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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Datennetzwerken.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Datennetzwerke,
die optische Schalter verwenden.
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Aufgrund
stets steigender Bandbreitenanforderungen werden Datennetzwerke,
die optische Übertragungssysteme
verwenden, beliebt. Optische Übertragungssysteme
weisen verglichen mit elektrischen Übertragungssystemen eine größere Bandbreite
auf.
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1 stellt
ein vereinfachtes optisches Schaltnetzwerk 100 dar, das
eine Mehrzahl von Eingangsleitungen, die durch Leitungen 102a, 102b und 102c (kollektiv „102") dargestellt sind,
und eine Mehrzahl von Ausgangsleitungen umfasst, die durch Leitungen 104a, 104b und 104c (kollektiv „104") dargestellt sind.
In dem Netzwerk sind drei optische Knoten NA110, NB120 und NC130
dargestellt. Obwohl lediglich drei Knoten gezeigt sind, kann das
Schaltnetzwerk 100 Hunderte oder sogar Tausende von verbundenen
optischen Knoten umfassen.
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Der
Knoten NA110 weist einen optischen Schalter 112, eine Steuerschaltung 114 und
eine Mehrzahl von Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen oder Tore
(Ports) auf, die der Zweckmäßigkeit halber
mit NA0 bis NAn bezeichnet sind, wobei n eine Ganzzahl ist. Typische
Werte für
n können
15, 63 oder 255 sein. Die Tore – NA0,
NA1,... und NAn – sind Tore
des Knotens NA110 sowie die Tore des Schalters 112. Der
Schalter 112 kann Mikrospiegel, eine Flüssigkeit oder gasförmige Elemente
(allgemein „Schaltelement") verwenden, um optische
Signale von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor zu richten oder
zu reflektieren. Typischerweise sind die Tore bidirektional, aber
sind manchmal unidirektional. Die Steuerschaltung 114,
die mit dem Schalter 112 verbunden ist, steuert den Zustand
der Schaltelemente, um den Knoten NA110 zu implementieren, wie es hierin
oben beschrieben und auf dem Gebiet bekannt ist.
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Die
Knoten NB120 und NC130 sind dem Knoten NA110 ähnlich konfiguriert und die
Tore derselben sind hierin ähnlich
bezeichnet. Ein Weg-Router 140 ist mit den Knoten NA110,
NB120 und NC130 verbunden. Der Weg-Router 140 umfasst eine
physikalische Wegtopologie des Netzwerks 100, die notwendig
ist, um Verbindungen wie angefordert herzustellen. Der Weg-Router 140 umfasst
die physikalische Netzwerktopologie dessen, wie die Schalter verbunden
sind.
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Damit
der Weg-Router 140 beispielsweise ein Eingangssignal an
der Eingangsleitung 102b erfolgreich zu einer Ausgangsleitung 104b richtet, muss
der Weg-Router 140 wissen, dass (1) die Eingangsleitung 102b das
Tor NA7 speist; (2) ein Tor NA9 mit einem Tor NB1 verbunden ist;
(3) ein Tor NB8 mit einem Tor NC7 verbunden ist; und (4) ein Tor NC9
mit der Ausgangsleitung 104b verbunden ist. Mit den Informationen
signalisiert der Weg-Router 104 dem Knoten NA110, das Tor
NA7 desselben zu dem Tor NA9 desselben zu leiten (routen), signalisiert
dem Knoten NB120, das Tor NB1 desselben mit dem Tor NB8 desselben
zu verbinden, und signalisiert dem Knoten NC130, Das Tor NC7 desselben
mit dem Tor NC9 desselben zu verbinden. Die Informationen einer
physikalischen Wegtopologie können
direkt in den Weg-Router 140 eingegeben oder durch ein
externes Steuerungssystem (nicht gezeigt), das mit dem Weg-Router 140 verbunden
ist, geliefert werden.
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Bei
der dargestellten Konfiguration ist das Tor NA9 mit dem Tor NB1
verbunden (Verbindung 150) und ist das Tor NB8 mit dem
Tor NC7 verbunden (Verbindung 152). Die anderen Tore der
Knoten NA110, NB120 und NC130 können
mit Toren von Knoten verbunden sein, die in 1 nicht
gezeigt sind.
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Wenn
die Anzahl von Knoten, und somit der Tore, in dem Netzwerk 100 wächst, wächst die
Anzahl von möglichen
Verbindungen exponentiell an. Es ist nicht ungewöhnlich, ein Netzwerk mit Hunderten
oder sogar Tausenden von Toren aufzuweisen. Der Stand der Technik
erfordert, dass die physikalische Topologie manuell konfiguriert
wird.
