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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Knoten zum direkten
Schalten und Vermitteln optischer Signale in optischen Netzwerken.
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Heute
erfolgt das Zusammenwirken von Produkten mehrerer Hersteller und
mehrerer Betreiber am Knoten- und Übergabe-(POP-)Orten über offene elektrische
Schnittstellen (beispielsweise DS3-Signale) in der elektrischen
Welt und durch offene optische Schnittstellen (beispielsweise 1310
nm-Signale) in der optischen Welt. In jedem Fall erfordert dies eine
relativ kostspielige Umsetzung von optisch-zu-elektrischen-zu-optischen
Signalen (O/E/O). Dies ist bisher im Hinblick auf die komplexe Art
der optischen Leitungs-und Vermittlungstechnologien und die weitere
Kompliziertheit erforderlich, die sich aus Wechselwirkungen zwischen
diesen ergibt, wenn sie optisch ohne eine O/E/O-Umwandlung verbunden
werden. Beispielsweise sind optische Leitungssysteme aufgrund der
Tatsache kompliziert, dass die Technologie-Umgebungen gleichzeitig
in Richtung auf eine hohe Kapazität, eine große Reichweite, eine hohe Betriebsleistung
und niedrige Kosten entwickelt wurden. In ähnlicher Weise ist man bestrebt,
optische Schalter und Vermittlungen so zu entwickeln, dass sich
eine Skalierbarkeit, geringe Verluste und eine gute Verwaltbarkeit
ergibt. Aus diesen Gründen
der Kompliziertheit und der Notwendigkeit zur Kontrolle von Beeinträchtigungen
und vorübergehenden Wechselwirkungen
und zur Erleichterung des Zusammenwirkens werden diese Systeme derzeit „isoliert" Konstruiert, das
heißt
nach Art eines einzigen Herstellers, und sie werden wahrscheinlich
anfänglich
auch in „Isolation" eingesetzt – das heißt mit O/E/O-Geräten zwischen
diesen.
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Im
Zusammenhang mit dem Übergang
auf vollständig
optische Netzwerke ist es jedoch wünschenswert, schließlich in
der Lage zu sein, in einer wirtschaftlicheren Weise das Zusammenwirken
von Produkten von mehreren Herstellern und mehreren Betreibern durch
optische Einrichtungen und ohne eine O/E/O-Umwandlung zu erleichtern. Die Weiterentwicklung
der Reife der Technologie wird in gewisser Weise diese Wechselwirkungs-
und Zusammenwirkungs-Schwierigkeiten
erleichtern. Von größerer Bedeutung
ist jedoch hier die Aussicht, dass diese Probleme weiterhin dadurch
gemildert werden, dass der optische Knoten die Rolle einer Überleiteinrichtung
für das
Zusammenwirken von Produkten mehrerer Hersteller und mehrerer Betreiber übernimmt.
Die Grundlage dieser Überleiteinrichtungs-(Gateway-)Funktion
ist der Betrieb des optischen Knotens als „Master"-Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung und
als Güteverlust-
oder Beeinträchtigungs-Kompensationseinrichtung.
Die Betriebsverhalten-Überwachung
in einem optischen Knoten unterstützt eine netzwerkweite Betriebsverhalten-
und Fehlerverwaltung und das Auslösen von netzwerkweiten Schutzumschaltungs-
und Wiederherstellungsoptionen. Dies unterstützt weiterhin die Detektion
und Isolation von Fehlern, die für
optische Knoten spezifisch sind, und von Fehlverbindungen, wobei eine
Schutzumschaltung auf redundante Module ausgelöst wird, wenn dies anwendbar
ist. Schließlich, und
von größter Bedeutung
hier, steuert die Betriebsverhalten-Überwachung die Ausgangskanal-Leistungspegel-Kompensation
von optischen Knoten und möglicherweise
die Dispersions-Kompensation. Diese Kompensation erleichtert die
Schaffung eines gemeinsamen transparenten optischen Überleiteinrichtungs-Raumes
mit „Null-Beeinträchtigung" unter Verkettung
von Leitungssystemen von mehreren Herstellern und unter Verbindung
von Netzwerken mehrerer Betreiber. Ein optischer Knoten kann weiterhin eine
Schnittstelle mit elektrooptischen Einrichtungen ergeben. Wenn sich
beispielsweise ein optisches System in enger Nähe zu elektrooptischen Systemen befindet,
so kann die Netzwerk- und Knotenüberwachung
optischer Kanäle
zumindest teilweise durch elektrooptische Systeme erfolgen.
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Die
Veröffentlichung "Scalable optical-path supervisory
scheme using pilot tones and channel equalisers" von Kwang-Uk Chu et al, Electronics
Letters, 27. April 2000, Band 36, Nummer 9, beschreibt ein System,
bei dem Pilottöne
von Kanalentzerrern beseitigt werden, um die Skalierbarkeit des Überwachungsschemas
zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung
wird ein optischer Netzwerk-Knoten geschaffen, der folgendes umfasst:
eine
optische Vermittlungsstruktur, die ein Hauptmodul und ein oder mehrere
redundante Module einschließt,
zur Weiterleitung eines optischen Signals, das eine Vielzahl von
Kanälen
umfasst; Einrichtungen zur Überwachung
des optischen Signals vor und nach der optischen Vermittlungsstruktur;
Einrichtungen zum Vermitteln der Vielzahl von Kanälen des
optischen Signals zwischen dem Hauptmodul und einem der redundanten
Module in Abhängigkeit
von den Überwachungseinrichtungen;
Einrichtungen zur Verringerung einer Varianz von Signalbeeinträchtigungen,
die zwischen optischen Eingangssignalen des optischen Netzwerk-Knotens
existieren, durch Anwenden einer Gesamt-Kompensation der Signalcharakteristiken
auf alle Kanäle
des optischen Signals; Einrichtungen zum Demultiplexieren eines
optischen Signals, das in die Kanäle eingegeben wird; Einrichtungen
zum Kompensieren von Kanalbeeinträchtigungen für jeden
einzelnen Kanal in Abhängigkeit
von den Überwachungseinrichtungen;
und Einrichtungen zum Multiplexieren von Kanälen in ein optisches Ausgangssignal.
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Dies
ergibt einen verbesserten optischen Netzwerk-Knoten.
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Die
hauptsächliche
optische Vermittlungs- und Kreuzverbindungs-(PSX-)Anwendung dient
zur Verbindungsverwaltung und zur Steuerung von Ende-zu-Ende-Wellenlängen-Diensten
in vollständig optischen
Langstrecken-Netzwerken, für
die die PSX's den
größten Wert
ergeben, wobei jedoch Verlust-Beeinträchtigungen
und Vermittlungs-Übergangs-Wechselwirkungen
zwischen PSX-Knoten und optischen Leitungssystemen kompensiert werden
müssen.
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PSX-Bemessungs-Anforderungen
reichen von zehn, hunderten und tausenden von Ports für Lichtleitfasern,
Band- und Wellenlängen-Granular-Strukturen,
wobei beispielsweise eine mittlere Größe aufweisende Band-Vermittlungen
am besten in Durchgangs-Intensiven Intra-Netzwerk-Knoten Standorten
geeignet sind, und große
Wellenlängen-Vermittlungen
am besten in Hinzufügungs-/Abzweigungs-intensiven Zwischen-Netzwerk-POP-Standorten
anwendbar sind. Eine weitere Haupt-PSE-Forderung besteht in der
Vielzweck-Betriebsverhalten-Überwachung
für die
netzwerkweite und Knoten-Betriebsverhalten- und Fehlerverwaltung,
dass Auslösen
von Schutz- und Wiederherstellungs-Optionen und das Ansteuern der
PSX-Verlust-Kompensation.
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Andere
Gesichtspunkte der Erfindung schließen Kombinationen und Teil-Kombinationen der
vorstehend beschriebenen Merkmale miteinander ein, die anders als
die vorstehend beschriebenen Kombinationen sind.
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Beispiele
der Erfindung werden nunmehr ausführlich unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
funktionelles Blockschaltbild eines optischen Netzwerkes ist, das
Knoten gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 ein
funktionelles Blockschaltbild eines optischen Knotens gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist; und
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3 ein
funktionelles Blockschaltbild ist, das einen Netzwerk-Knoten mit
einem Übergang
von einer vollständig
elektrischen Domäne
zu einer vollständig
optischen Domäne
zeigt.
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1 ist
ein funktionelles Blockschaltbild, das ein optisches Netzwerk 10 zeigt.
Das optische Netzwerk 10 schließt eine Vielzahl von optischen Knoten 12, 14, 16, 18, 20, 22 und 24 ein,
die über Lichtleitfasern
miteinander verbunden sind. Elektrooptische Geräte 30, 32, 34 und 36 ergeben
einen Zugang an das optische Netzwerk von Netzwerken mit elektrischen
Signalen aus. Der Betrieb des Netzwerkes wird durch eine Netzwerk-Verwaltung 40 erleichtert.
