DE60101246T2

DE60101246T2 - Optischer Router

Info

Publication number: DE60101246T2
Application number: DE60101246T
Authority: DE
Inventors: Jurgen Cranford Gripp; Martin Middletown Zirngibl
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: CA2352379C; CN1345141A; CA2352379A1; EP1182905A1; US7171117B1; EP1182905B1; DE60101246D1; JP2002135325A; AU6188601A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Kommunikation und insbesondere einen optischen Router, der sich gut für Internetprotokollverkehr („IP"-Verkehr) eignet.
Allgemeiner Stand der Technik
Das schnelle Wachstum des Internetverkehrs hat zu einem wachsenden Bedarf nach besser ansprechenden Vernetzungskomponenten geführt. Eine Komponente, die sich ihren Betriebsgrenzen nähert, ist der IP-Router. IP-Router routen Datenverkehrspakete zwischen Zielen in einem Inter-Netzwerk.
Zur Zeit sind IP-Router auf elektronischen Schaltern basierende Einrichtungen. Zu diesem Zeitpunkt sind auf elektronischen Schaltern basierende IP-Router mit 16 Eingangs- und 16 Ausgangskanälen kommerziell erhältlich. Das Erweitern der Anzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen hat jedoch aufgrund der Platzverwaltungsprobleme, der Leistungs- und Wärmeableitung sowie elektromagnetischer Störungen zu großen Schwierigkeiten geführt. Es wird angenommen, daß bei ihrer gegebenen begrenzten Anzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen auf elektronischen Schaltern basierende IP-Router sehr bald ihre Kapazität zum Routen von Inter-Netzwerkverkehr erreichen werden. Auf Optik basierende Komponenten, darunter IP-Router, werden folglich von der Industrie untersucht. Es wird geschätzt, daß optische IP-Router bald mit 128 Eingangs- und 128 Ausgangskanälen und somit einem größeren Gesamtdurchsatz realisiert werden.
Angesichts der obigen Ausführung besteht ein Bedarf nach einem optischen IP-Router, der eine größere Anzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen und einen größeren Gesamtdurchsatz bietet.
K. Sasayama, Electronics Lett., Band 31, Nr. 13, Seiten 1087–1088 (1995), beschreibt eine photonische Paketvermittlung, die ein Mehrsprung-Frequenz-Routing-Verbindungsnetzwerk verwendet. Auf das vorgeschlagene Mehrsprungnetzwerk wird eine verallgemeinerte Shuffle-Konnektivität angewandt, wobei jeder abstimmbare Frequenzumsetzer wesentlich weniger aufeinanderfolgende Frequenzkanäle als die Anzahl von Eingangs-/Ausgangs-Highways überträgt.
W. D. Zhong et al., J. Lightwave Tech., Band 14, Nr. 7, Seiten 1613–1619 (1996), beschreiben Mehrwellenlängen-Crossconnects für optische Transportnetze. Die Crossconnects verwenden optische Wellenlängenaustauscheinrichtungen als grundlegende Baublöcke.
N. Yamanaka, J. Lightwave Tech., Band 16, Nr. 12, Seiten 2181–2190 (1998), beschreibt ein Hochleistungsvermittlungssystem im asynchronen Transfermodus, das CMOS-Bauelemente und optische WDM-Verbindungen verwendet.
Kurze Darstellung der Erfindung
Ein optischer Router und ein Verfahren gemäß der Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In der gleichzeitig anhängigen eigenen US-Patentanmeldung von Brinkman et al., laufende Nummer 09/430,318, registriert am 29.10.1999, wird ein optischer Router zum Routen von Signalen durch Bestimmen eines beabsichtigten Ziels für ein zu routendes Paket, entsprechendes „Einfärben" des Pakets gemäß einer gewählten Wellenlänge auf zielspezifische Weise und anschließendes Übertragen des eingefärbten Pakets durch einen optischen Frequenzrouter beschrieben. Durch diese Anordnung wird das eingefärbte Datenpaket zu einem gewünschten Ziel geroutet.
Die Verfasser haben nun einen optischen Router mit gegenüber der oben zitierten US-Patentanmeldung vergrößertem Durchsatz erfunden. Dieser optische Router verwendet einen optischen Frequenzrouter zum gleichzeitigen Empfangen mindestens zweier Signale, die verschiedene „Farben" (verschiedene Wellenlängen) aufweisen, in einem Eingangsport. Außerdem präsentiert der optische Frequenzrouter gleichzeitig mindestens zwei geroutete Signale, die verschiedene „Farben" (verschiedene Wellenlängen) aufweisen, an einem Ausgangsport. Durch diese Anordnung kann eine Anzahl farbiger Datenpakete gleichzeitig durch einen Port zu jedem ihrer gewünschten Ziele geroutet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Router offengelegt. Der optische Router umfaßt mehrere Kombinierer, mehrere Empfänger und mindestens einen optischen Frequenzrouter zum Routen optischer Signale nach ihrer Farbe. Um die Anzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen des optischen Routers zu vergrößern, ist mindestens ein Eingangsport des Frequenzrouters mit einem Kombinierer zum Kombinieren optischer Signale verschiedener Farben gekoppelt, während mindestens ein Ausgangsport des optischen Frequenzrouters mit einem Empfänger zum Auftrennen und Lenken mindestens zweier frequenzgerouteter optischer Signale zu ihren beabsichtigten Zielen gekoppelt ist.
Diese und andere Ausführungsformen, Vorteile und Aufgaben werden für Fachleute aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Ansprüchen und Zeichnungen deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird durch die Lektüre der folgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 einen Umsetzer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine optische Frequenzroutereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es muß betont werden, daß die Zeichnungen der vorliegenden Anmeldung nicht maßstabsgetreu, sondern lediglich schematische Darstellungen sind und somit nicht die spezifischen Parameter oder strukturellen Einzelheiten der Erfindung porträtieren sollen, die von Fachleuten bei Untersuchung der vorliegenden Informationen bestimmt werden können.
Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Mit Bezug auf 1 ist ein optischer Router 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der optische Router 10 routet Signale von mehreren Routereingangskanälen 12, 14, 16 und 18 zu mehreren Routerausgangskanälen 38, 40, 42 und 44. Die Routereingangskanäle 12, 14, 16 und 18 empfangen jeweils ein zu routendes Signal. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jedes zu routende Signal ein Datenpaket, das zum Beispiel ein Format des Internetprotokolls („IP") verwendet, obwohl natürlich auch andere Formate und Standards verwendet werden können. In jedem IP-Datenpaket ist dessen beabsichtigtes Ziel verankert, wie aus der nachfolgenden Offenlegung in Verbindung mit 7 besser verständlich werden wird.
Der optische Router 10 umfaßt einen optischen Frequenzrouter 20. Der optische Frequenzrouter 20 routet optische Signale als Reaktion auf ihre Wellenlänge oder Farbe, wie besser aus der nachfolgenden Offenlegung in Verbindung mit 8 verständlich werden wird. Der Frequenzrouter 20 besitzt mehrere Eingangsports 22 und 24 und mehrere Ausgangsports 26 und 28.