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Ohne
eine korrekte Topologie des Netzwerks 100, wie es durch
die Verbindungsinformationen der Routing-Tabelle definiert ist,
ist das Netzwerk 100 nicht effektiv wirksam.
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Die
Prozesse eines manuellen Definierens der physikalischen Wegtopologie
des vollständigen Netzwerks
für den
Weg-Router 140 sind fehleranfällig. Beispielsweise kann ein
optischer Weg zu einem unbeabsichtigten Tor oder zu einem unbeabsichtigten
Knoten hergestellt werden. Oder es können inkorrekte Daten in den
Weg-Router 140 eingegeben werden. Das Problem wird durch
die Tatsache verschärft, dass
Netzwerke zunehmend groß und
komplex werden.
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Wenn
zudem neue Knoten installiert werden, Verbindungen modifiziert werden
oder wenn ein Fehler bei Verbindungsinformationen vermutet wird, muss
das gesamte Netzwerk manuell analysiert werden und die Topologie
manuell rekonfiguriert werden. Es existiert keine dynamische oder
automatisierte Prozedur, um die Netzwerktopologie zu bestimmen.
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Die
EP 0 721 275 A offenbart
ein optisches Netzwerk, das eine Mehrzahl von Knoten aufweist. Bei
einem ersten Knoten des optischen Netzwerks erzeugt eine OAM-Steuerung
(OAM = Operations, Administration and Maintenance = Betrieb, Verwaltung
und Wartung) ein elektrisches OAM-Signal, um einen optischen Kreuzverbindungsschalter
zu steuern. Dieses OAM-Signal wird in ein optisches OAM-Signal umgewandelt
und optisch mit einem optischen Nutzlastsignal gemultiplext, das
einem optischen Weg zugeordnet ist, der in dem Kreuzverbindungsschalter
eingerichtet ist, wobei ein optisches Multiplexsignal erzeugt wird,
das gesendet wird. Ein zwei ter Knoten des Netzwerks demultiplext
das gesendete Signal zu einem optischen Nutzlastsignal und einem
optischen OAM-Signal,
wobei letzteres in ein elektrisches OAM-Signal umgewandelt und durch eine
OAM-Steuerung des zweiten Knotens zum Aktualisieren der OAM-Informationen
verwendet wird. Die aktualisierten OAM-Informationen werden verwendet,
um den optischen Kreuzverbindungsschalter des zweiten Knotens zu
steuern. Das gedemultiplexte optische Nutzlastsignal ist einem optischen
Weg zugeordnet, der in dem Kreuzverbindungsschalter des zweiten
Knotens eingerichtet ist.
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Die
EP 0 740 441 A offenbart
ein Kommunikationsnetzwerk, das einen Satz von Hosts und schalterbasierten
Etiketttausch-Kommunikationsknoten aufweist, wobei jeder Knoten
einen Steuerprozessor aufweist, der ebenfalls ein Host ist, der
Nachrichten über
die Schaltvorrichtung in dem zugeordneten Knoten desselben sendet
und empfängt.
Zumindest einer der Hosts umfasst eine Verteilungsbaumeinrichtungsprozedur.
Diese Prozedur speichert Quell- und Bestimmungsortdaten, die einen
Satz von Quell-Hosts und einen Satz von Bestimmungsort-Hosts in
dem Kommunikationsnetzwerk bezeichnen, und definiert einen Verteilungsbaum
von virtuellen Verbindungen. Die bezeichneten Quell-Hosts und Bestimmungsort-Hosts können die
Steuerprozessoren von einigen oder allen Netzwerkknoten umfassen.
Die definierten virtuellen Verbindungen umfassen eine virtuelle
Verbindung von jedem bezeichneten Quell-Host zu allen bezeichneten
Bestimmungsort-Hosts
und Nachrichtenetiketten für
alle Nachrichten, die durch die Quell-Hosts gesendet werden, um zu
den Bestimmungsortknoten geleitet zu werden. Die virtuellen Verbindungen
fördern
jede Nachricht von den Quell-Hosts, die die definierten Nachrichtenetiketten
aufweisen, zu allen bezeichneten Bestimmungsort-Hosts als eine einzige
Sammelsendenachricht (Multicast-Nachricht). Die Nachrichtenetiketten sind
definiert, so dass überlappende
Abschnitte der virtuellen Verbindungen die gleichen Nachrichtenetiketten
verwenden. Alle Knoten in dem Verteilungsbaum sind durch ein Senden
von einer oder mehreren virtuellen Verbindungseinrichtungsnachrichten programmiert,
die die Knoten in dem Verbindungsbaum über die Etiketttauschdaten
anweisen, die in jedem derartigen Knoten gespeichert werden sollen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Technik
zu schaffen, um die Verbindungen und die Topologie eines optischen Netzwerks
zu bestimmen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein
Verfahren gemäß Anspruch
9 gelöst.
