DE60016688T2

DE60016688T2 - Koppelfeld für optische Signale

Info

Publication number: DE60016688T2
Application number: DE60016688T
Authority: DE
Inventors: Alan F. Kanata Ontario Graves; Nigel Harlow Baker; Peter Hertford Roorda; Robert William Hertford Spagnoletti
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: EP1091614A2; US20030210870A1; EP1091614A3; DE60016688D1; EP1091614B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf optische Vermittlungen oder Koppelfelder und bezieht sich insbesondere auf Koppelfelder zum Vermitteln optischer Signale, die aus Licht mit vorgegebenen Wellenlängen bestehen, beispielsweise dicht Wellenlängenmultiplexierten (DWDM) optischen Signalen, die in optischen Telekommunikationen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Optische Übertragungssysteme erzielen ihre Ende-zu-Ende-Verbindungsfähigkeit durch Verketten mehrfacher Streckenabschnitte zwischen zwischenliegenden Vermittlungsknoten, um einen Gesamt-Ende-zu-Ende-Pfad zu erzielen. Wenn die Ende-zu-Ende-Granularität irgendeines vorgegebenen Übertragungspfades ein Bruchteil der Kapazität eines vorgegebenen optischen Trägers ist, so wird eine Zeitmultiplexierung verwendet, um die Gesamtbandbreite auszunutzen, was die Verwendung einer elektronischen Vermittlung in den zwischenliegenden Knoten erfordert. Die Verfügbarkeit der dichten Wellenlängen-Multiplexierung (DWDM) kombiniert mit der Verfügbarkeit von eine hohe Kapazität aufweisenden Ports auf Datenschaltern und Routern hat die Nachfrage nach einer Verkettung von einzelnen Streckenabschnitten zur Herstellung von Ende-zu-Ende-Verbindungen auf der Wellenlängen-Ebene vergrößert.
Optische DWDM-Netzwerke übertragen Mehrkanal-Signale auf jeder Lichtleitfaser in dem Netzwerk; jedes Kanalsignal ist moduliertes Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge, das lediglich diesem Signal zugeteilt ist. Das Ergebnis ist eine Vielzahl von optischen Trägern auf jeder Lichtleitfaser, wobei jeder optische Träger ein Kanalsignal überträgt, das von anderen Trägern hinsichtlich der optischen Wellenlänge getrennt ist. Heutige optische DWDM-Netzwerke wandeln typischerweise Kanalsignale in elektrische Signale an jedem Vermittlungsknoten in dem Netzwerk um, weil optische Vermittlungen mit einer ausreichend großen Port- Anzahl nicht verfügbar sind. Um die Kanalsignale in elektrische Signale umzuwandeln werden Transponder an jedem Port des Vermittlungsknotens und für jede Kanalwellenlänge verwendet. Wenn DWDM-Signale dichter werden, das heißt, wenn die Anzahl von Kanälen pro Lichtleitfaser ansteigt, so steigt auch die erforderliche Genauigkeit der Transponder und damit auch die Kosten, an. Weiterhin steigt, wenn die Anzahl von Ports pro Vermittlungsknoten ansteigt, auch die erforderliche Anzahl von Transpondern an. Entsprechend erfordern große Netzwerke, die dichte DWDM-Signale übertragen, viele kostspielige Transponder und sind daher in ihrem Aufbau kostspielig.
Um dieses Problem zu überwinden, wurde vorgeschlagen, große rein optische Vermittlungen in verschiedenen Formen zu bauen, um die Notwendigkeit einer optoelektronischen Umwandlung zur elektrischen Vermittlung von Kanalsignalen zu verringern oder zu beseitigen. Es wurden erhebliche Anstrengungen gemacht, Verfahren zum Aufbau sehr großer Vermittlungen oder Koppelfelder zu schaffen, die ein vollständiges Verbindungsvermögen zwischen allen ihren Ports haben. Die Herstellung dieser großen optischen Vermittlungen hat sich jedoch als schwierig herausgestellt.
Viele Versuche zur Schaffung eines blockierungsfreien optischen Koppelfeldes verwenden eine große Anzahl von kleinen Koppelfeld-Modulen zur Erzeugung eines mehrstufigen Koppelfeldes. Ein Beispiel zieht den Aufbau eines 128 Port × 128 Port-Koppelfeldes aus drei Stufen von mehrfachen 16×16 Koppelpunkt-Matrizen oder eines 510×512-Port-Koppelfeldes aus drei Stufen von mehrfachen 32×32 Koppelpunkt-Matrizen in einer dreistufigen CLOS-Architektur in Betracht. Das Vorstehende beruht auf der Verfügbarkeit von 16×16- oder 32×32-Koppelfeld-Matrizen in der Form von mikroelektromechanischen (MEM-) Koppelfeldmatrizen (beispielsweise „Free-space Micromachined Optical-Switching Technologies and Architectures", Lih Y. Lin, AT&T Labs-Research, OFC99, Session W14-1, 24. Februar 1999). Andere mehrstufige Lösungen verwenden kleinere Matrizen und mehr Stufen. Selbst die dreistufige CLOS-Architektur ist auf 512–1024 gekoppelte Wellenlängen mit 32×32-Koppelfeld-Matrixmodulen beschränkt, was bei der heutigen DWDM-Umgebung von 160 Wellenlängen pro Lichtleitfaser lediglich ausreichend ist, um den Ausgang/Eingang an 3–6 Lichtleitfaser-Paare (480–960 Wellenlängen) zu handhaben. Weiterhin wird der optische Verlust durch jede Koppelfeld-Stufe (typischerweise ∼ 5 dB bei einem 16×16- oder 32×32-MEM-Gerät) durch die Verwendung von drei Stufen plus einer komplexen Zwischenverbindung vergrößert, so dass sich Koppelverluste im Bereich von 15–18 dB ergeben.
Derartige mehrstufige Koppelfelder oder Vermittlungen, selbst bei drei Stufen, haben erhebliche Probleme. Diese Probleme schließen einen großen optischen Gesamtverlust durch das Koppelfeld ein, weil sich die Verlust in jeder Stufe über das Koppelfeld addieren, und es ergibt sich die Möglichkeit zusätzlicher Verluste in der komplizierten internen Zwischenverbindung zwischen den Stufen des Koppelfeldes. Größenbe-schränkungen hinsichtlich der Anzahl von Wellenlängen, die vermittelt werden können, können dadurch überwunden werden, das auf ein fünfstufiges CLOS-Koppelfeld übergegangen wird, doch vergrößert dies die Verluste durch das Koppelfeld weiter, und es ergibt sich eine zusätzliche Kompliziertheit und zusätzliche Kosten. Unter Verwendung heutiger Verlustwerte würde der Verlust durch ein fünfstufiges Koppelfeld in der Größenordnung von 25–30 dB sein. Diese Größe des Verlustes liegt bei oder jenseits der Betriebsverbindungsstrecken-Gesamtbilanz moderner, eine hohe Bandbreite aufweisender Transponder. Zusätzlich besteht einer der Haupt-Kostenpunkte in den Kosten der MEM-Koppelfeldmodule (oder anderer kleiner Matrixmodule). Die Abhängigkeit der Gesamt-Koppelfeld-Kosten von den Kosten der MEMS-Module wird durch die Tatsache vergrößert, dass ein CLOS-Koppelfeld einen Erweiterungsgrad (das heißt zusätzliche Koppelpfade) erfordert, damit es blockierungsfrei ist, und dass jeder optische Pfad drei (oder fünf) einzelne Module in Serie durchlaufen muss.
In dem US-Patent 5 878 177 mit dem Titel „Layered Switch Architectures for High-Capacity Optical Transport Networks" auf den Namen von Karasan et al. vom 2. März 1999 wird eine andere Lösung offenbart. Diese Lösung beruht auf der Bereitstellung von Signalen, die von einem Vermittlungsknoten mit Zugang an irgendeine den Knoten verlassende Route empfangen werden, wobei jedoch kein Zugriff auf jeden Signalpfad (Lichtleitfaser) auf diesen Routen erfolgt. Auf diese Weise vermeidet der Koppelfeld- oder Vermittlungsknoten von Karasan die große Anzahl von Koppelpunkten, die eine vollständig zwischenverbundene oder vollständig blockierungsfreie Vermittlungsstruktur erfordern würde. Obwohl diese Lösung auf der Knotenebene oder sogar für kleine Netzwerke ausreichend sein kann, trägt sie weiter zur Kompliziertheit der Netzwerk-Planung bei, die für größere Netzwerke zunehmend schwierig werden würde.
Einige bekannte Lösungen versuchen, große blockierungsfreie Allzweck-Koppelfelder zu erzeugen, die dann mit DWDM-Multiplexern zur Einkopplung in Ausgangs-Lichtleitfasern gekoppelt sind. Dies führt zu einer erheblichen Vergeudung der Kapazität und Fähigkeiten von blockierungsfreien generischen Koppelfeldern, weil die DWDM-Multiplexer als solche blockierende Elemente an allen ihren Ports zu irgendeinem optischen Träger mit Ausnahme eines optischen Trägers innerhalb des speziellen Durchlassbandes dieses Ports des Multiplexers sind. Entsprechend enthält eine blockierungsfreie Koppelfeld-Struktur viele Koppelpunkte, die bestimmte Eingangsports, die eine vorgegebene Wellenlänge übertragen, zu Aufgangsports lenken, die diese Wellenlänge nicht unterstützen können, weil sie in dem WDM-Multiplexer blockiert werden würde. Derartige Koppelpunkte können im Betrieb des Koppelfeldes nicht verwendet werden, und diese Vergeudung von Koppelpunkten führt zu einer wenig wirkungsvollen Nutzung von aufwändigen optischen Koppelfeld-Matrizen.
Optische Übertragungsnetzwerke, die auf der elektrischen Vermittlung und der elektrischen Regeneration an Zwischenknoten beruhen, erfordern ein Paar von Transpondern pro Wellenlängen-Kanal an jedem zwischenliegenden Vermittlungsknoten. Entsprechend wachsen, wenn die Anzahl der Wellenlängen-Kanäle pro Lichtleitfaser anwächst, die Anzahl von Transpondern und damit die resultierenden Kosten proportional zur Anzahl der Wellenlängen-Kanäle.
Optische Übertragungsnetzwerke, die auf einer „nicht transparenten" optischen Vermittlung und elektrischen Regeneration an zwischenliegenden Knoten beruhen, weisen das gleiche Wachstum hinsichtlich der Anzahl von Transpondern und Kosten auf (in einer „nicht transparenten" optischen Vermittlung werden ankommende elektrische Signale von Transpondern in unterschiedliche optische Signale umgewandelt, die optisch vermittelt werden, bevor sie durch weitere Transponder auf unterschiedliche optische Signale zur weiteren Übertragung umgewandelt werden).
Entsprechend wächst die Anzahl und die Kosten der optischen Verstärker nicht mit der Anzahl von Wellenlängen-Kanälen pro Lichtleitfaser, und die Kostenvorteile von optisch vermittelten und verstärkten Netzwerken gegenüber elektrisch vermittelten und regenerierten Netzwerken steigen mit der Anzahl von Wellenlängen-Kanälen pro Lichtleitfaser an.
Weiterhin wachsen die Kostenvorteile von optisch vermittelten und verstärkten Netzwerken gegenüber elektrisch vermittelten und regenerierten Netzwerken noch schneller an, wenn die maximale Entfernung zwischen elektrischen Regenerationspunkten anwächst, weil optisch vermittelte und verstärkte Netzwerke Nutzen aus der vergrößerten optischen Reichweite dadurch ziehen können, dass Transponder fortgelassen werden. Im Gegensatz hierzu erfordern elektrisch vermittelte Netzwerke ein Paar von Transpondern pro Wellenlängen-Kanal an jedem zwischenliegenden Vermittlungspunkt, selbst wenn die optische Reichweite den Abstand zwischen Vermittlungspunkten übersteigt.
Entsprechend ergibt sich ein erheblicher Vorteil bei der Konstruktion von optischen Übertragungsnetzwerken derart, dass die Mehrzahl der Wellenlängen-Kanäle Ende-zu-Ende über optische Vermittlungen und optische Verstärker gelenkt werden kann, ohne die Verwendung von Transpondern auf einer Grundlage von einem Transponder pro Kanal-Wellenlänge an zwischenliegenden Stellen oder Knoten. Dies führt zu einer bisher nicht berücksichtigten Notwendigkeit einer optischen Kreuzverbindungs-Vermittlung, die zur Herstellung von Pfaden pro Wellenlänge von Ende-zu-Ende optimiert ist, was im Gegensatz zu großen nicht transparenten optischen Vermittlungsstrukturen steht, die für eine Anordnung zwischen jeweiligen Bänken von Transpondern ausgelegt sind.
Die WO 98/31184 offenbart eine Wellenlängen austauschende Kreuzverbindung, die einen Eingangsabschnitt, einen Ausgangsabschnitt und ein optoelektronisches Vermittlungsmodul einschließt, das Signale von dem Eingangsabschnitt empfängt und die Ergebnisse an den Ausgangsabschnitt abgibt. Die EP-A-O 741 499 offenbart eine optische Kreuzverbindungs-Struktur, die eine erste Vermittlungseinrichtung, eine zweite Vermittlungseinrichtung und Wellenlängen-Änderungs-Felder einschließt, die Signale von der ersten Vermittlungseinrichtung empfangen und die Ergebnisse an die zweite Vermittlungseinrichtung liefern.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung ist auf die Bereitstellung einer Kreuzverbindungs-Vermittlung oder eines Kreuzverteilers gerichtet, die bzw. der gut für die Anwendung auf eine hohe Kapazität aufweisenden Wellenlängen-Multiplex-(WDM) und dichten WDM (DWDM-) Übertragungsnetzwerken geeignet ist.
Gemäß der Erfindung wird eine optische Kreuzverteiler-Vermittlung zum Empfang eines optischen Signals geschaffen, die in der Lage ist, eine erste Frequenz des optischen Signals in eine zweite Frequenz des optischen Signals umzusetzen, wobei die Vermittlung Folgendes umfasst:

eine Vielzahl von optischen Schaltmatrizen, wobei jede Schaltmatrix mehrfache Eingangsports, mehrfache Ausgangsports, zumindest einen Zwischen-Matrix-Eingangsport und zumindest einen Zwischen-Matrix-Ausgangsport aufweist, wobei jede Schaltmatrix betreibbar ist, um ein an irgendeinem Eingangsport und an irgendeinem Zwischen-Matrix-Eingangsport ankommendes optisches Signal auf irgendeinen Ausgangsport oder irgendeinen Zwischen-Matrix-Ausgangsport zu vermitteln und jede Schaltmatrix betreibbar ist, um optische Kanalsignale mit einer jeweils unterschiedlichen Wellenlänge zu vermitteln; und
ein Wellenlängen wandelnder Zwischen-Matrix-Schalter, die zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports der Schaltmatrizen und dem Zwischen-Matrix-Eingangsport der Schaltmatrizen eingeschaltet ist, wobei der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter betreibbar ist, um ein von irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommendes Signal zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeines einer Vielzahl von anderen Schaltmatrizen zu vermitteln und betreibbar ist, um bei der Vermittlung eines ersten Kanalsignals mit einer ersten Wellenlänge von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer ersten Schaltmatrix zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport einer zweiten Schaltmatrix das erste Kanalsignal mit der ersten Wellenlänge auf ein zweites Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln.

Vorzugsweise ist jede Schaltmatrix betreibbar, um ein an irgendeinem Eingangsport ankommendes Kanalsignal zu irgendeinem der Ausgangsports zu vermitteln. Weiterhin ist bei derartigen Vermittlungen der Zwischen-Matrix-Schalter betreibbar, um ein von irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommendes Kanalsignal auf einen Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner der anderen Schaltmatrizen zu vermitteln. Auf diese Weise ergeben bei der Netzwerkverbindung miteinander derartige Kreuzverteiler eine vergrößerte Flexibilität bei der Vermittlung von Kanalsignalen, wodurch die Kompliziertheit der Netzwerk-Planung verglichen mit anderen Lösungen verringert wird.
Diese Anordnung zwischen den Schaltmatrizen und dem Zwischen-Matrix-Schalter ermöglicht die Zuordnung jeder Schaltmatrix zu einer jeweiligen Kanal-Wellenlänge eines WDM-Systems. Kanalsignale mit einer bestimmten Wellenlänge können durch den Kreuzverteiler in der Matrix gelenkt werden, der dieser jeweiligen Wellenlänge zugeordnet ist. Weil diese Weglenkung durch eine einzige optische Schaltmatrix erfolgt, kann der optische Verlust relativ niedrig sein.
Wenn der nächste Streckenabschnitt eines Ende-zu-Ende-Pfades eine bestimmte Kanal-Wellenlänge nicht für ein Kanalsignal verfügbar hat, so muss das Kanalsignal zu einer anderen Kanal-Wellenlänge kreuzverbunden werden. Diese Kreuzverbindung erfordert Transponder zur Durchführung der erforderlichen Träger-Wellenlängen-Umwandlung. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Kanalsignal mit einer ersten Kanal-Wellenlänge durch eine erste Schaltmatrix, die der ersten Wellenlänge zugeordnet ist, zu einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport der ersten Schaltmatrix gelenkt wird. Das Kanalsignal wird dann von dem Zwischen-Matrix-Ausgangsport der ersten Schaltmatrix zu dem die Wellenlänge wandelnden Zwischen-Matrix-Schalter gelenkt. Der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter wandelt das Kanalsignal mit der ersten Wellenlänge auf ein Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge um. Das Kanalsignal mit der zweiten Wellenlänge wird dann zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport einer zweiten Schaltmatrix gelenkt, die der zweiten Wellenlänge zugeordnet ist. Das Kanalsignal mit der zweiten Wellenlänge wird dann zu einem Ausgangsport der zweiten Schaltmatrix gelenkt, die die Lenkung durch den Kreuzverteiler zu dem nächsten Streckenabschnitt in der erforderlichen Weise vervollständigt. Weil die Wellenlängen-Wandlung lediglich so weit erfolgt, wie dies durch Netzwerk-Zwangsbedingungen erforderlich gemacht wird, erfordert der Kreuzverteiler wesentlich weniger Transponder als Vermittlungen, die alle Kanalsignale in elektrische Signale oder auf eine gemeinsame Kanal-Wellenlänge vor der Vermittlung umwandeln.
Jede Schaltmatrix kann mehrfache Zwischen-Matrix-Ausgangsports aufweisen, und der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter kann mehrfache Schaltelemente umfassen, die parallel verbunden sind. In diesem Fall kann jeder Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer bestimmten Schaltmatrix mit einem jeweiligen der Schaltelemente des Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schalters gekoppelt werden. Diese Anordnung ergibt mehrfache Pfade zur Lenkung eines Signals von einer Schaltmatrix durch den Zwischen-Matrix-Schalter zu einer anderen Schaltmatrix, wodurch die Möglichkeit einer Blockierung in dem Zwischen-Matrix-Schalter verringert wird.
Weiterhin kann die physikalische Zwischenverbindung zwischen den mehrfachen Schaltelementen und der Vielzahl von Schaltmatrizen in effizienter Weise durch Ausrichten der Schaltelemente in einen ersten Satz von parallelen Ebenen erreicht werden, die orthogonal zu einem zweiten Satz von parallelen Ebenen sind, in denen die Schaltmatrizen ausgerichtet sind. Beispielsweise könnten die Schaltmatrizen auf horizontal ausgerichteten Vermittlungskarten realisiert werden, und die Schaltelemente könnten auf vertikal ausgerichteten Wandlerkarten hergestellt werden, oder umgekehrt. Diese physikalische Anordnung ermöglicht es, dass zwei orthogonale Sätze von parallelen Ebenen durch eine dritte orthogonale Ebene geschnitten werden, die orthogonal zu beiden Sätzen von parallelen Ebenen ist, wodurch jede Schaltmatrix des zweiten Satzes von parallelen Ebenen in eine enge Beziehung mit jedem Schaltelement des ersten Satzes von parallelen Ebenen gebracht und optisch hiermit verbunden werden kann. Beispielsweise kann eine Mittelebene, die die dritte orthogonale Ebene darstellt, dazu verwendet werden, die Vermittlungskarten und die Wandlerkarten in eine enge physikalische Anordnung zu bringen, in der Vermittlungs- und Wandlerkarten optisch miteinander über passende optische Verbindungselemente auf den Karten und der Mittelebene miteinander verbunden werden können.
Der Zwischen-Matrix-Schalter kann zumindest einen „Hinzufügungs"-Eingangsport und zumindest einen „Abzweig"-Ausgangsport umfassen. In diesem Fall ist der Zwischen-Matrix-Schalter betreibbar, um zumindest ein „hinzuzufügendes" Eingangskanalsignal, das an dem „Hinzufügungs"-Eingangsport ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport von irgendeiner Schaltmatrix zu koppeln, und um ein Kanalsignal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, an den „Abzweig"-Ausgangsport zu koppeln. Diese Merkmale ermöglichen es, dass der Kreuzverteiler Kanalsignale „hinzufügt" (das heißt Verkehrssignale an dem Kreuzverteiler einfügt), und Kanalsignale „abzweigt" (das heißt Verkehrssignale an dem Kreuzverteiler ableitet), zusätzlich zu der Lenkung durch Verkehrskanäle hindurch.
Der Kreuzverteiler kann weiterhin eine Vielzahl von Wellenlängen-Demultiplexern und eine Vielzahl von Wellenlängen-Multiplexern umfassen. Jeder Demultiplexer ist betreibbar, um ein optisches Eingangssignal in eine Vielzahl von Ausgangssignalen aufzuteilen, die jeweilige unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Der Demultiplexer liefert jedes Ausgangskanal-Signal an einen jeweiligen Eingangsport einer jeweiligen Schaltmatrix derart, dass jede Schaltmatrix lediglich Kanalsignale mit jeweiligen unterschiedlichen Wellenlängen empfängt. Jeder Multiplexer hat eine Vielzahl von Eingängen, wobei jeder jeweilige Eingang jedes Multiplexers mit einem Ausgangsport einer jeweiligen Schaltmatrix gekoppelt ist, um ein jeweiliges Kanalsignal zu empfangen, das eine jeweilige Wellenlänge aufweist. Jeder Multiplexer ist betreibbar, um Kanalsignale mit unterschiedlichen Wellenlängen in ein optisches Ausgangssignal zu kombinieren.
