitungssysteme. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Adressfelderkennung in einem optischen paketvermittelnden Netzwerk.
2. Stand der Technik
In einem optischen paketvermittelnden Netzwerk werden Daten häufig in digitaler Form durch das Netzwerk in optischen Paketen transportiert. Ein optisches Paket ist ein optisches Signal, welches mit Daten moduliert ist, von einer gewissen Frequenz und mit einer bestimmten definierten Struktur. Es ist üblich, dass solch ein Paket, wie beispielsweise eine ATM-Zelle, einen Kopfabschnitt und einen Datenabschnitt umfasst, die im Nachhinein als Adressfeld („header") und Informationsfeld („payload") bezeichnet werden. Das Adressfeld umfasst unter anderem codierte Weiterleitungs- und/oder Zielinformationen, während das Informationsfeld die tatsächlichen Daten enthält, die durch das Netzwerk zu transportieren sind. Sobald es in einem Knoten des Netzwerk ankommt, muss ein optisches Paket auf der Basis der Information im Adressfeld des Paketes entweder zu einem Empfänger durchverbunden werden, der mit dem Knoten verbunden ist, oder zu einem folgenden Knoten weitergeleitet werden. Das Adressfeld des Paketes muss daher für den Transport zu einem folgenden Knoten gelesen und möglicherweise verändert werden, während das Informationsfeld ungelesen und unverändert bleibt (oder verbleiben kann). Im Prinzip können optische Pakete aus der optischen Domäne zu diesem Zweck zuerst in die elektrische Domäne gewandelt werden; in der elektrischen Domäne können die Pakete nach Analyse und möglicher Modifikation des Adressfeldes dann vermittelt werden; und nachfolgend können die vermittelten Pakete wieder in die optische Domäne gewandelt werden. Im Licht des Wunsches nach immer höheren Bit-Geschwindigkeiten, ist diese Umschaltprozedur sehr schnell ziemlich langsam. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die optischen Pakete in der optischen Domäne zu belassen, soweit als möglich, und optisch zu schalten. Das optische Schaltungsmittel, welches hier angewandt werden muss, erfordert jedoch einen elektrischen Treiber. Zu diesem Zweck wird ein relativ kleiner Anteil (beispielsweise 10%) der optischen Leistung, die in dem optischen Paket enthalten ist, abgespalten, um hiervon nach Analyse der Adressen- oder Weiterleitungsinformation im Adressfeld in der optischen oder der elektrischen Domäne elektrische Steuersignale abzuleiten, um die optischen Schaltmittel anzusteuern. Falls notwendig, wird das optische Paket (d.h. der verbleibende Anteil der Signalleistung, welche die volle Paketinformation enthält) über temporäre Speichermittel, wie beispielsweise eine Verzögerungsleitung, zu einem Eingang der Schaltmittel geleitet.
Eine Technik, bei der die Adressfeld-Analyse in der elektrischen Domäne ausgeführt wird, ist beispielsweise aus der Druckschrift [1] bekannt (für weitere bibliographische Daten im Bezug auf die genannten Druckschriften siehe hier unter C). In diesem Fall wird der abgeteilte Abschnitt des Paketsignals, der die volle Paketinformation enthält, vollständig in ein elektrisches Signal gewandelt. Da die Länge des Adressfeld-Signals im Allgemeinen sehr viel kürzer als das Informationsfeld-Signal ist (für eine ATM-Zelle ist beispielsweise das Längenverhältnis des Adressfeldes und des Informationsfeldes ungefähr 1:10), benützt es in der Tat eine unangemessen lange Zeit, bevor die tatsächliche Analyse starten kann.
Aus der Druckschrift [2] ist eine Technik bekannt, bei der von dem abgesplitteten Anteil des optischen Signals einer ATM-Zelle mit der Hilfe eines Synchronisations-Signals, welches gleichzeitig von dem abgesplitteten Teil erhalten worden ist, nur die ersten fünf Bytes (das Adressfeld) in ein elektrisches Signal gewandelt werden. Von der Analyse dieses elektrischen Adressfeld-Signals wird ein Antriebssignal für die Schaltmittel abgeleitet. Die Analyse ergibt auch ein neues Adressfeld-Signal, welches in ein optisches Signal gewandelt wird. Über einen Strahl-Einkoppler wird das neue Adressfeld-Signal synchron zu den anderen Abschnitten des ATM-Zellensignals hinzugekoppelt, um das alte Adressfeld-Signal darin zu ersetzen.
Aus der Druckschrift [3] ist ein Netzwerk bekannt, in dem von dem abgesplitteten Abschnitt des optischen Paketsignals in dem optischen Bereich das Adressfeld-Signal getrennt wird. In der besagten Druckschrift wird ein optisches Telekommunikations-System beschrieben, in dem die Übertragung von Paketen stattfindet, die aus optischen Datensignalen einer ersten Wellenlänge, die mit zu übermittelnden Daten moduliert sind, und einem optischen Steuersignal einer zweiten Wellenlänge bestehen. Die zweite Wellenlänge ist für eine bestimmte Zieladresse spezifisch und bildet daher in der Tat das Adressfeld-Signal des Paketes. Ein Netzwerkknoten des Systems ist mit einem optischen Schalter versehen und mit Steuermitteln, die selektiv auf Signale der zweiten Wellenlänge für das weiterleiten eines betreffenden Paketes durch den Schalter reagieren. In diesem Falle wird ein Anteil der Signalleistung eines Paketes abgeteilt und durch Filtern in Bezug auf ein Signal der zweiten Wellenlänge untersucht, welche für einen Knoten spezifisch ist. Bei Erfassung des besagten knotenspezifischen Signals wird das besagte Signal in die elektrische Domäne gewandelt und als Steuersignal für den Schalter an gewandt. Das System, welches aus der Druckschrift [3] bekannt ist, hat eine Anzahl von Grenzen. Als Ergebnis der Anwendung der Signale von verschiedenen Wellenlängen innerhalb eines Paketes sind besondere Messungen erforderlich, um Dispersionsproblemen Herr zu werden. Der Wellenlängen-Bereich, von dem die knotenspezifischen Wellenlängen zu wählen sind, ist nicht länger für eine mögliche Erweiterung der Übertragungskapazität des Netzwerkes verfügbar. Es gibt keinen Hinweis auf eine Möglichkeit, Pakete einer anderen Destination zuzuweisen, während sie auf dem Wege sind.
Neben den schon genannten Grenzen hat die oben beschriebene bekannte Technik weiterhin den Nachteil, dass aufgrund des Abteilens des Signals zum Zwecke der Analyse des Adressfeldes des Paketes ein Anteil der Paketsignal-Leistung verloren ist. In der Technik der Druckschrift [2] tritt solch ein Signalverlust auch im Strahlenkoppler auf, an den das neue Adressfeld-Signal synchron zum Zwecke des Ersatzes des alten Adressfeldes im Paketsignal zugekoppelt wird. Solche Signalverluste erfordern zusätzliche Signal-Verstärkungen, insbesondere, falls Pakete über verschiedene Knoten weiterzuleiten sind.
Aus den Druckschriften [12] und [13] ist eine Zwischenverbindungstechnik für ein mehrere Stufen umfassendes optisches Vermittlungsnetzwerk bekannt, bei dem die Übertragung von Daten- und Adressinformation durch das Mittel von optischen Signalen stattfindet, die sich im freien Raum ausbreiten, und die gegeneinander orthogonal polarisiert sind. Für Schaltzwecke wird ein Adresssignal, zu jedem Zweck ein Anteil der Leistung eines Adresssignals, von dem entsprechenden Datensignal in einem sogenannten partiellen Polarisationsstrahl-Teiler (PPBS für partial polarisation beam splitter) abgetrennt. Dieses Adresssignal wird dann in der elektrischen Domäne mit einem Referenz-Adresssignal verglichen, bei dem es sich um ein Adresssignal von einem anderen Datensignal handeln kann. Basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs wird das bezuggenommene Datensignal mit dem ihm vorausgegangenen Adresssignal (mit verminderter Leistung) durchgeschaltet. Ein grosser Vorteil der Anwendung der einander gegensätzlich orthogonalen Polarisationszustände für das Adresssignal und das Datensignal erwähnt die Druckschrift, dass die besagten Signale in einer einfachen Art und Weise durch Anwendung von passiven optischen Vorrichtungen getrennt werden können. Eine Restriktion dieser Technik liegt darin, dass eine gute optische Trennung, auf der Basis von Polarisation, Polarisationsstrahlteiler erfordert, die kontinuierlich die richtige Orientierung in Bezug auf die Polarisation der zu trennenden Signale aufweisen. Bei Zwischenverbindungs-Anwendungen ist dies kein Problem, da die zu überbrückenden Distanzen oft nur im Bereich von Zentimetern liegen. In optischen paketvermittelnden Netzwerken, wie solche die für Telekommunikationszwecke eingesetzt werden, und in denen optische Signalübertragung über Abstände stattfindet, die eher in der Grössenordnung von Kilometern liegen, und über Übertragungsleitungen wie Glasfaserverbindungen, die üblicherweise nicht polarisationserhaltend sind, kann dies nicht ohne weitere Massnahmen garantiert werden.
