DE10047362A1

DE10047362A1 - Verfahren zur Stabilisierung und zum Umkonfigurieren eines transparenten photonischen Netzes

Info

Publication number: DE10047362A1
Application number: DE10047362A
Authority: DE
Inventors: Peter Krummrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: DE10047362B4; US7065296B2; US20020049851A1

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Stabilisierung eines transparenten photonischen Netzes (5) mit mindestens einer WDM-Strecke (1; 2, 3, 4), die eine bestimmte Anzahl von Kanälen (6) aufweist, auf denen Signale (9) übertragen werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kanalbelegung der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) insgesamt konstant gehalten wird, wobei sowohl die Anzahl der Kanäle (6), die mit einem Signal (9) belegt sind, als auch die Kanalleistungen (12) der einzelnen Signale (9) am Eingang (13) der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) konstant gehalten werden. DOLLAR A Des Weiteren befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Umkonfigurieren eines transparenten photonischen Netzes (5) von einer ersten WDM-Strecke (1) auf eine zweite WDM-Strecke (2, 3, 4) zwischen zwei Punkten (A, B), die eine Anzahl von Kanälen (6) aufweisen, auf denen Signale (9) übertragen werden können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kanalbelegung der zweiten WDM-Strecke (2, 3, 4) insgesamt konstant gehalten wird, wobei sowohl die Anzahl der Kanäle (6), die mit einem Signal (9) belegt sind, als auch die Kanalleistungen (12) der einzelnen Signale (9) vor und nach dem Umkonfigurieren am Eingang (13) der zweiten WDM-Strecke (2, 3, 4) konstant gehalten werden.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Stabili sierung eines transparenten photonischen Netzes mit mindes tens einer WDM-Strecke, die eine bestimmte Anzahl von Kanälen aufweist, auf denen Signale übertragen werden können, sowie einem Verfahren zum Umkonfigurieren eines transparenten pho tonischen Netzes von einer ersten WDM-Strecke auf eine zweite WDM-Strecke zwischen zwei Punkten, die eine Anzahl von Kanä len aufweisen, auf denen Signale übertragen werden können.

Durch das rasante Wachstum des Internets steigt das Datenver kehrsaufkommen in gleichem Maße. Um entsprechende Übertra gungskapazitäten bereitstellen zu können, verwenden die Betreiber Wellenlängenmultiplex(WDM)-Systeme. Diese werden in der Regel als rein statische Punkt-zu-Punkt-Systeme betrie ben, indem sie über einen längeren Zeitraum den gesamten Da tenstrom von einem Punkt A zu einem Punkt B über denselben Übertragungsweg leiten. Die Betreiber optischer Netze wün schen jedoch eine Steigerung der Flexibilität, indem sich die optischen Netze dynamisch an eine Änderung des Verkehrsauf kommens anpassen können. Dies wird dadurch gelöst, dass ein transparentes Netz aus vermaschten WDM-Strecken verwendet wird. In den Knotenpunkten befinden sich transparente Schalt matrizen, die ein flexibles Umschalten der Datenströme auf der Basis einzelner Wellenlängen erlauben. Dies wird als dy namisches Wellenlängen-Routen bezeichnet. Die Konsequenz aus einem solchen Verfahren ist, dass die WDM-Strecken mit stän dig wechselnder Kanalzahl betrieben werden. Das häufige Zu- und Abschalten von Kanälen führt regelmäßig aufgrund nichtli nealer Effekte in den optischen Verstärkern oder der Übertra gungsfaser zu einer Verschlechterung der Signalqualität der verbleibenden Kanäle.