Derartige Wellenlängen-Demultiplexer und Wellenlängen-Multiplexer sind normalerweise dem Kreuzverteiler zugeordnet und können als Teil des Kreuzverteilers in einem Gehäuse angeordnet sein. In diesem Fall könnten die Wellenlängen-Multiplexer und -Demultiplexer, die entweder getrennt oder in Kombination mit Leitungskarten realisiert sind, eine orthogonale physikalische Beziehung mit der Vielzahl von Schaltmatrizen haben, um eine Effizienz hinsichtlich der Zwischenverbindung zu erzielen, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Der Demultiplexer empfängt ein optisches Signal, das mehrfache Kanalsignale umfasst, wobei jedes Kanalsignal einen optischen Träger mit der jeweiligen unterschiedlichen Wellenlänge umfasst, das ein jeweiliges auf das Trägersignal aufmoduliertes Verkehrssignal hat. Der Demultiplexer trennt die Kanalsignale jeweiliger Ausgänge zum Ankoppeln an die Schaltmatrizen auf, wobei jede Schaltmatrix lediglich Kanalsignale mit einer der unterschiedlichen Wellenlängen empfängt. Der Multiplexer empfängt mehrfache Kanalsignale, die jeweils eine jeweilige unterschiedliche Wellenlänge aufweisen, von jeweiligen Schaltmatrizen und kombiniert die mehrfachen Kanalsignale zur Aussendung auf eine einzige Ausgangs-Lichtleitfaser. Bei dieser Anordnung ist jeder Koppelpunkt jeder Schaltmatrix brauchbar, das heißt keiner der Koppelpunkte lenkt Kanalsignale mit einer bestimmten Wellenlänge zu einem WDM-Multiplexerport, der nicht in der Lage ist, Kanalsignale mit dieser Wellenlänge weiterzuleiten.
Der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter kann mehrfache optische Empfänger, mehrfache optische Sender und einen elektrischen Schalter umfassen, der zwischen den optischen Empfängern und den optischen Sendern angeschaltet ist. Die optischen Empfänger sind mit dem Zwischen-Matrix-Ausgangsport der Schaltmatrizen gekoppelt und betreibbar, um Kanalsignale, die von den Zwischen-Matrix-Ausgangsports ankommen, in elektrische Signale umzuwandeln. Der elektrische Schalter ist betreibbar, um elektrische Signale von irgendeinem optischen Empfänger auf eine Vielzahl der optischen Sender zu schalten. Die optischen Sender sind betreibbar, um elektrische Signale auf Kanalsignale mit vorgegebenen Wellenlängen umzuwandeln.
In besonders praktischen Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schaltern ist der elektrische Schalter betreibbar, um elektrische Signale von irgendeinem optischen Empfänger zu einem beliebigen oder im Wesentlichen irgendeinen beliebigen optischen Sender zu schalten. Der elektrische Schalter kann ein einzelnes elektrisches Schalterelement oder mehrfache elektrische Schalterelemente sein, die in Serie oder parallel geschaltet sind.
Bei dieser Anordnung wird der elektrische Schalter dazu verwendet, einen Empfänger, der mit einer einer ersten Wellenlänge zugeordneten Schaltmatrix verbunden ist, mit einem Sender zu koppeln, der mit einer zweiten Wellenlänge arbeitet und mit einer Schaltmatrix verbunden ist, die der zweiten Wellenlänge zugeordnet ist, wodurch eine Kreuzverbindung eines mit der ersten Wellenlänge arbeitenden Kanals mit einem Kanal erreicht wird, der mit der zweiten Wellenlänge arbeitet.
Alternativ kann der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter einen optischen Schalter und eine Vielzahl von mit dem Schalter verbundenen optischen Transpondern umfassen. Jeder optische Transponder ist betreibbar, um ein Kanalsignal mit einer ersten Wellenlänge in ein Kanalsignal umzuwandeln, das eine zweite Wellenlänge aufweist. Der optische Schalter ist betreibbar, um ein Kanalsignal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeines einer Vielzahl von anderen Schaltmatrizen über einen optischen Transponder zu koppeln.
Der optische Transponder kann ein Gerät sein, das eine Empfangshälfte zur Rückgewinnung eines Informationssignals von dem ankommenden Wellenlängen-Kanal und eine Sendehälfte aufweist, die Einrichtungen zur Modulation des rückgewonnenen Informationssignals auf eine Lichtquelle mit einer bestimmten festen oder abstimmbaren Wellenlänge zur Ausgabe auf einen Kanal mit unterschiedlicher Wellenlänge aufweist. Der optische Schalter kann ein einzelnes optisches Schalterelement oder mehrfache optische Schalterelemente umfassen, die in Serie oder parallel zur Lastverteilung geschaltet sind.
Bei besonders praktischen Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schaltern ist der optische Schalter betreibbar, um ein Kanalsignal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport einer beliebigen oder im Wesentlichen einer beliebigen anderen Schaltmatrix zu koppeln.
Der optische Schalter kann zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports und den optischen Transpondern eingekoppelt sein. Bei dieser Anordnung wird der optische Schalter dazu verwendet, einen ersten Kanal, der mit einer ersten Wellenlänge arbeitet, an einen ausgewählten Transponder zu koppeln, der das Signal auf den ersten Kanal in ein Signal an einer zweiten Wellenlänge umwandelt. Der Transponder ist mit einem Zwischen-Matrix-Eingangsport der Schaltmatrix verbunden, die der zweiten Wellenlänge zugeordnet ist.
Alternativ kann der optische Schalter mehrere optische Schalterstufen umfassen, und die optischen Transponder können zwischen optischen Schalterstufen gekoppelt sein. Beispielsweise kann der optische Schalter einen mehrstufigen optischen CLOS-Schalter umfassen. Der relativ hohe Einfügungsverlust eines mehrstufigen optischen Schalters ist in dem Zwischen-Matrix-Schalter akzeptabel, weil der Zwischen-Matrix-Schalter Transponder einschließt, die den optischen Signalpegel wiederherstellen, während sie ein optisches Signal mit einer Wellenlänge in ein optisches Signal mit einer anderen Wellenlänge umwandeln. Es muss jedoch auf eine Gesamtsystem-Verlustbilanz geachtet werden, um alle Komponenten in ihrem angegebenen Betriebsbereich zu halten.
Einige oder alle optischen Transponder können abstimmbar sein, um Kanalsignale mit auswählbaren unterschiedlichen Wellenlängen auszusenden. Die Verwendung von abstimmbaren Transpondern verringert die Anzahl von Transpondern, die vorgesehen werden müssen, um alle möglichen Wellenlängen-Umwandlungsmöglichkeiten zuzulassen. Jeder abstimmbare Transponder kann entfernt von irgendeiner Anzahl von Wellenlängen Kanälem vorgesehen sein, ohne dass ein Besuch an dem Vermittlungsort erforderlich ist, um physikalisch einen Wellenlängen-Kanal bereitzustellen. Es kann statistisch gezeigt werden, dass eine Anzahl von abstimmbaren Transpondern mehr Kombinationen als Kanal-Konfigurationen ergeben kann, als die gleiche Anzahl von eine feste Wellenlänge aufweisenden Transpondern. Weiterhin verringert die Verwendung von abstimmbaren Transpondern die Anzahl von unterschiedlichen Transpondertypen, die gelagert und im Inventar aufbewahrt werden müssen.
Abstimmbare Transponder sind jedoch aufwändiger als eine feste Wellenlänge aufweisende Transponder, und sie haben derzeit einen begrenzten Abstimmbereich. Entsprechend können einige oder alle der Transponder Transponder mit einer festen Wellenlänge sein, die betreibbar sind, um Kanalsignale mit einer einzigen Wellenlänge auszusenden. Alternativ können die abstimmbaren Transponder in Gruppen angeordnet sein, wobei jede Gruppe die Ports abdeckt, die einem bestimmten Wellenlängen-Band zugeordnet sind.
Die optische Schaltmatrix, die bei der Vermittlung gemäß der Erfindung verwendet wird, kann erste und zweite Paare von Schaltelementen und eine Vielzahl von optischen Kombinierern umfassen. Jedes Paar von Schaltelementen umfasst ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement. Jedes Schaltelement umfasst ein rechtwinkliges Substrat mit einer Vielzahl von Eingangsports auf einer ersten Seite, eine erste Vielzahl von Ausgangsports auf einer zweiten Seite gegenüberliegend zu der ersten Seite, und eine zweite Vielzahl von Ausgangsports auf einer dritten Seite benachbart zu der ersten Seite und zu der zweiten Seite. Jedes Schaltelement umfasst weiterhin eine Vielzahl von optischen Divertern, die zwischen jedem Eingangsport und einem entsprechenden Ausgangsport auf der zweiten Seite angeordnet sind. Jeder Diverter ist mit einem jeweiligen Ausgangsport auf der dritten Seite ausgerichtet und von einer ersten Position, in der der Diverter ein von dem Eingangsport einfallendes optisches Signal ermöglicht, sich in einer Richtung in Richtung auf den jeweiligen Ausgangsport auf der zweiten Seite auszubreiten, auf eine zweite Position beweglich, in der der Diverter ein von dem Eingangsport einfallendes optisches Signal auf einen jeweiligen Ausgangsport auf der dritten Seite umlenkt. Für jedes der ersten und zweiten Paare von Schaltelementen ist jeder Eingangsport des zweiten optischen Schaltelementes optisch mit einem jeweiligen Ausgangsport der ersten optischen Schaltmatrix gekoppelt. Jeder Kombinierer ist mit einem jeweiligen Ausgangsport des ersten Paares von optischen Schaltelementen und einem jeweiligen Ausgangsport des zweiten Paares von optischen Schaltelementen gekoppelt.
Die Konstruktion größerer Schaltmatrizen durch Zusammenfügen von kleineren Schaltmatrizen in der vorstehend beschriebenen Weise kann attraktiv sein, bis Schaltmatrizen mit der gewünschten Port-Zahl ohne weiteres zu attraktiven Preisen erhältlich sind. Weiterhin ermöglicht die Fähigkeit, größere Schaltmatrizen aus kleineren Schaltmatrizen zusammenzufügen, eine modulare Konstruktion von Kreuzverteilern, so dass die Größe der Vermittlung (und deren installierte Kosten) in annehmbarer Weise mit Kapazitätsanforderungen wachsen können.
Ein Wellenlängen wandelnder Schalter kann in der Konstruktion einiger Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Kreuzverteiler verwendet werden. Der Wellenlängen wandelnde Schalter zur Verbindung optischer Schaltmatrizen eines optischen Kreuzverteilers kann einen optischen Schalter und eine Vielzahl von optischen Transpondern umfassen, die mit dem Schalter verbunden sind. Jeder optische Transponder ist zur Umwandlung eines Kanalsignals mit einer ersten Wellenlänge in ein Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge betreibbar. Der optische Schalter ist betreibbar, um das Kanalsignal, das an einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, auf einen Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner einer Vielzahl von anderen Schaltmatrizen über einen optischen Transponder zu koppeln.
Die Erfindung ergibt weiterhin ein Verfahren zur Kreuzverbindung optischer Kanalsignale an einen optischen Kreuzverteiler, der ein optisches Signal empfängt und in der Lage ist, eine erste Frequenz des optischen Signals auf eine zweite Frequenz des optischen Signals umzuwandeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

an jeder Schaltmatrix, die mehrfache Eingangsports, mehrfache Ausgangsports und zumindest einen Zwischen-Matrix-Eingangsport und zumindest einen Zwischen-Matrix-Ausgangsport aufweist,
Vermitteln eines Signals, das eine jeweilige unterschiedliche Wellenlänge aufweist und an irgendeinem Eingangsport und irgendeinem Zwischen-Matrix-Eingangsport ankommt, an irgendeinen Ausgangsport oder irgendeinen Zwischen-Matrix-Ausgangsport,
an einem Wellenlängen wandelnden Zwischenmatrix-Schalter, der zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports der Schaltmatrizen und den Zwischen-Matrix-Eingangsports der Schaltmatrizen angeordnet ist,
Vermitteln eines Signals, das von irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendwelcher anderen Schaltmatrizen, unter Einschluss von:
Vermitteln eines ersten Kanalsignals mit einer ersten Wellenlänge von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer ersten Schaltmatrix (18) zu einem zweiten Kanalsignal, das eine zweite Wellenlänge aufweist;
Bereitstellen des zweiten Kanalsignals an einem Zwischen-Matrix-Port einer zweiten Schaltmatrix.

Weitere Gesichtspunkt der Erfindung umfassen Kombinationen und Teilkombinationen der vorstehend beschriebenen Merkmale, die von dem vorstehend beschriebenen Kombinationen verschieden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend lediglich in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines bekannten optischen Netzwerkes ist;
1b ein Schaltbild ist, das die Knoten A und B nach 1a mit weiteren Einzelheiten zeigt;
1c eine schematische Darstellung ist, die die Transponder und Regeneratoren nach 1b mit weiteren Einzelheiten zeigt;
2a eine schematische Darstellung eines optischen Netzwerkes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2b ein Schaltbild ist, das die Knoten A' und B' nach 2a mit weiteren Einzelheiten zeigt;
3 ein funktionelles Blockschaltbild eines Kreuzverteilers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4a ein funktionelles Blockschaltbild einer Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 3 ist;
4b eine Ausführungsform einer physikalischen Anordnung für den Wellenlängen wandelnde Schalter nach 4a zeigt;
4c ein funktionelles Blockschaltbild der Komponenten des elektrischen Schalters in 4b ist;
4d ein funktionelles Blockschaltbild ist, das weitere Einzelheiten des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 4b zeigt;
4e eine weitere Ausführungsform einer physikalischen Anordnung für den Wellenlängen wandelnden Schalters nach 4a zeigt;
5 ein funktionelles Blockschaltbild einer Ausführungsform des Empfänger-Transponders nach 4 ist;
6 ein funktionelles Blockschaltbild einer Ausführungsform des Sender-Transponders nach 4 ist;
7 eine bildliche Darstellung eines Teils der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
8 ein funktionelles Blockschaltbild einer Ausführungsform des optischen Schaltelementes nach 3 ist;
9a ein funktionelles Blockschaltbild ist, das eine zweite Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 zeigt;
9b ein funktionelles Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
9c ein funktionelles Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
9d ein funktionelles Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
9e ein funktionelles Blockschaltbild einer sechsten Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
9f ein funktionelles Blockschaltbild einer siebten Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
9g ein funktionelles Blockschaltbild einer achten Ausführungsform der optischen Schaltmatrix nach 3 ist;
10 ein funktionelles Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 3 ist;
11 ein funktionelles Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 3 ist;
12 ein funktionelles Blockschaltbild einer Ausführungsform des in 11 gezeigten Wandlermoduls ist;
13 eine Tabelle von Verbindungen ist, die von den Zwischenverbindungen A und B in 11 hergestellt werden;
14 eine Tabelle der Zwischenverbindungen ist, die von der Zwischenverbindung C in 11 hergestellt werden;
15 eine Tabelle von Verbindungen ist, die von der Zwischenverbindung D in 11 hergestellt werden;
16a eine perspektivische Ansicht einer physikalischen Anordnung des Kreuzverteilers nach 3 ist, die den Wellenlängen wandelnden Schalter nach 4e einschließt;
16b eine perspektivische Ansicht einer weiteren physikalischen Anordnung des Kreuzverteilers nach 3 ist, die den Wellenlängen wandelnde Schalter nach 4e einschließt;
17 eine perspektivische Ansicht der optischen Steckverbinder in 16 ist;
18a eine Leitungs-Zeichnungsansicht der optischen Steckverbinder nach 17, die die Steckverbinder in einer nahezu miteinander verbundenen Position zeigt;
18b eine Seitenansicht eines Teils der Steckverbinder nach 18a zeigt, die eine an der Stirnfläche jedes Steckverbinders polierte Lichtleitfaser mit passenden Einsetz- und Ausrichtstiften und Buchsen zeigt;
18c eine Querschnittsansicht von oben der Steckverbinder und Ausrichthülse nach 17 entlang der Linie A–A in 18b ist;
18d eine Querschnitts-Vorderansicht der Passfläche des Steckverbinders entlang der Linie B–B in 18c ist;
19 eine Leitungs-Zeichnungsansicht einer zweiten Ausführungsform der optischen Steckverbinder in 16 ist;
20 eine Leitungs-Zeichnungsansicht einer dritten Ausführungsform der optischen Steckverbinder in 16 ist;
21 eine perspektivische Ansicht eines Vermittlungs-Gerätegestells ist, die einen Teil des Kreuzverteilers nach 3 in einer zweiten Ausführungsform ist; und
22 ein Diagramm eines Faser-Steckverbinders, der in dem Vermittlungsgestell nach 21 verwendet wird.
Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die 1a – 1c wird nunmehr ein bekanntes optisches Netzwerk 1 beschrieben. In 1a schließt ein Netzwerk 1 sechs miteinander verbundene elektrische oder nicht transparente Vermittlungsknoten 2 ein, die mit A–F bezeichnet sind. In 1b sind die Knoten A und B mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Aus Gründen der Einfachheit ist eine einseitig gerichtete Darstellung des bidirektionalen Netzwerkes gezeigt. In der Praxis würden alle die Knoten A–F verbindenden Verbindungsstrecken Begleit-Verbindungsstrecken haben, die in umgekehrter Richtung parallel angeschaltet sind, um Rücklauf-Verkehr zu übertragen, oder die Verbindungsstrecken würden bidirektionale Verbindungsstrecken sein. Das Netzwerk 1 schließt elektrische Kreuzverteiler 2 ein, die durch Streckenabschnitte mit Lichtleitfasern und optischen Verstärkern 7 verbunden sind, die mit Abstand an passenden Intervallen entlang der Übertragungsleitungsabschnitte angeordnet sind. Alternativ könnten sogenannte „nicht transparente" optische Kreuzverteiler anstelle einiger oder aller der elektrischen Kreuzverteiler 2 verwendet werden. Eine nicht transparente Vermittlung ist eine Vermittlung, die Transponder zwischen den Verbindungsstrecken verwendet, die die Vermittlung mit einem Netzwerk verbinden, so dass die Wellenlänge, mit der ein Signal von dem Netzwerk vermittelt wird, unabhängig von der Wellenlänge ist, mit der das Signal über das Netzwerk übertragen wird. Jeder Transponder weist eine von zwei Formen auf, nämlich die Form eines Empfangs-Transponders (Tr) und eines Sende-Transponder (Tt). Der Empfangs-Transponder (Tr) besteht aus einem Langstreckenleitungs-Wellenlängenempfänger und einem Kurzstrecken-Sender, der üblicherweise ein eine einzige feste Wellenlänge aufweisender optischer oder elektrischer Durchschalte-Sender mit kurzer Reichweite ist. Der Sende-Transponder (Tt) besteht aus einem eine kurze Reichweite aufweisenden optischen oder elektrischen Durchschalteempfänger für eine einzige feste Wellenlänge und einem optischen Langstrecken-Sender, der mit der abschließenden Leitungswellenlänge arbeitet, entweder dadurch, dass die Einheit mit dem passenden Wellenlängen-Laser ausgerüstet wird oder dass abstimmbare Laser ausgenutzt werden. Ein bidirektionaler (hier nicht gezeigter) Transponder ist ein in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneter Sende- und Empfangs-Transponder mit voneineander verschiedenen „Leitungs"- und „Amts"-Seiten. Ein Regenerator (R) kann ebenfalls aus Transpondem hergestellt werden, indem diese in Serie derart angeordnet werden, dass der eine kurze Reichweite aufweisende Durchschalte-Amtssender des Empfangs-Transponders (Tr) direkt den eine kurze Reichweite aufweisenden Durchschalte-Empfangsport des Sende-Transponders (Tt) speist. Ein bidirektionaler Regenerator besteht aus zwei dieser Kombinationen von Empfangs-Transponder (Tr) und Sende-Transponder (Tt) in einer inversen parallelen Konfiguration. Die elektrischen Kreuzverteiler 2 umfassen jeweils optische Wellenlängen- (WD-) Demultiplexer 4, die mit einer elektrischen Vermittlungsstruktur 2 über Empfangs-Transponder (Tr) auf der Eingangsseite der Vermittlung 2 gekoppelt sind. Die Empfangs-Transponder (Tr) wandeln demultiplexierte optische Leitungs-Kanalsignale in elektrische oder eine kurze Reichweite aufweisende optische Signale um, die den Schnittstellen der elektrischen Vermittlungsstruktur 2 oder der nicht transparenten optischen Vermittlungsstruktur zugeführt werden und von dieser vermittelt werden. Ein optischer Vorverstärker 7b kann mit den Eingang eines WD-Multiplexers 4 gekoppelt sein, um empfangene DWDM-Signale vor der Vermittlung zu verstärken. An der Austrittsseite der Vermittlung 2 sind optische WD-Multiplexer 5 mit der elektrischen Vermittlungsstruktur 2 über weitere Sende-Transponder (Tt) gekoppelt. Vermittelte elektrische Signale werden in optische Kanalsignale durch die Sende-Transponder (Tt) an der Austrittsseite umgewandelt, und die WD-Multiplexer 5 multiplexieren die optischen Kanalsignale in DWDM-Signale, die von der Vermittlung 2 abgegeben werden. Elektrische Eingangssignale an das optische Netzwerk 1 werden durch die Sende-Transponder (Tt) in optische Signale umgewandelt und durch den WD-Multiplexer 5b in ein DWDM-Signal multiplexiert. Umgekehrt werden DWDM-Signale von den WD-Multiplexern 4b in optische Kanalsignale demultiplexiert, die von den Empfänger-Transpondern (Tr) umgewandelt und von dem Netzwerk 1 als elektrische Signale abgegeben werden.