B. Zusammenfassung der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist es, ein optisches paketvermittelndes Netzwerk anzugeben, welches nicht die besagten Grenzen und Nachteile des Standes der Technik aufweist. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Anwendung von der Polarisation als physikalische Grösse, wie aus den Druckschriften [12] und [13] bekannt ist, und auf der Basis von welcher das Adressfeldsignal von dem Paketsignal in der optischen Domäne getrennt werden kann, auch geeignet für die Übertragung über optische Leitungsverbindungen, beispielsweise in paketvermittelnden Telekommunikationsnetzwerken verfügbar zu machen. Die Erfindung wird hierbei auf optische Pakete angewandt, bei denen es sich um optische Signale handelt, von denen die Signalabschnitte das Adressfeld und das Informationsfeld ausbilden, die Signale gleicher Wellenlänge mit verschiedenen Polarisationen sind. In diesem Zusammenhang setzt die Erfindung die Tatsache ein, dass, obwohl die Polarisation selbst nicht in optischen Fasern erhalten wird, die üblicherweise für standardisierte optische Verbindungen eingesetzt werden, die Winkelbeziehung, die zwei unterschiedliche Polarisations-Zustände in einer Poincaré-Darstellung besitzen, als Punkte auf der Poincaré-Kugel, beibehalten wird. Darüber hinaus setzt die Erfindung die Tatsache ein, dass in üblichen optischen Vermittlungen diese Winkelbeziehung auch erhalten wird und dass im Prinzip keine Signalleistung in Polarisationsstrahl-Teilern, Polarisationsstrahl-Kombinierern und – Steuerungen verloren geht.
In der weiteren Beschreibung der Erfindung werden die optischen Signal-Anteile, die jeweils das Adressfeld und das Informationsfeld eines optischen Paketsignals darstellen, als Adresssignal beziehungsweise als Datensignal bezeichnet; und das optische Paketsignal, von dem das Adresssignal und das Datensignal entsprechend ihrer unterschiedlichen Polarisations-Zustände polarisiert sind, werden hier als Polarisationspaket-Signale bezeichnet.
Eine Paketvermittlung zum Schalten von optischen Paketsignalen, die mit einem Adresssignal und einem Datensignal versehen sind, die gemäss einander unterschiedlichen Polarisationszuständen polarisiert sind, wobei der Schalter optische Schaltmittel umfasst, die mit einem oder mehreren Eingängen versehen sind und mit zwei oder mehreren Ausgängen, die so angeordnet sind, um jeweils die einlaufenden und ausgehenden optischen Übertragungsleitungen zu verbinden, mit polarisationstrennenden Mitteln zum Trennen der Adresssignale von den Paketsignalen, welche über die einlaufenden Übertragungsleitungen eintreten, und mit Steuermitteln zum Ableiten von Steuersignalen von den getrennten Adresssignalen zum Steuern der Weiterleitung durch die Vermittlungsmittel von Paketsignalen von dem Eingang, an dem das entsprechende Paketsignal eingegangen ist, bis zu einem Ausgang der Schaltmittel, der von dem getrennten Adresssignal des zugeordneten Paketsignals abgeleitet ist und zur Definition von der die aus den Druckschriften [12] und [13] bekannte Technik eingesetzt wird, ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass je Eingang der Schaltmittel die polarisationstrennenden Mittel einen Polarisationsstrahlteiler umfassen, der von einer Polarisationssteuerung vorausgegangen wird zum Steuern der relativen Polarisations-Orientierung eines einlaufenden Paketsignals in Bezug auf den Polarisationsstrahl-Teiler, wobei das Datensignal und das Adresssignal jeweils an einem ersten und zweiten Ausgangs-Anschluss des Polarisationsstrahl-Teilers austreten. Eine Übertragungsleitung hat hier die Bedeutung, dass sie alle optischen leitenden Verbindungen umfasst, die nicht im freien Raum sind und die für die optische Signalübertragung geeignet sind, wie beispielsweise optische Faserverbindungen. Der Einsatz von Polarisations-Steuermitteln kann gewährleisten, dass einlaufende polarisierte Paketsignale immer optimal in Bezug auf die polarisationstrennenden Mittel orientiert sind. Da das Adresssignal und das Datensignal dieselbe Wellenlänge aufweisen, kann ein Dispersionsproblem, welches im Falle der aus der Druckschrift [3] bekannten Technik auftreten kann, hier nicht auftreten.
Vorzugsweise sind die Steuermittel mit Adressmodifikationsmitteln versehen zum Erzeugen, in Antwort auf ein Paketsignal, welches eingetreten ist, von einem modifizierten optischen Adresssignal, welches im Wesentlichen die gleiche Wellenlänge wie das getrennte Adresssignal aufweist, und dass der Eingang des Paket schalters weiterhin polarisationsstrahl-kombinierende Mittel zum Kombinieren des modifizierten optischen Adresssignals und des Datensignals, welches durch einen ersten Ausgangsanschluss des Polarisationsstrahl-Teilers austritt, in ein polarisiertes Paket aufweist, wobei das polarisationsstrahl-kombinierende Mittel mit einem ersten Eingangs-Anschluss, der mit dem ersten Ausgangs-Anschluss des entsprechenden Polarisationsstrahl-Teilers verbunden ist, mit einem zweiten Eingangs-Anschluss, der mit den adressmodifizierenden Mitteln verbunden ist, und mit einem Ausgangs-Anschluss versehen ist, der mit einem Eingang der Schaltmittel verbunden ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Paketvermittlung gemäss der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet.
Die Erfindung liefert auch ein optisches paketvermittelndes Netzwerk mit einer Anzahl von Knoten, die mit optischen Verbindungen verbunden sind, in welchem Netzwerk ein erster Knoten der Anzahl von Knoten mit Übertragungsmitteln zum Erzeugen und Übertragen von optischen Paketsignalen über die optische Verbindung versehen ist, in denen jedes Paketsignal ein Adresssignal und ein Datensignal umfasst, die gemäss zueinander unterschiedlichen Polarisationszuständen polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Knoten der Anzahl von Knoten mit einer Paketvermittlung nach der Erfindung versehen ist. Die Adressmodifikations-Mittel der Paketvermittlung und die Übertragungsmittel haben den Vorteil, dass sie in gut integrierbaren Komponenten implementiert werden können.
Ein Vorteil der Anwendung der Polarisation als unterscheidende physikalische Grösse des Adresssignals und des Datensignals in einem optischen Paketsignal kann weiter sein, dass die Position des Adresssignals nicht länger kritisch innerhalb der Paketstruktur ist. Aufgrund dieser Tatsache ist die Paketstruktur nicht notwendigerweise an eine Struktur gebunden, in der das Adressfeld zuerst auftritt und die Länge eines optischen Paketes kann begrenzt werden. Dies erfordert jedoch, dass jeder Empfänger, der mit dem Netzwerk verbunden ist, mit einem Polarisationsstrahl-Teiler und getrennten Detektoren für beide Polarisationen versehen ist, um fähig zu sein, die volle Paketinformation zu empfangen. Auf der anderen Seite kann sowohl die Übertragungsvorrichtung als auch die Adressersatz-Vorrichtung in einer weniger zeitkritischen Art und Weise arbeiten und macht diese Vorrichtungen einfacher und billiger.
Aus den Druckschriften [4] und [5] sind Techniken bekannt, in denen die Adresserkennung in der optischen Domäne stattfindet. In diesem Zusammenhang wird ein synchron erzeugtes Bit-Muster lokal (d.h. in einem Knoten, der ein Paket empfängt) verglichen mit der Adressinformation in dem Adressfeld des Abschnitts des optischen Paketsignals, welches durch Leistungsteilung erreicht worden ist. Bei der Erfassung des besagten Bit-Musters wird ein elektrisches Steuersignal erzeugt, um einen optischen Schalter zu steuern, zu dessen Eingang das optische Paket über eine Verzögerungsleitung geleitet wird. Bei der Übertragung eines optischen Paketes wird ein pulsförmiges Taktsignal, welches orthogonal im Verhältnis zu dem optischen Paketsignal polarisiert ist, unmittelbar vorausgehend vor dem Adressfeld zum Zwecke der synchronen Erzeugung des Bit-Musters addiert. Das besagte Taktsignal wird vom Paketsignal lokal durch Polarisationsstrahl-Teilung des abgesplitteten Abschnittes getrennt.