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Die
elektrooptischen Einrichtungen 30–36 ergeben einen
Zugang an das optische Netzwerk für Sammel-Netzwerke 42, 44, 46 und 48.
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Der
Knoten 16 ist mit weiteren Einzelheiten gezeigt, ist mit
der Lichtleitfaser 50 gekoppelt und weist eine Eingangsleitungs-Funktion 52,
eine optische Vermittlungs-Struktur 54, und eine Ausgangsleitungs-Funktion 56 auf,
die mit einer Lichtleitfaser 58 gekoppelt ist. Weiterhin
sind ein Signalprozessor 60, ein Inhalts-Prozessor 62 und
eine OA&M 64 vorgesehen,
die in der in der Figur gezeigten Weise miteinander verbunden sind.
Ein analog-/digital-Lambda-(Wellenlängen-)Wandler 66 ergibt
Hinzufügungs/Abzweigungs-,
Wellenlängen-Umwandlungs- und
elektronische Kreuzverbindungs-Funktionen.
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Die
Knoten 12–24 des
optischen Netzwerkes 10 ergeben die folgenden Funktionen: Überwachung, Kompensation,
Bereitstellung eines zentralen Punktes für OAM&P, Zusammenwirken mit optischen Leitungssystemen,
Verkettung von optischen Leitungssystemen mehrerer Hersteller, Überleitung
für Leitungssysteme
mehrerer Hersteller, Zusammenwirken mit elektrooptischen Einrichtungen
und Schnittstellenverbindung mit herkömmlichen Netzwerken. Diese
Netzwerke haben kanalzugeordnete Zusatzoptionen, die für unterschiedliche
Aufgaben bereitgestellt sind. Beispielsweise schnelle digitale Wrapper-Einrichtungen,
hauptsächlich
für Ende-Ende-Kanäle und die
Bereitstellung; Signalqualitäts-und
Verfolgungsfähigkeiten;
langsame digitale Wrapper-Einrichtungen – für Ende-Ende-Kanäle und die Bereitstellung von Zwischen-Standorten;
Signalqualitäts-,
Verfolgungs- und Fehlerlokalisierungsfähigkeiten; und optische Pilottöne mit ID
für die
Verfolgung. Diese Optionen unterstützen weiterhin die Überwachung
der Knotenintegritäts-Prüfungen und
der Redundanz-Umschaltung; der Kompensation von Knoten- und Verbindungsstrecken-Beeinträchtigungen,
den Netzwerk-Schutz und die Wiederherstellung; und die Information
von Steuerschichten über
den Status der optischen Schicht zur Erleichterung des Verbindungsaufbaus.
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Die
Betriebsweise wird nunmehr unter Bezugnahme auf 1 beschrieben,
die eine Ansicht einer höheren
Ebene eines optischen Netzwerkes zeigt. Das Netzwerk schließt Sammel-Netzwerke oder
Zugangs-Netzwerke 42–48 ein,
die die Teil-Wellenlängen-Aggregation
in Verkehr auf der Wellenlängen-Ebene
abwickeln, wobei der Verkehr auf der Wellenlängen-Ebene beispielsweise an
Fernleitungs-Ports
eines Routers austritt. Der Verkehr auf der Wellenlängen-Ebene
wird unabhängig
davon, ob er Verbund-Verkehr von einem Router oder einer Vermittlung
ist oder ob er ein langfristiger oder eine höhere Bandbreite aufweisender
Dienst ist, der direkt von einem Endbenutzer eingespeist oder zu
diesem eingespeist wird, in einen Wellenlängen-Wrapper eingekapselt,
beispielsweise an einem elektrooptischen Gerät 32 oder einer ähnlichen
Lösung,
um die Herstellung eines zuverlässigen
Ende-zu-Ende-Pfades zu ermöglichen.
Die Zwecke, die der Wellenlängen-Wrapper
(ein Zusatzkanal auf der Wellenlängen-Ebene,
der der Nutzinformation hinzugefügt wird)
erfüllen
kann, schließen
folgendes ein:
- – Ende-zu-Ende-Verbindungsfähigkeits-Prüfung
- – Wellenlängen-Routenführungs-Information
- – Zwischenknoten-Routenführungs-Information
- – Anzeigen
für die
Dienstgüte/Diensteklasse
- – Verfahren
zum Validieren der Signalintegrität an Zwischenknoten wobei die
Integrität
sowohl als Qualität
als auch korrekte Routenführung
definiert ist
- – Andere
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Die
Wellenlängen,
die jeweils den in Wrappern angeordneten Verkehr und den Lambda-Wrapper
enthalten, werden dann in einem optischen Wellenlängen-Multiplexer (WDM),
der in 1 nicht gezeigt ist, multiplexiert, um ein optisches
Multi-Träger-Signal
zu erzeugen, wobei jeder Träger
mit seiner eigenen Wellenlänge
arbeitet und seine eigene Information überträgt. Dieses optische WDM-Signal wird über eine
Lichtleitfaser zu dem erforderlichen Endziel, beispielsweise das
Zugangs-Netzwerk 46, übertragen,
an dem die Wellenlänge
aus dem WDM-Strom demultiplexiert wird und der Wellenlängen-Wrapper
verarbeitet wird, um die erforderlichen Funktionen auszuführen, die
durch die vorstehende Liste von möglichen Funktionen bedingt
sind. Dies schließt
die Überprüfung, dass
die richtige Wellenlänge,
und damit die Nutzinformation, empfangen wurde, und dass die Qualität des Übertragungspfades ausreichend
ist, ein.
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Die
einzelne Wellenlänge
findet ihren Weg zu dem erforderlichen Endziel durch Herstellen
von optischen Ende-zu-Ende-Pfaden auf der Wellenlängen-Ebene
durch einen Prozess der Verkettung einzelner optischer Übertragungsstrecken.
Dies wird durch die Verwendung durch optischen Schaltern oder Vermittlungen 14, 18, 24 erreicht,
die eine Kreuzverbindung einzelner Wellenlängen von irgendeiner vorgegebenen
Eingangs-Übertragungsstrecke
auf die passenden Ausgangs-Übertragungsstrecken
auf einer Grundlage von Wellenlänge
für Wellenlänge oder
alternativ Wellenlängen-Gruppe
für Wellenlängen-Gruppe
durchführen.
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Dies
erfordert, dass das optische WDM-Signal, das in den Knoten 14, 18, 24 eintritt,
demultiplexiert wird, und dass jede Wellenlänge oder Gruppe von Wellenlängen passend
vermittelt wird, worauf die resultierenden Wellenlängen an
einem vorgegeben Vermittlungs-Ausgangsport erneut in einen neuen WDM-Strom
zur Weiterübertragung
multiplexiert werden müssen.
Dies bedeutet, dass die Vermittlung vier Hauptaspekte hat. Diese
sind wie folgt:
- 1. Sie ist eine Vermittlung – sie baut
Pfade auf der Dienste-(Wellenlängen-)Ebene
zwischen Eingängen
und Ausgängen
auf.
- 2. Sie ist ein Netzwerk-Element. Die Vermittlungsknoten müssen zusammenarbeiten,
um einen Ende-zu-Ende-Pfad aufzubauen, was ein gewisse Form einer
Netzwerk-Intelligenz, Signalisierung und Steuerung erfordert. Dies
kann zentralisiert sein, oder es kann verteilt sein. Es gibt eine
Entwicklung von einer zentralisierten zu einer verteilten Form in
dem Glauben, dass dies ein Netzwerk mit höherer Betriebsleistung, ein
agileres Netzwerk und ein besser ansprechendes Netzwerk ergibt.
Dies bedingt weniger NM-zu-Vermittlung-Kommunikationen und mehr
Vermittlungs-zu-Vermittlungs-Kommunikationen.
Dies heißt
mit anderen Worten, dass die Vermittlungen stärker autonome Netzwerk-Knoten
werden.
- 3. Sie ist eine Komponente im optischem Verbindungsstrecken-Zusammenhang. Optische
Verbindungsstrecken sind optische Pfade zwischen optischen Sendern
und optischen Empfängern, die
in diesem Netzwerk durch hunderte oder tausende von Kilometern getrennt
sind, und die Vermittlungen an mehreren Stellen entlang ihrer Länge haben
können.
Um eine fehlerfreie Datenübertragung über die
optische Verbindungsstrecke sicherzustellen, muss der optische Empfänger empfangene
optische Signale innerhalb eines bestimmten Bereiches von Parametern „sehen", nachdem das Signal
von dem Sender den optischen Pfad durchlaufen hat. Dieser optische
Pfad hat Beeinträchtigungen,
die durch die verschiedenen Elemente entlang des Pfades eingeführt werden.