Es ist zu erkennen, dass ein Paar von Transpondern für jedes die Vermittlung 2 durchlaufende Kanalsignal erforderlich ist. Weiterhin sind zusätzliche Transponder (T) erforderlich, um Kanalsignale zu der Vermittlung 2 hinzuzufügen oder von dieser abzuzweigen. Weiterhin erfordern Zwischenverstärker 3, die mit WD-Multiplexern 5 über Regeneratoren (R) gekoppelte WD-Demultiplexer 4 aufweisen, ein zusätzliches Paar von Transpondern pro Kanalsignal. Diese (nicht gezeigten) Transponder werden in den Regeneratoren (R) verwendet, um eine O/E-Umwandlung der demultiplexierten Kanalsignale vor der elektrischen Regeneration und eine E/O-Umwandlung der regenerierten elektrischen Signale in optische Kanalsignale durchzuführen, die dann in ein regeneriertes DWDM-Signal multiplexiert werden. Somit schließt ein Regenerator (R) Rücken an Rücken angeordnete Sender- und Empfänger-Transponder ein, und er kann weiterhin eine Neuformungs-/ Nachsteuerungs-Funktionalität einschließen. Bei einem derartigen Netzwerk 1 erfordert jede Vergrößerung der Anzahl von Kanalsignalen in einem DWDM-Signal ein zusätzliches Paar von Transpondern in jeder Vermittlung 2 und jedem Zwischenverstärker 3 in dem Netzwerk 1.
Es werden derzeit erhebliche Arbeiten in der gesamten optischen Kommunikationsindustrie unternommen, um eine Technologie zu entwickeln, die die Rate verringert, mit der sich ein optisches Signal mit der Übertragungsentfernung verschlechtert. Diese Arbeit wird gemacht, um noch längere verstärkte Streckenabschnitts-Längen zwischen Regenerationspunkten zu erzielen, um die Notwendigkeit von Regeneratoren in allen mit Ausnahme weniger Fälle zu beseitigen. Das Ergebnis wird eine Forderung nach einer Netzwerkkonfiguration sein, die die resultierende Technologie effektiv ausnutzen kann. Das heißt, damit sich ein optisches Signal über lange Strecken zwischen Gesamt-Netzwerk-Enden in einem vollständig photonischen Netzwerk bewegen kann, muss es möglich sein, Verkehr von zwischenliegenden Knoten hinzuzufügen, abzuzweigen oder zu vermitteln, ohne dass auf eine elektrische (oder nicht transparente optische) Vermittlung zurückgegriffen wird.
2a zeigt ein optisches Netzwerk 8 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Netzwerk 8 schließt sechs miteinander verbundene Vermittlungsknoten A'-F' ein, die optische Kreuzverteiler 10 sind, die optischen Kreuzverteiler 10 sind gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet und werden weiter unten ausführlicher erläutert. 2b zeigt die Knoten A' und B' mit weiteren Einzelheiten. Aus Vereinfachungsgründen ist eine einseitig gerichtete Darstellung eines bidirektionalen Netzwerkes gezeigt. In der Praxis würden alle Verbindungsstrecken, die mit den Knoten A'-F' verbunden sind, begleitende Verbindungsstrecken haben, die in umgekehrter paralleler Weise angeschaltet sind, um Rückwärtsverkehr zu übertragen, oder die Verbindungsstrecken würden bidirektionale Verbindungsstrecken sein.
Die optischen Kreuzverteiler oder Vermittlungen 10 sind durch Streckenabschnitte miteinander verbunden, die Lichtleitfasern und optische Verstärker 7 einschließen. Die optischen Kreuzverteiler 10 schließen photonische Kreuzverteiler 9 ein, die mit den Streckenabschnitten über WD-Demultiplexer 4 und optische Vorverstärker 7b auf der Eintrittsseite des Kreuzverteilers 10 oder der Vermittlung gekoppelt sind, und WD-Multiplexer 5 auf der Austrittsseite der Vermittlung 10. Die photonischen Kreuzverteiler 9 schließen weiterhin mehrfache optische Schaltmatrizen und einen Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schalter (nicht gezeigt) ein, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird. Der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter wandelt ein Kanalsignal von einer Kanal-Wellenlänge auf eine andere Kanalwellenlänge um, wie dies erforderlich ist, beispielsweise durch Streckenabschnitts-Beschränkungen hinsichtlich der verfügbaren Kanal-Wellenlängen. Transponder sind für diesen Zweck vorgesehen. Ihre Anzahl ist jedoch wesentlich kleiner als ein Paar pro Kanalsignal. Typischerweise werden Transponder für 25% der Kanalsignale bereitgestellt, die von dem Kreuzverteiler 10 vermittelt werden können. Dieser prozentuale Anteil wird durch Netzwerk-Konstruktionsregeln bestimmt, die so aufgestellt sind, dass das Auffinden von freien Ende-zu-Ende-Wellenlängen oder Pfaden mit einer minimalen Wellenlängen-Umwandlung (das heißt Lamda-Sprüngen) begünstigt. Zusätzliche Transponder zur Hinzufügung von Kanalsignalen zu oder zur Abzweigung von Kanalsignalen von der Vermittlung 10 würden normalerweise nicht erforderlich sein, weil die in dem Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schalter enthaltenen Transponder auch für diesen Zweck verwendet werden können. Es ist klar zu erkennen, dass dieses optische Netzwerk 8 weniger Transponder als das bekannte optische Netzwerk 1 benötigt, wobei die tatsächliche Verringerung von den Netzwerk-Planungsalgorithmen abhängt. Diese Verringerung der Anzahl der Transponder führt zu Einsparungen an Kosten und an dem Leistungsbedarf für eine vorgegebene Netzwerk-Konfiguration, und wenn die Konfiguration hinsichtlich der Vermittlungsknoten und Kanalsignale pro DWDM-Signal anwächst.
Bei der bekannten Lösung nach 1 sind Transponder für jede hinzugefügte, abgezweigte und durchveimittelte Wellenlänge unabhängig von der Reichweite oder Entfernung erforderlich. Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, beispielsweise wie sie in 2 gezeigt sind, sind Transponder lediglich erforderlich, um in die optische Domäne zu gelangen oder diese zu verlassen, oder weil die Systemreichweite (das heißt je maximal zulässige Entfernung zwischen Transpondem) zu klein ist, um eine vorgegebene Route zu realisieren, oder weil eine Wellenlängen-Umwandlung erforderlich ist, um eine „blockierte" Wellenlänge herum zu gelangen.
In 3 ist eine Kreuzverteiler-Vermittlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese Kreuzverteiler-Vermittlung 10 schließt einen Eingangsport 12 zum Empfang eines optischen Signals s, beispielsweise eines optischen DWDM-Signals von einem optischen Telekommunikations-Netzwerk ein. Der Eingangsport 12 ist mit einem optischen Verstärker 14 über eine Lichtleitfaser verbunden. Sofern nicht anders angegeben erfolgen alle Verbindungen innerhalb der Vermittlung durch eine Lichtleitfaser, die gegebenenfalls zu Bandkabeln mit mehrfachen Lichtleitfasern und zugehörigen Mehrweg-Verbindern zusammengebaut sein kann. Der Verstärker 14 verstärkt das optische Signal s, das beispielsweise von einem Lichtleitfaserkabel von dem vorhergehenden Leitungsverstärker empfangen worden sein kann, um den Einfügungsverlust des Streckenabschnittes zu kompensieren, bevor es einem Wellenlängen- (WD-) Demultiplexer 16 zugeführt wird. Der Demultiplexer 16 teilt das optische Signal s in seine Bestandteil- Kanalwellenlängen auf. Jedem Kanal ist eine vorgegebene Wellenlänge l1 bis lM zugeordnet. In der Ausführungsform nach 3 gibt es bis zu 160 derartiger Kanäle. Eine jeweilige optische PxP-Schaltmatrix 18 ist für jeden Satz von Kanälen vorgesehen, die eine gemeinsame vorgegebene Wellenlänge aufweisen, wobei ein derartiger Kanal von jedem der WD-Demultiplexer 16 kommt. 3 zeigt M derartiger optischer Schaltmatrizen, von der bis zu 160 bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sein können (das heißt M=160) weil es bis zu 160 Kanäle auf jeder Zwischenknoten-Langstrecken-Übertragungslichtleitfaser gibt. Bei jeder Kanal-Wellenlänge wird Licht von dem optischen Signal s mit der Kanalwellenlänge als Eingang der jeweiligen optischen Schaltmatrix 18 für diesen Kanal zugeführt. Ein Wellenlängen- (WD-) Multiplexer 20 sammelt einen vermittelten Kanal von jedem der optischen Schaltmatrizen in ein anderes optisches Signal s' zur Abgabe an einen Ausgangsport 24. Jeder Ausgangsport 24 ist mit dem WD-Multiplexer 20 über einen optischen Verstärker 22 verbunden. Der optische Verstärker 22 verstärkt das optische Signal s', um den Einfügungsverlust durch die Vermittlung 10 zu kompensieren, bevor das optische Signal s' von der Vermittlung 10 beispielsweise in ein optisches Telekommunikations-Netzwerk abegeben wird.
Es sei bemerkt, dass die Kreuzverteiler-Vermittlung 10 zusätzlich zur Durchführung von optischen Vermittlungsfunktionen auch den Pegel der optischen Signale zur Übertragung an die nächste Kreuzverteiler-Vermittlung 10 oder den Zielknoten wiederherstellt. Entsprechend ersetzt die Kreuzverteiler-Vermittlung, wie sie in ihrer Gesamtheit in 3 gezeigt ist, den gesamten WDM-/WDD-Transponder-Kreuzverteiler-Pfad, der in einem elektrisch vermittelten und regenerierten Übertragungs-Netzwerk erforderlich sein würde.
Die Vermittlung 10 hat eine Vielzahl von Eingangsports 12 und jeweiligen optischen Verstärkern 14 und WD-Demultiplexern 16 sowie eine Vielzahl von Ausgangsports 24 und jeweiligen optischen Verstärkern 22 und WD-Multiplexern 20. 3 zeigt N Eingangsports 12, von denen jeder einen zugehörigen optischen Verstärker 14 und WD-Multiplexer 16 hat. 3 zeigt weiterhin N Ausgangsports, von denen jeder einen zugehörigen optischen Verstärker 22 und WD-Multiplexer 20 hat. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es bis zu 24 Eingangsports und 24 Ausgangsports, das heißt N=24. Es ist jedoch eine Erweiterung der Vermittlung 10 zur Bereitstellung einer größeren Anzahl von Eingangs- und Ausgangsports möglich, und dies wird weiter unten beschrieben. Weiterhin sind Konfigurationen möglich, bei denen die Anzahl der Eingangsports nicht gleich der Anzahl von Ausgangsports ist. Beispielsweise könnten rechtwinklige (beispielsweise 16×32) optische Schaltmatrizen 18 verwendet werden, um eine verkleinerte Teilmenge von Transpondern auf eine bereitstellbare Teilmenge von Ports innerhalb der Wellenlängen-Gruppe dieser Transponder umzusetzen.
Ein Zwischen-Matrix-Schalter in Form eines Wellenlängen umwandelnden Schalters 28 mit zusätzlichen Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer-Fähigkeiten ist längs jeder der optischen Schaltmatrizen 18 angeschaltet. Das heißt, für jede optische PxP-Schaltmatrix 18 ist eine Anzahl (K) von Ausgängen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 einzeln mit der gleichen Anzahl (K) von Zwischen-Matrix-Eingängen dieser optischen Schaltmatrix 18 verbunden. Ebenso ist für jede optische Schaltmatrix 18 eine Anzahl (K) von Eingängen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 einzeln mit der gleichen Anzahl (K) von Zwischen-Matrix-Ausgängen dieser optischen Schaltmatrix 18 verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl K eine Variable über den Bereich von 0–16, was die Extremfälle abdeckt, dass alle Wellenlängen eine Umwandlung oder einen Zugang an die Hinzufügung/Abzweigung erfordern (K=16), oder dass keine Wellenlängen eine Umwandlung oder einen Zugang an die Hinzufügung/Abzweigung erfordern (K=0). Der spezielle Wert von K in irgendeinem speziellen Fall würde von der Position der speziellen optischen Kreuzverteiler-Vermittlung in dem Netzwerk und Einzelheiten der Netzwerk-Planungsalgorithmen abhängen. Typischerweise ist ein praktischer Wert von K gleich K=8 (das heißt 25% der Eingänge/Ausgänge der optischen Schaltmatrix 18, so dass 33% der verbleibenden 24 Eingänge und Augänge mit dem Wellenlängen-Wandlungs-/ Hinzufügungs-/ Abzweigungs-Zwischen-Matrix-Schalter verbunden werden). Das heißt dass bei dieser Ausführungsform der Vermittlung 10 der Wert von P=K+M ist. Andere Änderungen der Werte von K, N und P sind möglich und müssten in Verbindung mit dem Netzwerk-Planungsalgorithmen geplant werden. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 weist weiterhin eine Möglichkeit auf, Wellenlängen umzuwandeln. Das heißt, er kann Informationen auf einer Wellenlänge empfangen und die gleiche Information auf einer anderen Wellenlänge aussenden. Diese Möglichkeit ist zur Vermittlung von Information zwischen Kanälen nützlich, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Es sei bemerkt, dass der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 Kanalsignale hinzufügen/abzweigen kann, ohne eine Wellenlängenumwandlung der hinzugefügten/abgezweigten Kanalsignale durchzuführen, so dass er lediglich als Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer wirken kann. Umgekehrt kann der Wellenlängen wandelnde Schalter eine Wellenlängen-Umwandlung ausführen, ohne eine Hinzufügung-/Abzweigungs-Funktion auszuführen; somit kann er lediglich als eine Wellenlängen wandelnde Vermittlung wirken. Weiterhin kann der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 sowohl eine Wellenlängen-Umwandlungsfunktion als auch eine Hinzufügungsfunktion auf dem gleichen Kanal und getrennte Funktionen (das heißt Hinzufügen, Abzweigen, Wellenlängen-Umwandlung) an anderen Signalen gleichzeitig ausführen, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Die Vermittlung 10 schließt weiterhin eine Steuerung 26 zur Steuerung jeder der optischen Schaltmatrizen 18, der Wellenlängen wandelnden Schalter 28 sowie irgendwelcher abstimmbarer Transponder oder Quellen ein, die dem Wellenlänge wandelnden Schalter 28 zugeordnet sind. Beispielsweise kann die Steuerung 26 die optische Schaltmatrix 18, die dem Kanal 1 zugeordnet ist, so einstellen, dass sie Licht von dem Ausgang des WD-Multiplexers 16, der mit dem zweiten Eingangsport 12 verbunden ist, zu dem Eingang des WD-Multiplexers 20 vermittelt, der mit dem ersten Ausgangsport 24 verbunden ist. Die Steuerung 26 ist mit jeder optischen Schaltmatrix 18 über ein elektrisches Kabel verbunden und steuert jede optische Schaltmatrix 18 unter Verwendung elektrischer Steuersignale. Die Steuersignale und die Verbindungsstrecke, über die sie übertragen werden, könnten weiterhin von optischer Art sein, obwohl die Steuerung des Koppelpunktes wahrscheinlich elektrisch bleiben würde. Die Steuersignale werden von einem (nicht gezeigten) Echtzeit-Prozessor der Vermittlung 10 erzeugt, die die Koppelpunkte der Vermittlung 10 in einer Weise konfiguriert, die ähnlich der ist, wie sie in einer äquivalenten elektrischen Vermittlung verwendet werden, die unter einer Elementen-Verwaltungssteuerung von einer zentralen Netzwerk-Verwaltung arbeitet. Alternativ kann die Element-Verwaltung Steuersignale von Konfigurationssteuerungen empfangen, die über die Netzwerk-Vermittlungsknoten hinweg verteilt sind.
Eine wichtige Konstruktionserwägung der Vermittlung 10 ist die Symmetrierung des Leistungsgewinns/Verlustes in dem „Durchgangs"-Pfad der Vermittlung 10 mit dem des „Wellenlängen-Umwandlungs"-Pfades. Der „Durchgangs"-Pfad oder Verbindungsstrecken-Pfad ist irgendein Pfad durch lediglich eine optische Schaltmatrix 18 von dem Verstärker 14 zu dem Verstärker 22. In einem derartigen Pfad ergibt sich keine optische Regeneration und irgendwelche Verluste müssen innerhalb der der Vermittlung 10 zugeteilten optischen Verbindungsstrecken-Bilanz innerhalb der gesamten Ende-zu-Ende-Bilanz der optischen Verbindungsstrecke liegen. In dem Wellenlängen-Umwandlungspfad, das heißt in irgendeinem Pfad über zwei oder mehr optische Vermittlungen 18 und den Wellenlängen wandelnden Schalter 28 erfolgt typischerweise eine optische Regeneration, die durch die Transponder in dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 ausgeführt wird. Es ist wichtig, dass dieser Pfad, der ebenfalls zwischen den optischen Verstärkern 14 und 22 liegt, einen Leistungsverlust/Gewinn in dem gleichen Bereich hat, wie der durchgehende Pfad. Durch Einstellen der Leistungspegel der Transponder in dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 kann der Leistungs-Verlust/Gewinn-Unterschied zwischen den zwei Arten von Pfaden ausgeglichen werden.
Im Betrieb ist der Kreuzverteiler 10 in der Lage, drei Vermittlungsarten auszuführen, wobei diese die Port-Vermittlung, die Kanalvermittlung und eine Vermittlung sind, die eine Kombination der Kanal- und Port-Vermittlung ist. Die Betriebsweise des Kreuzverteilers 10 in jeder dieser drei Betriebsarten wird nun weiter in Form von Beispielen beschrieben.
In der Port-Vermittlungsbetriebsart kommt ein optisches Signal am Eingangsport Eins an und wird in seine Einzelkanäle (1–160) durch den WD-Demultiplexer 16 aufgeteilt, die diesem Port zugeordnet ist. Die Steuerung hat die optische Schaltmatrix 18 für die Kanal-Wellenlänge Eins eingestellt, um optische Signale von deren Eingang vom Port Nummer Eins zu ihrem Ausgang für Port Nummer Zwei zu vermitteln. Dies führt dazu, dass Licht mit der Wellenlänge l1 von dem Ausgang des WD-Multiplexers 16, die der Kanal-Wellenlänge Eins zugeordnet ist, an dem Eingang des WD-Multiplexers 20 gelenkt wird, der dem Ausgangsport Zwei zugeordnet ist. Dieses Licht wird mit Licht von den anderen Kanälen von dem WD-Multiplexer 20 zu dem Signal s' zusammengefügt, das von dem Ausgangsport 2 als Ausgangssignal abgegeben wird. Somit wird Information, die von der Vermittlung 10 an dem Eingangsport Eins des Kanals Eins empfangen wird, zu dem Ausgangsport Zwei des Kanals Eins vermittelt und von der Vermittlung 10 als Ausgangssignal abgegeben.
In der Kanalvermittlungsbetriebsart kommt jeder Kanal des optischen Signals s an seiner jeweiligen optischen Schaltmatrix 18 von dem WD-Multiplexer 16 in der vorstehend beschriebenen Weise an. In diesem Fall hat die Steuerung 26 jedoch die optische Schaltmatrix 18 für den Kanal Zwei so eingestellt, dass deren Eingang für den Port Eins zu einem seiner Ausgänge vermittelt wird, die mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verbunden sind. Beispielsweise wurde die optische Schaltmatrix für den Kanal Zwei so konfiguriert, dass ihr Eingang für den Port Eins zu dem ersten Eingang des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 vermittelt wird. Es sei daran erinnert, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 acht Eingänge und acht Ausgänge (K=8) aufweist, die mit jeder optischen Schaltmatrix 18 verbunden sind. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 wird weiterhin von der Steuerung 26 konfiguriert und ist mit dieser über elektrische oder optische (nicht gezeigte) Verbindungsstrecken verbunden. In diesem Beispiel ist der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 so konfiguriert, dass er Information an seinem ersten Eingang für den Kanal Zwei l2 empfängt und die Information auf Kanal Drei l3 an seinem ersten Ausgangsport für den Kanal Drei abgibt. Diese optische Schaltmatrix 18 ist so aufgebaut, dass sie das Licht von diesem Signal zu ihrem Ausgang lenkt, der mit dem WD-Multiplexer 20 für Port Eins verbunden ist. Entsprechend wird die von der Vermittlung 10 an dem Eingangsport Eins, Kanal Zwei, empfangene Information zu dem Ausgangsport Eins, Kanal Drei, abgegeben wird. Somit hat die Vermittlung 10 eine Kanalvermittlung von dem Kanal Zwei, Eingangsport Eins, zu dem Kanal Drei, Ausgangsport Eins, ausgeführt.
Bei einer Vermittlung, die eine Kombination einer Port- und Kanalvermittlung ist, die nachfolgend als Port-Kanalvermittlung bezeichnet wird, kommt die Information an der Vermittlung 10 an einer bestimmten Eingangsport-Nummer an, wird von einer bestimmten Kanalwellenlänge übertragen und tritt an einer anderen Ausgangsport-Nummer aus, wobei sie durch eine andere Kanal-Wellenlänge übertragen wird. Die Betriebsweise der Port-Kanalvermittlung ist nahezu die gleiche wie die Kanalvermittlung, mit der Ausnahme, dass in dem letzten Vermittlungsschritt das Signal zu einer anderen Ausgangsport-Nummer vermittelt wird. Beispielsweise würde in dem vorhergehenden Beispiel der Kanalvermittlung anstelle einer Vermittlung des Kanalsignals zurück zu dem Ausgangsport Eins (auf dem Kanal Drei) dieses zu irgendeinem der anderen Ausgangsports (beispielsweise Ausgangsport Vier) vermittelt.
Die zur Steuerung der Kreuzverteiler-Vermittlungen 10 verwendete Konfigurations-Steuerstrategie favorisiert eine Port-Vermittlung an den Kreuzverteiler-Vermittlungen 10 gegenüber der Kanal-Vermittlung und der Port-Kanal-Vermittlung. Die Kanalvermittlung und die Port-Kanalvermittlung wird allgemein lediglich dann verwendet, wenn kein einzelner Wellenlängen-Kanal von einem Quellenknoten zu einem Zielknoten verfügbar ist. Die Notwendigkeit einer Kanalvermittlung und einer Port-Vermittlung kann dadurch verringert werden, dass Wellenlängen-Kanäle im Übermaß bereitgestellt werden. Eine derartige Bereitstellung im Übermaß hat weniger Kostenauswirkungen in einem optisch vermittelten Netzwerk, als in einem elektrisch vermittelten Netzwerk, weil nur wenig der erforderlichen Ausrüstung wellenlängenspezifisch ist.