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Folglich
bleibt ein Bedarf nach einer verbesserten Technik zum Bestimmen
der Verbindungen und der Topologie eines optischen Netzwerks bestehen.
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Zusammenfassung
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Diese
Bedürfnisse
werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung weist eine Vorrichtung einen optischen Schalter zum Leiten
(Routen) optischer Signale auf, wobei der optische Schalter Tore
(Ports) umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Lichtquelle,
einen Lichtdetektor und eine Steuerschaltung, die mit dem optischen
Schalter verbunden ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein optisches Netzwerk offenbart,
das eine Mehrzahl von optischen Knoten umfasst. Ein Knoten umfasst
einen optischen Schalter zum Leiten von optischen Signalen, wobei
der optische Schalter Tore umfasst. Ferner weist der Knoten eine
Lichtquelle, einen Lichtdetektor und eine Steuerschaltung auf, die mit
dem optischen Schalter verbunden ist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen einer
Topologie eines Netzwerks offenbart. Zuerst werden Verbindungsinformationen
eines ersten Tors eines ersten Knotens bestimmt. Dann wird ein Weg-Router
mit den Verbindungsinformationen aktualisiert.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Entdecken eines
optischen Verbindungswegs offenbart. Zuerst wird eine erste Identifikation
von einem ersten Tor eines ersten Knotens gesendet. Dann wird die
erste Identifikation an einem ersten Tor eines zweiten Knotens empfangen.
Der Verbindungsweg ist zwischen dem ersten Tor des ersten Knotens
und dem ersten Tor des zweiten Knotens.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
ersichtlich, die durch ein Beispiel die Prinzipien der Erfindung
darstellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine vereinfachte Darstellung eines optischen Netzwerks, das optische
Knoten des Stands der Technik umfasst; und
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2 ist
eine vereinfachte Darstellung eines optischen Netzwerks gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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Wie
es zu Darstellungszwecken in den Zeichnungen gezeigt ist, ist die
vorliegende Erfindung in einer Optikknotenvorrichtung verkörpert, die einen
optischen Schalter zum Leiten optischer Signale aufweist, wobei
der optische Schalter Tore umfasst. Die Vorrichtung umfasst ferner
eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und eine Steuerschaltung,
die mit dem optischen Schalter verbunden ist. Der optische Knoten
sendet die Knotenidentifikation desselben über jedes der Tore desselben
und hört
ferner auf jedes der Tore desselben, um Knotenidentifikationen von
anderen optischen Knoten zu erfassen, die mit dem optischen Knoten
verbunden sind.
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Mit
Bezug auf 2 umfasst ein optisches Netzwerk 200 eine
Mehrzahl von optischen Knoten. Der Kürze halber sind lediglich drei
Knoten in 2 gezeigt. Dieselben sind ein
Knoten ND210, ein Knoten NE220 und ein Knoten NF230. Das Netzwerk 200 umfasst
eine Mehrzahl von Eingangsleitungen, die durch Leitungen 202a, 202b und 202c (kollektiv „202") dargestellt sind,
und eine Mehrzahl von Ausgangsleitungen, die durch Leitungen 204a, 204b und 204c (kollektiv „204") dargestellt sind.
Obwohl lediglich drei Knoten gezeigt sind, kann das Schaltnetzwerk 200 Hunderte
oder sogar Tausende von verbundenen optischen Knoten umfassen.
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Der
Knoten ND210 weist einen optischen Schalter 212, eine Steuerschaltung 214 und
eine Mehrzahl von Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen, oder
Tore, auf, die der Zweckmäßigkeit
halber mit ND0 bis NDn bezeichnet sind, wobei n eine Ganzzahl ist.
Typische Werte für
n können
15, 63 oder 255 sein. Der Kürze
halber wird auf die Tore des Knotens ND210 kollektiv als Tore 211 Bezug
genommen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Tore 211 Tore
des Knotens ND210 sowie Tore des Schalters 212. Der Schalter 212 kann
Mikrospiegel, eine Flüssigkeit
oder gasförmige
Elemente (kollektiv ein „Schaltelement") verwenden, um optische
Signale von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor zu richten oder
zu reflektieren.