Der optische Router 10 umfaßt außerdem zwei Eingangseinrichtungen 30 und 32. Die Eingangseinrichtungen 30 und 32 setzen empfangene Datenpakete in entsprechende optische Signale um. Jedes umgesetzte optische Signal wird als Reaktion auf die beabsichtigten Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets „eingefärbt". Das resultierende eingefärbte optische Signal weist eine Wellenlänge auf, die einem beabsichtigten Ausgangsport 26 oder 28 entspricht, zu dem es durch den Frequenzrouter 20 geroutet werden soll.
Jeder Eingangsport 22 und 24 des Frequenzrouters 20 ist jeweils an die Eingangseinrichtung 30 bzw. 32 angekoppelt. Ähnlich ist jede Eingangseinrichtung 30 und 32 mit einer Gruppe von Routereingangskanälen 12 und 14 bzw. 16 und 18 gekoppelt. Jede Eingangseinrichtung 30 und 32 kann gleichzeitig mehr als ein ankommendes Datenpaket von ihren jeweiligen Routereingangskanälen empfangen. Folglich kann jede Eingangseinrichtung 30 und 32 mehr als ein optisches Signal kombinieren, wenn sie verschiedene Wellenlängen oder Farben aufweisen.
Der optische Router 10 umfaßt einen zentralisierten (nicht gezeigten) Scheduler zum Einteilen der Umsetzung jedes empfangenen Datenpakets in ein optisches Signal. Der Scheduler ermöglicht das Einfärben jedes optischen Signals als Reaktion auf die beabsichtigten Zielinformationen des entsprechenden Datenpakets, um eine Überlappung optischer Signale mit derselben Farbe, die auch als Kollision bezeichnet wird, zu vermeiden. Bei der Einteilung der Umsetzung von Datenpaketen kann der Scheduler ein Datenpaket relativ zu einem anderen verzögern, wenn beide zu dem gleichen Routerausgangskanal geroutet werden sollen. Ähnlich kann der Scheduler ein Paket relativ zu einem anderen verzögern, wenn beide durch dieselbe Eingangseinrichtung empfangen wurden und durch denselben Ausgangsport des Frequenzrouters 20 zu verschiedenen Zielen geroutet werden sollen.
Bei dem Ausführungsbeispiel empfängt die Eingangseinrichtung 30 eine Anzahl von Datenpaketen 1_a und 2_a gleichzeitig, während die Eingangseinrichtung 32 ein Datenpaket 2b empfängt. Jede jeweilige Eingangseinrichtung 30 und 32 setzt diese Datenpakete in entsprechende optische Signale λ_1a, λ_2a und λ_2b um, die jeweils als Reaktion auf ihr Ziel eingefärbt werden. Die Eingangseinrichtung 30, die Datenpakete 1_a und 2_a empfängt, kombiniert die umgesetzten optischen Signale λ_1a und λ_2a zu einem kombinierten optischen Signal mit zwei Signalkomponenten. Als Folge empfängt der Eingangsport 22 gleichzeitig das kombinierte optische Signal. Ähnlich empfängt der Eingangsport 24 das umgesetzte optische Signal λ_2b. Mit seinen gegebenen physikalischen Eigenschaften routet der Frequenzrouter 20 die optischen Signale λ_1a und λ_2a aus dem Eingangsport 22 zu den Ausgangsports 26 bzw. 28 und das optische Signal. λ_2b aus dem Eingangsport 24 zu dem Ausgangsport 26.
Mit jedem Ausgangsport 26 und 28 ist ein Empfänger 34 und 36 gekoppelt. Jeder Empfänger 34 und 36 ist außerdem mit einer Gruppe von Routerausgangskanälen 38 und 40 bzw. 42 und 44 gekoppelt. Jeder Empfänger 34 und 36 kann geroutete optische Signalkomponenten, die durch den Frequenzrouter 20 an seinem jeweiligen Ausgangsport kombiniert wurden, auftrennen. Jeder Empfänger 34 und 36 präsentiert jede geroutete optische Signalkomponente ihrem jeweiligen beabsichtigten Ziel (anders gesagt, lenkt sie dort hin). Bei dem Ausführungsbeispiel empfängt der Empfänger 34 gleichzeitig die optischen Signale λ_1a und λ_2b aus dem Ausgangsport 26, während der Empfänger 36 das optische Signal λ_2a aus dem Ausgangsport 28 empfängt. Folglich präsentiert der Empfänger 34 die optischen Signale λ_1a und λ_2b den Routerausgangskanälen 38 bzw. 40, und der Empfänger 36 präsentiert die optischen Signale λ_2a dem Routerausgangskanal 42. Außerdem setzt jeder Empfänger 34 und 36 jedes empfangene optische Signal λ_1a, λ_2a und λ_2b wieder in Datenpakete 1_a , 2_a und 2_b im elektrischen Bereich um.
Der Frequenzrouter 20 umfaßt N Eingangsports und N Ausgangsports, wobei N bei dem Ausführungsbeispiel gleich zwei (2) ist. Jeder Eingangsport des Frequenzrouters 20 kann außerdem gleichzeitig N oder zwei (2) optische Signale von einer jeweiligen Eingangseinrichtung empfangen, während jeder Ausgangsport gleichzeit N oder zwei (2) optische Signale einem jeweiligen Empfänger präsentieren kann. Folglich besitzt der optische Router 10 N × N Routereingangskanäle und N × N Routerausgangskanäle.
Mit Bezug auf 2 ist ein optischer Router 50 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Während der optische Router 50 dieselben Funktionsprinzipien wie der optische Router 10 von 1 verwendet, unterstützt seine Architektur mehr als N × N Routereingangskanäle und N × N Routerausgangskanäle. Der optische Router 50 umfaßt einen optischen Frequenzrouter 80 mit N Eingangsports 68, 70 und 72 und N Ausgangsports 74, 76 und 78, wobei N gleich drei (3) ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel kann der Eingangsport 68 gleichzeitig M oder fünf (5) optische Signale durch die Routereingangskanäle 52, 54, 56, 58 und 60 von einer Eingangseinrichtung 62 empfangen. Ähnlich kann der Ausgangsport 74 gleichzeitig M oder fünf (5) optische Signale einem Empfänger 82 und somit den Routerausgangskanälen 88, 90, 92, 94 und 96 präsentieren. Wenn die Anzahl durch einen Eingangsport empfangener optischer Signale größer als die Anzahl von Ausgangsports ist, routet der Frequenzrouter 80 zwei oder mehr dieser optischen Signale zu demselben Ausgangsport. Eine Datenkollision kann jedoch vermieden werden, wenn diese gerouteten Signale verschiedene Farben (Wellenlängen) aufweisen und das Verhältnis ihrer Wellenlängen den Modaleigenschaften des Frequenzrouters 80 genügt, wie besser aus der nachfolgenden Offenlegung in Verbindung mit 8 verständlich werden wird.
Für Fachleute sollte aus der vorausgehenden Offenlegung ersichtlich sein, daß die Eingangsports 70 und 72 jeweils auch gleichzeitig M optische Signale durch die Eingangseinrichtungen 64 bzw. 66 empfangen können, während die Ausgangsports 76 und 78 auch gleichzeitig ihren jeweiligen Empfängern 84 und 86 M optische Signale präsentieren können. Hier hat der optische Router 50 dann N × N Routereingangskanäle und N × N Routerausgangskanäle. Um die Anzahl von Eingangs- und Ausgangskanälen des optischen Routers 50 in bezug auf den optischen Router 10 von 1 effektiv zu vergrößern, sollte M größer als N sein. Die maximale Anzahl von dem optischen Router 50 verfügbaren Eingangs- und Ausgangskanälen wird hauptsächlich durch die Materialeigenschaften des Frequenzrouters 80 begrenzt.