Eine weitere Fähigkeit der Vermittlung 10 besteht in der Fähigkeit, Verkehr unter Verwendung der Hinzufügungs-/Abzweigungs-Multiplexer-Funktionalität des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 hinzuzufügen oder abzuzweigen. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 hat R Hinzufügungseingänge zum Hinzufügen von Verkehr und weiterhin R Abzweigungsausgänge zum Abzweigen von Verkehr. Bei der vorliegenden Ausführungsform reicht R von 480–960, was 20% einer Verkehrs-Hinzufügung/Abzweigung auf einer halb bis vollständig konfigurierten Vermittlung entspricht, in Abhängigkeit von der Anzahl von Wellenlängen-Kanälen, die auf der Kreuzverteiler-Vermittlung 10 vorgesehen sind.
In 3 ist ein Signal sA gezeigt, das dem von der Vermittlung verarbeiteten Verkehrsfluss hinzugefügt werden soll und als Eingangssignal des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 zugeführt wird. Das Signal sA sollte eine Wellenlängen-Wandlung durchlaufen, falls erforderlich, wie dies weiter oben beschrieben wurde, bevor es als Ausgangssignal von dem die Wellenlänge wandelnden Schalter 28 in eine der optischen Schaltmatrizen 18 abgegeben wird. Das Signal sA wird dann als Ausgangssignal einem der WD-Multiplexer 18 zur Einfügung in ein optisches Signal geliefert, beispielsweise s', das von dem entsprechenden Ausgangsport 24 auszusenden ist. Weiterhin ist in 3 ein Signal sD gezeigt, das von dem von der Vermittlung verarbeiteten Verkehrsfluss abgezweigt werden soll und das als Ausgangssignal von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 abgegeben wird. Dieses Signal sD könnte auch die Wellenlängen-Umwandlung durchlaufen, falls erforderlich, bevor es von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 als Ausgangssignal in andere (nicht gezeigte) optische Kommunikationsausrüstungen abgebeben wird.
4a zeigt in Form eines funktionellen Blockschaltbildes eine Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 nach 3. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 schließt eine elektrische Vermittlung 30 ein. Eine Anzahl von Transponder-Empfängerabschnitten zur Umwandlung von optischen Leitungssignalen auf elektrische Signale oder eine kurze Reichweite aufweisende optische Signale, wie dies von der elektrischen Vermittlung erforderlich ist, sind mit den Eingängen der elektrischen Vermittlung 30 verbunden. Speziell sind M Gruppen von K Empfänger-Transpondern 32 zur Umwandlung optischer Signale von den optischen Schaltmatrizen 18 mit der elektrischen Vermittlung 30 verbunden. Außerdem sind Empfänger-Transponder 38 zur Umwandlung optischer Signale (beispielsweise des Signals sA), das dem Verkehrsfluss des Transportsystems über die Vermittlung 10 „hinzugefügt" werden soll, ebenfalls mit Eingängen der elektrischen Vermittlung 30 verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist K=8 und M=160 und R=960, was eine Kreuzverteilergröße von [(160×24) + 960] × [(160×24) + 960] = 4800×4800 ergibt. Ein derartiger Kreuzverteiler kann als eine einzige Vermittlung oder als mehrere (beispielsweise acht parallele Ebenen von kleineren (600×60)) Vermittlungen gerätemäßig ausgebildet werden, wobei die laterale Zwischenebenen-Kreuzverbindung ausgenutzt wird, die von Haus aus in den optischen Schaltmatrizen 18 verfügbar ist, um irgendeine resultierende Wellenlängen-Blockierung zu einem Minimum zu machen. Zusätzlich ist eine Vielzahl von Sender-Transpondern zur Umwandlung elektrischer Signale in optische Signale mit den Ausgängen der elektrischen Vermittlung 30 verbunden. Das heißt, dass M Gruppen von K Sender-Transpondern 34 zur Umwandlung elektrischer Signale für die optischen Schaltmatrizen 18 mit den Ausgängen der elektrischen Vermittlung 30 verbunden sind. Außerdem sind Sender-Transponder 36 zur Umwandlung von elektrischen Signalen von abgezweigtem Verkehr in örtliche optische Durchgangsamt-Signale ebenfalls gezeigt, die mit den Ausgängen der elektrischen Vermittlung 30 verbunden sind.
Es sei bemerkt, dass die Transponder 36, 38 wahlweise sind und erforderlich sein würden, wenn optische Signale (beispielsweise das Signal sA) zu dem Verkehrsfluss hinzuzufügen sind oder wenn abgezweigte Signale (beispielsweise das Signal sD) optisch sein sollen. Es sei weiterhin bemerkt, dass die Anzahl der mit den Eingängen der optischen Schaltmatrix 18 verbundenen Transponder nicht gleich der Anzahl sein muss, die mit den Ausgängen der gleichen optischen Schaltmatrix verbunden sind. Weiterhin müssen die Empfänger-Transponder 32 nicht besonders empfindlich sein, weil sie Licht empfangen, das von dem optischen Verstärker 14 verstärkt und dann lediglich um 5–10 dB durch einen WD-Demultiplexer 16 und eine optische Schaltmatrix 18 gedämpft wurden. Die Wellenlängen-genauen Sender-Transponder 34 sind jedoch üblicherweise aufwändig, und zwar aufgrund ihrer präzisen optischen Quellen und der Anzahl der erforderlichen Versionen (das heißt einer für jede Wellenlänge im Fall von festen Transpondern oder einer pro Wellenlängen-Band im Fall von abstimmbaren Transpondem, die mit einem Steuersignal von der Steuerung 26 gezeigt sind, um die Sende-Wellenlänge des Transponders einzustellen). Entsprechend können mehr Empfänger-Transponder 32 als Sender-Transponder 34 vorgesehen sein, um die Wellenlängen-Umwandlungsfähigkeiten bei den niedrigsten Kosten zu optimieren.
Die Betriebsweise des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 wird nunmehr in Form eines Beispiels beschrieben. Der Empfänger-Transponder 32 empfängt ein optisches Signal Sc1 am Kanal 1 (das heißt Kanal-Wellenlänge l1) von einer optischen Schaltmatrix 18, die dem Kanal 1 zugeordnet ist, und wandelt die Information in diesem Signal in ein elektrisches Signal Ec1 um, das als Eingangssignal der elektrischen Vermittlung 30 zugeführt wird. Die elektrische Vermittlung 30 hat eine Vermittlungsgranularität der gesamten Signal-Nutzinformation jedes Wellenlängen-Kanals. Die elektrische Vermittlung 30 vermittelt das elektrische Signal Ec1 an einen ihrer Ausgänge, der dem Kanal 50 zugeordnet ist. Der Sender-Transponder 34 empfängt das Signal Ec1 und wandelt die von diesem übertragene Information in ein optisches Signal Sc50 um, das eine den Kanal Fünfzig entsprechende Wellenlänge aufweist. Dieses Signal wird an die optische Schaltmatrix 18 abgegeben, die dem Kanal Fünfzig zugeordnet ist, die es an einen WD-Multiplexer 20 lenkt, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Weil die Information in dem optischen Signal Sc1 somit auf das optische Signal Sc50 vermittelt wurde, wurde eine Kanalvermittlungsfunktion oder eine Wellenlängen-Umwandlungsfunktion (das heißt von der Kanal-Wellenlänge l1 auf die Kanal-Wellenlänge l50) von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 ausgeführt. In einer ähnlichen Weise wird das Signal sA in die elektrische Vermittlung 30 über den Empfänger-Transponder 38 geleitet um in die eine der optischen Schaltmatrizen 28 über einen der Sender-Transponder 34 weitergeleitet. In ähnlicher Weise wird das Signal sD aus der Vermittlung 10 über den Empfänger-Transponder 32 und in die elektrische Vermittlung 30 gelenkt, in der sie in andere Kommunikationsausrüstungen über den Sender-Transponder 36 weitergeleitet wird.
Unter Bezugnahme auf 4b wird nunmehr eine Ausführungsform einer physikalischen Anordnung für den Wellenlängen wandelnden Schalter 28 nach 4a beschrieben (Einzelheiten der physikalischen Anordnung der Kreuzverteiler-Vermittlung 10 werden weiter unten unter Bezugnahme auf die 16a, b und 21 beschrieben). 4b zeigt den Wellenlängen wandelnde Schalter 28, der mit MP×P optischen Schaltmatrizen 18 verbunden ist; eine Schaltmatrix 18 für jede unterschiedliche Wellenlänge (das heißt M=160). Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 ist physikalisch auf vier Leitungskarten C1–C4 ausgebildet, obwohl er auch auf mehr oder weniger Karten ausgebildet werden konnte, wie dies aus der folgenden Beschreibung dieser Realisierung verständlich wird. Jede der Leitungskarten C1–C4 schließt einen jeweiligen Teil 30a–30d, ein Viertel in diesem Fall, der elektrischen Vermittlung 30 ein. Jeder Teil 30a–30d ist elektrisch mit einer Sende-Bank 33 der Sender-Transponder 34 und einer Empfangs-Bank 35 der Empfänger-Transponder 32 auf seiner Karte C1–C4 verbunden. Jede der Bänke 33, 35 ist optisch mit jeder der optischen Schaltmatrizen 18 über eine jeweilige optische Verbindung mit einer Breite K/4 gekoppelt. Daher gibt es M*K/4 optische Verbindungen von der Anzahl von M optischen Schaltmatrizen 18 zu jeder der Bänke 33, 35. Optische Hinzufügungs- und Abzweig-Verbindungen mit einer Breite R/4 sind ebenfalls zu der Empfangs-Bank 35 bzw. der Sende-Bank 33 vorgesehen. Jeder der Teile 30a–30d ist elektrisch mit jedem der anderen Teile über einen Hochgeschwindigkeits-Zwischen-Karten-Bus 31 mit der Breite K*M+R verbunden. Die Einzelheiten dieser Zwischenverbindung werden unter Bezugnahme auf 4d beschrieben.
In Betrieb werden optische Signale von den Schaltmatrizen 18 oder von den Hinzufügungs-Verbindungen von den Empfangs-Bänken 33 der Karten C1–C4 empfangen und in elektrische Signale durch Empfänger-Transponder 32, 36 in der Empfangs-Bank 33 der jeweiligen Karten C1–C4 umgewandelt. Die umgewandelten elektrischen Signale werden an den jeweiligen elektrischen Vermittlungsabschnitt 30a–30d auf dieser Karte C1–C4 ausgesandt. Die Signale werden dann entweder zu der Sende-Bank 33 auf der gleichen Karte oder zu dem Zwischen-Karten-Bus 31 vermittelt, wo sie in die elektrischen Vermittlungsteile 30a–30d auf den anderen Karten als Eingang eingegeben werden. Signale, die auf die anderen Karten vermittelt werden, werden dann von dem jeweiligen elektrischen Vermittlungsabschnitt 30a–30d auf den anderen Karten ausgewählt und zu der Sende-Bank 33 dieser Karte vermittelt. Zu den Sende-Bänken 33 vermittelte Signale werden in optische Signale mit passender Kanal-Wellenlänge umgewandelt und an die optische Schaltmatrix 18 für diese Wellenlänge ausgesandt.
4c ist ein funktionelles Blockschaltbild der Komponenten der elektrischen Vermittlung in 4b. Eine elektrische Q×Q-Vermittlungsstruktur F1 hat Q Eingänge, die vollständig mit Q Ausgängen zwischenverbunden sind. Das heißt, dass ein elektrisches Signal, das an irgendeinem der Q Eingänge ankommt, auf irgendeinen der Q Ausgänge vermittelt werden kann. Die Abmessung Q ist (K*M+R)/4. Eine weitere elektrische Q×Q-Vermittlungsstruktur F2 weist Q Eingänge, die vollständig mit Q Ausgängen und Q Erweiterungsausgängen zwischenverbunden sind, sowie Q Erweiterungseingänge auf, die vollständig mit den Q Ausgängen zwischenverbunden sind. Die Strukturen F1 und F2 können in eine größere Vermittlungsstruktur F2 zusammengeschaltet werden, indem serielle drei F2-Strukturen verbunden werden. Dies erfolgt dadurch, dass die Ausgänge einer Struktur F2 mit den Erweiterungseingängen der nächsten Struktur F2 verbunden werden, und so weiter, bis alle drei F2-Strukturen seriell miteinander verbunden sind. Als nächstes wird eine F1-Struktur seriell mit der Vorderseite der Kette von F2-Strukturen dadurch verbunden, dass die Ausgänge der F1-Struktur mit den Erweiterungseingängen der ersten F2-Struktur verbunden werden. Die resultierende Struktur F3 hat vier Sätze von Q Eingängen, einen Satz von Q Ausgängen und vier Sätze von Q Erweiterungsausgängen, obwohl lediglich der Satz von Erweiterungsausgängen auf der letzten F2-Struktur verwendet wird.
Die Betriebsweise der Struktur F3 ist wie folgt. Irgendein Eingang der ersten drei Sätze von Q Eingängen kann auf irgendeine der Q Ausgänge der letzten F2-Struktur vermittelt werden. Zusätzlich kann irgendein Eingang des letzten Satzes von Q Eingängen auf irgendeinen der Q Ausgänge der letzten F2-Struktur oder irgendeiner ihrer Q Erweiterungsausgänge vermittelt werden.
Unter Bezugnahme auf 4d werden weitere Einzelheiten des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 4b beschrieben. Jeder elektrische Vermittlungsteil 30a–30d besteht aus der Struktur F3 auf einer jeweiligen Leitungskarte C1–C4. Der Hochgeschwindigkeits-Zwischenkarten-Bus 31 besteht aus vier Busanordnungen 31a–31d mit der Breite Q. Jede der vier Busanordnungen 31a–31d wird durch den Erweiterungsausgang einer jeweiligen Struktur F3 auf einer der Karten C1–C4 angesteuert und ist mit den Eingängen der Strukturen F3 auf den verbleibenden Karten C1–C4 verbunden. Jede der Busanordnungen 31a–31d könnte tatsächlich aus drei einzelnen Zwischenverbindungen mit der Breite Q bestehen, beispielsweise aus elektrischen Hochgeschwindigkeits-Zwischenverbindungen oder eine kurze Reichweite aufweisenden optischen Verbindungen innerhalb des Systems. In diesem Fall würde jede der drei einzelnen Zwischenverbindungen in einer Busanordnung 31a–31d eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung sein, die durch eine Vermittlungsstruktur F3 auf einer Karte C1–C4 angesteuert und von lediglich einer anderen Struktur F3 auf einer anderen Leitungskarte C1–C4 empfangen werden.
Die Vermittlungsbetriebsweise des Wellenlängen wandelnden Schalters wird nunmehr in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Karte C1 beschrieben. Der elektrische Vermittlungsteil 30a auf der Karte 1 kann elektrische Signale von der Empfangs-Bank 35 oder von irgendeiner der Busleitungen 31b–31d empfangen. Empfangene elektrische Signale werden entweder zu der Sende-Bank 35 oder zu der Busleitung 31a vermittelt, die mit den Erweiterungsausgängen des elektrischen Vermittlungsteils 30a verbunden ist. Elektrische Signale, die auf den Bus 31a vermittelt werden, können von irgendeinem der anderen elektrischen Vermittlungs-Teile 31b–31d empfangen und auf ihre jeweilige Sende-Bank 35 vermittelt werden.
4e zeigt eine weitere physikalische Anordnung für die Wellenlängen wandelnde Vermittlung 28 nach 4a. Bei dieser Anordnung ist die elektrische Vermittlung 30 nicht mehr auf die Leitungskarten C1–C4 aufgeteilt, sondern als eine elektrische Vermittlung 30 realisiert, die auf einer Leitungskarte oder Karten angeordnet ist, die physikalisch parallel zu den optischen Schaltmatrizen 18 angeordnet ist bzw. sind. Jede der Leitungskarten C1–C4 hat eine jeweilige Schnittstelle 37a–37d, die eine Schnittstellenverbindung der Sende-Bank 33 und der Empfangs-Bank 35 der Karte zu der elektrischen Vermittlung 30 herstellt, entweder elektrisch oder durch eine kurze Reichweite aufweisende optische Verbindungen 39a, 39b mit der Breite Q (worin Q= (K*M+R)/4 ist). Der Rest der Topologie und Funktion der Leitungskarten C1–C4 ist so, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 4b beschrieben wurde.
5 zeigt in Form eines funktionellen Blockschaltbildes eine Ausführungsform der Empfänger-Transponder 32, 38 nach 4, die beide hinsichtlich ihrer Struktur identisch sind. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. Die Hinzufügungs-/Abzweig-Transponder 36, 38 müssen keine eine derart hohe Präzision aufweisende Geräte (das heißt Empfänger mit hoher Empfindlichkeit, Sender für eine präzise Wellenlänge) sein, wie die Transponder, die mit den Schaltmatrizen 18 verbunden sind, sofern sie nicht direkt zu einem anderen Leitungssystem gehen. Wenn sie einen Terabit-Router speisen, so können sie sehr gut eine kurze Reichweite aufweisende Optiken sein, beispielsweise 1310 nm- oder 850 nm-Band-Optiken. Der Empfänger-Transponder 32 schließt einen Langstrecken-Empfänger 32a ein, der mit seinem Eingang zum Empfang eines optischen Signals verbunden ist. Der Langstrecken-Empfänger 32a hat eine ausreichende Empfindlichkeit, um Daten auf optischen Signalen zu empfangen und zu detektieren, die einen minimalen festgelegten Leistungspegel und ein minimales festgelegtes Signal-/Rauschverhältnis des optischen Kommunikations-Netzwerkes haben, in dem die Vermittlung 10 verwendet wird. Eine örtliche Schnittstelle 32b ist an dem Ausgang des Empfänger-Transponders 32 angeschlossen und steht in Verbindung mit dem Langstrecken-Empfänger 32a. Die örtliche Schnittstelle 32b empfängt Daten von dem Langstrecken-Empfänger 32a, die dieser detektiert hat, und gibt diese Information in einem elektrischen Signal ab.
6 zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine Ausführungsform der Sender-Transponder 34, 36 nach 4, die beide von ihrem Aufbau identisch sind. Der Sender-Transponder 34 schließt eine örtliche Schnittstelle 34a ein, die mit seinem Eingang verbunden ist, um ein elektrisches Signal zu empfangen und darin enthaltene Daten zu detektieren. Ein Langstrecken-Sender 34b mit hoher Präzision ist am Ausgang des Sender-Transponders 34 angeschlossen und steht in Verbindung mit der örtlichen Schnittstelle 34a. Der Langstrecken-Sender 34b empfängt die detektierten Daten von der örtlichen Schnittstelle 34a und gibt diese Information in einem optischen Signal ab.
7 zeigt in einer bildlichen Darstellung eine Ausführungsform der Schaltmatrix 18 nach 3. Die Schaltmatrix 18 hat P Eingänge und P Ausgänge. Eine Teilmenge k der Eingänge sind Eingänge innerhalb des Knotens und dienen zum Empfang von hinzugefügten oder umgewandelten Signalen von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28, der sowohl Hinzufügungs-/Abzweigungs- als auch Wellenlängen-Umwandlungs-Fähigkeiten bereitstellt, wie dies weiter oben erläutert wurde. Die verbleibenden N Eingänge (das heißt N=P-K) sind Zwischen-Knoten-Eingänge zum Empfang von Kanalsignalen von anderen Knoten. In ähnlicher Weise sind eine Teilmenge k der Ausgänge Ausgänge innerhalb des Knotens und dienen zur Aussendung von Signalen an den Wellenlängen wandelnde Schalter 28, die abzuzweigen sind oder hinsichtlich ihrer Wellenlänge umzuwandeln sind. Die verbleibenden N Ausgänge sind Zwischen-Knoten-Ausgänge zur Abgabe von Kanalsignalen, die für andere Knoten bestimmt sind. Wahlweise hat die Schaltmatrix 18 einen Erweiterungsport mit P Eingängen und/oder einen Erweiterungs-Ausgangsport mit P Ausgängen. Diese Erweiterungsports können zur Erweiterung der Größe der Schaltmatrix 18 und/oder zur Zwischenverbindung mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verwendet werden, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf die 9a–9g beschrieben wird.
Ein Schaltelement 19 ist in der Form eines Vermittlungselementes auf der Basis eines mikro-elektromechanischen Systems (MEMS) gezeigt. Ein MEM-Schaltbauteil ist in einer OFC99-Veröffentlichung mit dem Titel „Free-space Micromachined Optical-Switching Technologies and Architectures" von Lih Y. Lin von der Firma AT&T Labs-Research beschrieben und in der OFC99 Session-proceedings W14-1, 24. Februar 1999 beschrieben. Das MEMS-basierte Schaltelement 19 umfasst optische Diverter 48, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, um Licht von einem Eingang am Umfang der Anordnung von optischen Divertern zu einem Ausgang zu lenkten, der sich ebenfalls am Umfang der Anordnung befindet. Das MEMS-basierte Schaltelement 19 hat Reihenausgänge, die in Ausrichtung mit den Eingängen der Anordnung von optischen Divertern 48, 50 gegenüber den Eingängen und auf der entgegengesetzten Seite hiervon angeordnet sind. Das MEMS-basierte Schaltelement 19 hat weiterhin Spalten-Ausgänge, die entlang von Pfaden unter rechten Winkeln zu den Pfaden zwischen den Eingängen und den Reihen-Ausgängen angeordnet sind. Eine selbstfokussierende Kollimationslinse 52 an jedem Eingang des MEMS-basierten Schaltelementes 19 lenkt von einer Lichtleitfaser 54 empfangenes Licht in die Anordnung von optischen Divertem. An jedem Reihen- und Spaltenausgang empfängt eine weitere selbstkollimierende Linse 56 bzw. 56' Licht von der Anordnung und lenkt das Licht entlang einer jeweiligen Lichtleitfaser 58 und 58'. Die Steuerung 26 steuert den Zustand jedes der optischen Diverter über ein Spiegel-Ansteuersignal, um das Licht in der erforderlichen Weise zu lenken. 7 zeigt einen optischen Diverter 48 oder Spiegel in einem aktivierten Zustand, bei dem ein optisches Signal Sc1, das in die Anordnung von optischen Divertern entlang einer Reihe eintritt, entlang einer Spalte zu der selbstkollimierenden Linse 56' an dem jeweiligen Spaltenausgang des MEMS-basierten Schaltelementes 19 umgelenkt wird. Die anderen optischen Diverter in der Figur sind in einem nicht aktivierten Zustand gezeigt, beispielsweise der optische Diverter 50, wodurch ein optisches Signal Sc2 nicht umgelenkt wird. Das optische Signal Sc2 durchläuft die Anordnung und tritt in die Kollimationslinse 56 ein, von wo aus sie entlang der Lichtleitfaser 58 gelenkt wird. Die Schaltmatrix 18 ist eine in sich abgeschlossene Vermittlungsschaltungs-Packung, die alle die Vermittlungs-Zwischenverbindungs-Erfordernisse aller Ports und aller Zwischen-Matrix-Zuführung für eine Wellenlänge erfüllt. Sie erzielt dies dadurch, dass sie als Teil ihrer Funktionalität eine optische Kuppelpunkt-Anordnung beinhaltet (das heißt, dass sie eine oder mehrere MEMS-basierte Schaltelemente verwendet). Eine oder mehrere vollständige Schaltmatrizen können auf einer physikalischen Schaltungspackung untergebracht werden.