Die momentan eingesetzten WDM-Strecken arbeiten mit so hohen Summenpegeln am Eingang der Übertragungsfaser, dass die opti schen Verstärker in ihrem Sättigungsbereich betrieben werden müssen. Ein linearer Betrieb der Verstärker würde eine andere Auslegung mit deutlich höheren Pumpleistungen erfordern, was zu einer sehr ineffizienten Nutzung der Pumpleistung und ho hen Zusatzkosten führen würde. Durch den Sättigungsbetrieb hängt der Gewinn bei den einzelnen Kanälen ohne Anpassung der Pumpleistung von der Eingangsleistung beziehungsweise der An zahl aktiver Kanäle ab. Ohne Gegenmaßnahmen bewirkt ein Zu- oder Abschalten von Kanälen störende Pegelschwankungen der verbleibenden Kanäle. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wird eine Gewinnregelung der optischen Verstärker vorgenommen. Diese misst beispielsweise den Summenpegel sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Verstärkers und hält das Verhältnis zwischen den beiden Pegeln über eine Anpassung der Pumpleis tung konstant. Falls die Verstärker ein flaches Gewinnspekt rum aufweisen und die Gewinnregelung ausreichend schnell ar beitet, kann diese für einen konstanten Gewinn der verblei benden Kanäle sorgen. Von der Sättigung der Verstärker her rührende Pegelschwankungen der verbleibenden Kanäle beim Zu- und Abschalten von Kanälen lassen sich mit Hilfe einer sol chen Gewinnregelung ausreichend unterdrücken.

Aufgrund des großen Wachstums der Übertragungskapazität ist jedoch eine immense Steigerung der Kanalzahl nötig, die dazu führt, dass immer breitere Übertragungsbänder und steigende Summenleistungen am Eingang der Übertragungsfaser Verwendung finden. Bei einem System, das beispielsweise im Wellenlängen bereich von 1530 bis 1565 nm (C-Band) und in einem Wellenlän genbereich von 1570 bis 1605 nm (L-Band) arbeitet, übertragen jeweils 160 Kanäle mit einer Datenrate von 10 GBit/s pro Ka nal. Die Summenleistungen am Fasereingang übersteigen dabei 23 dBm. Bei derart breiten genutzten Wellenlängenbändern und hohen Eingangsleistungen verkippt die Kanalpegelverteilung in der Übertragungsfaser durch stimulierte Raman-Streuung (SRS). Das Maß der Verkippung hängt dabei von der Eingangsleistung und somit von der Anzahl aktiver Kanäle ab. Beim Zu- und Ab schalten von Kanälen ändert sich die Verkippung mit Zeitkon stanten im Millisekundenbereich oder darunter. Die verblei benden Kanäle erfahren daher pro Streckenabschnitt schnelle Pegelschwankungen. Mit einer Gewinnregelung der optischen Verstärker summieren sich die Pegelschwankungen pro Strecken abschnitt auf, so dass es am Ende der Strecke zu großen Pe gelschwankungen im Bereich von mehreren dB kommt. Ohne das Ergreifen von Gegenmaßnahmen können diese zu Übertragungsfeh lern, dem Ausfall einzelner Kanäle oder sogar dem Ausfall der gesamten Strecke führen.

Die Verkippung der Kanalpegelverteilung in der Übertragungs faser durch SRS lässt sich statisch mit Hilfe variabler Dämp fungsglieder oder Filter in den Zwischenverstärkern kompen sieren. Beim Zu- oder Abschalten von Kanälen müssen die Kom pensationsmittel jedoch entsprechend nachgeführt werden. Eine vollständige Vermeidung von durch SRS erzeugten Pegelschwan kungen ist bei den genannten kleinen Zeitkonstanten nicht o der nur mit äußerst großem Aufwand zu erreichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren für ein transparentes photonisches Netz zur Verfü gung zu stellen, mit dem trotz kleiner Zeitkonstanten Pegel schwankungen vermieden werden können.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist bei einer Stabilisierung eines transpa renten photonischen Netzes vorgesehen, dass sowohl die Anzahl der Kanäle, die mit einem Signal belegt sind, als auch die Kanalleistungen der einzelnen Signale am Eingang einer WDM- Strecke konstant gehalten werden. Damit entstehen in keinem der Kanäle Pegelschwankungen durch die Sättigung der optischen Verstärker oder SRS in der Übertragungsfaser. Bei einem erfindungsgemäßen Umkonfigurieren eines transparenten photo nischen Netzes von einer ersten WDM-Strecke auf eine zweite WDM-Strecke wird die zur erfindungsgemäßen Stabilisierung be schriebene Kanalbelegung für die zweite WDM-Strecke, auf die umkonfiguriert wird, insgesamt konstant gehalten. Damit ist gewährleistet, dass die zweite WDM-Strecke sowohl vor als auch nach dem Umkonfigurieren keine Kanalpegelschwankungen erfährt.