Mit Bezug auf 3 ist ein optischer IP-Router 100 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der optische IP-Router 100 routet Signale aus einer Anzahl von Routereingangskanälen 102₁ –102_M , 104₁ –104_M und 106₁ –106_M zu einer einer Anzahl von Routerausgangskanälen 164₁ –164_M , 166₁ – 166_M und 168₁ –168_M . Die Routereingangskanäle 102₁ –102_M , 104₁ –104_M und 106₁ –106_M können jeweils ein IP-Datenpaket empfangen, in dem sein beabsichtigtes Ziel verankert ist.
Der optische Router 100 umfaßt einen optischen Frequenzrouter 120 zum Routen optischer Signale als Reaktion auf ihre Wellenlänge oder Farbe. Der optische Router 100 umfaßt auch mehrere Eingangseinrichtungen 110₁ –110_N . Jede Eingangseinrichtung setzt eine Anzahl empfangener IP-Datenpakete aus einer entsprechenden Anzahl von Routereingangskanälen in eine Anzahl gefärbter optischer Signale um. Jedes umgesetzte optische Signal kann als Reaktion auf die beabsichtigten Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets „eingefärbt" werden.
Um effektiv jedes empfangene IP-Datenpaket zu routen, umfaßt jede Eingangseinrichtung eine Anzahl von Umsetzern 112₁ –112_M , 114₁ –114_M und 116₁ –116_M , die jeweils mit einem Routereingangskanal 102₁ –102_M , 104₁ –104_M und 106₁ –106_M korrespondieren. Jeder Umsetzer umfaßt einen abstimmbaren Laser („TL") zur Erzeugung eines monochromatischen Trägerlichtstrahls mit einer bestimmten Wellenlänge oder Farbe, die als Reaktion auf ein empfangenes Datenpaket ausgewählt und durch einen zentralisierten Scheduler 135 gesteuert wird, wie besser aus der nachfolgenden Offenlegung in Verbindung mit 7 verständlich werden wird. Der Trägerlichtstrahl wird anschließend als Reaktion auf das empfangene Datenpaket durch einen Modulator moduliert, was zu einem optischen Datensignal mit einer Farbe führt, die mit dem beabsichtigten Ziel des empfangenen Datenpakets korrespondiert.
Jede Eingangseinrichtung 110₁ –110_N umfaßt außerdem einen optischen Leistungskombinierer 118₁ –118_N . Jeder Kombinierer 118₁ –118_N ist mit einer Anzahl entsprechender Umsetzer 112₁ –112_M , 114₁ –114_M und 116₁ –116_M , die einer jeweiligen Eingangseinrichtung 110₁ –110_N zugeordnet sind, gekoppelt. Jeder Kombinierer kombiniert gleichzeitig empfangene optische Signale nach Farbe. Folglich wird aus jeder entsprechenden Eingangseinrichtung eine Vielzahl kombinierter optischer Signale 125₁ –125_N ausgegeben. Es sollte beachtet werden, daß der Scheduler 135 verhindert, daß jeder Kombinierer mehr als ein optisches Signal derselben Farbe kombiniert.
Der Frequenzrouter 120 umfaßt mehrere Eingangsports 130₁ –130_N und mehrere Ausgangsports 140₁ –140_N . Gekoppelt mit einer Eingangseinrichtung kann jeder Eingangsport ein kombiniertes optisches Signal empfangen. Der Frequenzrouter 120 routet jede optische Signalkomponente in einem kombinierten optischen Signal als Reaktion auf die Farbe des jeweiligen Signals zu einem Ausgangsport. Wenn zum Beispiel das kombinierte optische Signal 125₁ , das optische Signalkomponenten von umgesetzten Datenpaketen jedes Routereingangskanals 102₁ –102_M umfaßt, durch den Eingangsport 130₁ empfangen wird, routet der Frequenzrouter 120 also jede optische Signalkomponente zu einem Ausgangsport. Wenn die Eingangsports 130₁ –130_N auch kombinierte optische Signale empfangen, kann außerdem eine Anzahl gerouteter optischer Signale gleichzeitig einer Anzahl von Ausgangsports präsentiert werden. Mit den gegebenen Eigenschaften des Frequenzrouters 120 werden die an dem beispielhaften Ausgangsport 140₁ präsentierten gerouteten optischen Signale verschiedene Farben aufweisen. Deshalb kann jeder Ausgangsport ein resultierendes optisches Signal 145₁ –145_N präsentieren, das eine Anzahl gerouteter optischer Signalkomponenten umfaßt.
Der IP-Router 100 umfaßt außerdem mehrere Ausgangsempfänger 150₁ –150_N . Jeder Empfänger ist mit einem Ausgangsport des Frequenzrouters 120 gekoppelt, um ein resultierendes optisches Signal 145₁ –145_N zu empfangen. Jeder Empfänger 150₁ –150_N umfaßt einen optischen Leistungsverzweiger 152₁ –152_N . Jeder Verzweiger 152₁ –152_N ist mit einer Anzahl entsprechender abstimmbarer Filter („TF") 154₁ –154_M , 156₁ –156_M und 160₁ –160_M , die einem jeweiligen Empfänger 150₁ –150_N zugeordnet sind, gekoppelt. Jeder Verzweiger verzweigt oder verteilt die optische Leistung eines entsprechenden resultierenden optischen Signals 145₁ –145_N unter seinen jeweiligen abstimmbaren Filtern.
Durch diese Anordnung kann jedes abstimmbare Filter eine leistungsunterteilte Darstellung eines resultierenden optischen Signals 145₁ –145_N empfangen. Mindestens ein abstimmbares Filter des entsprechenden Empfängers ist auf die Farbe einer optischen Signalkomponente des resultierenden optischen Signals durch den Scheduler 135 als Reaktion auf das beabsichtigte Ziel eines ursprünglichen Datenpakets abgestimmt. Die Abstimmung des abstimmbaren Filters ermöglicht das Weiterleiten jeder optischen Signalkomponente in einem resultierenden optischen Signal zu ihrem beabsichtigten Ziel.
Es sollte beachtet werden, daß der optische IP-Router 100 das gleichzeitige Routen von mehr als einem IP-Datenpaket, das durch eine Eingangseinrichtung 110₁ –110_N empfangen wird, zu einem Ausgangsempfänger 150₁ –150_N verhindert. Diese Einschränkung basiert auf dem Umstand, daß beide IP-Datenpakete dieselbe Einfärbung erfordern würden, um zu demselben Ausgangsempfänger geroutet zu werden. Um eine Datenkollision zu vermeiden, führt bei einer Ausführungsform der Scheduler 135 eine Verzögerung zwischen solchen IP-Datenpaketen ein. Durch diese potentielle Beschränkung kann der optische IP-Router 100 jedoch auch ein Datenpaket aus einem einer Eingabeeinrichtung zugeordneten Routereingangskanal zu einer beliebigen Anzahl von einem Ausgangsempfänger zugeordneten Routerausgangskanälen routen, indem ein Teil oder alle der entsprechenden abstimmbaren Filter auf dieselbe Farbe abgestimmt werden. Dieses Routing-Merkmal, das auch als teilweises Multicasting bezeichnet wird, ermöglicht es dem optischen IP-Router 100, zum Beispiel ein Datenpaket aus dem Routereingangskanal 102₂ zu den Routerausgangskanälen 166₁ –166_M zu routen.