8 zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild das MEMS-basierte Schaltelement 19. Das MEMS-basierte Schaltelement 19 könnte eine 8×8-, 16×16- oder eine 32×32-Anordnung sein und ist in diesem Fall als eine 32×32-Anordnung gezeigt. MEMS-Schaltelemente sind im Handel erhältliche Bauteile, die unter Verwendung einer mikroelektronischen Silizium-Verarbeitung hergestellt werden. MEMS-Schaltbauteile können „quadratisch" sein (das heißt die Anzahl der Eingänge ist gleich der Anzahl von Ausgängen), was zu einer nxn-Anordnung führt, worin „n" üblicherweise gleich 8, 16×32 usw. ist. MEMS-Schaltbauteile können auch „rechtwinklig" sein (das heißt die Anzahl von Eingängen ist nicht gleich der Anzahl von Ausgängen), was zu einer nxm-Anordnung führt, bei der n und m üblicherweise 18, 36, 32 usw. sind. Die optischen Diverter 48, 50 nach 7 sind optisch reflektierende Elemente, beispielsweise Spiegel. Ein optischer Diverter in einem aktivierten Zustand (beispielsweise der optische Diverter 48 nach 7) führt typischerweise einen Verlust an optischer Leistung von 3–7 dB in das umgelenkte Signal (beispielsweise das Signal Sc1 in 7) ein, in Abhängigkeit von der Port-Anzahl des MEMS-Schaltbauteils, der Qualität der Konstruktion und der Herstellung der Teile. Ein Signal, das durch ein MEM- Schaltbauteil hindurch zu einem seiner Reihenausgänge läuft (beispielsweise das Signal Sc2 in 7) hat üblicherweise einen geringeren Leistungsabfall, typischerweise 1–2 dB, wiederum in Abhängigkeit von der Bauteil-Größe und Konstruktion. Obwohl MEMS-Schaltbauteile bei dieser Ausführungsform der aktiven Koppelpunkte der Schaltmatrix 18 gezeigt sind, könnte irgendeine Matrix von optischen Divertem, die Licht mit der erforderlichen Wellenlänge und in der gewünschten Weise lenken können, verwendet werden.
9a zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine zweite Ausführungsform der Schaltmatrix 18, die für die erste Kanal-Wellenlänge gezeigt ist. Das Schaltelement der optischen 32×32-Schaltmatrix 18 besteht aus vier 16×16-MEM-Bauteilen 19a1, 19a2, 19b1 und 19b2, die durch die Steuerung 26 gesteuert werden. Das MEM-Bauteil 19a1 hat 16 Eingänge ip1-ip16, die mit den WD-Multiplexern 16 der Ports 1-16 verbunden sind. Das MEM-Bauteil 19a1 hat zwei Sätze von Ausgängen, einen Satz von Spaltenausgängen, die den resultierenden Pfad eines optischen Signals entsprechen, das von einem optischen Diverter in einem aktivierten Zustand gelenkt wurde. Die Spaltenausgänge sind mit op1-op16 in der Figur bezeichnet. Der andere Satz von Ausgängen sind Reihenausgänge, die dem Pfad eines optischen Signals entsprechen, das nicht von irgendeinem der optischen Diverter gelenkt wird. Das heißt, dass alle optischen Diverter in dem Pfad des optischen Signals sich in einem nicht aktivierten Zustand befinden (beispielsweise der optische Diverter 50 nach 7). Die Reihenausgänge des MEM-Bauteils 19a1 sind mit den Eingängen des MEM-Bauteils 19a2 verbunden. Die Spaltenausgänge des MEM-Bauteils 19a2 sind mit op17–op32 bezeichnet. In gleicher Weise sind die MEM-Bauteile 19b1 und 19b2 in einer ähnlichen Weise für die Ausgänge ip17–ip32 und die Ausgänge op1'–op32' verbunden. Jeder der Spaltenausgänge op1–op32 von den MEM-Bauteilen 19a1 und 19a2 werden mit ihrem jeweiligen Reihenausgang op1'–op32' von dem MEM-Bauteil 19b1 und 19b2 kombiniert. Dies wird unter Verwendung von zweiunddreißig 2:1 Kombinierern gemacht; einer dieser Kombinierer 70 ist für den Port 32 gezeigt. Diese Kombinierer sind Monomoden-kompatible Kombinierer. Sowohl mit verschmolzenen Lichtleitfasern arbeitende Koppler als auch Silikat auf Silizium-Wellenleiterstrukturen sind geeignet. Beide dieser Technologien tragen ungefähr 3–3,5 dB an Verlust zu der Kreuzkoppler-Vermittlungsbilanz bei. Der Kombinierer 70 kombiniert die Ausgänge beim op32 und op32', um einen Ausgang op32" zu erzeugen. Ein optisches Signal erscheint an dem Ausgang op32 oder op32' in Abhängigkeit davon, an welchem Eingang ein für den Port 32 bestimmtes optisches Signal angelegt wird. Beispielsweise wird ein optisches Signal, das dem Eingang ip1 zugeführt wird, an einem der Ausgänge op1–op32 abgegeben, während ein optisches Signal, das dem Eingang ip17 zugeführt wird, an einem der Ausgänge op1'–op32' abgegeben wird. Der Ausgang jedes 2:1 Kombinierers ist mit dem WD-Multiplexer 20 seines jeweiligen Ausgangsports oder mit einem Eingang des Wellenlängen wandelnden Schalters verbunden, wie dies weiter oben beschrieben wurde. 9a zeigt die Ausgänge des Kombinierers 70, die mit dem Eingang für die erste Kanalwellenlänge des WD-Multiplexers 20 gekoppelt sind, und das resultierende multiplexierte Signal wird zu dem optischen Verstärker 22 für diesen Port weitergeleitet. Unter Verwendung dieser Anordnung kann ein optisches Schaltelement 19 mit einer vorgegebenen Dimension unter Verwendung von MEM's mit kleinerer Abmessung realisiert werden. In diesem Fall wird das Schaltelement 19 unter Verwendung von zwei Paaren von kleineren Schaltelementen 19a1, 19a2 und 19b1, 19b2 realisiert.
Die 9b–9d zeigen in funktionellen Blockschaltbildern weitere Ausführungsformen der optischen Schaltmatrix 18, die für die erste Kanal-Wellenlänge gezeigt sind. Es gibt verschiedene Variationen bezüglich dieses Themas der Verwendung des durchgehenden Ausgangsports/dritten Ports eines MEMS-Bauteils. Eine dieser Variationen, die bereits unter Bezugnahme auf 9a beschrieben wurde, besteht in der Herstellung von 32×32-Vermittlungen aus 16×16-Vermittlungen. Eine derartige Lösung ist zweckmäßig, bevor 32×32 MEMS-Bauteile ohne weiteres im Handel erhältlich sind. Eine andere Variation, die in der 9b gezeigt ist, besteht in der Verwendung von vier 32×32-MEMS-Modulen zum Aufbau eines 64×64-Schaltelementes für jede Kanalwellenlänge. Das Ergebnis ist eine 10240×10240-Wellenlängen-Vermittlungskapazität unter der Annahme von 160 Kanal-Wellenlängen (160×64=10240). Auch hier wird jedes Paar von jeweiligen Ausgängen, beispielsweise op64 und op64', mit einem Kombinierer 70 kombiniert. Der Ausgang des Kombinierers 70 wird entweder einem WD-Multiplexer 20 zugeführt, wie dies gezeigt ist, oder einem Eingang des Wellenlängen wandelnden Schalters 28. Noch eine weitere Variation, die in 9c gezeigt ist, besteht darin, die Kreuzverteiler- Vermittlung 10 derart aufzuteilen, dass die anfängliche Realisierung 32×32 auf einer anfänglichen optischen Schaltmatrix-Karte 72 ist, mit der Bereitstellung eines Erweiterungsports 73. Dieser Erweiterungsport 73 und eine Erweiterung-Leiterplatte 74 werden dazu verwendet, die anfängliche optische Schaltmatrix-Karte 72 auf die Größe von 32×64 zu erweitern. In diesem Fall kann eine identische Vermittlung, die eine weitere optische 32×64-Vermittlungskarte 75 hat, dann dazu verwendet werden, eine erweiterte Vermittlung zu schaffen, die die doppelte Kapazität hinsichtlich der Port-Anzahl hat. In diesem Fall existieren zwei Alternativen zum Zusammenkoppeln der Ausgänge. Die erste ist in 9c gezeigt, bei der pro Port pro Wellenlänge Kombinierer 70 vorgesehen sind, von denen es 64 pro Wellenlänge und damit 64×160 pro Vermittlung geben würde. Der Ausgang jedes Kombinierers würde mit einem jeweiligen Kanal-Wellenlängen-Eingang eines Wellenlängen-Multiplexers 20 verbunden, der dem jeweiligen Port (in der gezeigten Weise) zugeordnet ist, oder mit einem Eingang des (nicht gezeigten) Wellenlängen wandelnden Schalters 28. Die zweite Lösung, die in 9d gezeigt ist, besteht in einer Umkehrung der Folge des Kombinierens von Ausgängen von den MEM's und in einem Multiplexieren der Kombinierer-Ausgänge. Diese Lösung kann für Ausgänge verwendet werden, die zu multiplexieren sind und schließlich mit den Ausgangsports der Vermittlung 10 zu koppeln sind. Für Ausgänge, die mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 zu koppeln sind, sollten diese Ausgänge jedoch in jeweiligen Paaren (beispielsweise op64 und op64') kombiniert werden, bevor sie mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 gekoppelt werden. 9d zeigt 48 Ausgänge der Schaltmatrix 18, die für Ausgangsports der Vermittlung 10 bestimmt sind, und 16, die mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 zu koppeln sind (das heißt N=48 und K=16). Bei dieser zweiten Lösung multiplexieren die zwei Bänke von Wellenlängen-Multiplexern 20a, 20b die für die Ausgangsports bestimmten Ausgänge der MEM's, ein Multiplexer pro Port, der M Kanalsignale multiplexiert. Das heißt, dass die erste Bank von Multiplexern 20a die Ausgänge op1-op48 multiplexiert, wobei ein Multiplexer pro Port verwendet wird, wobei jeder Multiplexer M Kanalsignale mit einer unterschiedlichen Wellenlänge multiplexiert, und die zweite Bank von Multiplexern 20b führt die gleiche Funktion für die Ports op1'-op48' aus. Die resultierenden multiplexierten Signale der Bänke 20a, 20b werden auf einer Port für Port-Basis durch jeweilige Kombinierer 70a kombiniert. Zwei derartige resultierende multiplexierte Signale 77a und 77b sind in der Figur gezeigt. Der Ausgang jedes Kombinierers 70 wird dann einem jeweiligen optischen Verstärker 22 für den Port zugeführt. Die Ausgänge op41–op64 und op49'–op64' werden in jeweiligen Paaren kombiniert, und jeder kombinierte Ausgang wird einem Eingang des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 in der gleichen Weise zugeführt, wie dies weiter oben anhand der 9c beschrieben wurde. Beispielsweise zeigt 9d die Ausgänge op64 und op64', die mit dem Kombinierer 70b verbunden sind, dessen resultierender kombinierter Ausgang dann mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 gekoppelt wird. Diese zweite Lösung vergrößert die Anzahl von WDM-Multiplexern 20a, 20b von 64 auf 128, reduziert jedoch die Anzahl der Kombinierer 70 von 10240 (das heißt 64×160) auf 2608 (das heißt 16×160+48). Die zweite Lösung vereinfacht weiterhin die Verkabelung. Beide der Variationen, die in den 9c und 9d gezeigt sind, verwenden 2-Port- und 3-Port-MEMS, um es zu ermöglichen, dass die optische Telekommunikations-Vermittlung in der Richtung von Ports pro Wellenlängen erweitert wird.
9e zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der optischen Schaltmatrix 18, die für die ersten Kanal-Wellenlänge gezeigt ist. Das optische Vermittlungselement besteht aus vier Drei-Port-PxP-MEMS, die allgemein als 19c bezeichnet sind. Die Drei-Port-MEMS 19c haben austauschbare Eingangs- und Ausgangsports und einen Erweiterungsport, der als ein Eingangs-Erweiterungsport oder als ein Ausgangs-Erweiterungsport wirkt, in Abhängigkeit davon, ob die Eingangs- und Ausgangsports „normal" oder „umgekehrt" sind. Wenn der Erweiterungsport (dritter Port) als Eingangs-Erweiterungsport wirkt, so wird er mit dem Ausgangsport ausgerichtet, wie dies der Fall für die MEMS 19d2 und 19d4 ist. Wenn der Erweiterungsport als ein Ausgangs-Erweiterungsport wirkt, so ist er mit den Eingangsports ausgerichtet, wie dies der Fall bei den MEMS 19c1 und 19c3 ist. Die MEMS 19c1 und 19c3 haben einen Erweiterungs-Ausgangsport Eo als dritten Port, und die MEMS 19c2 und 19c4 haben einen Erweiterungs-Eingangsport Ei als dritten Port. Die Betriebsweise der MEMS 19c1 und 19c3 ist gleich der der MEMS, die weiter oben unter Bezugnahme auf die 7–9d beschrieben wurden. Im Fall der MEMS 19c2 und 19c4 sind die Eingänge des Erweiterungs-Eingangsports Ei dieser MEMS physikalisch mit den jeweiligen Ausgangsports (O) dieser Bauteile ausgerichtet. Ein optisches Signal von einem Erweiterungs-Eingangsport- (Ei) Eingang verläßt die MEMS von dem jeweiligen Ausgang, wenn keiner der Ablenkspiegel in der dem Ausgang entsprechenden Spalte in eine aufrechte Stellung aktiviert wurde. Auf diese Weise kann irgendein Ausgang der MEMS 19c2, 19c4 entweder ein optisches Signal von seinem jeweiligen Erweiterungs-Eingangsport oder von einem Eingangsport (I) der MEMS emittieren.
In 9e ist das MEMS 19c1 das ursprüngliche MEMS-Bauteil, das heißt vor der Hinzufügung von MEMS 19c2–19c4 zur Erweiterung des Vermittlungselementes 19. Eingänge 1-P von Eingangsports 1-P der Schaltmatrix 18 sind mit dem Eingangsport (I) des MEMS 19c1 verbunden. Der Eingangsport (I) des MEMS 19c2 ist mit dem Erweiterungs-Ausgangsport Eo des MEMS 19c1 verbunden, und der Ausgang 1-P der Schaltmatrix 18 ist mit den Ausgangsports des MEMS 19c2 verbunden. Der Ausgangsport (O) des MEMS 19c3 ist mit dem Eingangs-Erweiterungsport Ei des MEMS 19c2 gekoppelt und weist Eingänge P+1-2P von der nunmehr erweiterten Schaltmatrix 18 auf, die mit dessen Eingangsport (I) gekoppelt ist. Der Eingangsport (I) des MEMS 19c4 ist mit dem Erweiterungs-Ausgangsport Eo des MEMS 19c3 gekoppelt und weist Ausgänge P+1-2P der erweiterten Schaltmatrix 18 auf, die mit deren Ausgangsport (O) gekoppelt ist. In dieser Anordnung kann irgendeiner der Eingänge 1-2P der erweiterten Schaltmatrix 18 auf irgendeinen ihrer Ausgänge 1-2P vermittelt werden. Entsprechend wurde das ursprüngliche P×P-Vermittlungselement 19 auf ein 2P×2P-Vermittlungselement ohne die Verwendung von Kombinierern 70 erweitert, was ungefähr 2–3 dB an optischem Leistungsverlust einspart. Die N Eingänge und N Ausgänge der Schaltmatrix 18 nach 9e würden wiederum mit Eingangs- und Ausgangsports der Vermittlung 10 über WD-Demultiplexer 16 bzw. WD-Multiplexer 20 gekoppelt. Weitere K Eingänge und K Ausgänge der Schaltmatrix 18 werden mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 gekoppelt.
9f zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine weitere Ausführungsform der optischen Schaltmatrix 18, die für die erste Kanal-Wellenlänge gezeigt ist. Das optische Vermittlungselement besteht aus vier P×P-4-Port MEMS 19d1–19d4, die allgemein als MEMS 19d bezeichnet sind. Jedes der vier MEMS 19d1–19d4 hat einen Eingangsport (I), einen Ausgangsport (O), einen Erweiterungs-Ausgangsport Eo und einen Erweiterungs-Eingangsport Ei. Bei dieser Anordnung ergibt die ursprüngliche MEMS 19d1 eine Unterstützung für P Eingänge und P Ausgänge vor der Erweiterung des Vermittlungselementes 19. Nach der Erweiterung und durch die Hinzufügung der MEMS 19d2–19d4 unterstützt das Vermittlungselement 19 zwei P Eingänge und zwei P Ausgänge. Die Zwischenverbindung der MEMS 19d1–19d4 ist die gleiche wie bei den MEMS 19c1–19c4 in 9e. Der vierte Port der MEMS 19d1–19d4 wird zur Verbindung mit der Wellenlängen wandelnden Vermittlung 28 verwendet. Die Erweiterungs-Ausgangsports Eo der MEMS 19d2 und 19d4 haben Ausgänge von 1-P bzw. P+1-2P, die mit Eingängen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 gekoppelt sind. Die Eingangs-Erweiterungsports Ei der MEMS 19d3 und 19d1 weisen Eingänge 1-P bzw. P+1-2P auf, die mit den Ausgängen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 gekoppelt sind. In dieser Anordnung kann ein Ausgang 1-P von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 zu einem jeweiligen Ausgang 1-P des Schaltelementes 19 über die MEMS 19d3 und 19d2 geleitet werden. In ähnlicher Weise kann ein Ausgang N+1-2P von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 zu einem jeweiligen Ausgang P+1-2P des Schaltelementes 19 über die MEMS 19d1 und 19d2 weitergeleitet werden. Ein Vorteil dieser Anordnung gegenüber den vorhergehenden Erweiterungsanordnungen, die in den 9a–9e beschrieben sind, besteht darin, dass die Eingangsports (I) und die Ausgangsports (O) der MEMS nicht für die Verbindung mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 benötigt werden. Diese Verbindung wird über die Erweiterungs-Eingangsports (I) und Erweiterungs-Ausgangsports (O) der MEMS 19d1–19d4 erzielt. Daher kann ein 2P×2P-Vermittlungselement 19, das als solches mit 4-Port-MEMS aufgebaut ist, eine vollständige Zwischenverbindung zwischen seinen 2P Eingängen und 2P Ausgängen bereitstellen und genauso eine Verbindung ihrer 2P Eingänge mit dem Wellenlängen wandelnde Schalter 28. Ein derartiges 2P×2P-Vermittlungselement 19 hat jedoch nicht mehr die Fähigkeit, umzuwandelnde Signale in eine kleinere Anzahl von Ports (das heißt weniger als 2P) zu konzentrieren, die mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verbunden sind. Das Fehlen dieser Fähigkeit ergibt Beschränkungen hinsichtlich der Realisierung des Wellenlängen wandelnden Schalters 28. Ausführungsformen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28, die mit diesen Zwangsbedingungen kompatibel sind, werden jedoch weiter unten in diesem Dokument erläutert.
Es sollte klar sein, Ausführungsformen der Schaltmatrix 18 nach den 9a–9f, die Schemas zur Erweiterung der Vermittlungskapazität der ursprünglichen Schaltmatrix 18 realisieren, eine spezielle Eigenschaft von MEM's-Bauteilen ausnutzen. Das heißt, diese Ausführungsformen nutzen die Tatsache aus, dass der Durchgangspfad einen kleineren Verlust (∼1 dB) als der vermittelte Pfad (–5 dB) hat, um mehrfache MEMS-Bauteile in Tandern zu schalten, ohne dass übermäßige Verluste hervorgerufen werden. Dies ist besonders wichtig im Zusammenhang mit einer photonischen Vermittlung, die eine Verbindungsstrecken-Bilanz hat, in der die Verluste des vermittelten Pfades und des durchgehenden Pfades bleiben müssen. 9g zeigt in funktioneller Blockschaltbild-Form eine weitere Ausführungsform der optischen Schaltmatrix 18, die für die ersten Kanal-Wellenlänge gezeigt ist. Das optische Vermittlungselement besteht aus einem P×P-4-Port-MEMS 19d. Die Schaltmatrix 18 ergibt eine vollständige Zwischenverbindung zwischen ihren P Eingangsports und ihren P Ausgangsports, das heißt irgendeiner der P Eingänge kann auf irgendeinen der P Ausgänge vermittelt werden. Das Schaltelement 19 ergibt weiterhin eine Zwischenverbindung aller P Eingänge mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 über die Erweiterungs-Ausgangsports Eo des MEMS 19d. Weiterhin ergibt das Vermittlungselement 19 eine Zwischenverbindung aller P Ausgangsports von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 über die Erweiterungs-Eingangsports Ei des MEMS 19d. Es sei jedoch bemerkt, dass jeder Eingang des MEMS 19d einen jeweiligen Erweiterungsport-Ausgang entspricht, das mit dem bestimmten Eingang ausgerichtet ist, so dass ein optisches Signal, das an einem Eingang ankommt, nicht auf einen anderen Erweiterungsport-Ausgang vermittelt werden kann. In ähnlicher Weise ist jeder Erweiterungsport-Eingang der MEM's 19d mit einem jeweiligen Ausgang ausgerichtet und kann nicht auf einen unterschiedlichen Ausgang vermittelt werden. Ein derartiges 2P×2P-Schaltelement 19 hat nicht mehr die Fähigkeit, umzuwandelnde Signale in eine kleinere Anzahl von Ports zu konzentrieren (das heißt weniger als 2P), die mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verbunden sind. Das Fehlen dieser Fähigkeit ergibt Zwangsbedingungen für die Realisierung des Wellenlängen wandelnden Schalters 28. Ausführungsformen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28, die mit diesen Zwangsbedingungen kompatibel sind, sind später in diesem Dokument erläutert.