In einem vermittelten vollständig
optischen Netzwerk ist eines der Netzwerk-Elemente die optische Vermittlung, die ähnlich wie
andere Elemente verschiedene Beeinträchtigungen einführt. Einige
hiervon können ähnlich den
Beeinträchtigungen
sein, die durch andere Elemente eingeführt werden, doch können auch
einige hiervon einzigartig für
die optische Vermittlung sein. Eine einzigartige Beeinträchtigung,
die durch die optische Vermittlung eingeführt wird, ist die Einführung von
Lambda-für-Lambda-Pegel-Änderungen sowohl
aufgrund von unterschiedlichen Pfad-Verlusten in der Vermittlung
(was eine Analogie zu den unterschiedlichen Port-Verlust in einem
WDM darstellt) als auch aufgrund der Mischung mehrfacher unterschiedlicher
Eingangssignale (Wellenlängen)
von mehrfachen nicht zueinander in Beziehungen stehenden WDM-Eingangssignalen
in einen gemeinsamen Ausgangs-WDM-Strom, wodurch eine große Vielfalt
von nicht miteinander in Korrelation stehenden Beeinträchtigung
auf einer Wellenlängen-für-Wellenlängen-Basis
eingeführt werden.
Diese müssen
zumindest in gewisser Weise auf der Ebene pro Wellenlänge kompensiert
werden. Dies wird weiter unten erläutert.
- 4. Der optische Schalter führt
ein Verfahren einer „zufälligen" Änderung der Kombinationen von
optischen Beeinträchtigungen
zwischen Sendern und Empfängern
und sich ändernde
Sender-/Empfänger-Beziehungen
ein. Entsprechend kann ein kurzer Pfad zwischen einem relativ örtlichen
Sender und einem vorgegebenen Empfänger plötzlich durch einen Pfad zu
diesem Empfänger
ersetzt werden, der von einer großen Entfernung von einem entfernt
angeordneten Sender ausgeht. Dies kann Probleme in jedem von zwei Bereichen
einführen:
- a) Der einzelne Empfänger
kann ein außerhalb der
Spezifikationen liegendes optisches Signal empfangen, sofern nicht
die Verbindungsstrecken-Bilanz und die Verbindungsstrecken-Bilanz-Kompensationskomponenten
schnell geändert
werden.
- b) Eine plötzliche
insgesamt erfolgende Änderung der
zusammengesetzten Trägerleistung
in einem WDM-Strom kann auftreten, beispielsweise durch die plötzliche
Einfügung
eines eine sehr hohe Leistung aufweisenden optischen Trägers, was entweder
zu Überlastungs-
oder nichtlinearen Effekten in den Verstärkern und der Lichtleitfaser oder
zu einer plötzlichen
Verstärkungsänderung in
den Verstärkern
führt,
was in jedem Fall andere Wellenlängen
in dem Verkehr auf dem gleichen WDM-Strom beeinflussen kann.
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Für eine erfolgreiche
Realisierung eines optischen Vermittungs-Knoten müssen alle
vier vorstehenden Aspekte berücksichtigt
werden. Wir kommen auf diese vier Punkte später zurück. Vorher werden wir eine
grundlegende Architektur für
einen optischen Vermittlungs-Knoten erstellen und dann überprüfen, wie
diese Architektur realisiert/verfeinert/modifiziert werden kann,
um die vorstehenden Punkte 1 bis 4 zu berücksichtigen.
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In 2 ist
ein optischer Knoten gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Der
optische Knoten 100 schließt N Eingänge für die Lichtleitfaser 102,
eine optischen Verstärker 104,
einen Demultiplexer 106, eine erste Schutzfunktion 108,
eine optische Vermittlungsstruktur 110, eine zweite Schutzfunktion 112,
eine Kanalbeeinträchtigungs-Kompensationsfunktion 114,
einen Multiplexer 116, einen optischen Verstärker 118,
einen Ausgang für
die Lichtleitfaser 120 und ein elektrooptisches Gerät 122 ein.
Unterstützungsfunktionen schließen schnelle
und langsame Leitungsabtaster, Wrapper-Einrichtungen, Leser, Verbindungs-Vergleichs-, Kanal-Betriebsverhalten-Überwachungen, einen
OAM&P-Prozessor,
eine Verbindungskarte 136 und einen Steuerprozessor 62 ein.
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Im
Betrieb stellt der zentrale optische Vermittlungskern 110 eine
Gruppe oder Gruppen von optischen Koppelpunkten bereit, um die tatsächliche Vermittlung
des optischen Pfades durchzuführen,
die auf der Ebene der einzelnen Wellenlänge, der Ebene der Wellenlängen-Gruppe
oder beidem liegen kann. Dieser Kern umfasst eine geschützte Hauptstruktur und
eine 1:1- oder 1:N-Schutzstruktur, sie hat ein Steuersystem 62 zu
Ihrer Steuerung, ein OAM/Integritäts-System 134 zur Überprüfung/Verwaltung
des Knotens, Schutzelemente zur Milderung der Wirkungen von Fehlern,
Eingangs- und Ausgangs-"Leitungskarten"-Funktionen zwischen
einer einzelnen Lichtleitfasern 102, 120 und dem
Vermittlungskern 110, eine Wellenlängen-Umwandlungs- und Hinzufügungs/Abzweigungs-Funktion 122 und
Kompensationselemente 114 zur Korrektur von optischen Beeinträchtigungen,
die auf der Vermittlung oder in den die Vermittlung erreichenden
Signalen auftritt. Die Wellenlängen-Umwandlungs-Funktion
ist vorgesehen, um Wellenlängen
umzuwandeln, die nicht mehr weiter fort ausgebreitet werden können, und
zwar auf Grund einer „Wellenlängenblockierung", zur Regeneration
optischer Signale, die über
zu viele Beeinträchtigungen
beim Erreichen dieses Knotens ausgesandt wurden, um ihre Weiterleitung
ohne „Bereinigung" zu ermöglichen.
Wir „durchlaufen" nunmehr den optischen
Pfad durch die Vermittlung und beschreiben dann, wie dieser optische
Pfad gesteuert, verwaltet und überprüft wird.
Ein ankommendes optisches Signal, das aus einer Multi-Kanal-WDM-Zuführung besteht,
tritt in den Knoten bei A ein. Dieses Signal kann eine lange Strecke
durch viele Verstärker,
Filter und Vermittlungsknoten hindurch durchlaufen haben, so dass
sich ein großer
Grad an Beeinträchtigung
angesammelt hat oder es kann eine relativ örtliche (und damit saubere)
Quelle sein. Das Signal tritt in den Vermittlungsknoten durch geradliniges
Durchlaufen durch ein Schutzumschaltungs-Element (Schutzschalter 1) ein. Der
Zweck dieses Schutzumschaltungs-Elementes besteht in der Schaffung
der leitungsseitigen Komponente der Pro-Faser-Unterkanal-Schutzumschaltungs-Funktion,
wobei die vermittlungskernseitige Unterkanal-Vermittlungs-Funktion durch Ändern der
Verbindungsumsetzung der Hauptvermittlung selbst bereitgestellt
wird, um das zugeführte
Signal von dem Schutz-Unterkanal-Pfad aufzunehmen.
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Das
ankommende Signal bei A durchläuft nach
dem Durchlauf durch den Schutzschalter 1 (103) einen Gesamt-(WDM-)Kompensationsblock (105).
Dieser optionale Block wendet eine Kompensation auf das Gesamt-WDM-Signal
an, um die Veränderlichkeit
zwischen den Beeinträchtigungen
zu verringern, die an den mehrfachen Eingängen der Vermittlung bestehen.
Diese Beeinträchtigungen können die
mittlere optische Gesamtleistung insgesamt, Streckenabschnitt-basierte
oder Verbindungsstrecken-basierte chromatische Dispersion und/oder die
Polarisations-Moden-Dispersion einschließen. Weil dies eine Gesamtbehandlung
von mehrfachen Wellenlängen
gleichzeitig ist, kann sie keine zufälligen unterschiedlichen Korrekturen
pro Wellenlänge bereitstellen,
doch kann sie die Gesamt-Variationen zwischen den Eingängen verringern.
Sie kann weiterhin Beeinträchtigungen
nicht korrigieren, die in der Vermittlung selbst eingeführt werden.
Sie kann jedoch bestimmte Beeinträchtigungen sehr effektiv korrigieren.
Diese schließen
die Beseitigung/Verringerung der chromatischen Dispersion und/oder
der Polarisations-Moden-Dispersion ein, die auf der ankommenden
Verbindungsstrecke bis zurück
zur letzten optischen Vermittlung entstehen. Sie kann aufgrund der „zufälligen" Wirkung dieser letzten
optischen Vermittlung nicht weiter als diese reichen, selbst wenn diese
Vermittlung ebenfalls eine ähnliche
Gesamt-Kompensations-Einrichtung haben würde, und zwar aufgrund der
Veränderlichkeit
der Toleranz bei der Einstellung der mehrfachen Kompensatoren. Ein weiterer
Zweck des Kompensators besteht in der Einstellung des Gesamt-Leistungspegels jedes WDM-Stroms,
so dass jeder WDD 106 die gleiche Eingangsleistung „sieht". Alternativ kann
dies durch Einstellung des Verstärkergewinns
erfolgen. Der Hauptpunkt besteht jedoch darin, dass der Kompensator
dynamisch in einer Regelschleife gesteuert werden muss, weil die
alternativen Quellen der verschiedenen Komponenten, die das WDM-Signal
bilden zufällig
sind und sich ändern.