Vorteilhaft ist es, wenn ein Kanal zur Überbrückung mit einem Füllsignal belegt wird, wenn ein neues Datensignal beim Ab schalten des alten Datensignals noch nicht zur Verfügung steht. Dadurch wird der Pegel dieses Kanals auch dann kon stant gehalten, wenn das alte Datensignal nicht sofort von einem neuen Datensignal abgelöst wird. Das Verfahren ist da durch flexibler zu handhaben.

Vorteilhafterweise werden OADMs (optical add and drop multi plexer) zum Auskoppeln und Einfügen einzelner Kanäle entlang der WDM-Strecke verwendet. Dadurch wird das Verfahren noch flexibler anwendbar, wobei beim Umkonfigurieren auch Kanäle zu- oder abgeschaltet werden können.

Besonders vorteilhafter ist es, wenn beim ersten Einschalten der WDM-Strecke alle Kanäle in Betrieb genommen werden, auf denen Signale übertragen werden können, wobei die nicht benö tigten Kanäle mit jeweils einem Füllsignal belegt werden. Da durch ist gewährleistet, dass später weitere Kanäle mit einem Datensignal belegt werden können, ohne dass es für den frag lichen Kanal und die anderen zu einer Pegelschwankung kommt. Dies führt zu einer weiteren Stabilisierung des WDM-Netzes.

Besonders vorteilhaft ist es, bei einer solchen Ausgestaltung des Verfahrens, dass bei einer Steigerung der Übertragungska pazität die benötigte Anzahl von Kanälen mit Füllsignalen durch Kanäle mit Datensignalen ersetzt werden. Somit kann ein schrittweiser Ausbau der benutzten Kanäle erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass in bislang benutzten Kanälen, die nicht mehr benötigt werden, das Datensignal durch ein Füllsignal ersetzt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kanalleistung, die Summe aus der Leistung des Füllsignals und der Leistung des Datensignals, am Eingang der WDM-Strecke konstant gehalten wird. Dadurch ist ein besonders einfacher Übergang von einem mit einem Füllsignal belegten Kanal, der nicht verwendet wird, zu einem mit einem Datensignal belegten Kanal, der ver wendet wird, möglich. Da nur ein Schwanken der Summenleistung eines Kanals eine Kanalpegelschwankung und damit Übertra gungsfehler erzeugen kann, wird dies durch das beschriebene Überblenden sicher vermieden.

Nachdem sich die Verkippung der Kanalpegelverteilung durch SRS im Millisekundenbereich abspielt, wird erreicht, dass auch dann keine Verkippung der Kanalpegelverteilung erfolgt, wenn der Summenpegel während des Absenkens bzw. Anhebens nicht ganz konstant sein sollte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden weiter in den Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild eines transparenten photoni schen Netzwerks,

Fig. 2 einen Koppler zum Mischen eines Datensignals und eines Füllsignals und

Fig. 3 einen Zeitverlauf der Leistungen am Ausgang des Kopplers.

In Fig. 1 ist ein transparentes photonisches Netz 5 darge stellt. Es weist vier WDM-Strecken 1, 2, 3, 4 auf, die an ih ren Endpunkten A, B, C, D mit jeweils einer transparenten optischen Schaltmatrix 15 verbunden sind. Soll ein Datensignal vom Endpunkt A zum Endpunkt B übertragen werden, kann es ent weder als Kanal bei einer gegebenen Wellenlänge über eine erste WDM-Strecke 1 oder als Kanal bei derselben Wellenlänge über eine zweite WDM-Strecke, die sich aus drei Teilstrecken 2, 3, 4 über die den Endpunkten C und D zugeordneten Schalt matrizen 15 erstreckt, übertragen werden. Die einzelnen WDM- Strecken 1, 2, 3, 4 sind in üblicher Form aufgebaut. Sie wei sen Multiplexer und Demultiplexer, Booster, mehrere Teilüber tragungsstrecken, Zwischenverstärker und Vorverstärker auf. Auf eine nähere Beschreibung wird verzichtet, da dies für die Erfindung nicht relevant ist.