Die 10 zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine zweite Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters 28. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 schließt K Kanalwandler 80 ein. Jeder Kanalwandler 80 hat M Eingänge und M Ausgänge. Es gibt einen Eingang und einen Ausgang für jede Kanal-Wellenlänge. Jede optische Schaltmatrix 18 für eine bestimmte Kanal-Wellenlänge hat einen Zwischen-Matrix-Ausgang, der mit dem Eingang für die entsprechende Kanal-Wellenlänge verbunden ist, und einen Zwischen-Matrix-Eingang, der mit dem Ausgang für die entsprechende Kanal-Wellenlänge jedes Kanalwandlers 80 verbunden ist.
Wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, sind typischerweise 25% der Eingänge und Ausgänge der optischen Schaltmatrix 18 mit dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verbunden. Somit ist ein Kanalwandler für jede dieser Eingangs-/Ausgangs-Verbindungen erforderlich. Entsprechend ist K-8 in dem Fall, in dem die optischen Schaltmatrizen 18 jeweils 32×32 Matrizen sind. Weiterhin gibt es, wie dies in 3 gezeigt ist, R Eingänge/Ausgänge an dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 für die Hinzufügung/Abzweigung von Verkehr.
Wie dies in 8 gezeigt ist, sind die R-Abzweigungsausgänge und die R-Hinzufügungs-Eingänge gleichmäßig auf die K Karten verteilt, was zu R/K Abzweigungsausgängen und R/K Hinzufügungseingängen pro Karte führt. Jeder Kanalwandler 80 hat eine optische M×L-Vermittlung 82, die mit den Eingängen des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 verbunden ist. Weil es K Kanalwandler 80 gibt, ist die Anzahl der Eingänge, die der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 hat, gleich K·M, was gleich 1280 Eingängen ist. Der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 weist ebenfalls 1280 Ausgänge auf. Eine Teilmenge L der Ausgänge der optischen M×L-Vermittlung 82 ist mit jeweiligen optischen Empfängern 84 verbunden. In dieser Ausführungsform ist die Zahl L gleich 32, doch könnte sie irgendeine Zahl kleiner oder gleich groß M sein. Die optische M×L-Vermittlung 82 lenkt optische Eingangssignale an die optischen Empfänger 84 entsprechend ihrer Verbindungskarte, die durch die Steuerung 26 bestimmt ist. Jeder optische Empfänger 84 wandelt ein empfangenes optisches Eingangssignal in ein elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal an einen Wähler 90 (oder eine kleine elektrische Vermittlungsstruktur) ab. Der Wähler 90 schließt die R/K-Eingänge zur Hinzufügung von Kanalsignalen und die R/K-Ausgänge zur Abzweigung von Kanalsignalen ein. Wahlweise verbindet ein Bus 91 den Wähler mit jedem der K Kanalwandler 80. Der Bus 91 hat eine Breite von K·L (das heißt L Verbindungen, die auf einem Wähler 90 auf jedem der K Kanalwandler 80 angesteuert werden). Die Steuerung 26 steuert die Betriebsweise des Hinzufügens und Abzweigens von Kanalsignalen über den Wähler 90. Diese Betriebsweise ist so gezeigt, als ob sie mit elektrischen Signalen erfolgt, doch könnte der Wähler 90 auch opto-elektrische Umwandlungsfähigkeiten zur Hinzufügung/Abzweigung von optischen Kanalsignalen einschließen. Der Wähler 90 liefert elektrische Signale an eine abstimmbare optische Quelle 86 weiter. Es gibt L abstimmbare optische Quellen 86. Jede abstimmbare optische Quelle 86 ist über einen Bereich von M Kanal-Wellenlängen betreibbar. Derzeit verfügbare abstimmbare Quellen haben typischerwieise einen Abstimmbereich von 32 Kanal-Wellenlängen, doch nimmt dieser Bereich zu. Jede abstimmbare optische Quelle 86 empfängt ein elektrisches Signal von dem optischen Empfänger 84, mit dem sie verbunden ist und gibt ein optisches Ausgangssignal, das in dem optischen Eingangssignal vorhandene Informationen enthält, an eine optische L×M-Vermittlung 88 ab. Das optische Ausgangssignal hat eine Kanal-Wellenlänge, die gleich der Wellenlänge ist, auf die die Steuerung 26 die abstimmbare Quelle 86 eingestellt hat. Die optische L×M-Vermittlung 88 lenkt optische Ausgangssignale entsprechend ihrer Verbindungskarte, die von der Steuerung 26 eingestellt wird, an die Ausgänge des Kanalwandlers 80.
Die Betriebsweise des Kanalwandlers 80 wird nunmehr in Form eines Beispiels näher erläutert. Ein optisches Signal Sc1 mit der Wellenlänge des Kanals 1 wird dem ersten Kanalwandler 80 an dem ersten Eingang der optischen M×L-Vermittlung 82 zugeführt. Das optische Signal Sc1 wird von der optischen M×L-Vermittlung 82 an den ersten optischen Empfänger 84 gelenkt. Der erste optische Empfänger 84 wandelt die in dem optischen Signal Sc1 enthaltene Information in ein elektrisches Signal Ec1 um. Das elektrische Signal Ec1 durchläuft den Wähler 90 und wird der ersten abstimmbaren Quelle 86 zugeführt. Die ersten abstimmbare Quelle 86 wurde so eingestellt, dass sie ein Ausgangssignal bei der Wellenlänge des Kanals 20 abgibt.
Die erste abstimmbare Quelle 86 gibt ein optisches Signal Sc20, das die Information in dem elektrischen Signal Ec1 enthält, an den ersten Eingang der optischen L×M-Vermittlung 88 ab. Die optische L×M-Vermittlung 88 lenkt das optische Signal Sc20 an den zwanzigsten Ausgang des Kanalwandlers 80. Das optische Signal Sc20 wird dann weiter von der optischen Schaltmatrix 80 gelenkt, die dem Kanal 20 zugeordnet ist.
In dem Fall, in dem die optische Schaltmatrix 18, die sowohl in 9e als auch 9f gezeigt ist, in der Vermittlung 10 verwendet wird, so würde der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 P Kanalwandler 80 (das heißt K=P) und den Bus 91 mit einer Breite von P·L umfassen. Der Bus 91 würde dann einen ähnlichen Grad von Zwischenverbindungsfähigkeiten zwischen den Ports des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 bereitstellen, wie die Ausführungsform, die weiter oben unter Bezugnahme auf 4a beschrieben wurde.
Eine physikalische Realisierung der Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 nach 10 könnte sehr einfach in einer Weise ähnlich der realisiert werden, die in 4b gezeigt ist. Das heißt, die Kanalwandler 80 würden auf getrennten Leitungskarten realisiert, wobei der Bus 91 die Karten verbindet und jede der Karten mit jeder der Schaltmatrizen 18 verbunden ist.
11 zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine dritte Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters nach 3. Diese Ausführungsform schließt K/S, S·M×S·M Kanalwandler 92 ein, worin M=160 und S=2 in 11 ist. Die Auswahl eines Wertes für S wird weiter unten erläutert. Die Struktur des Kanalwandlers 92 wird unter Bezugnahme auf die 13-15 erläutert, die Tabellen liefern, die die Zwischenverbindungen zwischen Bauteilen des Kanalwandlers 92 angeben. Der Kanalwandler 92 hat S·M Eingänge und S·M Ausgänge. Die Eingänge und Ausgänge sind in S Bänken angeordnet, wobei es in diesem Fall zwei Bänke, die Bank 1 und die Bank 2, gibt. Jede Bank hat einen Eingang und einen Ausgang für jede der Kanal-Wellenlängen. Das heißt, dass es M Eingänge und M Ausgänge pro Bank gibt. Die Eingänge/Ausgänge der Bänke sind mit Zwischen-Matrix-Ausgängen/Eingängen der passenden Schaltmatrizen entsprechend ihrer Kanal-Wellenlänge verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform der Vermittlung 10, bei der K=8 ist, schließt der Wellenlängen wandelnde Schalter vier 2M×2M Kanalwandler 92 ein.
Der Kanalwandler 92 schließt eine optische Vermittlung 100 (OXC_A) ein, die fünf optische 32×32-Vermittlungen OXC1–OXCS umfasst. Die optische Vermittlung 100 ist mit der ersten Bank von Eingängen über eine Zwischenverbindung 102 (Zwischenverbindung A) verbunden. Die Zwischenverbindung 102 verbindet die Eingänge der Bank 1 mit den Eingängen der optischen Vermittlung 100 entsprechend der Tabelle 1 in 13. Beispielsweise zeigt die Tabelle 1, dass der Eingang mit dem Eingang l1 der optischen 32×32-Vermittlung OXC1 verbunden ist. Die verbleibenden Eingänge der optischen Vermittlung OXC1 sind mit jedem fünften Eingang der Bank 1 verbunden (das heißt l2 ist mit l3 verbunden, usw.). In ähnlicher Weise weisen die optischen Vermittlungen OXC2-OXCS Eingänge auf, die mit jedem fünften Eingang der Bank beginnend mit dem Eingang 2 verbunden ist, wie dies in der Tabelle 1 gezeigt ist. Der Kanalwandler 92 schließt außerdem eine weitere optische Vermittlung 104 (OXC_B) und eine weitere Zwischenverbindung (Zwischenverbindung_B) ein, die in einer ähnlichen Weise wie die Eingänge der Bank 2 verbunden sind, wie dies in der Tabelle 2 nach 13 gezeigt ist.
Der Kanalwandler 92 schließt weiterhin einen Wellenlängen-Wandler 108 ein, der mit den optischen Vermittlungen 100, 104 (OXC_A und OXC_B) über eine Zwischenverbindung 110 (Zwischenverbindung_C) verbunden ist. Der Wellenlängen-Wandler 108 schließt 10 Wandlermodule 106 ein, die mit G1-G10 bezeichnet sind. Jedes Wandlermodul 106 schließt bis zu 32 abstimmbare Transponder, eine optische 32×32-Vermittlung, 32 Eingänge, die mit I (1:32) bezeichnet sind, und 32 Ausgänge ein, die mit O (1:32) bezeichnet sind. Das Wandlermodul 106 wird weiter unten mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Der Wert von S, der weiter oben genannt wurde, ist so gewählt, dass er den Bereich der abstimmbaren Transponder an die Größe der optischen Vermittlungen in den Wandlermodulen G1–G10 ergibt. In diesem Fall haben die Transponder einen Bereich von 16 Kanal-Wellenlängen, und die optischen Vermittlungen sind 32×32, so dass S=32/16=2 ist. Die Zwischenverbindung 110 verbindet die Eingänge des Wellenlängen-Wandlers 108 mit den Ausgängen der zwei optischen Vermittlungen 100, 104, wie dies in der Tabelle 3 gezeigt ist. Beispielsweise sind die ersten 10 Ausgänge der optischen Vermittlung OXC1 (O1-O10) jeweils mit dem ersten Eingang der Wandlermodule G1–G10 verbunden. In gleicher Weise sind die zweiten und dritten Sätze von 10 Ausgängen (O11–O20 und O21–O30) der optischen Vermittlung OXC1 mit den zweiten bzw. dritten Eingängen der Wandlermodule G1-G10 verbunden. Die verbleibenden zwei Ausgänge O31 und O32 der optischen Vermittlung OXC1 sind mit den einunddreißigsten Eingängen der ersten und zweiten Wandlermodule G1 und G2 entsprechend der Tabelle 3 verbunden. Die verbleibenden optischen Vermittlungen OXC2–OXC5 der optischen Vermittlung 100 (OXC_A) sind in einer ähnlichen Weise verbunden, wie sie in der Tabelle 3 nach 14 gezeigt ist. In ähnlicher Weise sind die Ausgänge der optischen Vermittlung 104 (OXC_B) mit dem Wellenlängen-Wandler in einer ähnlichen Weise verbunden, wie dies in der Tabelle 3 gezeigt ist.
Die Ausgänge des Wellenlängen-Wandlers 108 sind mit den zwei Bänken von Ausgängen über eine weitere Zwischenverbindung 112 (Zwischenverbindung_D) verbunden, wie dies in der Tabelle 4 nach 15 gezeigt ist. Beispielsweise sind die ersten 16 Ausgänge O1–O16 des Wandlermoduls G1 jeweils mit den ersten 16 Ausgängen der Bank 1 verbunden. Die verbleibenden 16 Ausgänge O17–O32 sind jeweils mit den ersten 16 Ausgängen der Bank 2 verbunden. Die verbleibenden Wandlermodule G2–G10 sind in einer ähnlichen Weise mit den verbleibenden Ausgängen in den Bänken gemäß Tabelle 4 verbunden.
Der Wellenlängen-Wandler 108 weist weiterhin Hinzufügungseingänge und Abzweigungsausgänge zur Hinzufügung/Abzweigung von Kanalsignalen auf. Weil der Wellenlängen wandelnde Schalter 28R derartiger Eingänge/Ausgänge bereitstellt, stellt jeder 2M×2M-Kanal-Wandler und damit jeder Wellenlängen-Wandler 108 2R/K Hinzufügungseingänge und 2R/K Abzweigungsausgänge bereit. Dies wird mit weiteren Einzelheiten weiter unten erläutert.
Die Steuerung 26 steuert die Betriebsweise der optischen Vermittlungen 100, 104 (OXC_A und OXC_B) und den Wellenlängen-Wandler 108.
Die Zwischenverbindungen 102, 103, 112 (Zwischenverbindung_A, Zwischenverbindung_B und Zwischenverbindung_D) werden typischerweise als Lichtleitfaser-Verbindung realisiert. Die Zwischenverbindung 110 (Zwischenverbindung_D) könnte eine Lichtleitfaser sein, könnte jedoch zusätzlich mehrere optische 32×32-Vermittlungen einschließen, die mit den optischen Vermittlungen 100, 104 und den optischen Vermittlungen in den Wandlermodulen G1-G10 zusammenwirken, um eine Standard-CLOS-Anordnung zu schaffen.
Die Betriebsweise der dritten Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 wird nun weiter in Form eines Beispiels erläutert. Ein Kanalsignal Sc1 mit einer ersten Wellenlänge kommt am ersten Eingang der Bank 1 an. Die Zwischenverbindung 102 (Zwischenverbindung_A) verbindet das Signal Sc1 mit dem ersten Eingang l1 der optischen Vermittlung OXC1, die das Signal Sc1 an ihren zehnten Ausgang O10 lenkt. Die Zwischenverbindung 110 (Zwischenverbindung_C) verbindet das Signal Sc1 mit dem ersten Eingang des zehnten Wandlermoduls G10. Das zehnte Wandlermodul G10 empfängt das Signal Sc1, wandelt es in ein anderes Kanalsignal Sc160 der 160 Kanal-Wellenlänge um und lenkt das Signal SC160 an ihren sechzehnten Ausgang O16. Die Zwischenverbindung 112 (Zwischenverbindung_D) verbindet das Signal Sc160 mit dem 160. Ausgang der Bank 1, wo es von dem Wellenlängen wandelnden Schalter 28 in einen der Ports der optischen Schaltmatrix 18 abgegeben wird, die der Kanal-Wellenlänge zugeordnet ist.
12 zeigt in einem funktionellen Blockschaltbild eine Ausführungsform eines Wandlermoduls 106 nach 11. Das Wandlermodul 106 schließt Empfänger 114, die mit den Eingängen l1–l32 verbunden sind, einen Wähler 115, der mit den Ausgängen der Empfänger 114 für eine Hinzufügungs-/Abzweigungs-Fähigkeit verbunden ist, und abstimmbare Transponder 116 ein, die mit den Ausgängen des Wählers 115 verbunden sind. Die abstimmbaren Transponder 116 sind über einen Bereich von 16 Kanal-Wellenlängen bei dieser Ausführungsform abstimmbar. Das Wandlermodul 116 kann mit bis zu 32 abstimmbaren Transpondern versehen sein. Es existieren jedoch Optionen, bei denen einige der abstimmbaren Transponder durch feste Transponder ersetzt werden können. Jeder Empfänger 114 kann ein Kanalsignal mit irgendeiner der M Wellenlängen empfangen und das empfangene Kanalsignal in ein elektrisches Signal umwandeln. Der Wähler 115 wird zur Hinzufügung/Abzweigung elektrischer Signale in das Wandlermodul oder aus diesem heraus verwendet. Es gibt U Hinzufügungseingänge und Abzweigungsausgänge, die in 12 gezeigt sind, wobei U=2R/10K ist. Der Wert für U wird von der Gesamtzahl (R) von Hinzufügungs-/Abzweigungseingängen/Ausgängen für den Wellenlängen wandelnde Schalter 28 dividiert durch die Anzahl von S·MxS·M-Kanalwandlern (K/2) dividiert durch die Anzahl der Wellenlängen-Wandlermodule 10 abgeleitet. Die Ausgänge der Transponder 116 sind mit den Eingängen einer optischen 32×32-Vermittlung 118 verbunden. Die optische Vermittlung 118 lenkt jedes Kanalsignal, das sie empfängt, zu einem Ausgang entsprechend der Wellenlänge des gelenkten Kanalsignals. Die Betriebsweise der abstimmbaren Transponder 116 und der optischen Vermittlung 118 erfolgt unter der Steuerung durch die Steuerung 26.
Die 13-15 sind Tabellen, die jeweils die Verbindungen zeigen, die von den Zwischenverbindungen A und B, der Zwischenverbindung C und der Zwischenverbindung D nach 11 hergestellt werden.
Eine physikalische Realisierung der Ausführungsform des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 nach 11 könnte sehr einfach in einer Weise realisiert werden, die ähnlich der nach 4b ist. Das heißt, die 2M×2M-Kanal-wandler 92 würden auf getrennten Leitungskarten realisiert, wobei jede der Karten mit jeder der Schaltmatrizen 18 verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf die 16a und 17 wird nunmehr die physikalische Anordnung der Vermittlung 10 beschrieben. Die grundlegende physikalische Vermittlungsstruktur schließt zwei Anordnungen von Leitungskarten ein, die physikalisch orthogonal zueinander angeordnet sind. Eine Ebene der physikalisch orthogonalen Anordnung besteht aus pro-Lambda-Vermittlungs-Leitungskarten 216, während die andere orthogonale Ebene aus I/O-Leitungskarten 202 (das heißt unter Kanal/WDM-Karten) und Wellenlängen-Wandler-Leitungskarten 214, die außerdem Hinzufügungs-Abzweigungs-Ports aufweisen, besteht. Es ist lediglich eine Wellenlängen-Wandler-Leitungskarte 214 in 16a aus Gründen der Klarheit gezeigt, es könnten jedoch mehrere sein, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf
4b beschrieben wurde. Diese Anordnung erleichtert eine Anordnung von optischen Verbindungen zwischen den Karten, wobei jede I/O-Karte 202 und Wandlerkarte 214 Zugang an jede Vermittlungskarte 216 hat. Die Anordnung beseitigt weiterhin jede Notwendigkeit einer optischen Rückwandebene, weil alle die optischen Verbindungen einfach geradlinig durch eine Mittelebene 206 hindurchlaufen, deren Funktion hauptsächlich darin besteht, eine mechanische Ausrichtung für die optischen Verbindungen und elektrischen Zwischenverbindungen zwischen den Karten zu schaffen.
Eine Eingangs-Lichtleitfaser 200 ist mit dem WD-Demultiplexer 16 auf einer Eingangs/Ausgangs-Leiterkarte 202 gekoppelt, und eine Ausgangs-Lichtleitfaser 204 ist mit dem WD-Multiplexer 20 auf der gleichen Eingangs/Ausgangs-Karte verbunden. Eingangs/Ausgangs-Leitungskarten 202 werden in mechanischer Ausrichtung bezüglich der Vermittlungs-Leitungskarten 216 durch die Mittelebene 206 gehalten. Diese Ausrichtung wird mit Hilfe von Ausrichthülsen 210 erreicht, die auf der Mittelebene 20 befestigt sind und durch diese hindurchlaufen, sowie durch eine Vielzahl von optischen Steckverbindern 208, 218, die benachbart zu einer Kante 203, 217 der Eingangs/Ausgangs-Leitungskarten 202 bzw. der Vetmittlungs-Leitungskarten 216 befestigt sind. Die Steuerung 26, die auf einer Steuerungs-Leitungskarte 212 ausgebildet ist, und der Wellenlängen wandelnde Schalter 28, der auf einer Wandler-Leitungskarte 214 ausgebildet ist, sind ebenfalls durch optische Steckverbinder 208 auf den Karten 212, 214 ausgerichtet, die in die Ausrichthülsen 210 auf der Mittelebene 206 eingesteckt sind. Alternativ könnten die Steuerungskarte 212 und die Wandlerkarte 214 Schnittstellenkarten sein, die mit einer zentralen Steuerung 26 und einem zentralen Wellenlängen wandelnden Schalter 28 verbunden sind. Diese Alternativen werden weiter unten ausführlicher beschrieben.
Zusätzlich werden, wie dies allgemein bei Leitungskarten und Mittelebenen üblich ist, andere mechanische Teile, wie z. B. (nicht gezeigte) Führungen und Klemmen verwendet, um die Karten zu halten. Es gibt eine Vielzahl derartiger Eingangs/Ausgangskarten, doch ist aus Gründen der Klarheit in 16 nur eine gezeigt. Weiterhin kann es eine Vielzahl von Wandler-Leitungskarten 214 in Abhängigkeit von der Größe des Wellenlängen wandelnden Schalters 28 geben, und wie diese in Leitungskarten aufgeteilt ist. Alle die oben erwähnten Leitungskarten sind in einer üblichen Ausrichtung bezüglich der Mittelebene 206 ohne die Notwendigkeit einer Weiterleitung von optischen Signalen entlang einer Rückwandebenen-Struktur angeordnet. Das heißt, dass die Leitungskarten mit üblichen Intervallen in Abstand voneinander angeordnet sind, im Wesentlichen parallel zueinander sind und senkrecht zur Mittelebene 206 stehen. Neben der Bereitstellung einer mechanischen Ausrichtung ergibt die Mittelebene 206 weiterhin elektrische Verbindungsmöglichkeiten und liefert Leistung an die Eingangs/Ausgangskarten 202, die Steuerungskarten 212, die Wandlerkarten 214 und die Vermittlungskarten 216.