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Das
multiplexierte optische WDM-Signal von dem Gesamt-Kompensationsblock,
das nunmehr einen verringerten Bereich des chromatischen Dispersionsfehler
und/oder einen verringerten Gesamtleistungs-Fehler hat, wird nun
durch die WDD 106 (Wellenlängen-Demultiplexer-)Komponente
der Unterkanal-Kartenfunktion geleitet. Hierdurch wird das optische
WDM-Signal in seine Teil-Wellenlängen
oder Wellenlängen-Gruppen
zerlegt (demultiplexiert), die an die Vermittlungs-Granularität angepasst
sind. Es sei bemerkt, dass dies zu einem mehrstufigen Vermittlungsprozess
führen
kann, obwohl ein einstufiger Prozess hier gezeigt ist.
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Die
optischen Signal-Komponenten, die nunmehr die Granularität aufweisen,
mit der sie vermittelt werden, werden an die Haupt-Vermittlungs-Struktur von
den WDD-Ausgängen 106 über einen
Schutzumschaltungs-Mechanismus 108 (Schutzschalter 2) abgegeben.
Dieser Schutzumschaltungs-Mechanismus 108 ergibt den Schutz
gegen Fehler aller (1:1-Schutz) oder eines Teils (1:N-Schutz) Teile
des Vermittlungskerns. Im allgemeinen ist, wenn die Haupt-Vermittlungs-Struktur 110 ein
einstufige monolitische Struktur ist, eine 1:1-Schutzumschaltung
erforderlich, während,
wenn der Vermittlungskern in ähnliche
bereitstellbare, nicht voneinander abhängige Baublöcke unterteilt werden kann,
die 1:N-Schutzumschaltung
eingesetzt werden kann. Der Schutzschalter 108 (Schutzschalter
2) arbeitet in Verbindung mit dem Schutzschalter 3 (112),
um eine ausgefallene Hauptstruktur oder ein ausgefallenes Hauptstruktur-Modul
dadurch zu umgehen, dass der Verkehr zu einer Schutzstruktur oder
zu einem oder mehreren Schutzstruktur-Modulen umgelenkt wird. Die
optischen Signale werden in der Hauptstruktur 110 vermittelt
und dann von dieser Struktur abgegeben. Die optischen Ausgangssignale
werden durch eine Serie von Kompensationsblöcken 111 geleitet, die
den Bereich von Beeinträchtigungen
auf einer Basis pro Wellenlänge
oder pro Wellenlängen-Gruppe (in
Abhängigkeit
von der Granularität
der Vermittlung) korrigieren/reduzieren, bevor sie dem Ausgangs-WDM 116 zugeführt werden.
Diese Kompensatoren arbeiten unter der Steuerung eines zentralisierten
Beeinträchtigungs-Steuerblockes 114,
der aus einem Leistungsspektrum-Entzerrer für die Amplituden-Steuerung,
einem chromatischen Dispersions-Entzerrer usw. bestehen kann, und
der eine gemeinsam genutzte Funktionalität mit dem Vermittlungspfad-Integritäts-Prüfsystem
haben kann.
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Das
Ausgangs-WDM-Modul 116 kombiniert die Ausgänge von
jedem der Vermittlungs-Ports, die für eine vorgegebene Ausgangs-Lichtleitfaser
bestimmt sind, und von dort wird das WDM-Signal an die Leitung 120 über einen
optischen Nachverstärker 118 und
einen asymmetrischen Leistungsteiler abgegeben, der typischerweise
95% des Ausgangs aus dem Knoten heraus an die Leitung abgibt und
ungefähr
5% in die Beeinträchtigungs-Steuerung
abgibt. Der Block 114 ist zentralisiert und steuert die
pro granularen Element arbeitenden Kompensations-Gruppen sowie die optionalen Eingangs-Gesamtkompensations-Gruppen,
wobei ein gemeinsam genutztes weiter entwickeltes Schema verwendet
werden kann, um den größten Teil
der optischen Beeinträchtigungen
in dem optischen Ausgangssignal unter Einschluss des Ausgangs-WDM 114 und
des Nachverstärkers 118 zu
beseitigen. In dem Fall, dass die Hauptstruktur 110 betriebsfähig ist,
werden die einzelnen optischen Signale mit der Vermittlungs-Granularität zu der
Haupt-Vermittlungs-Struktur zur Vermittlung zugeführt. Trotz
der Betriebsweise des Gesamt-(WDM-)Kompensationsblockes 105,
haben diese Signale unterschiedliche Beeinträchtigungen oder eine Toleranz
hinsichtlich ihrer Parameter in der Form, wie sie den Eingängen der
Struktur dargeboten werden. Diese Toleranzen und/oder Beeinträchtigungen
ergeben sich aus folgenden:
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Amplitude eines optischen
Trägers:
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- – Innerhalb
eines Wellenlängen-Satzes
von einer vorgegebenen Lichtleitfaser
- – nicht
ebener Verlust in dem Übertragungspfad von
dem vorhergehenden Knoten
- – Leitungsverstärker
- – Lichtleitfaser
- – ungleiche
Leistung pro Träger,
der von dem vorhergehenden Knoten eingeleitet wird
- – unterschiedliche
Verluste innerhalb dieses (örtlichen)
Knotens, hauptsächlich
von dem WDD.
- – zwischen
unterschiedlichen Eingangs-Lichtleitfasern
- – Unterschiede
hinsichtlich der Behandlung der optischen Signale in unterschiedlichen
vorhergehenden Knoten
- – Unterschiede
in dem kompensierten Gesamtleistungs-Ausgang von jedem der Eingangs-Gesamt-Kompensationsblöcke
- – Unterschiede
zwischen den nicht ebenen Verlusten (spektral-abhängigen
Verlusten) zwischen den verschiedenen ankommenden Lichtleitfaser-Routen.
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Chromatische Dispersion
(und PMD)
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- – Innerhalb
eines Wellenlängen-Satzes
von einer vorgegeben Lichtleitfaser
- – Fehler
in irgendeiner Wellenlängen-Abhängigkeit
des Gesamt-Kompensators
- – Chromatische
Rest-Dispersion von nichtkorellierten Quellen weiter netzaufwärts als
der vorhergehende Knoten, unter Einschluss der Verringerung dieser
Effekte, falls vorhanden, in diesem Knoten.
- – Zwischen
Lichtleitfaser
- – Fehler/Toleranzen
zwischen dem Massen-Kompensationsblöcken.
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Diese
Signale werden zusammen mit den oben erwähnten Beeinträchtigungen
durch die geschützte
Hauptstruktur 110 vermittelt. Diese Struktur umfasst eine
Gruppe von Vermittlungs-Koppelpunkten in einer einfachen oder ziemlich
komplexen Topologie, die unter der Steuerung des Steuerprozessors arbeiten,
um die erforderlichen Verbindungspfade aufzubauen. Dieses Steuersystem
wird weiter unten näher
beschrieben. Die optischen Signale werden durch die Hauptstruktur-Ausgangsports hindurch
vermittelt, die dem passenden Wellenlängen-Port auf der passenden
Ausgangs-Unterkanal-Karte entsprechen, um die Verbindung zu der
richtigen Ausgangs-Lichtleitfaser 120 herzustellen. Diese
Signale laufen jedoch nicht geradlinig durch den Ausgangs-WDM-(Wellenlängen-Multiplexer) 116 hindurch.
Stattdessen durchlaufen sie einen Kompensationsblock 111 pro
Wellenlänge
oder pro granularen Element. Dieser Block beseitigt/verringert die
optischen Beeinträchtigungen,
die sich in zufälliger
Weise in den einzelnen optischen Trägern angesammelt haben (oder
sich ansammeln, bevor sie die Vermittlung verlassen). Es gibt mehr
Elemente, die zu einzelnen (pro Wellenlänge) Änderungen der Amplitude beitragen,
als diese für
die chromatische Dispersion vorhanden sind (weil die chromatische
Dispersion hauptsächlich
in der Lichtleitfaser auftritt, in der alle Wellenlängen mehr
oder weniger einer ähnlichen Verschlechterung
unterworfen werden), so dass die Amplituden-Kompensation pro Wellenlänge von größtem Interesse
ist. Weil sich jedoch in langen Systemen Fehler in der Weise aufbauen,
wie die Gesamt-Kompensatoren eine nichtspektralebene chromatische-Dispersion
behandeln, und weil Signale von unterschiedlichen chromatisch dispersiven
(und unterschiedlich kompensierten) Pfaden gemischt werden, ist
zu erwarten, dass eine Notwendigkeit für eine chromatische Dispersion
pro Wellenlänge
entsteht, insbesondere in Systemen mit extrem langen Streckenabschnitten.