Beim ersten Einschalten der ersten WDM-Strecke 1 werden alle Kanäle 6, die das System im Endausbau übertragen kann, in Be trieb genommen. Dies gilt auch für sämtliche Kanäle 6 der zweiten WDM-Strecke 2, 3, 4. Liegt die zunächst gewünschte Übertragungskapazität unter der im Endausbau erzielbaren, kommen für die zur Datenübertragung nicht benötigten Kanäle 6 Füllsignale 8 zum Einsatz. Bei einer Steigerung der übertra gungskapazität werden die Füllkanäle 8 schrittweise durch Da tenkanäle 7 ersetzt. Dies wird in den Fig. 2 und 3 darge stellt.

Mit Hilfe eines speziellen Kopplers 14 für jeden der eizelnen Kanäle 6 wird deren Kanalleistung 12 konstant gehalten. Der Koppler 14 weist zwei Eingänge auf, wobei einer dem Datensig nal 7 und der andere dem Füllsignal 8 zur Verfügung steht. An einem Ausgang des Kopplers 14 wird ein zu übertragenes Signal 9 ausgegeben. Der Pegel des Signals 9 entspricht dabei der Kanalleistung 12, die sich aus den beiden Leistungen 10, 11 des Datensignals 7 und des Füllsignals 8 zusammensetzt. Die Leistung 11 des Füllsignals 8 wird so reduziert und die Leis tung 10 des Datensignals 7 so angehoben, dass die Summe bei der Leistungen 10, 11 am Eingang 13 der WDM-Strecke 1 kon stant bleibt. Für die WDM-Strecke 1 bleiben durch den Über gang mit konstanter Summenleistung sämtliche Kanalleistungen 12 konstant und es entstehen keine Kanalpegelschwankunngen durch die Sättigung der optischen Verstärker oder SRS in der Übertragungsfaser. Dies gilt genauso für die zweite WDM- Strecke 2, 3, 4.

In Fig. 3 sind die Zeitverläufe der Leistungen 10, 11, 12 am Ausgang des Kopplers 14 aufgetragen. Die Leistung 10 des Da tensignals 7 am Ausgang zur ersten WDM-Strecke 1 wird dabei innerhalb einer Zeitspanne T von beispielsweise einer Milli sekunde komplett abgesenkt und die Leistung 11 des Füllsig nals 8 in dieser Zeitspanne T angehoben. In der Summe bilden beide Signale 7, 8 am Eingang 13 der WDM-Strecke 1 ein Signal 9 mit konstanter Kanalleistung 12. Dies gilt auch im Verlauf der Zeitspanne T, in der ein Umschalten von Füllsignal 8 auf Datensignal 7 erfolgt.

Im ungestörten Betrieb wird ein Datensignal 7 auf einen be stimmten Kanal 6 mit einer vorgegebenen Wellenlänge gegeben. Kommt es zu einem Ausfall der ersten WDM-Strecke 1, so er folgt eine rasche Umschaltung auf den Pfad der zweiten WDM- Strecke über die Teilstrecken 2, 3, 4. Falls die entsprechen de Wellenlänge des Kanals 6 auf der zweiten WDM-Strecke 2, 3, 4 durch ein anderes Datensignal 7 belegt war, wird dieses zu nächst abgeschaltet. Der Übergang vom alten Datensignal 7 auf das neue Datensignal 7 erfolgt dabei so, dass die Kanalleis tung 12 am Eingang der Teilstrecke 2 konstant bleibt. Falls die entsprechende Wellenlänge nicht für die Übertragung eines Datensignals 7 im Einsatz war, erfolgt der Übergang vom Füll signal 8 auf das neue Datensignal 7 mit konstanter Kanalleis tung 12. In beiden Fällen werden die Kanalleistungen auf den Teilstrecken 2, 3, 4 zu keinem Zeitpunkt verändert. Dadurch werden Kanalpegelschwankungen in den nicht umgeschalteten Ka nälen 6 verhindert.