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Eine
Lichtquelle 216 ist mit einem der Tore 211 des
Schalters 212 verbunden. Die Lichtquelle 216 kann
moduliert sein, um ein Lichtsignal zu erzeugen, das zu irgendeinem
der Tore des Schalters 212 geleitet werden kann. Ein Lichtdetektor 218 ist
mit einem anderen Tor des Schalters 212 verbunden. Der Lichtdetektor 218 kann
mit irgendeinem der Tore 211 des Schalters 212 verbunden
sein, um ein Lichtsig nal an dem verbundenen Tor zu erfassen. Bei
der aktuellen Technologie können
Lichtquellen implementiert sein, die Laserdioden verwenden. Die
Lichtdetektoren können
beispielsweise als Photodioden oder Phototransistoren implementiert
sein. Halbleiterlichtquellen und -detektoren sind in der Branche
gut bekannt und sind ohne weiteres von verschiedenen Herstellern,
beispielsweise Agilent Technologies, Inc., erhältlich.
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Die
Steuerschaltung 214, die mit dem Schalter 212 verbunden
ist, steuert den Zustand der Schaltelemente, um ein Leiten der optischen
Signale von einem ersten Tor zu einem zweiten Tor zu implementieren.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung 214 bewirken, dass
der Schalter 212 ein Tor ND1 mit einem Tor ND9 verbindet,
um ein eingehendes optisches Signal von der Leitung 202b,
die mit dem Tor ND1 verbunden ist, zu leiten, um zu dem Tor ND9
geleitet zu werden, zur Weiterleitung zu einem Tor NE1 des Knotens
NE220.
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Die
Steuerschaltung 214 kann eine Knotenidentifikation (beispielsweise „ND") für den Knoten ND210
umfassen. Vorzugsweise identifiziert die Knotenidentifikation den
Knoten ND210 innerhalb des Netzwerks 200 eindeutig. Die
Steuerschaltung 214 ist ferner mit der Lichtquelle 216 und
dem Lichtdetektor 218 verbunden. Alternativ kann die Knotenidentifikation
durch den Weg-Router geliefert werden, wenn nötig. Die Knotenidentifikation
kann ferner einen Tor-Identifikationsabschnitt
umfassen, der das Tor (des Knotens) identifiziert, durch das die
Kommunikation stattfindet.
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Der
Knoten NE220 ist dem Knoten ND210 ähnlich konfiguriert und weist
einen Schalter 222, Tore NE0 bis NEN (kollektiv Tore 221),
eine Lichtquelle 226, einen Lichtdetektor 228 und
eine Steuerschaltung 224 auf. Die Steuerschaltung 224 ist
mit dem Schalter 222, der Lichtquelle 226 und
dem Lichtdetektor 228 verbunden und weist eine Knotenidentifikation
(z. B. „NE") für den Knoten
NE220 auf.
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Die
Technik eines Bestimmens der Topologie, oder der Verbindungsinformationen,
des Netzwerks 200 kann unter Verwendung der Knoten NE220
und ND210 erläutert
werden. Die Steuerschaltung 224 bewirkt, dass der Lichtdetektor 226 optische
Signale (ein „Identifikationssignal") erzeugt, die den
Knoten NE220 identifizieren, wie beispielsweise ein Signal, das
der Knotenidentifikation „NE" entspricht. Das
Identifikationssignal kann zu jedem der Tore 221 durch
ein Leiten des Identifikationssignals unter Verwendung des Schalters 222 zu
jedem der Tore 221 gesendet werden. Vorzugsweise umfasst
das Identifikationssignal ferner Informationen hinsichtlich dessen,
von welchem Tor des Knotens NE220 das Identifikationssignal gesendet
wird.
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Das
Identifikationssignal wird durch den Knoten ND210 empfangen. Die
Steuerschaltung 214 des Knotens ND210 bewirkt, dass der
Lichtdetektor 218 optische Signale von jedem der Tore 211 des Knotens
ND210 empfängt.
Wenn der Lichtdetektor 218 mit dem Tor ND9 verbunden ist,
empfängt
der Lichtdetektor 218 das Identifikationssignal von dem Tor
NE1 des Knotens NE220. Das empfangene Identifikationssignal wird
zu der Steuerschaltung 214 weitergeleitet. Mit dem empfangenen
Identifikationssignal erkennt die Steuerschaltung 214,
dass das Tor ND9 derselben mit dem Tor NE1 des Knotens NE220 verbunden
ist, und speichert diese Verbindungsinformationen, leitet die Verbindungsinformationen
zu einem Weg-Router 240 weiter, um den Weg-Router 240 zu
aktualisieren, oder beides. Die Verbindung ist durch eine Verbindung 250 in 2 dargestellt.