Die Quellen des Amplituden-Fehlers (die am Ausgang des Knotens vorliegen, an
dem das optische Signal für
eine Analyse abgetastet wird), und die mit dem Kompensationsblock pro
Wellenlänge
beseitigt werden können,
schließen folgendes
ein:
- – Eingangsbeeinträchtigungen/Amplitudendifferenzen
von entfernt angeordneten Endgeräten oder
Leitungssystemen.
- – Nicht
ebene Verstärkung
in dem Eingangsverstärker.
- – Nicht
ebene Verstärkungskorrektur
in dem Massen-Kompensationsblock.
- – Ungleichförmige Verluste
des Eingangs-WDD oder Kanal-zu-Kanal-Änderungen.
- – Unterschiedliche
Verluste in den optischen Zwischenverbindungs-Pfaden zwischen den Unterkanälen und
der Hauptstruktur (der optischen Rückwandebene), weil die WDM-Module
und die Vermittlungs-Module optische Zwischenverbindungen zwischen
sich erfordern werden.
- – Nicht
gleichförmige
Verluste durch die nicht-aktivierten Schutzschalter-Elemente, insbesondere Schutzschalter
2 (108), bei dem die Signale auf unterschiedlichen Pfaden
laufen.
- – Vergrößerter Verlust
auf dem Schutzumschaltungs-Pfad aufgrund der zusätzlichen Verluste in dem Schutzschalter
1, 2, 3, 4 (103, 108, 112, 114) bei
seiner Einschaltung.
- – Unterschiedliche
Verluste für
die verschiedenen Vermittlungspfade durch die Hauptstruktur 110 (und
durch die Schutzstruktur, falls eingeschaltet).
- – Unterschiedliche
Verluste auf den unterschiedlichen Pfaden zwischen der Haupt-Vermittlungsstruktur
(110)/pro Wellenlängen-Kompensationsblock 111 und
dem Eingang an den WDM 114.
- – Änderung
des Verlustes pro Kanal des WDM.
- – Ungleichförmige Verstärkung in
dem Ausgangs-Nachverstärker.
-
Durch
Einfügen
eines Kompensations-Elementes 111 pro Wellenlänge mit
einer Amplituden-Regelung in einem Rückführungs-Pfad, wobei die Steuerung
auf der Leistung jedes Ausgangs-Trägers in dem optischen WDM-Strom
an dem Ausgang des Knotens beruht, können alle vorstehend erwähnten Quellen
des Amplituden-Fehlers
auf einen Pegel verringert/beseitigt werden, der durch die Empfindlichkeit
und Genauigkeit des Steuersystems bestimmt ist. Der Vorteil ist,
dass wir diese Beeinträchtigungen
nicht beseitigen müssen,
sondern sie nur dämpfen
müssen,
um tatsächlich
ein System für
eine lange Übertragungsstrecke
aufzubauen. Dies ergibt sich daraus, weil irgendeine verbleibende
Beeinträchtigung
in diesem aktiv kompensierten System als Beeinträchtigungs-Beitrag in dem nächsten Knoten
netzabwärts
gesehen und weiter verringert wird.
-
Der
in 2 gezeigte Knoten 100 hat verschiedene
andere Blöcke
und Funktionen, die nunmehr erläutert
werden.
-
Die
Eingangs-WDM-Signal-Anzapfungen werden zur Zuführung eines Teils des Signals
an eine Gruppe von Empfängern
am Eingang an den Signalisierungs-Verarbeitungsblock 60 verwendet.
Dieser Signalisierungs-Verarbeitungsblock 60 leitet die
Signalisierung pro Kanal in dem Wellenlängen-Wrapper ab, um es den
ankommenden Signalen zu ermöglichen,
ihre eigenen Pfade durch das Netzwerk anzufordern. Um die Rückgewinnung
der Signalisierungs-Information ohne eine große Gruppe von einer sehr hohen
Geschwindigkeit aufweisenden Empfängern an dem Signalisierungs-Ableitungspunkt
zu erleichtern, werden spezielle Anordnungen in dem Format des Wellenlängen-Wrappers
getroffen. Diese ermöglichen
es dem Wrapper-Leser, eine Gruppe von eine eine geringere Bandbreite
aufweisenden Leitungsprotokoll-/Bitraten-unabhängigen (jedoch nicht Wrapper-Datenraten-unabhängigen)
Empfängern
zu verwenden, die, weil sie schmalbandig sind, empfindlicher sind
und die Verwendung einer asymmetrischen Aufteilung des optischen
Signals an dem Eingangs-Spleiss-Punkt ermöglichen. Der Gleichspannungspegel
von diesen Empfängern
ergibt ein Maß der
optischen Leistung pro Wellenlänge
(der Wrapper-Leser besteht aus einem WDD-Gerät und einer Gruppe von eine
geringe Bandbreite aufweisenden Empfängern, obwohl verschiedene
Abtast-Techniken ebenfalls verwendet werden können, um die Kompliziertheit
der Ausrüstung
zu verringern). Dieser Gleichspannungspegel wird der PSE in der
Beeinträchtigungs-Steuerung 114 zugeführt und
dazu verwendet, die Verstärkung/den
Verlust der Eingangs-Amplitudensteuerungen (Verstärker oder Dämpfungsglieder)
einzustellen. Die abgeleitete Signalisierungs-Information wird an
den Steuerprozessor 62 und/oder den OAM-Prozessor 134 weitergeleitet.
In diesem Fall sei angenommen, dass der Wellenlängen-Wrapper der die Kanäle abdeckt,
an den OAM-Prozessor 134 geleitet wird, wo er dekodiert/demultiplexiert
wird, wobei die OAM-Information beibehalten und die Signalisierungs-Information
an den Steuerprozessor 62 weitergeleitet wird, der nach einer
geeigneten Entscheidung/Verarbeitung die Daten dazu verwendet, seine
Verbindungskarte 136 zu aktualisieren. Es sei bemerkt,
dass es eine große
Anzahl von Variationen des Themas von selbst-pfadsuchenden Netzwerken
und automatisch ermittelnden Vermittlungsknoten gibt, und das es
nicht möglich
ist, sie hier alle abzudecken. Der OAM-Prozessor 134 kommuniziert
mit einer Netzwerkverwaltung (NM) 40, die eine Vielzahl
von Vermittlungsknoten abdeckt und die Gesamt-Netzwerksteuerungs-,
Integritäts-und Bereitstellungs-Funktionen
liefert. Somit kommuniziert für
Knoten-Funktionen
der OAM-Prozessor 134 mit der NM 40, und die Information,
die der OAM-Prozessor 134 von dem Wellenlängen-Wrapper
empfängt,
bezieht sich insbesondere auf die Qualität, Integrität, Diensteklasse/Art der Schaltung
des Wellenlängen-Inhaltes,
zusammen mit einer Routenführungs-/Ursprungs-/Ziel-Information dieser
Wellenlänge.
Andere Blöcke
schließen
den Dispersions-Kompensations-Messblock
und den Kalibrierungsblock 111 ein.
-
Der
Dispersions-Kompensations-Messblock 135 ergibt eine qualitative
Messung der Dispersion des ankommenden WDM-Signals bei einer bestimmten
Wellenlänge
oder bestimmten Wellenlängen.
Der Zweck hiervon besteht darin, eine angenäherte Größe der Dispersion und eine
genaue Abschätzung
des Vorzeichens/der Polarität
der Dispersion („positive" oder „negative" Dispersion) festzustellen.
Dies ermöglicht
es dann, dass eine inkrementale „negative" oder „positive" Dispersion in dem Kompensationsblock
hinzugefügt
wird, bis der Dispersions-Kompensations-Messblock nicht mehr länger das
Vorzeichen der Dispersion zuverlässig
feststellen kann. Dieser zentralisierte Block kann gemeinsam über die
verschiedenen Eingänge
hinweg verwendet werden und/oder er kann auch zur Abschätzung der
Dispersionsfehler pro Wellenlänge
an dem Ausgang verwendet werden, um Dispersions-Kompensatoren pro Wellenlänge anzusteuern.
-
Der
Dispersions-Kompensations-Messblock 135 besteht aus einem
optischen Schalter 137, um ihn mit der passenden Lichtleitfaser
(Eingang oder Ausgang) zu verbinden, wobei ein ein geringes Rauschen
aufweisender optischer Verstärker
mit einer Verstärkung,
die angenähert
gleich dem Verlust in dem Teiler und der Vermittlung ist, plus 6
bis 7 dB speist. Der Ausgang des Verstärkers wird in einen WDD 106 eingespeist,
und ein Schalter wählt
eine der ausgesandten Wellenlängen
aus und liefert sie an einen Empfänger über drei alternative Pfade.
Einer dieser Pfade ist ein geradlinig durchgehender Pfad, während die
anderen zwei über
dispersive Medien verlaufen. Einer der Pfade verläuft über ein „positives" dispersives Medium,
mit größter Wahrscheinlichkeit
eine Spule aus einer geeigneten Lichtleitfaser, während der
andere Pfad über
ein angenähert gleiches
und entgegengesetztes „negatives" Dispersions-Medium
verläuft,
wahrscheinlich eine Spule aus einer anderen Form einer Lichtleitfaser
(obwohl auch andere Strukturen, wie zum Beispiel optische Filter, „unterbrochene" Bragg-Gitter usw.
mit einigen Beschränkungen
verwendet werden könnten).