Die Druckschrift [6] beschreibt eine Technik, in der eine Paketstruktur angewandt wird, wo eine hier sogenannte „CW-Periode" zwischen einem Adressfeldsignal und einem Informationsfeld- Signal addiert wird. Diese sogenannte CW-Periode ist ein konstantes Signal mit einer Länge, die für das Adressfeld geeignet ist. Nach der Analyse des Adressfeld-Signals im Abschnitt eines einlaufenden Paketsignals, welches durch Strahlteilung erhalten worden ist, in der elektrischen Domäne wird die CW-Periode des verzögerten anderen Anteils des Paketsignals eingesetzt, um ein neues Adressfeld darin zu modulieren.
C. Druckschriften

[1] F. Masetti, et al., "Atmos (Atm Optical Switching): Results and conclusions of the RACE R2039 project", ECOC '95, September 1995, Brüsses, Konferenzpapier Nr. 243 (8 Seiten)
[2] F. Masetti and J. M. Gabriagues, "Optical cell processor for ATM gigabit photonic switches", ECOC '92, S. 1–4.
[3] WO-A-93/21706.
[4] I. Glesk, et al. "All-optical address recognition and selfrouting in a 250 Gbit/s packet-switched network", Electronic Letters, 4. August 1994, Band 30, Nr. 16, S. 1322/3.
[5] D. Cotter, et al., "Self-routing of 100 Gbit/s packets using 6 bits "keyword" recognition", Electronic Letters, 7. Dezember 1995, Band 31, Nr. 25, S. 2201/2.
[6] J. Spring et al., "Photonic header replacement for packet switching", Electronic Letters, 19. August 1993, Band 29, Nr. 17, S. 1523–1525.
[7] EP-A-0 513 919.
[8] WO-A-93/17363.
[9] EP-A-0 562 695.
[10] EP-A-0 522 625.
[11] EP-A-0 738 907 (der Anmelderin; noch nicht veröffentlicht).
[12] R. B. Jenkins & B. D. Clymer, "Acousto-optic comparison switch for optical switching networks with analog addressing techniques", Applied Optics, 10. September 1992, Band 31, Nr. 26, S. 5453–5463.
[13] D. C. Butzer et al., "Highly efficient interconnection for use with a multistage optical switching network with orthogonally polarized data and address information", Applied Optics, 10. April 1995, Band 34, Nr. 11, S. 1788–1800.

Alle Druckschriften werden als in die folgende Anmeldung aufgenommen angesehen.
D. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun unter Zuhilfenahme einer Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels näher beschrieben, indem auf ein Diagramm Bezug genommen wird, welches die folgenden Figuren aufweist:
1 zeigt in diagrammartiger Weise ein optisches paketvermittelndes Netzwerk, mit einem Netzwerkknoten, der eine Paketvermittlung der Erfindung gemäss einer ersten Variante umfasst;
2 zeigt in diagrammartiger Weise, wie 1, ein optisches paketvermittelndes Netzwerk, welches mit einem Netzwerkknoten versehen ist, der eine Paketvermittlung gemäss der Erfindung gemäss einer zweiten Variante umfasst;
3 zeigt in diagrammartiger Weise eine optische Paketvermittlung gemäss einer ersten Variante;
4 zeigt in diagrammartiger Weise eine optische Paketvermittlung gemäss einer zweiten Variante;
5 zeigt in diagrammartiger Weise einen optischen Paketübertrager gemäss der zweiten Variante; und
6 zeigt in diagrammartiger Weise eine Vorrichtung zum Trennen und Kombinieren eines Adresssignals und eines Datensignals eines optischen Paketsignals;
E. Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen
1 zeigt eine erste Variante eines Knotens 1 für ein optisches paketvermittelndes Netzwerk mit einer Anzahl von solchen Knoten, die miteinander über optische Faserverbindungen verbunden sind. Die Knoten 1 weisen einen Eingangs-Anschluss 2 und einen Ausgangs-Anschluss 3 auf, die jeweils mit den Faserverbindungen 4 und 5 des Netzwerks verbunden sind. Am äussersten Ende 4.1 der Faserverbindung 4 ist ein Paketübertrager 6 mit dem Netzwerk verbunden. Der Paketübertrager 6 kann Teil des (nicht dargestellten) Hauptknotens des Netzwerks sein, oder ein ähnlicher Knoten wie der Knoten 1 (siehe weiter unten). Der Paketübertrager 6 erzeugt optische Paketsignale P und überträgt die besagten Signale über die Faserverbindung 4 in Richtung des Knotens 1. Jedes Paketsignal P ist ein optisches Signal mit einer zweifachen Struktur: ein Adresssignal A₁ und ein Datensignal I₀. Die besagten Datensignale sind mit Information modulierte Signale, in denen das Adresssignal Information zum Weiterleiten des Paketes durch das Netzwerk zu einem gewünschten Ziel umfasst, während das Datensignal Information enthält, die es durch das Netzwerk zu dem genannten Ziel transportieren soll. In dem Paketsignal sind das Adresssignal und das Datensignal optische Signale mit derselben Wellenlänge aber unterschiedlichen Polarisationen, die vorzugsweise zueinander orthogonal stehen. Solch ein Paketsignal wird im folgenden als ein polarisiertes Paketsignal bezeichnet. Damit wird durch die Indices 1 und 0 in den Bezeichnungen A₁ und I₀ für das Adresssignal und das Datensignalhingewiesen; und weiterhin durch die Zeichen „;" und „•" in den Rechtecken, die in der Figur den Adresssignalen A₁ beziehungsweise dem Datensignal I₀ entsprechen, die zusammen ein Paketsignal P bilden. Der Knoten 1 umfasst einen optischen 2x2 Schalter 7, einen optischen Leistungsteiler 8, einen Polarisationsstrahl-Teiler 9, einen opto-elektrischen Wandler 10 und eine Steuereinheit 11. Der Leistungsteiler 8 ist mit einem Eingangs-Anschluss 8.1, der mit dem Eingang 2 des Knotens 1 verbunden ist, mit ei nem ersten Ausgangs-Anschluss 8.2, der möglicherweise über eine Verzögerungsleitung 12 mit einem ersten Eingangs-Anschluss 7.1 der Vermittlung 7 verbunden ist und mit einem zweiten Ausgangs-Anschluss 8.3 versehen, der mit einem Eingangsanschluss 9.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 9 verbunden ist. Ein Ausgangs-Anschluss 9.2 des Polarisationsstrahl-Teilers 9 ist mit einem Eingangs-Anschluss 10.1 des opto-elektrischen Signalwandlers 10 verbunden. Ein Eingang 11.1 der Steuereinheit 11 ist in elektrischer Weise mit einem Ausgangsanschluss des Signalwandlers 10 verbunden, während ein Ausgang 11.2 der besagten Einheit in elektrischer Weise mit einem Steuersignal-Eingang 13 des Schalters 7 verbunden ist. Ein erster Ausgangsanschluss 7.2 des Schalters 7 ist mit dem Ausgang 3 des Knotens 1 verbunden. Ein zweiter Ausgangs-Anschluss 7.3 ist, abhängig von der Funktion des Knotens, entweder mit einem optischen Empfänger 14 oder einem weiteren Ausgang 15 des Knotens 1 verbunden, an dem eine weitere optische Faserverbindung 16 des Netzwerks verbunden ist. Ein optischer Übertrager 6' der selben Art und Weise wie der optische Übertrager 6 kann über den zweiten Eingangs-Anschluss 7.4 des optischen Schalters 7 verbunden sein.