Zusätzlich
kann die Steuerschaltung 214 die Verbindungsinformationen
zu einem anderen Knoten, nicht gezeigt, senden, derart, dass der
andere Knoten über die
Verbindung 219 informiert ist.
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Basierend
auf den verfügbaren
Wegen kann der Weg-Router 240 dann optische Wegverbindungen
herstellen, wenn erforderlich. Der Weg-Router 240 kann
die folgenden Komponenten umfassen: (1) Informationen über die
physikalische Wegtopologie; (2) eine Schalterkonfiguration (Anzahl
von Toren, etc.); und (3) eine aktuelle Liste von angeforderten optischen
Wegverbindungen einschließlich
dynamischer Anforderungen, um die optischen Wege zu ändern. Diese
Anforderungen müssen
die physikalische Topologie des Netzwerks nicht kennen, sondern vielmehr
eine Spezifikation der Endpunkt-Zu-Endpunkt-Verbindung.
Der Weg-Router 240 bildet die Optikwegverbindungsanforderungen
basierend auf der physikalischen Topologie auf physikalische Schalterveränderungen
ab. Das Wort „Verbindung" umfasst ohne Einschränkung relativ
statische Tor-Zu-Tor-Schalterverbindungen sowie die physikalische
Netzwerktopologie oder wie die Schalter physikalisch verbunden sind.
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Der
Prozess funktioniert auch umgekehrt. Das heißt der Knoten ND210 sendet
die Knotenidentifikation „ND" desselben über die
Tore 211 desselben als ein Identifikationssignal. Wenn
das Identifikationssignal an dem Tor ND9 gesendet wird, erfasst der
Knoten NE220 das Identifikationssignal, erkennt, dass das Tor NE1
desselben mit dem Tor ND9 des Knotens ND210 verbunden ist, und speichert
diese Verbindungsinformationen. Die Verbindungsinformationen werden
dann dem Weg-Router 240 berichtet.
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Deshalb
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Topologie des Netzwerks dynamisch unter Verwendung
selbstidentifizierender Knoten wie beispielsweise des Knotens ND210
und des Knotens NE220 bestimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung sind alle Knoten des Netzwerks 200 den dargestellten
Knoten ND210 oder NE220 ähnlich
konfiguriert. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Bei dem Netzwerk 200 umfasst
der Knoten NF230 weder eine Lichtquelle noch einen Lichtdetektor;
jedoch kann die Routentopologie desselben manuell in den Weg-Router
eingegeben werden. In dem Fall, dass ein derartiger Knoten mit Knoten
mit einer Knotenidentifikationsfähigkeit
verbunden ist, kann eine derartige Topologie gefunden werden.
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Die
Verbindungsinformationserfassung kann für unbenutzte Tore durchgeführt werden.
Das heißt für die Tore,
für die
keine Verbindungsinformationen existieren. Alternativ kann die Verbindungsinformationserfassung
sogar für
verwendete Tore unter Verwendung von Überwachungskanälen oder
-bändern durchgeführt werden.
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Der
Weg-Router 240 kann die Verbindungsinformationen in einer
Routing-Tabelle beibehalten. Alternativ können die Verbindungsinformationen durch
die Knoten selbst in einer verteilten Weise beibehalten werden.
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Aus
dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung
neuartig ist und Vorteile gegenüber
dem Stand der Technik bietet. Die vorliegende Erfindung resultiert
in einer automatischen Bestimmung von Verbindungsinformationen in einem
optischen Netzwerk, wobei die Verbindungsinformationen weniger fehleranfällig sind.
Obwohl ein spezifisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung oben beschrieben und dargestellt ist, soll die Erfindung nicht
auf die spezifischen Formen oder Anordnungen von Teilen begrenzt
sein, die so beschrieben und dargestellt sind. Zum Beispiel kann
jeder optische Knoten, wie beispielsweise der Knoten ND 210, eine Mehrzahl
von Lichtquellen, eine Mehrzahl von Lichtdetektoren oder beides
umfassen. Alternativ kann die Lichtquelle 216 außerhalb
des Knotens 210 gebaut sein, wobei die Identifikationssignale über eines
der Tore zu dem Knoten gesendet werden. Gleichermaßen kann
der Lichtdetektor 218 außerhalb des Knotens 210 positioniert
sein, wobei die Lichtsignale für eine
Verarbeitung zu dem externen Lichtdetektor ausgesendet werden. Die
Erfindung ist lediglich durch die folgenden Ansprüche begrenzt.