DE4436642A1 - Telekommunikationsnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Telekommunikationsnetz zwischen Netzabschlüssen oder Teilnehmer-Endgeräten einerseits (teilnehmerseitig) und einem oder mehreren dienstespezifischen Netzen oder beliebigen Einrichtungen von Diensteanbietern andererseits (netzseitig), das Übertragungs-, Multiplex-, und Crossconnect-Funktionen aufweist und das Funktionen aufweist, die es ermöglichen zu verschiedenen Netzen zu verzweigen.

Die funktionale Struktur der heutigen Telekommunikationsnetze ist anhand des Schichtenmodells in Fig. 1 dargestellt. Das Netz besteht aus den Schichten für die Transport-, Dienste- und Operations-Funktion.

Die Dienste-Schicht umfaßt die verschiedenen dienstespezifischen Netze (z. B. für Fernsprechen, Daten, Breitbandkommunikation). Es sind spezifische Schnittstellen für unterschiedliche Transferdienste-Klassen und -Qualitäten vorgesehen, die die Anfangs- und Endpunkte der Transportwege bilden und für die Einrichtungen der Diensteanbieter den Zugang zum Transportnetz bilden.

Das Transportnetz ist heute bereits weitgehend auf der Basis von Glasfasersystemen aufgebaut. Für die Übertragung werden in zunehmendem Maße Techniken eingesetzt, die auf den Standards der synchronen digitalen Hierarchie (SDH) basieren.

Das Anschlußsystem zur Teilnehmerendeinrichtung dagegen besteht heute aus dienstespezifischen Übertragungsnetzen (Telefonnetz, Datennetz, Breitbandkommunikations-Verteilnetz usw.). Dienstespezifische Schnittstellen bilden teilnehmerseitig den Übergang zum Teilnehmerendgerät und netzseitig den Übergang zu den Dienstenetzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Telekommunikationsnetz zwischen Teilnehmereinrichtungen und Diensteeinrichtungen anzugeben, das diensteunabhängig, endgeräteunabhängig und unabhängig von den angeschlossenen Netzen ist.

Die Aufgabe wird durch ein Netz mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetzes führt dazu, daß die Unterscheidung zwischen Zubringer- und Anschlußnetz entfallen kann. Eine vorteilhafte, da besonders wirtschaftliche Architektur eines solchen Telekommunikationsnetzes ist eine passive optische Netzarchitektur. Auch der Einsatz von Ringnetzen, beispielsweise basierend auf der synchronen digitalen Hierarchie (VISYON - Variables intelligentes synchrones Ortsnetz), ist besonders vorteilhaft möglich.

Eine passive optische Netzarchitektur (PON-Passive Optical Network) ist eine Doppelstern-Punkt zu Mehrpunkt-Topologie, die ein passives Aufsplitten mittels optischer Verzweiger mit verschiedenen Aufteilungsverhältnissen (1 : 4, 1 : 8, 1 : 16, 1 : 32, . . .) des optischen Signals einer Einrichtung des Diensteanbieters zu mehreren optischen Netzeinrichtungen (ONU-Optical Network Unit) vorsieht. Eine optische Netzeinrichtung (ONU) besteht beispielsweise aus folgenden Funktionsblöcken: der netzseitigen optischen Schnittstelle, den teilnehmerseitigen Schnittstellen, einem optoelektrischen Wandler, einem Digital/Analog-Wandler, einem Managementinterface für Verteildienste und einer Testeinrichtung zur Durchführung von Service-Tests.

An der Austauschstelle zwischen den Einrichtungen der Diensteanbieter und dem optischen Übertragungssystem befindet sich ein optischer Leitungsabschluß (Optical Line Termination - OLT). Der optische Leitungsabschluß weist beispielsweise die folgenden Funktionen auf: eine Crossconnect-Funktion, ein elektronischen Interface zur nächsthöheren Netz ebene und eine Schnittstelle zum optischen Übertragungssystem, die einen elektrooptischen Wandler beinhaltet. Obige Systemkomponenten sind beispielsweise bekannt aus Bruno Orth: PON System for Interactive Services, 5th Conference on Optical/Hybrid Access Networks, 7-9 September 1993, Montreal, Canada.