Der Ausgang des Empfängers
wird an zwei Bandpassfilter geliefert, von denen eines auf relativ
niedrigen Frequenzen zentriert ist, während das andere auf relativ
hohe Modulations-Frequenzen zentriert ist (und gegebenenfalls adaptiv
sein muss – in
Abhängigkeit von
dem Durchsatz-Signal). Diese Anordnung ermöglicht es, die relative Signal-Spektral-Intensität bei hohen
Frequenzen bezogen auf die niedrige Frequenz zu messen. Die eine
hohe Frequenz aufweisende spektrale Intensität wird zu einem Maximum, wenn
die Dispersion Null ist, so dass die drei Pfade eine Messung des „Vorzeichens" des Dispersionsfehlers
(über die „positiven" und „negativen" Pfade) und eine
Bestätigung
einer tatsächlichen
Kompensation (durch Packen des Mittelpfades ohne Kompensation) ermöglichen.
Dies kann bei einer oder wenigen Wellenlängen an dem Eingang erfolgen,
um die Eingangs-Dispersion zu einem Minimum zu machen, und/oder
es kann an dem Ausgang durchgeführt
werden, um die Ausgangs-Dispersion zu verringern/zu beseitigen.
Der nächste
Block ist der Test-/Kalibrier-Block 139. Die Beeinträchtigungs-Steuerung 114 mit
ihrer zugehörigen
Dispersions-Kompensations-Messeinheit, dem Leistungsspektrum-Entzerrer usw.
ist ein kompliziertes Teil-System und könnte eine Quelle für Fehler/Unzuverlässigkeiten
selbst sein. Daher überwacht
ein Test-/Kalibrier-Block 139 seine
Betriebsweise und ergibt eine automatische Kalibrierung seiner komplexen
optischen Pfade.
-
Die Überwachungs-Abtastoptionen
schließen
folgendes ein:
- • keine – N × M parallele Überwachungseinrichtungen,
die ausschließlich
für N-Leitungen
und M-Kanäle
pro Leitung bestimmt sind
- • Leitungs-Abtastung – M parallele Überwachungseinrichtungen,
die ausschließlich
für alle M-Kanäle pro ausgewählter Leitung
bestimmt sind
- • Kanal-Abtastung – N parallele Überwachungseinrichtungen,
die allen N-Leitungen
pro ausgewählter
Kanalnummer zugeordnet sind
- • Leitungs-
und Kanal-Abtastung – eine Überwachungseinrichtung
die gemeinsam von allen N-Leitungen und M-Kanälen pro Leitung verwendet wird.
-
Optisches Vermittlungs
und Kreuzverbindungs-(PSX-)Schutzoptionen:
-
- • 1:N
- • Dupliziert,
Knoten mit Lastverteilung
- • Netzwerk-Wiederherstellung
um einen ausgefallenen Knoten herum.
-
PSX-Kompensations-Optionen:
-
- • keine,
PSX-spezifisch, PSX- und Leitungs-spezifisch
- • Pegel,
Pegel und Dispersion
- • Transienten,
statisch und Transienten
- • integriert
oder nicht
-
PSX-Integrations-Optionen:
-
- • Struktur
- • redundante
Struktur
- • redundante
Struktur + Kompensation
- • redundante
Struktur + Kompensation + Filter
- • redundante
Struktur + Kompensation + Filter + Verstärker
- • redundante
Struktur + Kompensation + Filter + Verstärker + Überwachung
-
Überwachungsoptionen pro Kanal:
-
- • Verfolgung – Verbindungsüberprüfung pro
Kanal
- – digitale
Wrapper (schnell, langsam), Pilot-Töne, Korrelation
- • Grobe
Signal-Qualität
für Ende-Ende- & Zwischen-Stellen
für die Fehlerlokalisierung
- – optische
Signal-Analysatoren
- – Kanalleistung,
Drift, OSNR, PDL
- • genaue
Signalqualität,
Diagnose + Dispersions-Kompensation
- – Q-Überwachung.
-
Eine
Knotenkosten-Verringerung wird durch die PSX's in Ausdrücken des Kapitals von einer
weniger umfangreichen optisch/elektrisch/optischen (O/E/O-)Umwandlung
und von Diensteplattform-Zwischenverbindungen mit festgelegten Wellenlängen erreicht,
die zwischenliegende Diensteplattformen umgehen. Eine PSX-Knotenkosten-Verringerung wird
weiterhin hinsichtlich des Betriebs durch Verbesserungen der Dichte
(weniger Raum, Leistung und Kühlung)
und aus weniger Inventar und weniger Verwaltungsschichten erzielt.
Verbunden mit den Betriebskosten-Verringerungen ist die Dienstegeschwindigkeits-Beschleunigung,
die sich aus weniger O/E/O-Wandlungen ergibt, was zu einer geringeren vorhergehenden
Bereitstellung pro Wellenlänge
und damit zu einem schnelleren Verbindungsaufbau führt. Weiterhin
ist mit der Betriebskosten-Verringerung ein Diensteflexibilitäts-Vorteil
verbunden, der sich aus der Bitraten- und Protokoll-Unabhängigkeit ergibt.
Diese PSX-Charakteristik führt
zu einer Toleranz gegenüber
Unsicherheiten dadurch, dass sehr einfach zunehmende Dienste- und
Leitungsraten und eine Protokoll-Vielzahl berücksichtigt werden.
-
Optische
Langstrecken-Systeme, die bis zu 3000 km erreichen können, gelangen
bald zum kommerziellen Einsatz. In dieser Langstrecken-Umgebung
sind PSX's erforderlich,
um die Verbindungs-Verfügbarkeit
zu verbessern und eine Wellenlängen-Hinzufügungs/Abzweigungs-Flexibilität und eine
verwaltete Durchleitung mit niedrigen Kosten zu schaffen und um
die Lichtleitfaser-Effizienz zu verbessern. Die optische Vermittlungstechnologie
als solche erreicht sehr schnell eine gewisse Reife, weist eine
größere Skalierbarkeit
und Zuverlässigkeit
auf. PSX's werden
weiterhin zunehmend besser verwaltbar, insbesondere wenn sie als
Ergänzung
zu EXC's verwendet
werden. Zusätzlich
werden erhebliche Anstrengungen bezüglich der Steuerschicht in
Form von Vorschlägen
in verschiedenen öffentlichen
Foren für
Steuerarchitekturen und für
die Wellenlängen-Signalisierungs-
und Routenführungs-Protokolle
gemacht, um eine flexible Maschen-Vernetzung für einen schnellen Verbindungsaufbau
und eine Wiederherstellung zu ermöglichen.
-
Wenn
er mit EXC's verwendet
wird, besteht der Vorteil darin, dass der PSX-Knoten eine große und verlustlose
Struktur haben kann und Wellenlängen
nichtblockierend sein kann. Er kann weiterhin eine elektrische Betriebs-,
Verwaltungs-, Wartungs- und Bereitstellung (OAM&P) für die Verwaltung innerhalb
der elektro-optischen Domäne
haben und er hat keine Zwischenwirkungs-Auswirkung auf optische Leitungssysteme.
-
PSX-Anwendungen
können
bezüglich
der Vermittlungs-Granularität
ausgedrückt
werden, das heißt
die Vermittlung auf der Lichtleitfaser-, Wellenlängen-Band- und Wellenlängen-Ebene.
-
Die
Band- und Lichtleitfaser-Vermittlung beinhaltet das Vermitteln von
Gruppen von Wellenlängen über einzelne
PSX-Ports. In der Lichtleitfaser-Vermittlung besteht eine Gruppe
aus allen verfügbaren
Wellenlängen
in einem bestimmten WDM-System.
Bei der Band-Vermittlung sind die Gruppen Teilmengen der verfügbaren Wellenlängen, die
als Bänder
bekannt sind. Bänder
werden in WDM-Systemen verwendet, um eine optische Filter-Modularität zu ermöglichen,
was zu Betriebsleistungs-Verbesserungen aufgrund geringerer Verluste und
von Kostenvorteilen führt.
Es ist die vollständig optische
Eigenart der PSX, die das Vermitteln einer Gruppe von Wellenlängen als
eine einzelne Einheit ermöglicht,
eine Funktion, die mit EXC's
nicht möglich
ist.
-
Die
Vermittlungs-Vorteile der Band- und Lichtleitfaser-Vermittlung sind
die Skalierbarkeit, die Kostenverringerung und eine geringere Verwaltungs-Kompliziertheit,
all dies durch Begrenzen der Anzahl von Ports und Verbindungen.
Wenn der Netzwerk-Verkehr ansteigt, ist es möglich, von einem Wellenlängen-Vermittlungs-Szenarium
zum Vermitteln von Bändern
und dann von Lichtleitfasern überzugehen.