Mit Bezug auf 4 ist ein optischer IP-Router 200 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der optische Router 200 arbeitet ähnlich wie der optische IP-Router 100 von 3. Der optische Router 200 verwendet jedoch eine zweistufige Routing-Architektur, um die abstimmbaren Filter 154₁ – 154_M , 156₁ –156_M und 160₁ –160_M zu ersetzen.
Die zweistufige Architektur des optischen Routers 200 umfaßt optische Frequenzrouter der ersten und der zweiten Stufe 220 und 260 zum Routen von Datenpaketen von einer Anzahl von Routereingangskanälen 202₁ –202_M , 204₁ –204_M und 206₁ –206_M zu einer Anzahl von Routerausgangskanälen 280₁ –280_M , 282₁ –282_M und 284₁ –284_M . Der optische Router 200 umfaßt mehrere Eingangseinrichtungen 210₁ –210_N der ersten Stufe. Jede Eingangseinrichtung 210₁ –210_N umfaßt, ähnlich wie die Eingangseinrichtungen 110₁ –110_N von 3, eine Anzahl von Umsetzern 212₁ –212_M , 214₁ –214_M und 216₁ –216_M . Jeder Umsetzer umfaßt einen abstimmbaren Laser („TL") zum Umsetzen eines empfangenen IP-Datenpakets in ein als Reaktion auf sein beabsichtigtes Ziel gefärbtes optisches Signal. Jede Eingangseinrichtung umfaßt außerdem einen Kombinierer 218₁ –218_N zum Kombinieren der gefärbten optischen Signale zu einem kombinierten optischen Signal einer Anzahl von Farben und einen Scheduler 235 zum Verhindern, daß mehr als ein optisches Signal derselben Farbe kombiniert wird. Jede entsprechende Eingangseinrichtung kann ein kombiniertes optisches Signal 222₁ –222_N erzeugen.
Der Frequenzrouter 220 der ersten Stufe umfaßt mehrere Eingangsports 225₁ –225_N und mehrere Ausgangsports 230₁ – 230_N . Jeder Eingangsport ist einer Eingangseinrichtung zugeordnet, um ein kombiniertes optisches Signal 222₁ – 222_N zu empfangen. Der Frequenzrouter 220 der ersten Stufe routet jede optische Signalkomponente in einem kombinierten optischen Signal als Reaktion auf ihre Farbe zu einem Ausgangsport. Dementsprechend kann jeder Ausgangsport ein resultierendes optisches Signal 238₁ – 238_N aufweisen, das eine Anzahl gleichzeitig präsentierter gerouteter optischer Signale jeweils mit einer verschiedenen Farbe umfaßt.
Der optische Router 200 umfaßt außerdem mehrere Eingangseinrichtungen der zweiten Stufe 240₁ –240_N jeweils zum Koppeln eines Ausgangsports des Frequenzrouters 220 der ersten Stufe mit einem Eingangsport 255₁ –255_N des Frequenzrouters 260 der zweiten Stufe. Jede Eingangseinrichtung 240₁ –240_N der zweiten Stufe umfaßt einen Demultiplexer 242₁ –242_N der zweiten Stufe zum Demultiplexen eines resultierenden optischen Signals 238₁ –238_N zu einer Anzahl von optischen Signalkomponenten (nach dem Routen). Jede Eingangseinrichtung der zweiten Stufe umfaßt außerdem eine Anzahl von Umsetzern der zweiten Stufe 244₁ –244_M , 246₁ –246_M und 248₁ –248_M und einen Kombinierer 250₁ –250_N der zweiten Stufe, was zu kombinierten optischen Signalen 252₁ –252_N der zweiten Stufe führt. Durch diese Anordnung wird jede einmal geroutete optische Signalkomponente als Reaktion auf ihre Farbe zu einem spezifischen Umsetzer der zweiten Stufe gelenkt. Als Reaktion auf das beabsichtigte Ziel des ursprünglichen Datenpakets färbt jeder Umsetzer der zweiten Stufe die empfangene, einmal geroutete optische Signalkomponente um, um ein optisches Signal der zweiten Stufe zu bilden.
Es sollte beachtet werden, daß jeder Umsetzer der zweiten Stufe ein empfangenes demultiplexiertes geroutetes optisches Signal in ein elektrisches Signal umsetzt. Jeder Umsetzer der zweiten Stufe stellt die einmal geroutete optische Signalkomponente aus der erzeugten elektrischen Darstellung als ein optisches Signal der zweiten Stufe wieder her. Als Reaktion auf das beabsichtigte Ziel des ursprünglichen empfangenen Datenpakets wird das optische Signal der zweiten Stufe unter der Kontrolle des Schedulers 235 gefärbt.
Der Scheduler 235 kann unter Verwendung eines zentralisierten Entwurfs realisiert werden. Als Alternative kann der Scheduler 235 eine Anzahl unabhängiger Scheduler umfassen. Hierbei weist jede Eingangseinrichtung 210₁ –210_N und jede Eingangseinrichtung 240₁ –240_N der zweiten Stufe einen zugeordneten unabhängigen Scheduler auf. Jeder unabhängige Scheduler steuert das Routen von Datenpaketen entsprechend der zugeordneten Eingangseinrichtung. Folglich muß nicht jeder unabhängige Scheduler mit jedem anderen unabhängigen Scheduler in Wechselwirkung treten, wodurch die einem zentralisierten Schema zugeordneten Einteilungsberechnungen vereinfacht werden.
Jeder Eingangsport 255₁ –255_N kann ein kombiniertes optisches Signal 252₁ –252_N der zweiten Stufe empfangen. Der Frequenzrouter 260 der zweiten Stufe routet jede Komponente der kombinierten optischen Signale 252₁ –252_N der zweiten Stufe, so wie sie durch einen zugeordneten Eingangsport empfangen werden, gemäß ihrer Farbe. Folglich umfaßt jedes geroutete optische Signal 268₁ – 268_N der zweiten Stufe geroutete Komponenten verschiedener optischer Signale 252₁ –252_N der zweiten Stufe. Die resultierenden gerouteten optischen Signale 268₁ –268_N werden durch jeden Ausgangsport 265₁ –265_N einem entsprechenden Ausgangsstufenempfänger 270₁ –270_N präsentiert.
Jeder Ausgangsstufenempfänger 270₁ –270_N umfaßt einen Ausgangsstufendemultiplexer 272₁ –272_N zum Demultiplexen eines resultierenden gerouteten optischen Signals 268₁ – 268_N . Jedes resultierende geroutete optische Signal 268₁ –268_N kann eine Anzahl von optischen Signalkomponenten enthalten. Folglich wird jede Komponente der resultierenden gerouteten optischen Signale zu einem bestimmten Routerausgangskanal 280₁ – 280_M , 282₁ –282_M und 284₁ –284_M gelenkt und somit dem beabsichtigten Ziel des ursprünglichen Datenpakets präsentiert.