Durch die Verwendung einer gemeinsamen Netz-Infrastruktur und einer gemeinsamen Übertragungstechnik für interaktive und distributive Dienste kann eine erhebliche Kostenreduzierung erreicht werden.

Es ist ein Operations-System vorgesehen, mit dem das erfindungsgemäße Telekommunikationsnetz konfiguriert, überwacht und betrieben wird.

Bei der Ermittlung der Bitraten für ein erfindungsgemäßes Telekommunikationsnetz muß man zwischen dem Bitratenbedarf eines privaten und eines geschäftlichen Teilnehmers unterscheiden. Während die Bitraten des geschäftlichen Teilnehmers in Hin- und Rückrichtung gleich groß sind, sind die des privaten Teilnehmers stark asymmetrisch. Die Bitrate zum Teilnehmer hin liegt im Gbit/s-Bereich, die in Rückrichtung im Mbit/s-Bereich. An ein Telekommunikationsnetz werden sowohl geschäftliche wie auch private Teilnehmer angeschlossen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die funktionale Struktur der heutigen Telekommunikationsnetze,

Fig. 2 die Basisstruktur eines erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetzes,

Fig. 3 den modularen Aufbau des Telekommunikationsnetzes, die Fig. 4 bis 9 System- und Netzvarianten:

Fig. 4 ein Punkt zu Punkt-Netz

Fig. 5 ein passives optisches Netz (PON)

Fig. 6 einen aktiven Ring

Fig. 7 einen aktiven Ring mit einem passiven optischen Netz (PON)

Fig. 8 einen passiven Ring mit abgesetzten optischen Netzeinrichtungen

Fig. 9 einen aktiven Ring mit passivem Anschlußring und abgesetzten optischen Netzeinrichtungen (ONU)

Fig. 10 die Zusammenfassung eines Add/Drop-Multiplexers mit der Funktion des optischen Leitungsabschlusses (Optical Line Termination OLT)

Fig. 11 die Zusammenfassung eines Add/Drop-Multiplexers mit der Funktion der optischen Netzeinrichtungen (ONU-Funktion) und

Fig. 12 die Kombination eines erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetzes mit DIAMANT.

In Fig. 2 ist die Basisstruktur eines erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetzes dargestellt. Das Telekommunikationsnetz beruht auf einer Technik nach dem Standard der digitalen synchronen Hierarchie (SDH), die weitgehend modular ausgestaltet ist und so eine große Anzahl von Konfigurationsmöglichkeiten zuläßt. Der Kern besteht aus einem Transportsystem für STM-1- bzw. STM-4-Signale, die beispielsweise über Glasfasernetze, aber auch über Funknetze erfolgen kann. Die Ein- und Ausgangsschnittstellen des Transportsystems sind standardisiert (STM-1, STM-4, evtl. STM-16). Das Transportsystem kann zum einen ein speziell auf diese Anwendung zugeschnittenes optisches Übertragungssystem sein, zum anderen kann aber ein bestehendes optisches Übertragungssystem (z. B. von DIAMANT zum Teilnehmer) verwendet werden.

Weiter weist das erfindungsgemäße Telekommunikationsnetz Multiplexer SDH-MUX und Anschlußmodule AM (Access Modul) auf. Der netzseitige Multiplexer hat STM-1- und STM-4- Schnittstellen zum Transportnetz und eine STM-1- Schnittstelle zu den teilnehmer- und netzseitigen Anschlußmodulen AM. Der netzseitige Multiplexer enthält zusätzlich ein Umschaltmodul (Switchmodul) zur Durchführung der Umschalt-Funktion, mit der die Konfiguration der Kanäle durchgeführt wird. Die Steuerung des Umschaltmoduls erfolgt vom Operationssystem aus. Weiter weisen sowohl die teilnehmerseitigen, als auch die netzseitigen Multiplexer einen Leitungsmodul (Linemodul) auf. Die Leitungsmoduln unterscheiden sich in der Übertragungsart (Punkt zu Punkt, Punkt zu Mehrpunkt) und in der Bitrate (LM-1 für 155 Mbit/s, LM-4 für 622 Mbit/s). Teilnehmerseitig entfällt das Umschaltmodul, die Anschlußmodule können direkt an das Leitungsmodul angeschaltet werden.