Über die optische Faserverbindung 4 wird ein polarisiertes Paketsignal P, welches durch den Übertrager 6 übertragen wird, an dem Eingang 2 des Knotens 1 eintreffen. In dem Leistungsteiler 8 wird das polarisierte Paketsignal entsprechend der Leistung (beispielsweise in einem Verhältnis 1:9) in zwei polarisierte Paketsignale P₁ und P₂ aufgeteilt, die in der Form identisch sind und sich nur in der Intensität von dem polarisierten Paketsignal P unterscheiden. Über den Ausgangs-Anschluss 8.3 wird das polarisierte Paketsignal P₁ zu dem Eingangs-Anschluss 9.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 9 durchgekoppelt. Der Polarisationsstrahl-Teiler 9 ist entsprechend so orientiert, dass das polarisierte Paketsignal P₁ in ein getrenntes Adresssignal A₁, welches über den Ausgangsanschluss 9.2 zu dem Eingangsanschluss 10.1 des opto-elektrischen Wandlers 10 geleitet wird und ein getrenntes Datensignal I₀ aufgeteilt wird, welches an dem Ausgangs-Anschluss 9.3 auftritt. Das getrennte Datensignal I₀ wird nicht weiter in diesem beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt. In dem opto-elektrischen Wandler wird das getrennte Adresssignal A₁ in ein elektrisches Adresssignal A gewandelt. Von dem elektrischen Adresssignal wird ein Steuersignal c durch die Steuereinheit 11 abgeleitet, wobei das besagte Signal auf den Steuersignal-Eingang 13 des optischen Vermittlungswerkes 7 gelegt wird. Die Ableitung von solch einem Steuersignal ist an sich bekannt und wird daher hier nicht weiter ausgeführt. Das andere polarisierte Paketsignal P₂, welches zuerst an dem ersten Ausgangs-Anschluss 8.2 des Leistungsteilers 8 austritt, wird über die Verzögerungsleitung 12 zu dem ersten Eingangs-Anschluss 7.1 der Vermittlung geleitet. Die Übergangs-Zeitverzögerung in der Verzögerungsleitung 12 ist dergestalt, dass das Steuersignal c rechtzeitig in den korrekten Schaltbereich eingebracht werden kann, um das polarisierte Paket P₂ durch die Vermittlung hindurch zu leiten. Abhängig von dem Steuersignal c wird das Paketsignal entweder über den ersten Ausgangsanschluss 7.2 zu der Faserverbindung 5 geführt, die mit dem Ausgang 3 des Knotens 1 verbunden ist, oder über den zweiten Ausgangs-Anschluss 7.3 zu dem damit verbundenen optischen Empfänger 14.
Gemäss dem oben stehenden ist gezeigt, dass der Polarisationsstrahl-Teiler so in Bezug auf ein zu empfangendes Paketsignal ausgestaltet ist, dass die Polarisationsteilung des Adresssignals und des Datensignals in einer optimalen Weise ausgeführt wird. Dies kann jedoch nur in einfacher Weise durchgeführt werden, falls das Paketsignal über einen Übertragungsweg übertragen wird, der die Polarisation aufrecht erhält, beispielsweise falls die Faserverbindung 4 und weiterhin der Eingangsanschluss des Polarisationsstrahl-Teilers aus einer polarisationserhaltenden Faser ausgeführt wird. Solche Fasern sind teuer, so dass die Faserverbindungen üblicherweise nicht polarisationserhaltend sind. Darüber hinaus, aufgrund der veränderlichen Umgebungsbedingungen, wie der Temperatur, der mechanischen Belastbarkeit, etc., werden optische Signale, die über eine Faserverbindung mit einem festen Polarisationszustand übertragen werden, nicht immer in einem gleichen Polarisationszustand eintreffen. In diesem Zusammenhang treten relativ langsame Veränderungen auf. Das Winkelverhältnis (welches auf der Sphäre von Poincaré betrachtet wird) zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationszuständen, mit denen optische Signale gleichzeitig oder nacheinander über solche Faserverbindungen übertragen werden, wird jedoch aufrecht erhalten. Eine Polarisations-Steuerung 20 muss daher im Signalweg zwischen dem zweiten Ausgangs-Anschluss 8.3 des Leistungsteilers 8 und dem Eingangs-Anschluss 9.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 9 eingeschlossen sein, um in kontinuierlicher Weise ein einlaufendes polarisiertes Paketsignal auf die üblicherweise feste Orientierung des Polarisationsstrahl-Teilers 9 einzustellen. Solch eine Polarisations-Steuerung 20 wird durch eine Steuereinheit 11, durch das Mittel eines Steuersignals r gesteuert, welches beispielsweise von der mittleren Intensität des elektrischen Signals abgeleitet wird, welches am Eingang 11.1 empfangen wird. Polarisationssteuerungen sind an sich bekannt. Ein integriertes Ausführungsbeispiel einer Polarisationssteuerung, die aus der Druckschrift [9] bekannt ist, wird in der Vorrichtung nach der 6 angewandt und weiter unten beschrieben.
Falls die Paketstruktur des polarisierten Paketsignals dergestalt ist, dass das Adresssignal in Bezug auf die Zeitsequenz direkt dem Datensignal vorangeht, kann ein gleicher optischer Empfänger für den Empfang von solch einem Paket wie für nicht polarisierte Paketsignale angewandt werden.
Ein polarisiertes Paketsignal kann dergestalt erzeugt werden, dass das Adresssignal, in der Zeitabfolge betrachtet, vollständig oder teilweise innerhalb des Datensignals liegt oder selbst den Schwanz des Paketes bildet. In der 1 ist in diagrammartiger Weise solch ein Paketsignal Q dargestellt, bei dem ein Adresssignal A₁ vollständig innerhalb des Datensignals I₀ liegt. von solch einem polarisierten Paketsignal Q kann das Adresssignal A₁ immer in einfacher Weise von dem Datensignal im Knoten 1 getrennt werden. Für ein korrektes Weiterleiten durch den optischen Schalter 7 ist die Verzögerungsdauer der Verzögerungsleitung anerkanntermassen in solch einer Weise für solch einen Typ von Paketsignal einzustellen. Das Paketsignal selber jedoch wird den Schalter früher durchtreten haben, so dass er wiederum leicht früher für ein Weiterleiten eines nachfolgenden Signalpaketes verfügbar sein kann. Ein optischer Empfänger 14 für solch ein Paketsignal muss nun mit einem Polarisationsstrahl-Teiler 17, um das Adresssignal und das Datensignal zu trennen, und mit zwei opto-elektrischen Wandlern 18 und 19 für die individuelle Erfassung der separaten Adress- und Datensignale versehen sein.
Im Nachhinein werden Übertragungsvorrichtungen (siehe 3 und 4) für beide Typen von polarisierten Paketsignalen beschreiben.
Der Knoten 1, wie in der 1 dargestellt, schaltet Paketsignale in einer unveränderten Weise durch, insbesondere ohne Anpassung. Und als Beispiel ist ein 2x2 Schalter als optischer Schalter zum Schalten der Paketsignale in eine oder zwei Richtungen ausgewählt worden.
In der 2 ist in diagrammartiger Weise eine Variante für einen Knoten 21 eines paketvermittelnden Netzwerks dargestellt, bei dem Paketsignale mit verschiedenen veränderten Adresssignalen in einer von zwei oder mehreren verschiedenen Richtungen durchgeschaltet werden können. Der Knoten 21 umfasst einen optischen mxn-Schalter 22, der an sich bekannt ist, mit m Eingangs-Anschlüssen i₁,..., i_m und n Ausgangs-Anschlüssen u₁,..., u_n. Die n Ausgangs-Anschlüsse bilden auch die n Ausgänge des Knotens, wobei die besagten n Ausgänge fähig sind, mit genau so vielen Faserverbindungen des Netzwerkes zugekoppelt zu werden. Für jeden Eingangs-Anschluss i_j, für j = 1,..., m, umfasst der Knoten 21 eine Einheit 23 zum Trennen der Adresssignale und der Datensignale von den einlaufenden polarisierten Paketsignalen, zum temporären Speichern von Datensignalen und zum Kombinieren von Adresssignalen und Datensignalen in ausgehenden polarisierten Paketsignalen. Solch eine Einheit 23 ist im Nachhinein als S/C-Einheit 23 aus Gründen der Kürze bezeichnet. Solch eine S/C-Vorrichtung hat einen Paketsignaleingang 24 und einen Paketsignalausgang 25 für einlaufende und ausgehende polarisierte Paketsignale und einen elektrischen Signaleingang 26 und Signalausgang 27. Jeder Paketsignaleingang 24 bildet auch einen Eingang des Knotens 21, der fähig ist, mit einer Faserverbindung des Netzwerkes verbunden zu werden. Der Paketsignalausgang 25 von jeder Einheit 22 führt zu einem getrennten Eingangsanschluss i_j des optischen Schalters 22. Der Knoten umfasst ferner eine Steuereinheit 28, die mit dem elektrischen Signaleingang 26 und dem Signal-Ausgang 27 von jeder S/C-Einheit 23 verbunden ist. Jede S/C-Einheit umfasst einen Polarisationsstrahl-Teiler 29, einen opto-elektrischen Wandler 30, der im Nachhinein als O/E-Wandler bezeichnet wird, einen elektrooptischen Signalwandler 31, der im Nachhinein immer als E/O-Wandler bezeichnet werden wird, und einen Polarisationsstrahl-Kombinierer 32. Einen Eingangs-Anschluss 29.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 29 bildet den Paketsignaleingang 24 der S/C-Einheit 23. Mit einem ersten Ausgangs-Anschluss 29.2 ist der Polarisationsstrahl-Teiler 29 über eine Verzögerungsleitung 33 mit einem ersten Ausgangs-Anschluss 32.1 eines Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 verbunden und ist ferner mit einem zweiten Ausgangsanschluss 29.3 mit einem Eingangsanschluss 30.1 des O/E-Wandlers 30 verbunden. Ein Ausgangs-Anschluss 30.2 des O/E-Wandlers 30 und ein Eingangs-Anschluss 31.1 des E/O-Wandlers 31 bilden jeweils den elektrischen Signalausgang 27 und den Signaleingang 26 der S/C-Einheit 23. Ein Ausgangs-Anschluss 31.2 des E/O-Wandlers 31 ist mit einem zweiten Eingangs-Anschluss 32.2 des Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 verbunden. Ein Ausgangs-Anschluss 32.3 bildet den Paketsignal-Ausgang 25 der S/C-Einheit 23. Über eine Signalleitung 34 liefert die Steuereinheit 28 ein elektrisches Signal an den optischen Schalter 22.