Mit Bezug auf 5 ist ein optischer IP-Router 300 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der optische Router 300 arbeitet ähnlich wie der optische IP-Router 200 von 4. Durch den optischen Router 300 wird es jedoch möglich, ein Datenpaket, das von einem beliebigen einzelnen Routereingangskanal empfangen wird, gleichzeitig zu einer beliebigen Anzahl von Routerausgangsrundsendekanälen zu routen. Dieses Merkmal ist als volles Multicasting oder Router-Rundsendung definiert.
Um dieses Volles-Multicasting-Merkmal zu realisieren, umfaßt der optische Router 300 optische Frequenzrouter der ersten und zweiten Stufe 320 und 370 zum Routen von Datenpaketen zwischen einer Anzahl von Routereingangskanälen 302₁ –302_N , 304₁ –304_N und 306₁ –306_N und einer Anzahl von Routerausgangskanälen 396₁ –396_M , 398₁ –398_M und 400₁ –400_M . Der optische Router 300 umfaßt mehrere Eingangseinrichtungen 310₁ –310_N der ersten Stufe. Jede Eingangseinrichtung 310₁ –310_N umfaßt eine Anzahl von Festlasern („FL") 312₁ –312_M , 314₁ –314_M und 316₁ –316_M zum Umsetzen eines empfangenen IP-Datenpakets in ein optisches Signal.
Anders als bei den vorherigen Ausführungsformen kann jedes optische Signal als Reaktion darauf gefärbt werden, welcher Festlaser und somit welcher Routereingangskanal das IP-Datenpaket empfängt. Zum Beispiel sollte jedes Datenpaket, das durch den Routereingangskanal 302₂ und den Festlaser 312₁ empfangen wird, ähnlich gefärbt werden. Jede Eingangseinrichtung 310₁ –310_N umfaßt außerdem einen Multiplexer 318₁ –318_N zum Multiplexen bzw. Kombinieren jedes der aus den entsprechenden Festlasern empfangenen optischen Signale und zum Erzeugen eines gemultiplexten oder kombinierten optischen Signals 322₁ –322_N .
Der Frequenzrouter 320 der ersten Stufe umfaßt mehrere Eingangsports 325₁ –325_N jeweils zum Empfangen eines gemultiplexten optischen Signals 322₁ –322_N von einer Eingangseinrichtung. Der Frequenzrouter 320 routet jede optische Signalkomponente der empfangenen gemultiplexten Signale 322₁ –322_N gemäß ihrer Farbe. Der Frequenzrouter 320 präsentiert an jedem Ausgangsport 325₁ –325_N ein resultierendes geroutetes optisches Signal 338₁ –338_N , und diese können jeweils geroutete Komponenten anderer gemultiplexter Signale 322₁ –322_N umfassen.
Jeder Ausgangsport 330₁ –330_N ist mit einem Empfänger 340₁ –340_N der zweiten Stufe gekoppelt. Jeder Empfänger der zweiten Stufe umfaßt einen optischen Leistungsverzweiger 342₁ –342_N zum Verzweigen eines empfangenen resultierenden gerouteten optischen Signals aus dem entsprechenden Ausgangsport zwischen einer Anzahl abstimmbarer Filter („TF") 344₁ –344_M , 348₁ –348_M und 352₁ –352_M . Jedes abstimmbare Filter empfängt eine leistungsaufgeteilte Darstellung eines resultierenden gerouteten optischen Signals 338₁ –338_N und kann als Reaktion auf das beabsichtigte Ziel eines ursprünglichen Datenpakets durch einen zentralisierten Scheduler 335 auf die Farbe einer optischen Signalkomponente abgestimmt werden. Jedes abstimmbare Filter kann eine optische Signalkomponente aus dem resultierenden gerouteten optischen Signal 338₁ –338_N zu einem entsprechenden Festlaser 346₁ –346_M , 350₁ –350_M , 354₁ –354_M weiterleiten. Jeder Festlaser führt eine Umsetzung oder Umfärbung einer optischen Signalkomponente, die durch ein entsprechendes abgestimmtes Filter weitergeleitet wird, durch. Hierbei kann das resultierende optische Signal je nach dem gefärbt werden, welcher Festlaser die optische Signalkomponente empfängt. Zum Beispiel wird jede durch das abstimmbare Filter 344₂ zu dem Festlaser 346₂ weitergeleitete optische Signalkomponente gleich gefärbt.
Jede Ausgangseinrichtung 340₁ –340_N umfaßt außerdem einen Multiplexer 356₁ –356_N zum Multiplexen jedes der aus den entsprechenden Festlasern der zweiten Stufe empfangenen optischen Signale und zum Erzeugen eines gemultiplexten optischen Signals 358₁ –358_N der zweiten Stufe. Außerdem wird jedes gemultiplexte optische Signal der zweiten Stufe durch einen Eingangsport 365₁ –365_N des Frequenzrouters 370 der zweiten Stufe empfangen. Der Frequenzrouter 370 routet jede optische Signalkomponente der empfangenen gemultiplexten Signale 358₁ –358_N der zweiten Stufe gemäß ihrer Farbe. An jedem Ausgangsport 375₁ –375_N präsentiert der Frequenzrouter 370 ein optisches Signal 378₁ –378_N der letzten Stufe. Jedes optische Signal der letzten Stufe kann geroutete Komponenten von anderen gemultiplexten Signalen 358₁ – 358_N der zweiten Stufe umfassen.
Jeder Ausgangsport 375₁ –375_N ist mit einem Ausgangsstufenempfänger 380₁ –380_N gekoppelt. Jeder Ausgangsstufenempfänger umfaßt einen Leistungsverzweiger 382₁ – 382_N zum Verzweigen eines optischen Signals 378₁ –378_N der letzten Stufe, das von dem entsprechenden Ausgangsport empfangen wird, zwischen einer Anzahl zugeordneter abstimmbarer Filter 384₁ –384_M , 388₁ –388_M und 392₁ –392_M der Ausgangsstufe. Jedes abstimmbare Filter empfängt eine leistungsaufgeteilte Darstellung eines optischen Signals 378₁ –378_N der letzten Stufe. Eines oder mehrere abstimmbare Filter können durch einen Scheduler 335 als Reaktion auf das beabsichtigte Ziel eines ursprünglichen Datenpakets auf die Farbe einer optischen Signalkomponente abgestimmt werden. Folglich kann das weitergeleitete optische Signal über die Routerausgangskanäle 396₁ –396_M , 398₁ –398_M und 400₁ –400_M effektiv zu seinem beabsichtigten Ziel geroutet werden.
Mit Bezug auf 6 ist ein optischer IP-Router 450 gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der optische IP-Router 450 ist eine alternative Konfiguration des optischen IP-Routers 200 von 4, die einen optischen Frequenzrouter 480 verwendet. Es ist zu beachten, daß der optische IP-Router 300 von 5 auch gemäß der Konfiguration des optischen IP-Routers 450 modifiziert werden kann.