Es stehen unterschiedliche Anschlußmodule zur Verfügung. Netzseitig können beispielsweise vorgesehen sein:
Anschlußmodule für 2, 34, 140 und 155 Mbit/s- Dienste, Anschlußmodule für 64 kbit/s und 2Mbit/s, optional mit Anschlußfunktionen an eine Vermittlung und Channel Banks für 64 kbit/s und Anschlüsse für Dienste, die keine speziellen Netzerfordernisse benötigen (POTS-Plain Old Telephone Service). Die netzseitigen Anschlußmodule sind teilweise mit den Funktionen des optischen Leitungsabschlusses OLT kombiniert.

Teilnehmerseitig können beispielsweise folgende Anschlußmodule vorgesehen sein: Anschlußmodule für 2, 34, 140 und 155 Mbit/s-Dienste zum Anschluß von großen optischen Netzeinrichtungen (ONU), VBN-Einrichtungen (VBN- Vermittelndes Breitbandnetz) mit 140 Nbit/s, Anschlußmultiplexer, flexible Multiplexer, Zugangsmultiplexer, Einrichtungen für HDSL/ADSL-Übertragung, ATM-Multiplexer oder ATM-Einrichtungen usw., Anschlußmodule mit n * 64 kbit/s, optional mit Funktionen für die Vehrskonzentration in der optischen Netzeinrichtung, Anschluß von existierenden Kupfernetzen mit a/b, So, Uko, Leased Lines mit 64 kbit/s und 2 Mbit/s usw., Anschlußmodule kleine optische Netzeinrichtungen zum Anschluß von 4 * a/b oder 4 * Uko, etc. Die teilnehmerseitigen Anschlußmodule sind teilweise mit den Funktionen der optischen Netzeinrichtungen ONU kombiniert. Die Kombination mehreren Anschlußmodule ist möglich, solange die Übertragungsbitrate des Transportsystems nicht überschritten wird.

In Fig. 3 ist die Modularität des Telekommunikationsnetzes veranschaulicht. Die Modularität läßt eine weitgehend freizügige Gestaltung von Übertragungsfunktionen zu. Die zentrale Einheit bildet das Umschaltmodul Switchmodul SWM im netzseitigen Multiplexer. Das Transportsystem ist über ein Leitungsmodul Line Modul LM-1-PtP, LM-1-PMP, LM-4-PtP, Lm-4-PMP mit dem Umschaltmodul SWM verbunden und dieses wiederum wird vermittlungsseitig durch ein Anschlußmodul Access Modul AM-STM1, AM-140, AM-34, AM-2, AM-64k/OLT ergänzt.

Weiter ist ein Prozessor Modul PRM vorgesehen, mit dem das Umschaltmodul SWM gesteuert wird.

Anhand der Fig. 4 bis 9 sollen eine Reihe von unterschiedlichen Konfigurationsbeispielen für ein erfindungsgemäßes Telekommunikationsnetz auf der Basis von Glasfasersystemen angegeben werden. Alternativ können auch Punkt zu Punkt oder Punkt zu Mehrpunkt Funksysteme eingesetzt werden mit entsprechenden Übertragungsraten.

Die Fig. 4 bis 9 weisen einen gemeinsamen Grundaufbau auf. Jeweils auf der linken Seite der Figuren sind beispielhaft Teilnehmerendeinrichtungen der verschiedensten Bitraten dargestellt. Rechts davon wird das Transportsystem mit optischen Netzeinrichtungen ONU und optischen Leitungsabschlüssen OLT dargestellt. Fig. 4 zeigt einen sehr einfachen Aufbau einer Punkt zu Punkt Übertragung. In Fig. 5 ist die Struktur eines passiven optischen Netzes PON. Beide Anordnungen können in Ein- oder Zweifaser-Technik ausgeführt werden.