Ein polarisiertes Paketsignal P, welches in den Paketsignaleingang 24 der S/C-Einheit 23 eintritt, trifft am Eingangs-Anschluss 29.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 29 ein. Der Polarisationsstrahl-Teiler 29 ist dergestalt orientiert, dass das polarisierte Paketsignal P in ein getrenntes Adresssignal A₁, das an den Eingangs-Anschluss 30 des O/E-Wandlers 30 über den Ausgangs-Anschluss 29.3 geleitet wird, und ein separates Datensignal I₀ getrennt werden, welches an dem Ausgangs-Anschluss 29.2 austritt und wird an den ersten Eingangs-Anschluss 32.1 des Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 über die Verzögerungsleitung 33 geführt. In dem O/E-Wandler 30 wird das getrennte Adresssignal A₁ in ein elektrisches Adresssignal A gewandelt, welches an die Steuereinheit 28 über einen elektrischen Signalausgang 27 geleitet wird. von dem elektrischen Adresssignal A leitet die Steuereinheit 28 ein verändertes elektrisches Adresssignal A' und ein Steuersignal cc für den Schalter 22 ab. Das geänderte elektrische Adresssignal A' ist auf dem elektrischen Signaleingang 26 der S/C-Einheit angeordnet, und das Steuersignal cc wird an den Steuersignal-Eingang 35 des Schalters 22 übermittelt. Die Ableitung von solch einem veränderten elektrischen Adresssignal und von solch einem elektrischen Steuersignal und die Art der Steuerung des optischen mXn-Schalters ist an sich bekannt, wie beispielsweise aus der Druckschrift [2], und wird daher hier nicht weiter ausgebreitet. In dem E/O-Wandler wird das veränderte elektrische Adresssignal A' in ein optisches (polarisiertes) geändertes Adresssignal A₁' gewandelt, was nachfolgend zum zweiten Eingangs-Anschluss 32.2 des Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 geführt wird. In der Zwischenzeit wird das getrennte Datensignal I₀ an den ersten Ausgangs-Anschluss 32.1 des Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 über die Verzögerungsleitung 33 geleitet, die vorzugsweise durch einen polarisationserhaltenden, kanalförmigen Wellenleiter realisiert wird. In dem Polarisationsstrahl-Kombinierer 32 wird das geänderte Adresssignal A₁' und das getrennte Datensignal I₀ kombiniert. Die Übertragungs-Zeitverzögerung in der Verzögerungsleitung 33 wird dergestalt ausgewählt, dass an dem Ausgangs-Anschluss 32.3 des Polarisationsstrahl-Kombinierers 32 ein polarisiertes Paketsignal P' austritt, welches über den Paketsignalausgang 25 an den zugeordneten Eingang i_J des Schalters geleitet wird. In dem Schalter 22 wird das polarisierte Paketsignal P' an einen der Ausgänge u₁ bis u_n unter Steuerung des Steuersignals cc weitergeleitet, welches von der Steuereinheit 28 abgeleitet wird.
Auch der Knoten 21 und insbesondere die S/C-Einheit 23 können solche Paketsignale Q verarbeiten, in denen das Adresssignal nicht notwendigerweise ein führendes Signal ist. Tatsächlich ist nur die Verzögerungsleitung 33 in der S/C-Einheit für diesen Zweck anzupassen.
Allgemein ist der Übertragungsweg, mit dem der Paketsignaleingang 24 verbunden ist, nicht polarisationserhaltend So muss die Polarisations-Regulierung auch in dieser zweiten Variante für einen Netzwerkknoten ausgelegt sein. Zu diesem Zweck ist eine Polarisations-Steuerung 36 in dem Paketsignaleingang 24 und dem Eingangs-Anschluss 29.1 des Polarisationsstrahl-Teilers 29 umfasst, wobei die besagte Steuerung durch ein Steuersignal rr gesteuert wird, welches von der Steuereinheit 28 aus den empfangenen elektrischen Adresssignalen A abgeleitet wird.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 werden zwei Varianten für eine Übertragungsvorrichtung für polarisierte Paketsignale weiter beschrieben. Die zwei Varianten werden auf Komponenten angewandt, die an sich bekannt sind, und die in leichter Weise integrierbar sind, beispielsweise auf einem Halbleiter-Material, wie InP. 3 zeigt in diagrammartiger Weise eine erste Variante einer solchen Übertragungsvorrichtung. Die besagte Vorrichtung umfasst zwei optische Signalquellen 41 und 42, die fähig sind, moduliert zu werden, eine Steuereinheit 43 zur Modulation der Signalquellen und einen optischen Signalkombinations-Schaltkreis 44. Der Schaltkreis 44 hat zwei Eingangs-Anschlüsse 44.1 und 44.2 und einen Ausgangs-Anschluss 44.3. Der Ausgangs-Anschluss 44.3 liefert auch den Ausgang der Übertragungs-Vorrichtung. Die Signalquellen 41 und 42 werden in optischer Weise an die Eingangs-Anschlüsse 44.1 bzw. 44.2 des Schaltkreises 44 gekoppelt. Die Signalquellen 41 und 42 werden durch die Steuereinheit 43 angetrieben und übertragen optische modulierte Signale derselben Wellenlänge. Für die Übertragung eines Paketsignals P wird die Signalquelle 41 mit einem elektrischen Adresssignal A moduliert, und die Signalquelle 42 mit einem elektrischen Datensignal I. DBR-Laser oder DFB-Laser können als Signalquelle eingesetzt werden. In einer integrierten Version der Übertragungsvorrichtung können solche Laser auch mitintegriert werden, vorzugsweise in einer identischen Form. In solch einer Situation übertragen die besagten Laser Lichtsignale mit derselben Polarisation, wie die, die sie selbst in den benachbarten, kanalförmigen Wellenleitern ausbreiten lassen, zum Beispiel als TE-Moden. Über die besagten monomodalen wellenleitenden Kanäle 45 und 46 sind die Signalquellen 41 und 42 mit den Eingangs-Anschlüssen 44.1 beziehungsweise 44.2 des Schaltkreises 44 verbunden. Die übertragenen Signale breiten sich daher als TE-Moden nullter Ordnung aus. Die geführten Polarisationsmoden TE und TM sind unten durch eine 0 beziehungsweise durch eine 1 bezeichnet, jeweils als Index in den Designationen der Adress- und der Datensignale. Mit den jeweiligen elektrischen Modulationssignalen A und I moduliert, übertragen die Signalquellen 41 und 42 das Adresssignal A₀ über den Kanal 45 und das Datensignal I₀ über den Kanal 46. Der Schaltkreis 44 ist ein kombinierter Polarisationswandler und -Kombinierer für geführte Polarisationsmoden. Dieser Schaltkreis ist ein Polarisationswandler/Teiler, der in einander entgegengesetzt ausgerichteten Ausbreitungsrichtungen angewandt wird, wie er an sich aus der Druckschrift [7] bekannt ist. Der Schaltkreis umfasst einen asymmetrischen Y-Verzweiger 47 und einen passiven Modenwandler 48. Die Y-Verzweigung hat einen bimodalen, wellenleitenden Stamm 49 und zwei monomodale, wellenleitende Äste 50 und 51 mit unterschiedlichen Ausbreitungs-Konstanten. In der Figur weist die grössere Breite des Armes 51 in Bezug auf die des Armes 50 darauf hin, dass der Arm 51 in dem besagten Beispiel der zwei Äste die grössere oder grösste Ausbreitungs-Konstante aufweist. Die asymmetrischen Y-Verzweigungs-Funktionen, wie die, dass ein nullter Ordnung TE- oder TM-Mode, der sich von der