Der Frequenzrouter 480 umfaßt eine Anzahl von Ports 475₁ –475_N und 485₁ –485_N , die jeweils in einer dualen Rolle funktionieren: (1) zum Empfangen kombinierter optischer Signale aus einer Anzahl abstimmbarer Laser und (2) zum Präsentieren eines gerouteten optischen Signals, das eine Anzahl verschieden gefärbter optischer Signale umfaßt. Darüber hinaus verwendet der Frequenzrouter 480 eine Anzahl von Zirkulatoren 465₁ – 465_N und 470₁ –470_N , die jeweils mit einem Port gekoppelt sind. Fachleuten ist bekannt, daß optische Zirkulatoren optische Signale, die sich in verschiedenen Richtungen ausbreiten, funktional trennen. Jeder Zirkulator ermöglicht es, daß sich ein kombiniertes optisches Signal und ein geroutetes optisches Signal mit verschiedenen Signalkomponenten ungehindert durch denselben Port ausbreiten können.
Zum Beispiel empfängt ein Umsetzer 455₁ ein Datenpaket, um ein optisches Signal 458₁ zu erzeugen, das als Reaktion auf sein Ziel gefärbt wird. Das optische Signal 458₁ wird durch den Kombinierer 460₂ empfangen und dort mit anderen optischen Signalen kombiniert, so daß ein kombiniertes optisches Signal 462₂ resultiert. Durch den Zirkulator 465₂ wird es möglich, daß sich das kombinierte optische Signal 462₂ zum Port 475₂ ausbreitet, während ein geroutetes optisches Signal 468₂ aus dem Port 475₂ dem Zirkulator 465₂ präsentiert wird. Das geroutete optische Signal 468₂ wird durch den Zirkulator 465₂ zum Beispiel zu einem Demultiplexer 490₂ und zu einer Anzahl von Lichtdetektionseinrichtungen, darunter der Einrichtung 495₂ , gelenkt.
Mit Bezug auf 7 ist ein Umsetzer 500 dargestellt, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Umsetzer 500 empfängt Datenpakete, die jeweils ein Format des Internetprotokolls („IP") verwenden kann. Jedes IP-Datenpaket umfaßt einen Kopfteil, der Quellen- und Zielkennungen enthält, sowie einen Datenteil. Die Quellenkennung identifiziert die Quelle bzw. den Ursprung des Datenpakets, während das Ziel das beabsichtigte Ziel des spezifischen Pakets identifiziert. Der Datenteil des Pakets enthält die Daten, die von der Quelle zu dem Ziel übermittelt werden sollen. Unter Verwendung des Umsetzers 500 kann jedes Datenpaket entsprechend seinem Ziel „gefärbt" werden. Genauer gesagt wird für jedes Datenpaket eine entsprechende Wellenlänge oder Lichtfarbe gewählt, um seinen Transport durch einen optischen Frequenzrouter zu einem gewünschten Ausgangsport zu ermöglichen.
Der Umsetzer 500 umfaßt einen abstimmbaren Sender 515 und einen Modulator 520. Der abstimmbare Sender 515 kann durch verschiedene Komponenten, z. B. einen abstimmbaren Laser, realisiert werden. Nach der Bestimmung des Ziels jedes Datenpakets und der Auswahl einer entsprechenden Farbe wird der abstimmbare Sender 515 auf die entsprechende Farbe abgestimmt, und das Datenpaket kann durch den Modulator 520 in ein optisches Paketsignal der gekennzeichneten entsprechenden Farbe einmoduliert werden. Das resultierende gefärbte optische Datenpaket wird danach an einen Kombinierer ausgegeben, wie oben erläutert wurde.
Die Auswahl einer entsprechenden Farbe für jedes Datenpaket im Hinblick auf sein Ziel wird durch den zentralen Scheduler 525 gesteuert. Der zentrale Scheduler 525 schützt vor Datenkollisionen, wenn zum Beispiel zwei Datenpakete in zwei Umsetzern einer Eingangseinrichtung 110₁ von 3 dasselbe Ziel aufweisen. In solchen Fällen kann ein Datenpaket durch eine Speichereinrichtung, wie zum Beispiel einen Puffer 510, verzögert werden, bevor es gefärbt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der Umsetzer 500 einen Lichtdetektor 505, wie zum Beispiel eine Fotodiode, zum Umsetzen eines optischen Datenpakets in eine elektrische Darstellung. Das resultierende elektrische Signal kann zur vorübergehenden Speicherung einem Puffer 510 zugeführt werden. Der Puffer 510 leitet das elektrische Signal als Reaktion auf den Scheduler 525 zu dem Modulator 520 weiter, um eine Modulation des Trägerlichtstrahls aus dem Laser 515 zu ermöglichen.
Mit Bezug auf 8 ist ein bei der vorliegenden Erfindung verwendeter optischer Frequenzrouter 600 dargestellt. Der optische Frequenzrouter 600 ist eine Klasse von für das Routen optischer Signale vorgeschlagenen elektrooptischen Komponenten. Es sind zur Zeit verschiedene Realisierungen verfügbar, darunter ein Wellenleitergitterrouter („WGR"), der aus den US-Patenten mit den Nummern 5,002,350 und 5,136,671 bekannt ist.
Der Frequenzrouter 600 umfaßt eine Verbindungsvorrichtung mit mehreren Eingangsports 605₁ –605_N , die jeweils mit einer Freiraumregion 610 verbunden sind. Der Frequenzrouter 600 umfaßt weiterhin mehrere Ausgangswellenleiter 620, die sich von der Freiraumregion 610 aus erstrecken. Jeder der mehreren Ausgangswellenleiter 620 ist mit einem optischen Gitter 630 gekoppelt. Das optische Gitter 630 umfaßt mehrere ungleich lange Wellenleiter. Die verschiedenen Längen dieser Wellenleiter bewirken verschiedene relative Phasenverzögerungen zwischen den sich durch das optische Gitter 630 ausbreitenden optischen Signalen. Jeder Wellenleiter der mehreren ungleich langen Wellenleiter ist mit einem von mehreren Eingangswellenleitern 640 gekoppelt. Jeder Eingangswellenleiter ist mit einer zweiten Freiraumregion 650 verbunden. Von der zweiten Freiraumregion 650 erstreckt sich eine Vielzahl von Ausgangsports 655₁ –655_N . Die Eingangs- und Ausgangsports 605₁ –605_N und 655₁ –655_N werden jeweils aus Wellenleitern gebildet.
Für Fachleute ist erkennbar, daß der Frequenzrouter 600 als Multiplexer und/oder Demultiplexer optischer Frequenzen wirken kann. Wenn also der Eingangsport 605₁ ein optisches Signal mit einer Amplitude A empfängt, wird an den Ausgangsports 655₁ –655_N eine Anzahl optischer Signale produziert. Die optischen Signale an den Ausgangsports 655₁ –655_N weisen entsprechende Amplituden von AT₁, AT₂, AT_N auf, wobei T_i der Wert des Übertragungskoeffizienten für den Eingangsport 605₁ und jeden Ausgangsport 655₁ –655_N ist. Außerdem kann der Frequenzrouter 600 aus diesen Eigenschaften ein durch einen Eingangsport 605₁ –605_N empfangenes optisches Signal als Reaktion auf seine Wellenlänge oder Farbe in einen Ausgangsport 655₁ –655_N lenken.