Dies ermöglicht
es einem PSX-Knoten, skaliert zu werden, um einen zunehmenden Verkehrsbedarf
ohne die Notwendigkeit einer Aufrüstung er PSX-Vermittlungsstruktur
zu erfüllen.
Gleichzeitig ergibt diese eine dramatische Verringerung der Kosten
pro Bit des Verkehrs durch die Vermittlung. Es ergibt sich weiterhin
die Möglichkeit
erheblicher Kosteneinsparungen für
optische Multiplexer und Demultiplexer durch Beseitigen der Notwendigkeit
einer Wellenlängen- Zerlegung an zwischenliegenden PSX-Knoten.
Weiterhin ergibt sich die Möglichkeit
einer Verringerung der Verwaltungs-Kompliziertheit durch die Verwaltung
von mehrfachen Wellenlängen zwischen
Knotenpaaren als eine einzige Einheit.
-
Der
Einsatz von PSX's
in optischen Netzwerken muss mögliche
Wechselwirkungen zwischen PSX-Knoten und optischen Leitungssystemen
berücksichtigen.
Eine Wechselwirkung betrifft die Beeinträchtigungen, die durch PSX's eingeführt werden. Die
Haupt-PSX-Beeinträchigung
ist ein erheblicher ebener Verlust sowie Verluständerungen über die Kanäle hinweg (Wellenlängen oder
Wellenlängen-Bänder), die von der PSX vermittelt
werden. Der ebene PSX- (beispielsweise Struktur-)Verlust sollte begrenzt
sein, so dass er durch eine ebene Verstärkung kompensiert werden kann
(beispielsweise durch die PSX-Eingangsleitungs-Vorverstärker in 2). Diese
ebene Verstärkung
sollte weder zu einer erheblichen Betriebsleistungs-Verschlechterung hinsichtlich
des SNR und der Nichtlinearität
noch zu Sicherheitsproblemen oder zu PSX-Bauteilschäden aufgrund
einer hohen Leistung führen.
-
Die
Verluständerungen
der PSX über
Kanäle hinweg
ergeben sich aus zwei Quellen. Die erste besteht in PSX-Perfektions-Mängeln, beispielsweise Pfadlängen-Änderungen
in der Struktur. Die zweite Quelle ergibt sich aus der Eigenart
der PSX-Funktion (selbst wenn die PSX perfekt sein würde) des
Vermittelns von Kanälen
von nicht in identischer Weise verlustkompensierten Eingangsleitungs-Systemen
sowie aufgrund von örtlich
hinzugefügten
Signalen mit nicht identischen Sendepegeln (beispielsweise von der
elektrooptischen Einrichtung in 2). Diese Verluständerungen
erscheinen alle an dem PSX-Ausgang,
und sie müssen
kompensiert werden, bevor das Signal in Leitungs-Systeme abgesandt wird, um ein beeinträchtigtes
Leitungs-System-Betriebsverhalten
zu vermeiden. Dies führt
zu einer möglichen
Beeinträchtigungs-Kompensations-Strategie,
bei der alle Leitungs-Systeme gegen Beeinträchtigungen (Verlust und Dispersion)
an (zumindest) ihrem letzten Verstärker vor der Verbindung mit einem
PSX-Eingang kompensiert sind und wobei die PSX's spezifische PSX-induzierte Pegeländerungen kompensieren,
wie dies weiter oben erläutert
wurde.
-
Die
Funktions-, Betriebsvehalten- und Bemessungsanforderungen der PSX schließen die
Verbindungsverwaltung und Steuerung, optische Schutz- und Wiederherstellungs-Optionen,
die Betriebsverhalten- und Fehlerverwaltung und die Kompensation
von optischen Beeinträchtigungen
ein. Einige dieser Anforderungen sind in 2 enthalten. Weiterhin
wurden die PSX-Beeinträchtigungs-Kompensation und
die Bemessungs-Anforderungen in den vorstehenden Abschnitten umrissen.
Im folgenden werden einige weitere Schlüssel-Anforderungen mit weiteren Einzelheiten
erläutert.
-
Die
Betriebsverhalten-Überwachung
in einem PSX-Knoten hat viele Zwecke, unter Einschluss der Unterstützung einer
netzwerkweiten Betriebsverhalten- und Fehlerverwaltung und die Auslösung von netzwerkweiten
Schutz und Wiederherstellungs-Optionen. Die Betriebsverhalten-Überwachung
in einem PSX-Knoten
hat weiterhin stärker örtliche
Zwecke, unter Einschluss der Detektion und Isolation von PSX-Knoten-spezifischen
Fehlern und Fehlverbindungen, die Auslösung der Schutzumschaltung
auf redundante Module, falls anwendbar, und möglicherweise die Ansteuerung
der PSX-Ausgangskanal-Leistungspegel-Kompensation. Die in dem Knoten enthaltene
Detektion und Isolation von Fehlern und Fehlverbindungen über einen
PSX-Knoten hinweg erfordert die Überwachung
der Kanalidentifikation (ID) und der Signalqualität sowohl
an den Eingängen
als auch den Ausgängen
der PSX. Wenn lediglich PSX-Eingänge
oder -Ausgänge überwacht
werden, ergibt sich eine Abhängigkeit
von netzaufwärts oder
netzabwärts
gelegenen Knoten zur Feststellung und Isolation von Fehlern und
Fehlverbindungen längs
eines vorgegebenen PSX-Knotens. In dem Ausmaß, in dem sich eine PSX in
enger Nähe
zu elektrooptischen Systemen befindet (siehe beispielsweise 1 und 2),
kann eine in sich abgeschlossene Knoten-Überwachung
zumindest teilweise durch elektrooptische Systeme erfolgen. Schließlich sind
jedoch optische Überwachungsfähigkeiten erforderlich,
und sie entwickeln sich für
Parameter, wie Kanal-Drift, Leistung und optisches SNR.
-
Zusätzlich zu
den vorstehend umrissenen Betriebsverhalten-Überwachungsanforderungen bestehen
daraus folgende Anforderungen darin, dass auf Knoten-Schutzmodule, soweit
anwendbar, umgeschaltet wird und dass dem Verwaltungssystem für Wartungszwecke
die Fehler und Fehlverbindungen berichtet werden und ob irgendeine
Schutzaktivität das
Problem gelöst
hat. Weitere verwandte Anforderungen sind Berichte an das Verwaltungssystem über die Isolations-Information
für Reparaturzwecke,
die Bereitstellung einer im Betrieb erfolgenden (nahezu unterbrechungsfreien)
Reparatur-(Modulersatz-)Prozedur und die Rückkehr – nach der Reparatur, auf arbeitende
Knotenmodule, soweit anwendbar.
-
Diese
Anforderungen bedingen ein Ausmaß an knotenbasierter Redundanz
für eine
verbesserte Knotenzuverlässigkeit,
falls erforderlich, für
Dienste, die eine Ende-zu-Ende-Verfügbarkeit von 99,999% benötigen. Alternativ
ist die Verwendung einer Reservekapazität in dem Netzwerk eine Knoten-Zuverlässigkeits-Option,
sobald eine Steuerebene eingesetzt ist, was für manche Dienste ausreichend
sein kann, beispielsweise für
einen überlagerten
Dienst besten Bemühens.
Eine verbesserte Knotenzuverlässigkeit, falls
erforderlich, kann 1:N, anderen 1:1 sein, das heißt eine
volle Größe aufweisende
redundante PSX-Strukturen. Die Schutzumschaltung zwischen Strukturen
kann auf der Lichtleitfaser-Band- oder Wellenlängen-Ebene in Abhängigkeit
von der PSX-Granularität
erfolgen und kann über
Kombinationen von Teilern und/oder Kopplern und kleine Vermittlungen
(2 × 2
oder 1 × 2)
erfolgen. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, kann die PSX-Eingangsverstärkung dazu
ausgenutzt werden, die Verluste dieser Komponenten zu kompensieren.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit
der Integration oder der gemeinsamen Nutzung dieser Komponenten
für die
zugehörige Überwachung,
die Schutzumschaltung und Brücken-
und Überführungsfunktionen.
-
Die
Brücken-
und Überführungsfunktion
beinhaltet die Überführung von
Verkehr von einem Satz von Eingangs-/Ausgangs-PSX-Ports zu einem
anderen Satz. Beispiele sind die Umschaltung auf eine Schutzstruktur
zur Erleichterung der Struktur-Wartung und -Reparatur, zur Aufrüstung – das heißt zur Überführung von
vorhandenem Verkehr auf eine neue Struktur, und zur Konsolidierung – das heißt zur Überführung von
Wellenlängen
in ein Wellenlängen-Band
oder zur Überführung von
Wellenlängen-Bändern in
Lichtleitfasern. Eine Überbrückung und Überführung muss
im Betrieb (das heißt
nahezu unterbrechungsfrei, analog zu der derzeitigen Schutzumschaltung
unterhalb von 50 ms) erfolgen – und
im wesentlichen die Dienste anderen Verkehrs nicht beeinflussen.