Verzweigung 50 an weiter in den bimodalen Stamm ausbreitet, in einen TE- oder TM-Mode erster Ordnung gewandelt wird, während solch ein Mode, der sich von dem anderen Arm 51 in den bimodalen Stamm 49 ausbreitet, in dem Mode nullter Ordnung verbleibt. Der passive Modenwandler 48 basiert auf einem zentralen, bimodalen, kanalförmigen Wellenleiter 52, der auf der einen Seite mit dem bimodalen Stamm 49 der asymmetrischen Y-Verzweigung 47 verbindet, und der auf der anderen Seite mit dem te mit dem Ausgangs-Anschluss 44.3 des Schaltkreises 44 verbunden ist. Der zentrale bimodale Wellenleiter 52 des Modenwandlers 48 ist mit einer periodischen, geometrischen Struktur versehen, die für eine 100%ige TE₀₁ <> TM₀₀ -Wandlung vorgesehen ist. Solch ein Modenwandler ist für das Paar von geführten Moden selektiv, in diesem Falle für den TE-Mode erster Ordnung und den TM-Mode nullter Ordnung, so dass es einem TE-Mode nullter Ordnung erlaubt ist, unverändert zu passieren. Solch ein Adresssignal A₀ oder A₀', welches von der Signalquelle 41 übertragen wird, welches sich im TE-Mode nullter Ordnung über den monomodalen Kanal 45 in dem „engen" monomodalen Ast 50 ausbreitet, erscheint am Ausgangs-Anschluss 44.3 als TM-Mode nullter Ordnung, d.h. als Adresssignal A₁ oder A₁'. Ein Datensignal I₀, welches von der Signalquelle 42 übertragen wird, welches in den „breiten" monomodalen Zweig 51 über den monomodalen Kanal 46 eintritt, wird in unveränderter Form in dem TE-Mode nullter Ordnung am Ausgangs-Anschluss 44.3 verlassen. Durch gesondertes „Timing" bei der Steuereinheit 43 des Antriebs der Signalquellen 41 und 42 können die Adress- und Datensignale (A₀ oder A₀', und I₀) zu solchen Zeitmomenten übertragen werden, dass an dem Ausgangs-Anschluss 44.3 über eine mit diesem verbundene Faserverbindung 53 polarisierte Paketsignale P oder Q übertragen werden können. Durch Wählen des Astes 50 als „breit" und des Astes 51 als „eng" wird geradeheraus das Datensignal I₀ im Schaltkreis 44 in die andere Polarisation gewandelt, während das Adresssignal A₀ nicht gewandelt wird, so dass an den Ausgängen polarisierte Paketsignale (A₀, I₁) auftreten. Solche Paketsignale sind vollkommen äquivalente Paketsignale (A₁, I₀).
Die notwendige Polarisationswandlung kann auch in einem der monomodalen, wellenleitenden Kanäle 45 und 46 durchgeführt werden, beispielsweise mit einem passiven, monomodalen Polarisationswandler (100% TE₀₀ <> TM₀₀). In diesem Fall kann der Schaltkreis 44 durch einen einfacheren Polarisationsstrahl-Teiler ersetzt werden, beispielsweise durch einen solchen, wie er in der Druckschrift [11] beschrieben worden ist.
Es ist unnötig festzuhalten, dass für die Signalquellen 41 und 42 zwei Laser angewandt werden können, die zueinander senkrecht polarisierte optische Signale liefern, einer beispielsweise, der TE-Signale überträgt, und der andere TM-Signale. In diesem Fall kann der Schaltkreis 44 durch einen besagten einfacheren Polarisations-Teiler ersetzt werden. Kointegrieren eines Paares von solchen Lasern, falls implementierbar, macht das Herstellen der Übertragungsvorrichtung jedoch erheblich komplexer. In einem Ausführungsbeispiel mit diskreten Komponenten kann solch eine gegenseitige Orientierung der Übertragungs-Laser in einer einfacheren Art und Weise realisiert werden.
In der 4 wird eine zweite Variante für eine Übertragungs-Vorrichtung für polarisierte Paketsignale diagrammartig dargestellt. Diese Variante umfasst eine Signalquelle 61, die für eine optische Modulation fähig ist, eine Steuereinheit 62 und einen Polarisationsschalter 63. Der Polarisationsschalter 63 ist mit einem optischen Signaleingangs-Anschluss 63.1 und einem optischen Signalausgangs-Anschluss 63.2 versehen. Der Signalausgangs-Anschluss 63.2 liefert auch den Ausgang der Übertragungs-Vorrichtung. Die Signalquelle 61 ist mit dem Eingangs-Anschluss 63.1 des Polarisations-Schalters 63 über einen monomodalen wellenleitenden Kanal 64 verbunden. Die Signalquelle 61 ist von derselben Art und Weise wie die Signalquellen 41 und 42 der ersten Variante. Sie werden von der Steuereinheit 62 angetrieben, sowohl mit dem elektrischen Adresssignal A als auch mit dem elektrischen Datensignal I, die nun in aufeinanderfolgenden Weise durch die Steuereinheit 62 vorgelegt werden. Durch eine Steuerung in dieser Art und Weise überträgt die Signalquelle 61 ein Paketsignal P₀, welches sich über den Kanal 64 in einem TE-Mode nullter Ordnung ausbreitet, und in dem das Adresssignal und das Datensignal dieselbe Polarisation aufweisen. Der Polarisationsschalter 63 ist durch ein Schaltsignal s schaltbar, welches über einen Schalter über eine elektrische Signalleitung 65 von der Steuereinheit 62 geschickt wird. Der Polarisationsschalter 63 besteht aus einem Modenschalter 66 und einem passiven Modenwandler 67, wie er diagrammartig in der 5 dargestellt ist. Der Modenschalter 66 ist basierend auf einem 100%-igen TE₀₀ <> TX₀₁ -Wandler aufgebaut, wobei der besagte Wandler mit Elektrode-Mitteln 68 versehen sein kann, die von der Signalleitung 65 zum Schalten zwischen zwei Zuständen angetrieben wird: ein erster Zustand 51, in dem ein TE-Mode nullter Ordnung, der über den Eingangs-Anschluss 63.1 eintritt, in einen TX-Mode erster Ordnung gewandelt wird (TX ist TE oder TM), und ein zweiter Zustand S2, in dem die Wandlung nicht auftritt. Solch ein Modenschalter ist aus der Druckschrift [8] bekannt. Der passive Modenwandler 67 ist einer 100%-iger TX₀₀ <> TM₀₀ -Wandler, von dem der bimodale zentrale Wellenleiter direkt zu dem des Modenschalters 66 verbindet. Der Modenschalter wird durch die Steuereinheit in solch einer Weise angetrieben, dass im Zeitpunkt, zu dem das Paketsignal P₀ mit dem Adresssignal A₀, das durch die Signalquelle 61 übertragen worden ist, in den Modenschalter 66 eintritt, der besagte Schalter im ersten Zustand S1 vorliegt und der Modenschalter 66 zu dem zweiten Zustand S2 in dem Übergang zwischen dem Adresssignal A₀ und dem Datensignal I₀ umgeschaltet wird. Am Ausgangs-Anschluss 63.2 tritt das Adresssignal als ein TM-Mode nullter Ordnung aus, das heisst als ein Adresssignal A₁, während das folgende Datensignal I₀ unverändert austritt, so dass sie zusammen ein polarisiertes Paketsignal P bilden.
Es ist nicht besonders zu erwähnen, dass für die Signalquellen 41 und 42 in der ersten Variante und die Signalquelle 61 in der zweiten Variante der Übertragungsvorrichtung an Stelle von Lasern, die fähig sind, moduliert zu werden, auch Laser mit einem konstanten optischen Signal eingesetzt werden können, die An-, Aus-, oder Umgeschaltet werden können, die in Reihe mit einem Signalmodulator verbunden sind, der durch die Steuereinheit mit den entsprechenden Modulationssignalen (A, I) angetrieben wird.