Es kann mehrere optische Schaltmatrizen 18 pro Vermittlungskarte 216 geben. Es gibt eine Vielzahl von Vetmittlungs-Leitungskarten 216. 16a zeigt 16 Vermittlungs-Leitungskarten 216, die die Kanal-Wellenlängen 1–160 abdecken. Die Vermittlungs-Leitungskarten 216 sind in der oben erwähnten üblichen Ausrichtung gegenüber der Mittelebene 206 angeordnet. Jede der Vermittlungs-Leitungskarten 216 befindet sich jedoch auf der gegenüberliegenden Seite der Mittelebene 206 bezüglich der Eingangs/Ausgangs-Leitungskarten 206, der Wandler-Leitungskarten 214 und der Steuerungs-Leitungskarten 212 und weist ebenfalls eine rechtwinklige Ausrichtung gegenüber den gleichen Karten auf. Auf diese Weise ist jede Eingangs/Ausgangs-Leitungskarte 202 in enger mechanischer Nähe zu jeder Vermittlungs-Leitungskarten 216 und kann in Kommunikationsverbindung über jeweilige optische Steckverbinder 208, 218 auf den Karten und mit Hilfe der Ausrichthülsen 210 auf der Mittelebene 206 gekoppelt werden.
Für Kreuzverteiler-Vermittlungen 10 mit einer großen Anzahl (P) von Eingangs/Ausgangsports oder eine großen Anzahl (M) von Kanal-Wellenlängen pro Port kann die Vermittlung 10 mit Gerätegestellen konfiguriert werden, wobei jedes Gerätegestell eine Teilmenge der Leitungskarten enthält. Zusätzlich kann es wünschenswert sein, mehr als eine optische Schaltmatrix 18 auf einer Vermittlungs-Leitungskarte 216 einzuschließen, wie dies in 16 gezeigt ist. Beispielsweise könnte unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die weiter oben beschrieben wurde, bei der M=160 und P=32 ist, jede Vermittlungs-Leitungskarte 216 zehn optische Schaltmatrizen 18 einschließen, wobei jede Matrix 18 für eine getrennte Kanal-Wellenlänge bestimmt ist. In diesem Fall würden 16 Vermittlungs-Leitungskarten 216 erforderlich sein, um 160 Kanal-Wellenlängen zu unterstützen, 10 Vermittlungs-Leitungskarten 216 pro Gerätegestell.
16b ist eine perspektivische Ansicht einer anderen mechanischen Anordnung der Kreuzverteiler-Vermittlung nach 3, die den Wellenlängen wandelnden Schalter 28 nach 4e einschließt. Lediglich eine Wellenlängen-Wandler-Leitungskarte 216 ist aus Gründen der Klarheit gezeigt, obwohl es mehrere derartige Karten (beispielsweise 4) geben könnte, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 4e beschrieben wurde. Die Leitungskarte 214 verbindet optisch die Vermittlungs-Leitungskarten 216 über (nicht gezeigte) Steckverbindungen 208, 218 und Ausrichthülsen 210, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 16a beschrieben wurde. Eine Sende-Bank 33 und eine Empfangs-Bank 35 sind mit den Steckverbindern 208 über Lichtleitfasern gekoppelt. Die Schnittstelle 37 ist mit der Sende-Bank 33 und der Empfangs-Bank 35 verbunden, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf 4e beschrieben wurde. Ein Steckverbindung 209, die entweder optisch wie die Steckverbindung 208 oder eine elektrische Steckverbindung ist, koppelt die Schnittstelle 37 mit der elektrischen Vermittlung 30 über den elektrischen oder optischen Bus 39. Die elektrische Vermittlung 30 ist auf einer Vermittlungs-Leitungskarte 215 vorgesehen und verbindet den Bus 39 über eine Ausrichthülse 211 ähnlich der Ausrichthülse 210 im Fall einer optischen Verbindung oder eine doppelseitige Stecker-Steckverbindung für eine elektrische Verbindung. Eine (nicht gezeigte) Steckverbindung, die der Steckverbindung 209 entspricht, ist auf der Vermittlungs-Leitungskarte 215 vorgesehen.
Unter Bezugnahme auf die 17–18c werden die optischen Steckverbinder 208, 218 und die Ausrichthülsen 210 nunmehr mit weiteren Einzelheiten erläutert. Die optische Steckverbindung 208 ist benachbart zu der Kante 203 einer I/O-Leitungskarte 206 befestigt. Der optische Steckverbinder 208 besteht aus einem Gehäuse 220, das auf der Eingangs/Ausgangs-Leitungskarte 202 über langgestreckte oder geschlitzte Durchgangsbohrungen 222 und Schrauben oder Nieten (nicht gezeigt) befestigt ist. Die Längsachse der Bohrungen 222 ist mit der Kante 203 der Leitungskarte 202 ausgerichtet. Die Befestigung des Gehäuses 20 an der Leitungskarte 202 auf diese Weise ermöglicht eine Bewegung des Steckverbinders 208 entlang eines Teils der Kante 203 der Leitungskarte 202, wie dies durch die Pfeile (A) in 17 gezeigt ist. Der Bewegungsbereich des Steckverbinders 208 sollte ausreichend sein, um es zu ermöglichen, dass der Steckverbinder 208 in Ausrichtung mit der Ausrichthülse 210 gebracht und diese eingesetzt werden kann. Typischerweise liegt dieser Bereich in der Größenordnung eines Millimeters. Das Gehäuse 220 nimmt einen Passeinsatz 224 mit einer Passfläche 226 auf, die in die gleiche Richtung gerichtet ist, wie die Kante 203 der Leitungskarte 202. Die Passfläche hat ein Paar von Buchsen 228 zur Aufnahme von Ausrichtstiften 249 von dem entsprechenden optischen Steckverbinder 218, der benachbart zu einer Kante einer Vermittlungs-Leitungskarte 216 befestigt ist. Die Ausrichtstifte 249 sind Präzisions-Wolframstifte oder sie bestehen aus einem anderen harten haltbaren Material. Andere zwangsweise Eingriffs- oder Ausrichtmerkmale könnten genausogut oder stattdessen verwendet werden. Ein Lichtleitfaser-Bandkabel 229 mit einer Anzahl von Lichtleitfasern 230 wird in dem Passeinsatz 224 gehalten. Jede Lichtleitfaser 230 hat ein Ende 232, das glatt mit der Passfläche 226 abschließt. Ein Paar von Blattfedern 234, die in dem Gehäuse 220 befestigt sind, ergibt eine flexible Vorspannung des Passeinsatzes 224 in der Richtung, in die die Passfläche 226 gerichtet ist. Der Passeinsatz 224 ist in dem Gehäuse 220 derart befestigt, dass er in der Richtung der Vorspannung und in der entgegengesetzten Richtung beweglich ist, wie dies durch die Pfeile B in 17 gezeigt ist. Das Ergebnis besteht darin, dass sich der Passeinsatz 224 in einer Richtung quer zur Kante 203 der Leitungskarte 202 und in einer Ebene parallel zur Ebene der Leitungskarte 202 bewegen kann. Die Vorspannung trägt dazu bei, dass sichergestellt wird, dass die Lichtleitfasern der Steckverbinder 208, 218 in einer gemeinsam gekoppelten Beziehung bleiben, wenn sich die Steckverbinder 208, 218 in der Ausrichthülse 210 befinden.
Der entsprechende optische Steckverbinder 218, der auf der Kante 217 der Vermittlungs-Leitungskarte 216 befestigt ist, weist eine ähnliche Struktur wie die vorstehend beschriebene optische Steckverbindung 208 auf. Der Unterschied besteht darin, dass sie nicht die Buchsen 228 enthält, sondern stattdessen die Ausrichtstifte 249 einschließt und um 90° gegenüber der Karte 216 gedreht wurde. Die optische Steckverbindung 218 weist ein Gehäuse 236 auf, das einen Passeinsatz 238 mit einer Passfläche 240 aufnimmt. Das Gehäuse 236 ist benachbart zur Kante 217 der Vermittlungs-Leitungskarte 216 über geschlitzte Durchgangsbohrungen 242 befestigt. Dies erfolgt in einer Weise, die eine Bewegung des Gehäuses 236 entlang der Kante 217 der Vermittlungs-Leitungskarte 216 ermöglicht, wie dies durch die Pfeile C in 17 gezeigt ist. Ein Paar von Blattfedern 243 ergibt eine Vorspannung in Richtung der Passfläche 240. Der Passeinsatz 238 ist derart befestigt, dass er in der Richtung der Vorspannung und in der entgegengesetzten Richtung beweglich ist, wie dies durch die Pfeile D in 17 gezeigt ist. Ein Lichtleitfaser-Bandkabel 244 mit einer Anzahl von Lichtleitfasern 246 ist in dem Passeinsatz 238 gehalten. Jede Lichtleitfaser 246 weist ein Ende 248 auf, das glatt mit der Passoberfläche 240 abschließt, so dass sie eine optisch gekoppelte Beziehung mit einer jeweiligen Lichtleitfaser 230 des Lichtleitfaser-Bandkabels 229 erzielt, wenn die Passflächen 226, 240 in Kontakt miteinander gebracht werden. Die Anzahl von Lichtleitfasern 230, 246 sind mit optischen Komponenten, wie z. B. den WD-Demultiplexern 16, dem WD-Multiplexer 20 und optischen Schaltmatrizen 18 auf ihren jeweiligen Leitungskarten verbunden.
Die Ausrichthülse 210 ist auf der Mittelebene 206 befestigt und erstreckt sich durch eine darin angeordnete Öffnung 250. Es gibt eine Vielzahl von Öffnungen 250 in der Mittelebene 206 zur Befestigung einer Vielzahl der Ausrichthülsen 210, wobei eine dieser Öffnungen 250 ohne eine Ausrichthülse 210 in 17 gezeigt ist. Diese Öffnungen 250 befinden sich an den Schnittpunkten der Vermittlungs-Leitungskarten 216 und der Wandler-Leitungskarten 214 (oder der Eingangs/Ausgangskarten 202, der Steuerungskarten 212) um einen Pfad für optische Verbindungen zwischen den Karten 216, 214 zu schaffen. Die Ausrichthülse 210 weist eine Öffnung 252 zur Aufnahme der Passeinsätze 224, 238 auf. Die Ausrichthülse 210 weist eine abgeschrägte Innenkante 254, 256 um den Umfang auf jeder Seite der Öffnung 252 auf, um die Bewegung der Passeinsätze 224, 238 in Ausrichtung zu unterstützen. Alternativ könnte die Öffnung 252 eine sich verjüngende Innenoberfläche aufweisen, die graduell die Größe der Öffnung verringert, wobei sie ein Minimum an oder in der Nähe des Mittelpunktes der Öffnung 252 erreicht (wie dies in 18c gezeigt ist). In diesem Fall könnten die Passeinsätze 224 und 238 weiterhin abgeschrägte oder geneigte Ecken 226, b und 240a, b auf ihren Passflächen 226 bzw. 240 haben. Die Passfläche 226 hat einen Wulst 258, der mit den Buchsen 228 ausgerichtet ist, und die Passfläche 240 hat eine entsprechende Nut 260, die mit den Stiften 249 ausgerichtet ist. Der Wulst 258 und die Nut 260 dienen zur Unterstützung der Bewegung der Passflächen 226, 240 in Ausrichtung miteinander, so dass die Stifte 249 in die Buchsen 228 eingesetzt werden können, wodurch die Lichtleitfaser-Enden auf den polierten Flächen 232, 248 ausgerichtet werden, um eine optische Verbindung zwischen der Vielzahl von Lichtleitfasern 230, 246 herzustellen.
Beide Steckverbinder 208, 218 erfordern zwei Bewegungs-Freiheitsgrade innerhalb der Ebene der Mittelebene 206, sofern nicht die Ausrichthülse 210 diese Bewegungsfreiheit (die als Pfeile E in 17) aufgrund der Art und Weise hat, in der sie an der Mittelebene 206 befestigt ist. In dem Fall, in dem die Ausrichthülse 210 fest auf der Mittelebene 206 befestigt ist, ergibt ein kleines Ausmaß einer Biegung der Leitungskarte 202, 212, 214 und 217 einen Bewegungs-Freiheitsgrad, während die bewegliche Art und Weise, in der die jeweilige Steckverbindung 208, 218 auf ihrer Karte befestigt ist (wie dies weiter oben beschrieben wurde) den anderen Bewegungs-Freiheitsgrad ergibt.
Unter Bezugnahme auf 18c wird nunmehr die Arbeitsweise der Ausrichtmerkmale der optischen Steckverbinder 208, 218 und der Ausrichthülse 210 mit weiteren Einzelheiten erläutert. Eine Präzision bei der Ausrichtung in der Größenordnung von zumindest 1–2 Mikrometern ist erforderlich, um die polierten Stirnflächen der Lichtleitfasern 229, 244 optisch miteinander zu verbinden. Der Ausrichtvorgang verläuft in drei Stufen, wobei jede Stufe ein feineres Ausmaß an Präzision bei der Ausrichtung ergibt. Die erste Stufe wird durch die mechanische Wechselwirkung der abgeschrägten oder geneigten Ecken 226a, b und 240a, b mit den entsprechenden abgeschrägten oder verjüngten Oberflächen 254, 256 der Ausrichthülse 210 geliefert. Diese erste Stufe ergibt angenähert eine Präzision von einem Millimeter bei der Ausrichtung. Die zweite Stufe der Ausrichtung wird durch das mechanische Zusammenwirken zwischen dem Wulst 258 und der entsprechenden Nut 260 auf den Passflächen 226, 240 der Passeinsätze 224 bzw. 238 erzielt. Diese Stufe ergibt eine Ausrichtgenauigkeit von ungefähr 20–100 Mikrometern. Die abschließende Ausrichtstufe wird durch den Eingriff der Stifte 249 in den Buchsen 228 erzielt. Diese abschließende Stufe ergibt eine Ausrichtgenauigkeit von ungefähr 1–2 Mikrometern. Die Einzelheiten der Ausrichtung der Lichtleitfasern 229, 244 innerhalb der jeweiligen Ausrichtstrukturen 224a, b und 238a, b werden unter Bezugnahme auf 18d beschrieben.
18d ist eine Querschnitts-Vorderansicht der Passfläche 240 des Steckverbinders 218 entlang der Linie BB nach 18c. Zwei geätzte Silizium-Halbleiterscheiben-Ausrichtstrukturen 238a, b sind in dem Passeinsatz 238 angeordnet. Jede Struktur 238a, b weist Lichtleitfaser-Nuten 253 zur Ausrichtung von Lichtleitfasern 246 und Stift-Nuten für Ausrichtstifte 249 auf, die auf einer Seite ihrer planaren Oberflächen geätzt sind. Von den Lichtleitfasern 246 werden die Schutzummantelungen abgestreift, bevor sie in den Lichtleitfaser-Nuten 253 eingebaut werden. Die Lichtleitfaser-Nuten 253 sind V-förmig mit einer Seitenabmessung (a), die gleich angenähert 120 Mikrometern ist, um eine 125 Mikrometer-Lichtleitfaser 246 mit einem Spiel für eine Epoxy-Füllung 251 zwischen den Strukturen 238a, b aufzunehmen. Die Dicke des Epoxy-Materials wird durch Zusammendrücken der Struktur 238a, b festgelegt, wodurch die Stifte 249 und die Lichtleitfasern 246 an ihrem Platz festgeklemmt werden. Die geätzten V-förmigen Nuten auf dem Silizium-Material sind so bemessen, dass das Silizium fest auf die Lichtleitfasern klemmt, wenn ein Spalt von ungefähr 5–7 Mikrometern zwischen den Scheiben vorhanden ist. Daher klemmen die V-förmigen Nuten die Lichtleitfasern an ihren Plätzen mit hoher Präzision fest. Die geätzten Stift-Nuten 255 sind ebenfalls V-förmig und weisen eine Seitenabmessung (d) von ungefähr 245 Mikrometern auf, um einen Wolframstift 249 mit einem Durchmesser von gerade unter 250 Mikrometern und einer maximalen Länge in der Größenordnung von 2000 Mikrometern (2 mm) des Vorspringens über den Passeinsatz 238 hinaus aufzunehmen. Der Stift könnte auch einen quadratischen Querschnitt mit einer Dicke von gerade unter 250 Mikrometern aufweisen. Die Lichtleitfaser-Nuten 253 sind unter regelmäßigen Intervallen (B), gemessen von der Mitte zur Mitte von benachbarten Nuten mit Abstand voneinander angeordnet, wobei das Intervall (B) ungefähr gleich 250 Mikrometer ist. Dieser Abstand führt zu einem Oberflächenabstand (c) zwischen den Nuten von ungefähr 80 Mikrometern. Die Stifte 249 und die Lichtleitfasern 246 werden fest zwischen Ausrichtstrukturen 238a, b durch das Epoxy-Füllmaterial 251 gehalten, wenn dies ausgehärtet ist. Das Epoxy-Füllmaterial 251 hält außerdem die Ausrichtstrukturen 238a, b zusätzlich zu Kräften zusammen, die von dem Passeinsatz 238 ausgeübt werden, wenn die Strukturen 238a, b und der Einsatz 238 zusammengebaut wurden. Wahlweise kann ein „Schwimm"-Raum 257 zwischen dem Passeinsatz 238 und der Ausrichtstruktur 238a, b, die in einer Öffnung in dem Passeinsatz 238 angeordnet ist, vorgesehen sein, um es den Stiften 249 zu ermöglichen, die abschließende Ausrichtung auszuführen, ohne gegen andere Ausrichtmerkmale wirken zu müssen. Der Passeinsatz 224 des Steckverbinders 208 hat die gleiche Struktur, jedoch mit der Ausnahme, dass die Stifte 249 durch Buchsen 228 ersetzt sind, in denen zusätzlich Hülsen eingesetzt sein können.
Unter Bezugnahme auf 19 wird eine zweite Ausführungsform der optischen Steckverbinder 208, 218 und der Ausrichthülse 210 nunmehr mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Die Ausrichthülse 210 schließt Verschlüsse 270a, 270b ein, die jeweils auf gegenüberliegenden Enden der Öffnung 252 über jeweilige vorgespannte Scharniere 272a, 272b befestigt sind und die Öffnung 252 in einer geschlossenen Stellung bedecken. Die Verschlüsse verhindern, dass teilchenförmige Verunreinigungen in die Öffnung 252 eintreten und lösen ein Problem der „Augensicherheit" die zunehmend in modernen optischen Kommunikationssystemen aufgrund der verwendeten optischen Intensität auftritt, indem möglicherweise gefährliche unsichtbare Infrarot-Strahlungen von einem teilweise ausgerüsteten Gerätegestell abgesperrt werden (beispielsweise dann, wenn oder nachdem eine Leitungskarte von der Mittelebene 206 entfernt wurde). Jeder Verschluss hat eine kurze Seite, die sich über sein jeweiliges vorgespanntes Scharnier hinaus erstreckt, und eine lange Seite, die die Öffnung 252 bedeckt. Die Verschlüsse haben eine Staubdichtung 271 auf ihren inneren Oberflächen, die verhindert, dass teilchenförmige Verunreinigungen in die Oberfläche 252 der Ausrichthülse 210 eintreten. Die vorgespannten Scharniere 270a, 270b sind entlang einer Außenkante der Ausrichthülse 210 derart befestigt, dass ihre Längsachse parallel zur Mittelebene 206 verläuft. Ein Aktivierungsarm 274, der auf dem optischen Steckverbinder 208 gegenüberliegend zu der Leitungskarte 202 angeordnet ist, öffnet den Verschluss 270a nach außen gegen die Schließkraft des vorgespannten Scharniers 272a. Dies erfolgt durch Ausüben einer Kraft auf die kurze Seite des Verschlusses 220a, wenn der optische Steckverbinder 208 in Verbindung mit der Ausrichthülse 210 gebracht wird. Die Staubdichtungen 271 kommen mit der äußeren Seitenfläche des jeweiligen optischen Steckverbinders 208, 218 in Berührung, wenn die Verschlüsse 270a, 270b vollständig offen sind. Dies dient dazu, zu verhindern, dass Verunreinigungen in die Öffnung 210 sowohl beim Einsetzen als auch beim Herausziehen der optischen Steckverbinder 208, 218 eintreten und erfordert, dass sowohl die optische Stirnfläche des Steckverbinders (wie dies normalerweise üblich sein würde) als auch die von dem Verschluss geschützte Fläche vor dem Einsetzen der Leitungskarte gereinigt werden sollte. Mit A und B bezeichnete Pfeile zeigen die Bewegung des Aktivierungsarmes bzw. des Verschlusses 270a an. Eine Öffnung 276 in der Mittelebene 206 nimmt den Betätigungsarm 274 auf, wenn die optische Steckverbindung 208 in die Ausrichthülse 210 eingesetzt wird. Der optische Steckverbinder 218 hat einen ähnlichen Betätigungsarm 278 zum Öffnen des Verschlusses 272b nach außen gegen die Schließkraft des vorgespannten Scharniers 270b (siehe Pfeile C und B). Eine ähnliche Öffnung 280 nimmt den Betätigungsarm 278 auf, wenn die optische Steckverbindung 218 in die Ausrichthülse 210 eingesetzt wird. Wenn irgendeiner der optischen Steckverbinder 208 oder 218 aus der Ausrichthülse 210 entfernt wird, kehrt der jeweilige Verschluss 270a, 270b in die geschlossene Stellung zurück, wodurch der entsprechende optische Steckverbinder 218 oder 208 und die Ausrichthülse 210 gegen Fremdkörper geschützt werden.