In Ringsystemen, wie sie in der synchronen digitalen Hierarchie eingesetzt werden (Visyon) werden Add/Drop- Multiplexer eingesetzt. Aktive Ringsysteme können sowohl im Anschlußbereich als auch im Transportbereich eingesetzt werden.

In Fig. 6 ist ein aktiver Ring, vergleichbar mit einem VISYON-Ring, dargestellt. Zum beliebigen Ein- und Auskoppeln von Signalen aus/in den Ring sind Add/Drop-Multiplexer vorgesehen. Eine Erweiterung der Add/Drop-Multiplexer um die Funktionen der optischen Netzeinrichtungen ONU-A3 führt zu einem besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau.

In Fig. 11 ist die Zusammenfassung des Add/Drop- Multiplexers mit der ONU-Funktion an der Schnittstelle Ring Teilnehmeranschlußbereich dargestellt. Während sich Leitungsmodul LM-1-PtP, Umschaltmodul SWM und ein weiteres Leitungsmodul LM-1-PtP hintereinander im Ring befinden, sind zum Teilnehmer hin die Anschlußmodule AM-STM1, AM-140, AM-34, AM-2, AM-64k/ONU vorgesehen.

Auch in Fig. 7 ist ein aktiver Ring dargestellt, der als Zubringer für passive optische Netze dient. Eine Zusammenfassung der Add/Drop-Multiplexer mit der Funktion der optischen Leitungsabschlüsse OLT führt zu einem Netzbaustein ADOLT, dessen Einsatz ebenfalls erhebliche Kostenreduzierungen und Vereinfachungen bedingt. An den Baustein ADOLT schließt sich ein passives optisches Netz mit einem Verzweiger an.

In Fig. 10 ist die Zusammenfassung eines Add/Drop- Multiplexers mit der OLT-Funktion dargestellt. Eine solche Zusammenfassung wird durch den modularen Aufbau des Telekommunikationsnetzes in einem Ring ermöglicht.

Die Fig. 8 zeigt den Einsatz einer passiven Ringstruktur in Kombination mit davon abgesetzten optischen Netzausrüstungen ONU und mit einem passiven optischen Netz, das einen Verzweiger Splitter aufweist. Aufgrund der wiederholten Verzweigung der Signale kann es notwendig sein, einen optischen Faserverstärker OFA vorzusehen.

In Fig. 9 ist ein aktiver Ring gezeigt, der mehrere Bausteine ADOLT aufweist und an den über diese Bausteine ADOLT weitere passive Anschlußringe angeschlossen sind. Die passiven Anschlußringe weisen jeweils Verzweiger Splitter auf, über die Signale zu den optischen Netzeinrichtungen ONU gelangen.

Fig. 12 zeigt eine Kombination des erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetzes mit einem DIAMANT-System. Einer der im Telekommunikationsnetz angebotenen Dienste ist ein Fernsehverteildienst, in dem die analogen Fernsehsignale digitalisiert vorliegen. Die digitalisierten Fernsehsignale werden zusammen mit anderen digitalen Signalen über ein gemeinsames Transportsystem und -netz übertragen. Wie in der heutigen Analogtechnik werden im DIAMANT-System die empfangenen Kanäle selektiv aufbereitet. Dazu werden sie zunächst in den standardisierten ZF-Bereich umgesetzt, anschließend digitalisiert, dann erfolgt eine digitale Frequenzumsetzung. Ein nachfolgender Addierer summiert die digitalen Teilströme zu einem Bitstrom von ca. 10 Gbit/s auf. Dieses Signal wird über ein sternförmiges Glasfasernetz zu den teilnehmernahen optischen Netzeinrichtungen (ONU) verteilt. Dort befindet sich außer der optischen Empfangseinheit nur noch ein einziger Analog/Digital- Wandler, der das Digitalsignal zurückwandelt. Letzteres wird über ein Koaxialkabelnetz zum Teilnehmer-Endgerät verteilt.