Beim Umkonfigurieren der WDM-Strecke müssen einzelne Kanäle 6 zu- oder abgeschaltet werden. Dabei wird im Wesentlichen nach dem gleichen Prinzip verfahren wie beim Übergang von einem Füllsignal 8 zu einem Datensignal 7. Mit Hilfe des Kopplers 14 wird die Kanalleistung 12 des abzuschaltenen Kanals so he runtergefahren und die Kanalleistung 12 des neuen Kanals 6 so hochgefahren, dass die Summe beider Leistungen am Eingang 13 der zweiten WDM-Strecke 2, 3, 4 konstant bleibt. Falls das neue Datensignal 7 bei der jeweiligen Kanalwellenlänge beim Abschalten des alten Datensignals 7 noch nicht zur Verfügung steht, wird zur Überbrückung ein Füllsignal 8 verwendet.

Wegen der ständig konstant gehaltenen Kanalpegel 12 gibt es keine Einschränkung, wie viele Datensignale 7 in Betrieb sein müssen. Bis auf ein einziges Datensignal 7 können gleichzei tig alle anderen abgeschaltet werden, wobei das gleichzeitige Zuschalten entsprechend vieler neuer Datensignale 7 nicht zu Pegelschwankungen des verbleibenden Datensignals 7 führt.

Bezugszeichenliste

1

Erste WDM-Strecke

2

Teilstrecke

3

Teilstrecke

4

Teilstrecke

5

transparentes photonisches Netz

6

Kanal

7

Datensignal

8

Füllsignal

9

Signal

10

Leistung des Datensignals

11

Leistung des Füllsignals

12

Kanalleistung

13

Eingang einer WDM-Strecke

14

Koppler

15

transparente optische Schaltmatrix
A Endpunkt
B Endpunkt
C Endpunkt
D Endpunkt
T Zeitspanne

Claims

1. Verfahren zur Stabilisierung eines transparenten photo nischen Netzes (5) mit mindestens einer WDM-Strecke (1; 2, 3, 4), die eine bestimmte Anzahl von Kanälen (6) aufweist, auf denen Signale (9) übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalbelegung der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) insgesamt kon stant gehalten wird, wobei sowohl die Anzahl der Kanäle (6), die mit einem Signal (9) belegt sind, als auch die Kanalleis tungen (12) der einzelnen Signale (9) am Eingang (13) der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) konstant gehalten werden.

2. Verfahren zum Umkonfigurieren eines transparenten photo nischen Netzes (5) von einer ersten WDM-Strecke (1) auf eine zweite WDM-Strecke (2, 3, 4) zwischen zwei Punkten (A, B), die eine Anzahl von Kanälen (6) aufweisen, auf denen Signale (9) übertragen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalbelegung der zweiten WDM-Strecke (2, 3, 4) insgesamt konstant gehalten wird, wobei sowohl die Anzahl der Kanäle (6), die mit einem Signal (9) belegt sind, als auch die Ka nalleistungen (12) der einzelnen Signale (9) vor und nach dem Umkonfigurieren am Eingang (13) der zweiten WDM-Strecke (2, 3, 4) konstant gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal (6) zur Überbrückung mit einem Füllsignal (8) be legt wird, wenn ein neues Datensignal (7) beim Abschalten des alten Datensignals (7) noch nicht zur Verfügung steht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass OADMs zum Auskoppeln und Einfügen einzelner Kanäle (6) ent lang der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Einschalten der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) alle Ka näle (6) in Betrieb genommen werden, auf denen Signale (9) übertragen werden können, wobei die nicht benötigten Kanäle (6) mit jeweils einem Füllsignal (8) belegt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Steigerung der Übertragungskapazität die benötigte Anzahl von Kanälen (6) mit Füllsignalen (8) durch Kanäle (6) mit Datensignalen (7) ersetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalleistung (12), die Summe aus der Leistung (11) des Füllsignals (8) und der Leistung (10) des Datensignals (7), am Eingang (13) der WDM-Strecke (1; 2, 3, 4) auch während des Umschaltens konstant gehalten wird.