In der 6 ist ein integriertes optisches Ausführungsbeispiel in diagrammartiger Weise mit einer S/C-Einheit 81 zum Trennen und Kombinieren eines Adresssignals und eines Datensignals eines polarisierten Paketsignals gezeigt, welches der S/C-Einheit 23 der 2 entspricht. Die S/C-Einheit 81 weist einen Paketsignal-Eingang 81.1 und einen Paketsignal-Ausgang 81.2 auf. Die S/C-Einheit 81 umfasst eine Polarisations-Steuerung 82, einen Moden-Teiler 83, einen Polarisations-Filter 84, eine polarisationserhaltende Verzögerungsleitung 85, einen Polarisationsteiler, der als Kombinierer 86 eingesetzt wird, einen Photodetektor 87 und einen Laser 88, der modulierbar ist. Die Polarisations-Steuerung 82 hat einen monomodalen Eingangs-Kanal 82.1, der den Paketsignal-Eingang der S/C-Einheit 81 ausbildet und einen bimodalen Ausgangs-Kanal 82.2. Die Polarisations-Steuerung ist eine nach der Druckschrift [9] bekannt. Die Polarisations-Steuerung umfasst einen passiven Modenwandler 89 für die Modenordnungszahl und Polarisation (in diesem Fall 100% TX₀₀ <> TY₀₁ -Wandler mit TX = TE oder TM und TY = TM oder TE). Die Polarisationssteuerung verfügt weiter über zwei Steuersignal-Eingänge 90 beziehungsweise 91 für ein Phasen-Steuersignal und ein Amplituden-Steuersignal (Steuersignal rr aus der 4). Mit den besagten Steuersignalen wird die Polarisationssteuerung in kontinuierlicher Weise in solch einer Weise gesteuert, dass ein optisches Signal, welches über den Eingangskanal 82.1 eintritt, und aus zwei Signalkomponenten aufgebaut ist, die zueinander orthogonale Polarisationen aufweisen, in dem Ausgangs-Kanal 82.2 als ein optisches Signal ein optisches Signal auftritt, in dem die zwei Signal-Komponenten dieselbe Polarisation, aber eine unterschiedliche Ordnungs-Nummer aufweisen (d.h. TY₀₀ und TY₀₁-Signal). Der Modenteiler 83 ist eine asymmetrische Y-Verzweigung mit einem bimodalen Stamm 83.1, der die Weiterreichung des bimodalen Ausgangs-Kanals 82.2 der Polarisationssteuerung 82, einen ersten monomodalen „breiten" Ast 83.2, der zu dem Photodetektor 87 führt, und einen monomodalen „engen" Ast 83.3 ausbildet. Der Polarisationsfilter ist von einer Art, wie er aus der Druckschrift [10] bekannt ist. Der besagte Filter ist ein TY-Filter, der angepasst ist, als passiver Modenwandler aufzutreten. Der Filter besteht aus zwei asymmetrischen Y-Verzweigungen, jede mit einem „engen", monomodalen Ast 84.1 beziehungsweise 84.2 und einem „breiten" monomodalen Ast 84.3 beziehungsweise 84.4, die über einen gemeinsamen wellenleitenden Stamm 84.5 zurückgekoppelt sind, welcher für die eine Polarisation (TX) monomodal und für die andere Polarisation (TY) bimodal ist. Die „breiten" Äste 84.3 und 84.4 und die „engen" Äste 84.1 und 84.2 liegen in diagonalen Positionen zueinander in Bezug auf den gemeinsamen Stamm 84.5. Der „enge" Ast 83.3 des Modenteilers 83 ist über einen adiabatischen Adapter mit dem „breiten" Ast 84.3 des Polarisations-Filters 84 verbunden. Der „breite" Ast 84.4 ist mit einem ersten Ende 85.1 der Verzögerungsleitung 85 verbunden, während der „enge" Ast 84.1 mit dem anderen Ende 85.2 der Verzögerungsleitung 85 verbunden ist. Der „enge" Ast 84.2 ist mit einem ersten monomodalen Eingangs-Kanal 86.1 des Polarisations-Teilers 86 verbunden, der als Kombinierer angewandt wird, während der Laser 88 mit einem zweiten monomodalen Eingangs-Kanal 86.2 verbunden wird. Ein monomodaler Ausgangs-Kanal 86.3 des Polarisations-Teilers 86 bildet den Paketsignalausgang der S/C-Einheit 81. Der hier dargestellte Polarisations-Teiler ist von der Art, wie sie in der Druckschrift [11] beschrieben ist.
Um das Adresssignal A₁ eines polarisierten Paketsignals P, welches an dem Eingang 81.1 der S/C-Einheit 81 eintritt, von dem Datensignal I₀ zu trennen und um fähig zu sein, es über den Photodetektor 87 zu erfassen, muss die Polarisations-Steuerung 82 in solch einer Weise eingestellt sein, dass in dem bimodalen Ausgangs-Kanal 82.2 das Adresssignal als geführtes Modensignal nullter Ordnung und das Datensignal als geführtes Modensignal erster Ordnung ausgebreitet wird. In diesem Falle wird das Adresssignal A₁ zu dem Photodetektor über den „breiten" Ast 83.2 des Mondenteilers 83 geleitet und wird auf dem elektrischen Ausgangs-Anschluss 87.1 als elektrisches Adresssignal A angeordnet (beispielsweise für eine Steuereinheit 28 in der 2). Das Datensignal, nun als I₁-Signal, breitet sich als TY-Mode nullter Ordnung über den „engen" Ast 83.1 des Modenteilers 83 und über die „breiten" Äste 84.3 und 84.4 des Polarisationsfilters zu dem Eingang 85.1 der Verzögerungsleitung 85 aus. Nach dem Durchtreten der Verzögerungsleitung 85 tritt das Datensignal I₁, immer noch als TY-Mode nullter Ordnung, in den Polarisationsfilter 84 über den „engen" Ast 84.1 und verlässt den Filter in demselben geführten Mode über den „engen" Ast 84.2. Das Datensignal I₁ breitet sich nachfolgend unverändert durch den Polarisations-Teiler 86 über den Eingangs-Kanal 86.1 und den Ausgangs-Kanal 86.3 zu dem Paketsignal-Ausgang 81.2 der S/C-Einheit aus. Der Laser wird durch ein geändertes elektrisches Adresssignal A' moduliert, welches an dem elektrischen Eingangs-Anschluss 88.1 des Lasers 88 empfangen wird, und sendet ein geändertes Adresssignal A₀' an den Eingangs-Kanal 86.2 des Polarisations-Teilers. In dem Polarisations-Teiler 86 wird das geänderte Adresssignal A₀' mit dem Datensignal I₁ in ein ausgehendes polarisiertes Signalpaket P' mit einem geänderten Adresssignal kombiniert.
Im Prinzip kann die Verzögerungs-Leitung 85 direkt oder über entsprechend gekreuzte Wellenleiter mit ihren Endungen 85.1 und 85.2 an die „engen" Äste 83.3 des Modenteilers 83 und den Eingangs-Kanal 86.1 des Polarisations-Teilers 86 gekoppelt werden. In der integrierten Form haben die gegenseitig sich kreuzenden Wellenleiter den Vorteil, weniger Raum einzunehmen. Solch ein Kreuzen von Wellenleitern kann durch kanalgeführte Wellenleiter realisiert werden, die sich in einem genügend grossen Winkel kreuzen. Ein kleineres Ausführungsbeispiel wird durch zwei asymmetrische Y-Verzweigungen ausgebildet, die durch das Mittel eines gemeinsamen bimodalen Stammes gekoppelt sind. Natürlich ist der Polarisationsfilter 84 wieder eine spezielle Form, in dem Sinne, dass der gemeinsame Stamm nur für eine der Polarisationen bimodal ist. Daher wird ein Signal in dem Signalbereich über die „engen" Äste 84.1 und 84.2 zur Polarisation gefiltert werden. Dies arbeitet korrekt auf dem Datensignal I₁ in dem Falle, dass die Verzögerungsleitung 85 nicht vollständig polarisationserhaltend ist.
Die Verzögerungsleitung 85 kann beispielsweise in Gestalt einer Spiral-Schlaufe kointegriert werden. Da ein Signal, welches sich im TM-Mode in einem integrierten kanalförmigen Wellenleiter ausbreitet, weniger Dämpfung erfährt, wird ein TE₀₀ <> TM₀₁ -Wandler vorzugsweise für den passiven Modenwandler 89 in der Polarisationssteuerung 82 vorgeschlagen.