-
Digitale
Wrapper und optische Dienstekanäle
(OSC's) in der optischen
Welt sind analog zu den Zusatz- und Betriebskanälen in der elektrischen SONET/SDH-Welt.
Die SONET-Benutzer- (oder Verbindungsfähigkeits)Ebene beinhaltet geschichtete
Abschnitts-Leitungs- und Pfad-Zusatzdaten zur Überwachung von Pfad-ID's, Fehlern und Wartungsanzeigen
zur Unterstützung
von Verbindungsverfolgungs-, Betriebsüberwachungs- und Fehlerlokalisierungs-Funktionen.
Weiterhin ermöglicht
in der Verwaltungsebene der SONET-Abschnitts-Datenkommunikations-Kanal
(DCC) das Herunterladen von Software von entfernten Stellen aus,
den Fernstart und die Bereitstellung von Netzwerkelementen (NE's) von entfernten
Stellen aus.
-
In
der optischen Welt schließt
die Verbindungsfähigkeits-Ebene
geschichtete optische Abschlüsse,
Multiplex-Abschnitte und Kanäle
ein, wobei sich Kanäle
mit Wellenlängen
und Wellenlängen-Bändern befassen.
Digitale Wrapper stellen eine sich entwickelnde Normlösung auf
der Kanalebene dar, die eine Überwachung über eine
O/E-Umwandlung zur Feststellung von Kanal-ID's, Fehlern und dergleichen analog zu
SONET/SDH ermöglicht.
Diese ausführliche
Ebene der Kanalüberwachung
ist mit größter Wahrscheinlichkeit
an POP-(Zwischen-Netzwerk-, Überleiteinrichtungs-Verwaltungs-Übergabe-)PSX-Standorten
erforderlich und kann dadurch erfolgen, dass elektrooptische Einrichtungen
(beispielsweise EXC's
in den 1 bis 2) erstreckt werden. Dies gilt
insbesondere für
Abschluss-(Hinzufügung/Abzweig-)Verkehr
an diesem Standorten, jedoch auch für Verkehr, der diese Standorte
durchläuft,
weil die Übergabe
wahrscheinlich über
eine O/E/O-Umwandlung erfolgt, bis ein optisches Schicht-Zusammenwirken
zwischen unterschiedlichen Verwaltungen möglich gemacht wird. Für den optischen
Durchgangsverkehr an einen Intra-Netzwerk-Knoten darstellenden PSX-Standorten
besteht eine einfachere Alternative in optischen Pilotsignalen mit
Kanal-ID's zur Verbindungsmöglichkeits-Überwachung
und einer optischen Spektrum-Analysator-OSA-ähnlichen Signalqualitäts-Überwachung der Kanaldrift,
der Leistung, des optischen SNR und der Güte Q zur Unterstützung der
Betriebsverhalten-Überwachung
und der Fehler-Lokalisierung. Es könnte jedoch auch eine gemeinsam
genutzte digitale Wrapper-Überwachungs-Einrichtung an diesen Standorten
verwendet werden.
-
In
der optischen Welt erfordert die Verwaltungs- und Steuerebene OSC's, die an allen Leitungsverstärker- und
PSX-Standorten abgeschlossen sind und dazu verwendet werden, das
optische Netzwerk zu verwalten und zu steuern. Weitere Funktionen
können
das Herunterladen von entfernten Stellen, den Start und die Bereitstellung
von NE's und auch
die Kommunikationskanal-Routenführung und
Signalisierungs-Information einschließen. Wie bei SONET/SDH ist
eine Steuer-Redundanz
sowohl an dem optischen Knoten als auch auf der Netzwerkebene erforderlich,
weil hier noch mehr Intelligenz- und Netzwerk-Auswirkungen mit einer
höheren
Kapazität
aufweisenden optischen Netzwerken mit Steuerebenen-Funktionen betroffen
sind.
-
In 3 ist
ein Netzwerk-Knoten gezeigt, der von einer vollständig elektrischen
Domäne über eine gemischte
elektrooptische Domäne
auf eine vollständig
optische Domäne
oder einen optischen Knoten übergeht.
-
Der
optischen Knoten ergibt eine optische Überleiteinrichtungs-Alternative
für folgendes:
- – Verkettung
von Leitungssystemen meherer Hersteller
- – Verbinden
von Multi-Betreiber-Netzwerken
während sich eine Schnittstellenverbindung
und Auswirkung zwischen der herkömmlichen
und elektrooptischen Welt ergibt.
-
Das
heutige Multi-Hersteller- und Multi-Betreiber-Zusammenwirken in
Knoten und Übergabepunkten
(POP) erfolgt über
offene elektrische Schnittstellen (beispielsweise DS3-Signale) in
der elektrischen Welt (3(a)) und durch
offene optische Schnittstellen (beispielsweise Signale mit 1310 nm)
in der optischen Welt (3(b)). In jedem
Fall erfordert dies die relativ kostspielige Umsetzung von optisch
auf elektrisch auf optisch (O/E/O). Dies ist bis heute aufgrund
der komplizierten Art der optischen Leitungs- und Vermittlungstechnologien
erforderlich, sowie aufgrund der Kompliziertheit, die sich aus Wechselwirkung
zwischen diesen ergeben würden, wenn
sie optisch ohne O/E/O-Umwandlung miteinander Verbunden würden. Beispielsweise
sind optische Leitungssysteme deshalb kompliziert, weil die Technologie-Umgebungen
gleichzeitig in Richtung auf eine hohe Kapazität, eine große Reichweite, eine große Betriebsleistung
und niedrige Kosten pro Bit weiterentwickelt werden. In ähnlicher
Weise wird versucht, bei optischen Vermittlungen eine Skalierbarkeit,
niedrige Verluste und eine Wartungsfähigkeit zu erzielen. Aus diesen
Gründen
der Kompliziertheit und der Notwendigkeit, Beeinträchtigungen
und vorübergehende
Wechselwirkungen zu kontrollieren und das Zusammenwirken zu erleichtern,
werden diese Systeme häufig „isoliert" entwickelt, das
heißt nach
Art eines einzigen Herstellers, und sie werden mit großer Wahrscheinlichkeit
anfänglich „isoliert" eingesetzt, das
heißt
mit O/E/O-Einrichtungen zwischen diesen.
-
Im
Zusammenhang mit dem Übergang
auf vollständig
optische Netzwerke (3(c)) ist es wünschenswert,
schließlich
in der Lage zu sein, in wirtschaftlicherer Weise das Zusammenwirken
von Geräten
mehrerer Hersteller und mehrerer Betreiber durch optische Einrichtungen
und ohne eine O/E/O-Umwandlung zu erleichtern. Im weiteren Verlauf
wird die Entwicklung der Technologie in gewisser Weise diese Wechselwirkungs-
und Zusammenwirkungs-Schwierigkeiten erleichtern. Von größerer Bedeutung
ist jedoch hier die Aussicht, dass diese Fragen weiter dadurch gelöst werden
können,
wie ein optischer Knoten die Aufgabe einer Überleiteinrichtungs-Funktion
für das
Zusammenwirken von Einrichtungen mehrerer Hersteller und mehrerer
Betreiber übernimmt.
Die Grundlage für
diese Überleiteinrichtungs-Funktion
ist der optische Knoten als „Master"-Betriebsverhalten-Überwachungs-
und Beeinträchtigungs-Kompensationseinrichtung.
Die Betriebsverhalten-Überwachung
in einem optischen Knoten unterstützt eine netzwerkweite Betriebsverhalten-
und Fehlerverwaltung und das Auslösen von netzwerkweiten Schutz-
und Wiederherstellungs-Optionen. Dies unterstützt die Feststellung und Isolation von
für optische
Knoten spezifischen Fehlern und Fehlverbindungen und die Auslösung einer
Schutzumschaltung auf redundante Module, falls anwendbar. Schließlich, und
von größter Bedeutung
ist hier, das die Betriebsverhalten-Überwachung optische Knotenausgangs-Kanal-Leistungspegel-Kompensationen
und möglicherweise
die Dispersions-Kompensation
ansteuert. Diese Kompensation erleichtert einen gemeinsamen transparenten „beeinträchtigungsfreien" optischen Überleiteinrichtungs-Raum, der
in der Lage ist, Leitungssysteme mehrerer Hersteller zu Verketten
und Netzwerke mehrerer Betreiber miteinander zu verbinden. Ein optischer
Knoten schließt
weiterhin eine Schnittstellen-Verbindung mit der herkömmlichen
und elektrooptischen Welt und eine Förderung hiervon ein. Beispielsweise
kann, wenn ein optischer Knoten in enger Nähe zur elektrooptischen Systemen
angeordnet ist, die Netzwerk und Knotenüberwachung optischer Kanäle zumindest
teilweise durch elektrooptische Systeme erfolgen.
-
Modifikationen,
Abänderungen
und Anpassungen der Ausführungsformen
der beschriebenen Erfindung sind innerhalb des Schutzumfanges möglich, der
durch die Ansprüche
definiert ist.