20 zeigt eine dritte Ausführungsform der optischen Steckverbinder 208, 218 und der Ausrichthülse 210, bei der ein Paar von sich nach außen öffnenden Verschlüssen 290a, b an jedem Ende der Öffnung 252 über jeweilige vorgespannte Scharniere 294 befestigt sind. 20 zeigt lediglich eine Seite der Ausrichthülse 210, doch würden identische Verschlüsse auch auf der anderen Seite eingefügt sein. Die vorgespannten Scharniere 294 spannen die Verschlüsse in die geschlossene Stellung vor, so dass die Öffnung 252 durch die Verschlüsse 290a, b bedeckt ist. Die Scharniere 294 sind entlang einer Außenkante der Öffnung 252 befestigt, wobei ihre Längsachse parallel zur Mittelebene 206 verläuft, wenn die Ausrichthülse 210 in dieser befestigt ist. Der Verschluss 290a hat einen Arm 291, der sich über das jeweilige Scharnier 294 und einem spitzen Winkel (beispielsweise 50°) bezüglich der Ausrichthülse 210 hinaus erstreckt, um mit dem Betätigungsarm 278 in Eingriff zu kommen. Bogenförmige Teile 296, die eine verzahnte Kante 296a aufweisen, sind an den oberen Enden der Verschlüsse 290a, 290b angeordnet. Die verzahnte Kante 296a des auf dem Verschluss 290a angeordneten Teils 296 kommt mit der entsprechenden verzahnten Kante 296a des auf dem Verschluss 290b angeordneten Teils 296 in Eingriff, was bewirkt, dass der Verschluss 290b sich nach außen öffnet, wenn sich der Verschluss 290a nach außen öffnet. Wenn der optische Steckverbinder 218 in Richtung auf die Öffnung 252 bewegt wird, kommt der Aktivierungsarm 278 mit dem Verschlussarm 291 in Eingriff und bewirkt, dass die Verschlüsse 290a, b sich nach außen öffnen. In der geöffneten Stellung befinden sich die Verschlüsse 290a, b entlang jeder Seite des Gehäuses 236 und stehen mit dieser in Kontakt. Mit A und B bezeichnete Pfeile bezeichnen die Bewegung des optischen Steckverbinders 218 bzw. der Verschlüsse 290a/b. Die Verschlüsse 290a, b schließen jeweils eine Staubdichtung 292 auf ihrer Oberfläche benachbart zu der Öffnung 252 ein. Jede Staubdichtung kommt mit einer Außenseite des Steckverbinder-Gehäuses 236 in Kontakt, wenn der Verschluss 290a, b vollständig offen ist. Dies trägt dazu bei, das Eintreten von Verunreinigungen in die Öffnung 210 sowohl beim Einsetzen als auch beim Herausziehen des Steckverbinders 218 zu verhindern. Wenn der optische Steckverbinder 218 entfernt wird, kehren die Verschlüsse 290a, b in ihre geschlossene Stellung zurück, wobei die Staubdichtung einen Kontakt mit der Ausrichthülse 210 und zwischen den Verschlüssen 290a, b aufrechterhält, wodurch die Öffnung 252 gegen Fremdkörper geschützt wird.
21 zeigt eine mechanische Anordnung eines Vermittlungs-Gerätegestells 310 der Vermittlung 10. In diesem Fall ist die Vermittlung 10 in eine Vielzahl von Vermittlungs-Gerätegestellen 310 unterteilt. Die mechanische Anordnung der Vermittlung 10, die Vermittlungs-Gerätegestelle umfasst, wird weiter unten beschrieben. Das Vermittlungs-Gerätegestell 310 ist ähnlich zu der Vermittlung 10 nach 16, jedoch mit der Ausnahme, dass sie lediglich für eine Abwicklung von 40 Kanal-Wellenlängen anstelle von 160 konfiguriert ist, was die Anforderungen an die Technologie-Dichte für eine einfachere gerätemäßige Ausgestaltung verringert. Diese Verringerung der Kanal-Wellenlängen pro Gerätegestell 310 verringert auch die Anzahl von Lichtleitfasern in den optischen Steckverbindern 208, 218 und den Ausrichthülsen 210, so dass die Steckverbinder 208, 218 leichter herzustellen sind. Das Vermittlungs-Gerätegestell 310 schließt zehn Vermittlungs-Leitungskarten 216 ein, wobei jede Leitungskarte 216 vier darauf angeordnete optische Schaltmatrizen hat. Dies ermöglicht es jeder Schaltungskarte 216, vier Kanal-Wellenlängen zu vermitteln. Der WD-Multiplexer 20 und der WD-Demultiplexer 16 auf der Eingangs/Ausgangs-Leitungskarte 202 haben jeweils eine Wellenlängen-Kapazität von 40 Kanälen. Fünf Lichtleitfaser-Verteilungs- (FS-) Module 212 sind auf jede Eingangs/Ausgangs-Leitungskarte 202 eingefügt, um eine Zwischenverbindung zwischen dem WD-Multiplexer 20 und WD-Demultiplexer 16 und den optischen Steckverbindern 208 zu schaffen. Jeder optische Steckverbinder 210 ist ein 8-Weg-Bandverbinder. Die Einzelheiten des Lichtleitfaser-Zwischenverbindungsmoduls 312 sind in 22 gezeigt. Die Steuerungs-Leitungskarte 212 und die Steuerung 26 würden lediglich dieses Vermittlungs-Gerätegestell 310 steuern und würden eine Schnittstelle zu einer zentralen Steuerung zur Steuerung der gesamten Vermittlung 10 bereitstellen.
Die Karte 214 in 21 könnte ein Wellenlängen wandelnder Schalter sein, der aus einer Anzahl von Empfänger- und Sender-Transponder und einer elektrischen Vermittlungsstruktur zwischen diesen bestehen könnte. Vorzugsweise würde dies eine Schnittstelle um zu einer zentral angeordneten Wellenlängen-Verbindungs-Vermittlung 28 sein, um Blockierungsprobleme zu verhindern, die mit einer großen Anzahl von kleinen Vermittlungen verbunden sind. Wenn der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 nach 4 betrachtet wird, so würden sich die Transponder-Elemente 32, 34 vorzugsweise auf der Karte 214 befinden, wobei die elektrische Verbindung 30 in einem getrennten Gerätegestell entweder elektrisch oder über niedrige Kosten aufweisende, eine kurze Wellenlänge und eine kurze Reichweite aufweisende Bandoptiken verbunden sein würde. Ein optischer Koppelpunkt kann in die Karte 214 eingefügt werden, um es zu ermöglichen, dass abstimmbare Laser in verschiedene Ebenen innerhalb des Wellenlängen-Bereiches jedes abstimmbaren Lasers verbunden werden könnten. Wenn der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 nach 10 betrachtet wird, so würde jede Gruppe von Kanalwandlern 80 als eine Karte 214 realisiert. Wenn der Wellenlängen wandelnde Schalter 28 nach 11 betrachtet wird, so könnten alle Kanal-Wandler 92 in einem getrennten Gerätegestell realisiert werden, wobei die Karte 214 eine Schnittstellenkarte ohne Funktionalität sein würde. Alternativ können wir im letzteren Fall optische Kreuzverbindungselemente für OXC_A 100 und OXC_B 104 zusammen mit Elementen für den Wellenlängen-Wandler 108 auf jeder Karte 214 anordnen und ein Verkabelungs-Verbindungsmuster an der Zwischenverbindung_C 110 zwischen den Karten schaffen. Dies würde erfordern, dass die Zwischenverbindungen A, B, D (102, 103 und 112) auf mehrfache parallele Leitungspackungen aufteilbar sind.
22 zeigt das Lichtleitfaser-Verbindungsmodul 312. Das Modul 312 besteht aus zwei Lichtleitfaser-Bandkabeln 312a und 312b und hat zwei Eingangsports und zwei Ausgangsports. Jedes Kabel 312a, 312b hat acht Lichtleitfasern und tritt in einen jeweiligen Eingangsport des Moduls 312 ein. Das Modul 312 teilt die Kabel so auf, dass vier Lichtleitfasern von einem Kabel zu einem Ausgangsport gehen, während die übrigen vier Lichtleitfasern zu dem anderen Ausgangsport gehen. Das Lichtleitfaser-Bandkabel 312 dient zur Verbindung von acht Kanal-Wellenlängen von dem WD-Demultiplexer 16 am Eingang des Moduls 312, und zur Verbindung der zwei Vermittlungskarten 216 am Ausgang des Moduls. Beispielsweise werden über das Bandkabel 312a die Kanal-Wellenlängen 1–8 von dem WD-Multiplexer 16 zu der ersten Vermittlungs-Leitungskarte 216 für Kanal-Wellenlängen 1–4 und mit der zweiten Vermittlungs-Leitungskarte 216 für die Kanal-Wellenlängen 5–8 gekoppelt. In ähnlicher Weise werden über das Bandkabel 312b die Kanal-Wellenlängen 1–4 von der ersten Vermittlungs-Leitungskarte 216 und die Kanal-Wellenlängen 5–8 von der zweiten Vermittlungs-Leitungskarte 216 zu dem WD-Multiplexer 20 gekoppelt. Es gibt fünf Lichtleitfaser-Verbindungsmodule 312 pro Eingang/Ausgangs-Leitungskarte 212, um die 40 Kanal-Wellenlängen, die von der Karte 202 multiplexiert/demultiplexiert werden, zu einer jeweiligen Vermittlungskarte 216 zu verbinden.
Vielfältige Modifikationen, Abänderungen und Anpassungen können an den vorstehend beschriebenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise könnte die elektrische Zwischen-Matrix-Vermittlung 30 in 4 durch eine optische Vermittlung ersetzt werden, die aus einer mehrstufigen Anordnung von MEMS-Bauteilen hergestellt wird, weil die Kreuzverteilung zwischen den Transponder-Bänken angeordnet ist und keinen Teil der optischen Reichweitenbilanz des Leitungssystems bildet, bei dem Verluste kritisch sind.
Der optische Verlust eines 32×32-MEMS liegt wahrscheinlich bei ungefähr 5–8 dB, so dass der Einfügungsverlust für einen Durchlauf durch eine Schaltmatrix 18 sich nicht dem Zwischenverstärker-Verbindungsstreckenbudget (ungefähr 24 dB) nähert.
Die Vielzahl von Empfänger-Transpondern 32 könnte optische Signale in eine kurze Reichweite aufweisende optische Signale umwandeln, wenn die Ausgangssignale der Kreuzverteiler-Vermittlung 10 lediglich zu Endgeräteausrüstungen an dem gleichen Knoten gelenkt werden müssten.
Die Blattfedern 234, 243 der optischen Steckverbinder 208, 218 könnten von irgendeiner Art von Bauteil sein, das geeignet ist, um eine flexible Vorspannung der zusammenpassenden Einsätze 224, 238 zu schaffen. Beispielsweise sind Schraubenfedern, Kissen aus Elastomermaterial oder Ansätze aus flexibel elastischem Kunststoffmaterial einige wenige von vielen Alternativen, die anstelle der Blattfedern 234, 243 verwendet werden könnten.
Die geschlitzten Durchgangsbohrungen 222, 242 könnten durch andere Befestigungseinrichtungen ersetzt werden, die eine gewissen Bewegung der optischen Steckverbindung gegenüber der Leitungskarte ermöglichen würde, auf der er befestigt ist, um die Passflächen 226, 240 mit den jeweiligen Seiten der Öffnung 252 auszurichten. Beispielsweise könnten die Leitungskarten 202, 216 geschlitzte Bohrungen aufweisen, in denen Stifte, Schrauben oder Nieten, die sicher mit den optischen Steckverbindern 208, 218 befestigt sind, sich bewegen könnten.

Claims

Optische Kreuzverteiler-Vermittlung zum Empfang eines optischen Signals, die in der Lage ist, eine erste Frequenz des optischen Signals auf eine zweite Frequenz des optischen Signals umzuwandeln, wobei die Vermittlung (10) Folgendes umfasst: eine Vielzahl von optischen Schaltmatrizen (18), wobei jede Schaltmatrix (18) mehrfache Eingangsports, mehrfache Ausgangsports, zumindest einen Zwischen-Matrix-Eingangsport und zumindest einen Zwischen-Matrix-Ausgangsport aufweist, wobei jede Schaltmatrix (18) betreibbar ist, um ein optisches Kanalsignal, das an irgendeinem Eingangsport und irgendeinem Zwischen-Matrix-Eingangsport ankommt, zu irgendeinem Ausgangsport oder irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport zu vermitteln, und wobei jede Schaltmatrix (18) betreibbar ist, um optische Kanalsignale zu vermitteln, die eine jeweilige unterschiedliche Wellenlänge aufweisen; und ein Wellenlängen wandelnder Zwischen-Matrix-Schalter (28), der zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports der Schaltmatrizen (18) und den Zwischen-Matrix-Eingangsports der Schaltmatrizen (18) angeschaltet ist, wobei der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter (28) betreibbar ist, um irgendein Signal, das von irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport von irgendeiner Schaltmatrix (18) ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeines einer Vielzahl der anderen Schaltmatrizen (18) zu vermitteln und betreibbar ist, um beim Vermitteln eines ersten Kanalsignals mit einer ersten Wellenlänge von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer ersten Schaltmatrix (18) zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport einer zweiten Schaltmatrix (18) das erste Kanalsignal mit der ersten Wellenlänge auf ein zweites Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 1, bei der: jede Schaltmatrix (18) mehrfache Zwischen-Matrix-Ausgangsports aufweist; der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter (28) mehrfache Schaltelemente (30) umfasst, die in Parallelschaltung verbunden sind; und jeder Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer bestimmten Schaltmatrix mit einem jeweiligen einen Schaltelement (30) des Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schalters (18) gekoppelt ist.
Kreuzverteiler-Vermittlung nach Anspruch 2, bei der: die Schaltelemente (30) auf einem ersten Satz von parallelen Ebenen ausgerichtet sind; die Schaltmatrizen (18) in einem zweiten Satz von parallelen Ebenen ausgerichtet sind, die orthogonal zu dem ersten Satz von parallelen Ebenen sind; und jede Schaltmatrix (18) des zweiten Satzes von parallelen Ebenen optisch mit jedem Schaltelement (30) des ersten Satzes von parallelen Ebenen zwischenverbunden ist.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: der Zwischen-Matrix-Schalter (28) zumindest einen Hinzufügungs-Eingangsport und zumindest einen Abzweigungs-Ausgangsport umfasst; der Zwischen-Matrix-Schalter (28) betreibbar ist, um ein Hinzufügungs-Eingangssignal, das an dem Hinzufügungs-Eingangsport ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner Schaltmatrix (18) zu koppeln; und der Zwischen-Matrix-Schalter (28) betreibbar ist, um ein Signal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix (18) ankommt, an den Abzweigungs-Ausgangsport zu koppeln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Wellenlängen-Demultiplexern (16), wobei jeder Demultiplexer (16) betreibbar ist, um ein optisches Eingangssignal in eine Vielzahl von Ausgangskanalsignalen zu trennen, die jeweilige unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, und um jedes Ausgangskanalsignal einem jeweiligen Eingangsport einer jeweiligen Schaltmatrix (18) derart zuzuführen, dass jede Schaltmatrix (18) lediglich Kanalsignale mit einer jeweiligen unterschiedlichen Wellenlänge empfängt; eine Vielzahl von Wellenlängen-Multiplexern (20), wobei jeder Multiplexer (20) eine Vielzahl von Eingängen aufweist, wobei jeder jeweilige Eingang jedes Multiplexers (20) mit einem Ausgangsport einer jeweiligen Schaltmatrix (18) gekoppelt ist, um ein jeweiliges Kanalsignal mit einer jeweiligen Wellenlänge zu empfangen, wobei jeder Multiplexer (20) betreibbar ist, um Kanalsignale mit unterschiedlichen Wellenlängen in ein optisches Ausgangssignal zu kombinieren.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter (28) Folgendes umfasst: mehrfache optische Empfänger (32), die mit Zwischen-Matrix-Ausgangsports der Schaltmatrizen gekoppelt sind, wobei die optischen Empfänger (32) betreibbar sind, um von den Zwischen-Matrix-Ausgangsports ankommende Kanalsignale in elektrische Signale umzuwandeln; mehrfache optische Sender (34), die mit den Zwischen-Matrix-Eingangsports der Schaltmatrizen gekoppelt sind, wobei die optischen Sender (34) betreibbar sind, um elektrische Signale in Kanalsignale mit vorgegebenen Wellenlängen umzuwandeln; und eine elektrische Vermittlung (30), die zwischen den optischen Empfängern (32) und den optischen Sendern (34) angeschaltet ist, wobei die elektrische Vermittlung (30) betreibbar ist, um eine elektrisches Signal von irgendeinem optischen Empfänger (32) zu irgendeinem einer Vielzahl der optischen Sender (34) zu vermitteln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 6, bei der die elektrische Vermittlung (30) betreibbar ist, um ein elektrisches Signal von irgendeinem optischen Empfänger (32) zu irgendeinem optischen Sender (34) zu vermitteln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 1, bei der: der Wellenlängen wandelnde Zwischen-Matrix-Schalter (28) eine optische Vermittlung (100, 104) und eine Vielzahl von optischen Transpondern (106) umfasst, die mit der Vermittlung verbunden sind; wobei jeder optische Transponder (106) betreibbar ist, um ein Kanalsignal mit einer ersten Wellenlänge in ein Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge umzuwandeln; und wobei die optische Vermittlung (100, 104) betreibbar ist, um ein Kanalsignal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix (18) ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner einer Vielzahl von anderen Schaltmatrizen (18) über einen optischen Transponder (106) zu koppeln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 8, bei der die optische Vermittlung (100, 104) betreibbar ist, um ein Kanalsignal, das von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner anderen Schaltmatrix über den Transponder (106) zu koppeln.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 8 oder 9, bei der die optische Vermittlung (100, 104) zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports und den optischen Transpondern (106) gekoppelt ist.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach einem der Ansprüche 8–10, bei der die optische Vermittlung (100, 104) mehrere optische Schaltstufen umfasst und die optischen Transponder (106) zwischen optischen Schaltstufen gekoppelt sind.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 11, bei der die optische Vermittlung (100, 104) eine mehrstufige CLOS-Vermittlung umfasst.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 8, bei der zumindest ein optischer Transponder (106) ein abstimmbarer optischer Transponder ist, der zum Senden von Kanalsignalen mit auswählbaren unterschiedlichen Wellenlängen abstimmbar ist.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 8, bei der zumindest ein optischer Transponder (106) ein Transponder mit einer festen Wellenlänge ist, der betreibbar ist, um Kanalsignale mit einer einzigen Wellenlänge auszusenden.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jede optische Schaltmatrix Folgendes umfasst: erste und zweite Paare (72, 74, 75) von Schaltelementen (MEM) und eine Vielzahl von optischen Kombinierern (70); wobei jedes Paar von Schaltelementen (MEM) ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement umfasst; wobei jedes Schaltelement (MEM) Folgendes umfasst: ein rechtwinkliges Substrat mit einer Vielzahl von Eingangsports auf einer ersten Seite, eine erste Vielzahl von Ausgangsports auf einer zweiten Seite entgegengesetzt zu der ersten Seite, und eine zweite Vielzahl von Ausgangsports auf einer dritten Seite benachbart zu der ersten Seite und der zweiten Seite; und eine Vielzahl von optischen Divertern (48, 50), die zwischen jedem Eingangsport und einem entsprechenden Ausgangsport auf der zweiten Seite ausgerichtet sind, wobei jeder Diverter (48, 50) mit einem jeweiligen Ausgangsport auf der dritten Seite ausgerichtet und von einer ersten Position, in der der Diverter (48, 50) es einem von dem Eingangsport einfallenden optischen Signal ermöglicht, sich in einer Richtung in Richtung auf den jeweiligen Ausgangsport auf der zweiten Seite auszubreiten, auf eine zweite Position beweglich ist, in der der Diverter (48, 50) ein von dem Eingangsport einfallendes optisches Signal in Richtung auf einen jeweiligen Ausgangsport auf der dritten Seite umlenkt; wobei für jeden der ersten und zweiten Paare (72, 74, 75) von Schaltelementen (MEM) jeder Eingangsport des zweiten optischen Schaltelementes (MEM) optisch mit einem jeweiligen Ausgangsport der ersten optischen Schaltmatrix (18) gekoppelt ist; und wobei jeder Kombinierer (70) mit einem jeweiligen Ausgangsport des ersten Paares (72, 74) von optischen Schaltelementen (MEM) und zu einem jeweiligen Ausgangsport des zweiten Paares (76) von optischen Schaltelementen (MEM) gekoppelt ist.
Kreuzverteiler-Vermittlung (10) nach Anspruch 15, bei der jeder Kombinierer (70) mit dem jeweiligen Ausgangsport des ersten Paares (72, 74) von optischen Schaltelementen über einen ersten jeweiligen WDM-Multiplexer (20a) gekoppelt ist und mit dem jeweiligen Ausgangsport des zweiten Paares (76) von optischen Schaltelementen über einen zweiten jeweiligen WDM-Multiplexer (20b) gekoppelt ist.
Verfahren zur Kreuzverteilung optischer Kanalsignale an einer optischen Kreuzverteiler-Vermittlung, die ein optisches Signal empfängt und in der Lage ist, eine erste Frequenz des optischen Signals auf eine zweite Frequenz des optischen Signals umzuwandeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: an jeder Schaltmatrix (18), die mehrfache Eingangsports, mehrfache Ausgangsports, zumindest einen Zwischen-Matrix-Eingangsport und zumindest einen Zwischen-Matrix-Ausgangsport aufweist, Vermitteln eines Signals, das eine jeweilige unterschiedliche Wellenlänge hat und an irgendeinem Eingangsport und an irgendeinem Zwischen-Matrix-Eingangsport ankommt, zu irgendeinem Ausgangsport oder irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport, an einem Wellenlängen wandelnden Zwischen-Matrix-Schalter (28), der zwischen den Zwischen-Matrix-Ausgangsports der Schaltmatrizen (18) und den Zwischen-Matrix-Eingangsports der Schaltmatrizen (18) eingeschaltet ist, Vermitteln eines Signals, das von irgendeinem Zwischen-Matrix-Ausgangsport irgendeiner Schaltmatrix (18) ankommt, zu einem Zwischen-Matrix-Eingangsport irgendeiner anderen der Schaltmatrizen (18), unter Einschluss von: Vermitteln eines ersten Kanalsignals mit einer ersten Wellenlänge von einem Zwischen-Matrix-Ausgangsport einer ersten Schaltmatrix (18) zu einem zweiten Kanalsignal mit einer zweiten Wellenlänge; Liefern des zweiten Kanalsignals zu einem Zwischen-Matrix-Port einer zweiten Schaltmatrix (18).