Obwohl die konkrete Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, soll die vorliegende Beschreibung nicht in einschränkendem Sinne aufgefaßt werden. Es versteht sich, daß, obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde, Fachleuten bei Bezugnahme auf die vorliegende Beschreibung verschiedene Modifikationen der Ausführungsbeispiele sowie zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung konzipieren können, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert wird.

Claims

Optischer Router (10) zum Routen optischer Signale zu mehreren Ausgangskanälen (38, 40, 42, 44), wobei der optische Router mindestens einen Frequenzrouter (20) mit mehreren Eingangsports (22, 24) und mehreren Ausgangsports (26, 28) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes optische Signal Zielinformationen enthält, mindestens ein Eingangsport gleichzeitig mindestens zwei frequenzzuroutende optische Signale (λ_1a, λ_2a) empfängt, mindestens ein Ausgangsport gleichzeitig mindestens zwei frequenzgeroutete optische Signale (λ_1a, λ_2b) zuführt und mindestens ein Ausgangsport (26) geroutete optische Signale an mehrere Ausgangskanäle (38, 40) ankoppelt, wobei jedes frequenzzuroutende optische Signal als Funktion seiner Zielinformationen auf eine bestimmte Farbe abgestimmt wird.
Optischer Router nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: mehrere Kombinierer, wobei ein Kombinierer für das Kombinieren der mindestens zwei zu routenden optischen Signale bestimmt ist; und mehrere Empfänger, wobei ein Empfänger für das Auftrennen jedes der mindestens zwei gerouteten optischen Signale an beabsichtigte Ziele als Reaktion auf Zielinformationen bestimmt ist.
Optischer Router nach Anspruch 2, wobei der Frequenzrouter optische Signale nach Farbe routet, wobei die mindestens zwei zu routenden optischen Signale verschiedene Farben aufweisen und die mindestens zwei gerouteten optischen Signale verschiedene Farben aufweisen.
Optischer Router nach Anspruch 3, wobei der optische Router Datenpakete empfängt, wobei jedes Datenpaket Zielinformationen aufweist, wobei jeder Kombinierer mit mindestens einem Konvertierer von mehreren gekoppelt ist, wobei jeder Konvertierer mindestens ein Datenpaket in ein als Reaktion auf die Zielinformationen des entsprechenden mindestens einen Datenpakets gefärbtes optisches Signal konvertiert.
Optischer Router nach Anspruch 4, wobei der Frequenzrouter folgendes umfaßt: mindestens einen Eingangswellenleiter; mindestens einen Ausgangswellenleiter; eine erste und eine zweite Freiraumregion, wobei die erste Freiraumregion mit dem mindestens einen Eingangswellenleiter und die zweite Freiraumregion mit dem mindestens einen Ausgangswellenleiter gekoppelt ist; und ein optisches Gitter mit mehreren Wellenleitern ungleicher Länge, wobei jeder Wellenleiter ungleicher Länge zwischen die erste Freiraumregion und die zweite Freiraumregion gekoppelt ist.
Optischer Router nach Anspruch 5, wobei jeder Empfänger folgendes umfaßt: mindestens zwei abstimmbare Filter; und mindestens einen Verzweiger zum Aufzweigen der mindestens zwei gerouteten optischen Signale zwischen den mindestens zwei abstimmbaren Filtern, wobei mindestens eines der mindestens zwei abstimmbaren Filter so abgestimmt ist, daß es eines der mindestens zwei gerouteten optischen Signale zu einem beabsichtigten Ziel weiterführt.
Optischer Router nach Anspruch 5, wobei jeder Empfänger folgendes umfaßt: mindestens zwei Konvertierer der zweiten Stufe; mindestens einen Demultiplexer zum Auftrennen jedes der mindestens zwei gerouteten optischen Signale in einen der mindestens zwei Konvertierer der zweiten Stufe, wobei jeder Konvertierer der zweiten Stufe eines der gerouteten optischen Signale in ein als Reaktion auf die Zielinformationen des entsprechenden mindestens einen Datenpakets gefärbtes optisches Signal der zweiten Stufe konvertiert; und mindestens einen Kombinierer der zweiten Stufe zum Kombinieren von optischen Signalen der zweiten Stufe zu einem frequenzzuroutenden kombinierten optischen Signal der zweiten Stufe.
Optischer Router nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: einen Frequenzrouter der zweiten Stufe mit mehreren Eingangsports der zweiten Stufe und mehreren Ausgangsports der zweiten Stufe, wobei ein Eingangsport der zweiten Stufe das frequenzzuroutende kombinierte optische Signal der zweiten Stufe empfängt; und mehrere Demultiplexer der Ausgangsstufe, wobei jeder Demultiplexer der Ausgangsstufe an einen Ausgangsport der zweiten Stufe des Frequenzrouters der zweiten Stufe angekoppelt ist, so daß jedes optische Signal der zweiten Stufe des kombinierten gerouteten optischen Signals der zweiten Stufe einem beabsichtigten Ziel zugeführt wird.
Optischer Router (100) nach Anspruch 1 zum Routen von mehreren, N, Datenpaketen zu mehreren Ausgangskanälen (164, 166, 168), wobei jedes Datenpaket Zielinformationen aufweist, wobei der optische Router folgendes umfaßt: mehrere Konvertierer (112, 114, 116), wobei jeder Konvertierer ein Datenpaket empfängt und ein zu kombinierendes und zu routendes optisches Signal liefert, wobei jedes optische Signal als Reaktion auf die Zielinformationen des entsprechenden Datenpakets gefärbt wird; mehrere Kombinierer (118), wobei ein Kombinierer mindestens zwei zu routende optische Signale kombiniert; gekennzeichnet durch: mindestens einen Frequenzrouter (120) mit mehreren, M, Eingangsports (130) und mehreren, M, Ausgangsports (140), wobei mindestens ein Ausgangsport gleichzeitig die mindestens zwei zu routenden optischen Signale empfängt, mindestens ein Ausgangsport gleichzeitig mindestens zwei geroutete optische Signale zuführt und mindestens ein Ausgangsport geroutete optische Signale an mehrere Ausgangskanäle ankoppelt, wobei der mindestens eine Frequenzrouter optische Signale nach Farbe routet; und mehrere Empfänger (150) mit mehreren Ausgängen entsprechend den Ausgangskanälen, die ihrerseits beabsichtigten Zielen entsprechen; und mehrere Verzweiger (152), wobei ein Verzweiger die mindestens zwei gerouteten optischen Signale entlang getrennter optischer Wege in Richtung von mindestens zwei Ausgangskanälen aufzweigt, wobei ein Empfänger in einem der Wege so abgestimmt ist, daß er eines der mindestens zwei gerouteten optischen Signale zu einem beabsichtigten Ziel weiterführt.
Optischer Router nach Anspruch 9, wobei jeder Konvertierer eine abstimmbare Lichtquelle zum Erzeugen eines optischen Signals und zum Färben des einen optischen Signals als Reaktion auf die Zielinformationen des entsprechenden Datenpakets umfaßt, und wobei jeder Empfänger ein abstimmbares Filter zum Abstimmen auf eine Farbe, um eines der mindestens zwei gerouteten optischen Signale zu einem beabsichtigten Ziel weiterzuführen, umfaßt.