Die digitale Signalform läßt beliebige Ausgestaltungen des Netzes zu. So können im Zubringerbereich sowohl Ring-, Stern-, oder Stern-Stern-Strukturen realisiert werden, die beispielsweise eine gemeinsame Kabelführung mit den Ringsystemen der synchronen digitalen Hierarchie (Visyon) ermöglichen. Die Kombination von DIAMANT und dem erfindungsgemäßen Telekommunikationsnetz stellt ein universales Glasfasersystem für den Bereich zwischen Teilnehmer-Endgerät und Diensteeinrichtungen dar, das für die Zuführung von beliebigen schmal- und breitbandigen, interaktiven Diensten und Verteildiensten geeignet ist. Der Informationstransport erfolgt im passiven optischen Netz entweder über eine Glasfaser im Wellenlängenmultiplex, oder über ein Glasfaserpaar zum Teilnehmer, und benötigt dort nur eine optische Sende- und Empfangseinrichtung.

Claims (11)

1. Telekommunikationsnetz zwischen Netzabschlüssen oder Teilnehmer-Endgeräten einerseits und einem oder mehreren dienstespezifischen Netzen oder beliebigen Einrichtungen von Diensteanbietern andererseits, das Übertragungs-, Multiplex-, und Crossconnect-Funktionen aufweist und Funktionen aufweist, die es ermöglichen zu verschiedenen Netzen zu verzweigen, dadurch gekennzeichnet, daß netzseitig Zugangsknoten mit verschiedenen Schnittstellen für beliebige interaktive, synchrone und asynchrone Dienstearten vorgesehen sind, daß die Techniken der synchronen digitalen Hierarchie eingesetzt sind und daß eine Übertragungstechnik eingesetzt ist, die die Übertragung synchroner und asynchroner Datenströme ermöglicht.

2. Telekommunikationsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transportsystem vorgesehen ist.

3. Telekommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine passive optische Netzarchitektur (PON) vorgesehen ist.

4. Telekommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ziffernauswertungs- und Signalisierungsfunktionen vorgesehen sind, die es ermöglichen zu verschiedenen Netzen zu verzweigen.

5. Telekommunikationsnetz nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß netzseitige und teilnehmerseitige Multiplexer vorgesehen sind, die über standardisierte Schnittstellen, entsprechend der synchronen digitalen Hierarchie, mit dem Transportsystem verbunden sind und über weiter standardisierte Schnittstellen mit teilnehmer- und netzseitigen Anschlußmodulen.

6. Telekommunikationsnetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der netzseitige Multiplexer zusätzlich ein Umschaltmodul enthält, mit dem die Umschaltfunktion zur Konfiguration der Kanäle durchgeführt wird.

7. Telekommunikationsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Transportsystem ein Ring vorgesehen ist.

8. Telekommunikationsnetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ring vorgesehener Multiplexer (Add/Drop-Multiplexer) mit den Funktionen eines optischen Leitungsabschlusses (OLT) ausgerüstet ist.

9. Telekommunikationsnetz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ring vorgesehener Multiplexer (Add/Drop-Multiplexer) mit den Funktionen einer optischen Netzeinrichtung (ONU) ausgerüstet ist.

10. Telekommunikationsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben den interaktiven Diensten auch ein distributiver Dienst angeboten wird, der über das gemeinsame Netz übertragen wird und mit einer gemeinsamen Teilnehmer-Anschlußeinrichtung empfangen wird.

11. Telekommunikationsnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der angebotenen Dienste ein Fernsehverteildienst ist, daß mindestens ein Dienst mit digitalen Signalen im Netz vorhanden ist, daß im Fernsehverteildienst die analogen Fernsehsignale digitalisiert vorliegen und daß die digitalen Signale der verschiedenen Dienste über ein gemeinsames Anschlußnetz übertragen werden.