Eine polarisationserhaltende Faser, von der die Endpunkte 85.1 und 85.2 über geeignete Verbinder 92 beziehungsweise 93 jeweils mit dem „engen" Ast 84.1 und dem „breiten" Ast 84.4 des Polarisations-Filters 84 verbunden sind, kann auch auf die Verzögerungsleitung 85 angewandt werden. Solch ein Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass für eine spezielle Anwendung der S/C-Einheit 81 die Verzögerungsdauer der Verzögerungsleitung in einfacher Weise durch das Mittel einer Faser geeigneter Länge realisiert sein kann.

Claims

Paketvermittlung zum Schalten von optischen Paketsignalen (P, Q), die mit einem Adressensignal (A₁) und einem Datensignal (I₀) versehen sind, die zueinander gemäss unterschiedlichen Polarisationszuständen polarisiert sind, wobei die besagte Vermittlung umfasst: – optische Vermittlungsmittel (7; 22), die mit einem oder mehreren Eingängen (7.1, 7.4; i₁,... i_m) und zwei oder mehreren Ausgängen (7.2, 7.3; u₁,... u_n) versehen sind, die so angeordnet sind, um jeweils mit einlaufenden und ausgehenden optischen Übertragungsleitungen verbunden zu werden, – Polarisationen trennende Mittel (8, 9, 10, 20; 29, 30, 36; 82, 83) zum Trennen von Adressensignalen von den Paketsignalen, die über die einlaufenden Übertragungsleitungen eintreten, und – Steuermittel (11; 28) zum Ableiten von Steuersignalen (c; cc) von den getrennten Adressensignalen (A₁) zum Steuern des Weiterleitens der Paketsignale durch die Vermittlungsmittel von dem Eingang, an dem ein betreffendes Paketsignal eingegangen ist, an den Ausgang des Vermittlungsmittels, der von dem getrennten Adressensignal (A₁) des betreffenden Paketsignals abgeleitet worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass je Eingang der Vermittlungsmittel (7.1; i_j) die Polarisation trennenden Mittel einen Polarisationsstrahlteiler (9; 29; 83) umfassen, der von einer Polarisationssteuerung (20; 36; 82) zum Steuern der relativen Polarisationsorientierung von einem einlaufenden Paketsignal in Bezug auf den Polarisationsstrahlteiler vorangegangen wird, wobei das Datensignal (I₀; I₁) und das Adressensignal (A₁) jeweils an einem ersten (9.3; 29.2; 83.3) und einem zweiten (9.2; 29.3; 83.2) Ausgangsanschluss des Polarisationsstrahlteilers austreten.
Paketvermittlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (28) mit Adressenmodifikationsmitteln zum Erzeugen, in Antwort auf ein eingetroffenes Paketsignal, eines modifizierten optischen Adressensignals (A'₁; A'₀), welches im wesentlichen dieselbe Wellenlänge wie das getrennte Adressensignal (A₁) hat, und dass je Eingang die Paketvermittlung weiterhin ein Polarisationsstrahl kombinierendes Mittel (32; 86) umfasst zum Kombinieren des modifizierten optischen Adressensignals und des Datensignals (I₀; I₁), das an dem ersten Ausgangsanschluss (29,1: 83.3) des Polarisationsstrahlteilers (29; 83) austritt, in ein polarisiertes Paket (P'), wobei das besagte Polarisationsstrahl kombinierende Mittel mit einem ersten Eingangsanschluss (32.1; 86.1), der mit dem ersten Ausgangsanschluss (29.2; 83.3) des betreffenden Polarisationsstrahlteilers verbunden ist, mit einem zweiten Eingangsanschluss (32.2; 86.2), der mit den Adressenmodifikationsmitteln verbunden ist, und mit einem Ausgangsanschluss (32.3; 86.3) versehen ist, der mit einem Eingang (i_j) der Vermittlungsmittel (22) verbunden ist.
Paketvermittlung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingangsanschluss (32.1; 86.1) des Polarisationsstrahlkombinierers (32; 86) und der erste Ausgangsanschluss (29.2; 83.3) des Polarisationsstrahlteilers (29; 83) über einen die Polarisation erhaltenden Wellenleiter (33; 85) verbunden sind.
Paketvermittlung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationssteuerung auf einem passiven Modenwandler (89) basiert, um einen geführten Mode nullter Ordnung einer ersten Polarisation in einen geführten Mode erster Ordnung einer zweiten Polarisation zu wandeln, die senkrecht zur ersten Polarisation steht, und die mit einem monomodalen Eingangskanal (82.1) und einem bimodalen Ausgangskanal (82.2) versehen ist, dass der Polarisationsstrahlteiler (83) ein Modenteiler ist, der auf einer asymmetrischen Y-Verzweigung mit einem bimodalen Stamm (83.1) basiert, der mit dem bimodalen Ausgangskanal der Polarisationssteuerung verbunden ist.
Paketvermittlung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Paketvermittlung weiterhin einen optischen Verzögerungsweg (85) umfasst, der in dem Polarisation aufrechterhaltenden Wellenleiter über eine Wellenleiterkreuzung (84) eingeschlossen ist.
Paketvermittlung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenleiterkreuzung durch einen Polarisationsfilter (84) ausgebildet ist.
Paketvermittlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je Eingang der Vermittlungsmittel weiterhin ein Leistungsteiler (8) vorgesehen ist, der mit einem Eingangsanschluss (8.1), der so angeordnet ist, um mit einem Ende einer betreffenden Übertragungsleitung (4) verbunden zu werden, und mit einem ersten Ausgangsanschluss (8.2) versehen ist, der mit einem betreffenden Eingang (7.1) der Vermittlungsmittel (7) verbunden ist, und für einen zweiten Ausgangsanschluss (8.3), der mit einem Eingangsanschluss der Polarisationssteuerung (20) verbunden ist.
Optisches paketvermitteltes Netzwerk mit einer Anzahl von Knoten, die über optische Verbindungen verbunden sind, in welchem Netzwerk ein erster Knoten der Anzahl von Knoten mit einem Übertragungsmittel (6) versehen ist, um optische Paketsignale (P) zu erzeugen und über die optische Verbindung zu übertragen, in dem jedes Paketsignal ein Adressensignal (A₁) und ein Daten signal (I₀) umfasst, die gemäss zueinander verschiedenen Polarisationszuständen polarisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Knoten der Anzahl der Knoten mit einer Paketvermittlung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.
Optisches paketvermitteltes Netzwerk gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel Steuermittel (43; 62), einen optischen Signalgenerator (41, 42; 61), der so angeordnet ist, um durch die Steuermittel moduliert zu werden und um über einen ausgehenden optischen Wellenleiter ein Paketsignal zu übertragen, das gemäss der Paketstruktur moduliert ist, und die Polarisation setzende Mittel (41, 42, 44; 63) umfassen, die durch die Steuermittel schaltbar sind, die in dem ausgehenden optischen Wellenleiter umfasst sind, für das vermittlungsweise Setzen unter der Steuerung der Steuermittel der Polarisation des Adressensignals gemäss einem ersten Polarisationszustand und des Datensignals gemäss einem zweiten Polarisationszustand, der sich von dem ersten Polarisationszustand unterscheidet, für jedes Paketsignal, das über den ausgehenden Wellenleiter übertragen wird.
Optisches paketvermitteltes Netzwerk gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgehende Wellenleiter ein monomodaler wellenleitender Kanal, in dem sich ein Paketsignal gemäss einem Mode nullter Ordnung einer ersten Polarisation von zwei zueinander orthogonalen Polarisationen (TE, TM) ausbreitet, und dass das vermittelbare die Polarisation setzende Mittel in einer Reihenschaltung einen schaltbaren (66) und einen passiven (67) Polarisationswandler umfassen, dass der besagte schaltbare Polarisationswandler zwischen einem ersten Schaltzustand, in dem ein Mode nullter Ordnung der ersten Polarisation (TE oder TM) in einen Mode erster Ordnung der zweiten Polarisation (TM oder TE) gewandelt wird, und einem zweiten Schaltzustand schaltbar ist, in dem keine Wandlung stattfindet, wobei der besagte passive Polarisationswandler einen Mode erster Ordnung der zweiten Polarisation (TM oder TE) in einen Mode nullter Ordnung der zweiten Polarisation wandelt.