Optischer Router nach Anspruch 10, wobei jeder Konvertierer einen Konvertierer zum Konvertieren mindestens eines Datenpakets in das eine als Reaktion auf Zielinformationen gefärbte optische Signal umfaßt und wobei jeder Empfänger einen Konvertierer zum Konvertieren eines gerouteten optischen Signals in ein geroutetes Datenpaket umfaßt.
Optischer Router nach Anspruch 11, weiterhin mit einem Scheduler zum Einplanen der Konvertierung jedes Datenpakets in ein optisches Signal und zum Einplanen des Abstimmens des abstimmbaren Filters.
Optischer Router nach Anspruch 11, wobei der Frequenzrouter folgendes umfaßt: mindestens einen Eingangswellenleiter; mindestens einen Ausgangswellenleiter; eine erste und eine zweite Freiraumregion, wobei die erste Freiraumregion mit dem mindestens einen Eingangswellenleiter und die zweite Freiraumregion mit dem mindestens einen Rusgangswellenleiter gekoppelt ist; und ein optisches Gitter mit mehreren Wellenleitern ungleicher Länge, wobei jeder Wellenleiter ungleicher Länge zwischen die erste Freiraumregion und die zweite Freiraumregion gekoppelt ist.
Optischer Router nach Anspruch 8, weiterhin mit mehreren Empfängern der Ausgangsstufe, wobei jeder Empfänger der Ausgangsstufe einen Demultiplexer der Ausgangsstufe aufweist, wobei ein Demultiplexer der Ausgangsstufe jedes der mindestens zwei gerouteten optischen Signale der zweiten Stufe aus dem Frequenzrouter der zweiten Stufe einem beabsichtigten Ziel zuführt.
Optischer Router nach Anspruch 8, weiterhin mit mehreren Empfängern der Ausgangsstufe, wobei jeder Empfänger der Ausgangsstufe folgendes umfaßt: mindestens zwei abstimmbare Filter zum Abstimmen auf eine Farbe; und einen mit den mindestens zwei abstimmbaren Filtern gekoppelten Verzweiger, wobei ein Empfänger der Ausgangsstufe die mindestens zwei gerouteten optischen Signale der zweiten Stufe zwischen den entsprechenden mindestens zwei abstimmbaren Filtern aufzweigt, so daß mindestens eines der mindestens zwei abstimmbaren Filter so abgestimmt ist, daß es eines der mindestens zwei gerouteten optischen Signale der zweiten Stufe zu einem beabsichtigten Ziel weiterführt.
Optischer Router nach Anspruch 8, wobei jeder Konvertierer der ersten Stufe eine abstimmbare Lichtquelle der ersten Stufe zum Erzeugen eines optischen Signals und zum Färben des einen optischen Signals als Reaktion auf die Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets umfaßt, wobei jeder Konvertierer der zweiten Stufe eine abstimmbare Lichtquelle der zweiten Stufe zum Erzeugen eines optischen Signals der zweiten Stufe und zum Färben des einen optischen Signals der zweiten Stufe als Reaktion auf die Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets und weiterhin einen Scheduler zum Einplanen des Färbens jedes optischen Signals und jedes optischen Signals der zweiten Stufe umfaßt.
Optischer Router nach Anspruch 16, wobei jeder Konvertierer der ersten Stufe einen Konvertierer der ersten Stufe zum Konvertieren mindestens eines Datenpakets in das eine als Reaktion auf Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets gefärbte optische Signal umfaßt, wobei jeder Konvertierer der zweiten Stufe einen Konvertierer der zweiten Stufe zum Färben eines optischen Signals der zweiten Stufe als Reaktion auf Zielinformationen des jeweiligen Datenpakets umfaßt.
Optischer Router nach Anspruch 8, wobei mindestens einer der Frequenzrouter der ersten und der zweiten Stufe folgendes umfaßt: mindestens einen Eingangswellenleiter; mindestens einen Ausgangswellenleiter; eine erste und eine zweite Freiraumregion, wobei die erste Freiraumregion mit dem mindestens einen Eingangswellenleiter und die zweite Freiraumregion mit dem mindestens einen Ausgangswellenleiter gekoppelt ist; und ein optisches Gitter mit mehreren Wellenleitern ungleicher Länge, wobei jeder Wellenleiter ungleicher Länge zwischen die erste Freiraumregion und die zweite Freiraumregion gekoppelt ist.
Optischer Router nach Anspruch 8, wobei jeder Konvertierer der zweiten Stufe als Reaktion auf Zielinformationen die optischen Signale, die von ihm empfangen werden, neu färbt.
Verfahren zum Routen mehrerer optischer Signale, wobei jedes optische Signal Zielinformationen enthält, zu mehreren Ausgangskanälen (38, 40, 42, 44) als Funktion der Farbe durch einen Router (20) mit mehreren Eingangsports und mehreren Ausgangsports, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: gleichzeitiges Empfangen mindestens zweier optischer Signale an mindestens einem der Eingangsports, wobei die mindestens zwei optischen Signale jeweils als Funktion der Zielinformationen gefärbt werden; gleichzeitiges Zuführen mindestens zweier als Funktion ihrer Farbe gerouteter optischer Signale zu mindestens einem der Ausgangsports, und Ankoppeln gerouteter optischer Signale aus mindestens einem Ausgangsport (26) an mehrere Ausgangskanäle (38, 40).
Verfahren nach Anspruch 20, mit den folgenden Schritten: Bestimmen eines ersten, zweiten und dritten Ziels für ein erstes, zweites bzw. drittes Datenpaket; Erzeugen eines ersten, zweiten und dritten Trägersignals mit einer ersten, zweiten und dritten Frequenz, die dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Ziel zugeordnet sind; Modulieren des ersten, des zweiten und des dritten Trägersignals als Reaktion auf das erste, das zweite und das dritte Datenpaket, um ein erstes, zweites und drittes optisches Signal zu bilden; und Routen des ersten, des zweiten und des dritten optischen Signals über den Router (20), wobei das Routen dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schritt des gleichzeitigen Empfangens in einem ersten Eingang des Routers mindestens zwei des ersten, des zweiten und des dritten Signals empfängt und der Schritt des gleichzeitigen Zuführens aus einem ersten Ausgang des Routers mindestens zwei des ersten, des zweiten und des dritten gerouteten optischen Signals zuführt.
Verfahren nach Anspruch 20, das nach dem Zuführungsschritt weiterhin den Schritt des Verarbeitens jedes der zugeführten mindestens zwei gerouteten optischen Signale aus dem mindestens einen der Ausgangsports umfaßt.
Optischer Router nach Anspruch 1 oder Anspruch 9, wobei alle an den Ausgangsports erscheinenden optischen Signale zu den Ausgangskanälen weitergeleitet werden.
Optischer Router nach Anspruch 8, wobei alle an den Ausgangsports des Frequenzrouters der zweiten Stufe erscheinenden optischen Signale zu den Ausgangskanälen weitergeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, weiterhin mit dem Schritt des Weiterleitens aller optischen Signale, die an den Ausgangsports des Frequenzrouters erscheinen, zu den Ausgangskanälen.