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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der optischen Kommunikation
und bezieht sich insbesondere auf ein intelligentes rekonfigurierbares
Netzwerkelement zur Verwendung in einem optischen Netzwerk mit einer
beliebigen Topologie, zum Beispiel Punkt-zu-Punkt, Ring, Maschen
etc.
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Der
zunehmende Bedarf an virtuellen privaten Netzwerken, Speicherplatzvernetzungen
(Storage Area Networking) und anderen neuen Hochgeschwindigkeitsdienstleistungen
erfordern Bandbreitenanforderungen, welche die Grenzen von heutigen
optischen Kommunikationssystemen testen. In einem optischen Netzwerk ist
ein Knoten physikalisch mit einem anderen verbunden, wobei eine
oder mehrere optische Fasern verwendet werden (siehe die 1 und 2).
Jede der Fasern kann nicht weniger als einhundert oder mehr Kommunikationskanäle tragen,
das heißt
Wellenlängen
in WDM (Wave Division Multiplex) oder dichten WDM (DWDM: Dense Wave
Division Multiplex) Systemen. Somit beginnen oder enden bei einem
Knoten mit drei Nachbarn zum Beispiel nicht weniger als dreihundert
oder mehr Wellenlängensignale
oder werden durch einen gegebenen Knoten durchgeleitet. Jede der
Wellenlängen
kann Signale mit Datenübertragungsgeschwindigkeiten
von bis zu 10 Gbit/s oder sogar noch mehr tragen. Somit trägt jede
Faser mehrere Terabits an Informationen. Dies ist ein gewaltiges
Ausmaß an
Bandbreite und Informationen, welche automatisch, zuverlässig, schnell
und effizient verwaltet werden müssen.
Es ist offensichtlich, dass ein großes Ausmaß an Bandbreite bereitgestellt werden
muss. Ein schnelles und automatisches Bereitstellen ermöglicht,
dass Netzwerkbandbreiten auf Anfrage auf eine flexible, dynamische
und effiziente Art und Weise verwaltet werden. Ein weiteres sehr
wichtiges Merkmal von solchen DWDM-Netzwerken ist die Zuverlässigkeit
oder Überlebensfähigkeit
beim Auftreten eines Fehlers, wie zum Beispiel ein versehentliches
Durchtrennen einer Faser, verschiedene Typen von Hardware- und Software-Fehlern
etc. In solchen Netzwerken werden im Falle eines Fehlers die Benutzerdaten
automatisch zu ihrem Ziel über
einen alternativen oder Wiederherstellungsweg umgeleitet (neu geroutet).
Zum Beispiel sind bei dem vermaschten Netzwerk, welches in der 2 gezeigt
ist, die primären
und die Wiederherstellungswege wie folgt:
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Man
beachte, dass, wenn die primären
Wege der Anforderungen (Demands) D1 oder D2 versagen, aufgrund des
Versagens der Verbindung #2–#5
oder der Verbindung #2–#3,
ein einziger Wellenlängenkanal über die
Verbindung #1–#4
verwendet werden kann, um beide Anforderungs-IDs D1 und D2 wiederherzustellen.
Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass bei der Annahme eines Einzelpunktfehlers
entweder die Verbindung #2–#5
oder die Verbindung #2–#3
versagt, aber nicht beide zur selben Zeit. Somit kann im Gegensatz
zu 1 + 1, wobei eine Überkapazität von 100%
zur Überlebensfähigkeit
erforderlich ist, dieselbe Extrakapazität zwischen verschiedenen Anforderungen
zur Wiederherstellung geteilt werden. Dies führt zu signifikanten Einsparungen
in der gesamten Extrakapazität,
welche erforderlich ist, um überlebensfähige DWDM-Systeme zu realisieren.
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Es
hat Vorschläge
gegeben, solche vermaschten Netzwerke herzustellen, wobei Cross
Connects (automatische Schaltverteiler) verwendet werden, welche
im Falle von Kernnetzwerken (core networks) mit mehreren Nachbarn
und einer großen
Anzahl von Wellenlängen
gigantische Schaltmatrizen oder Cross Connects und mehrere O/E und
E/O-Umwandlungen erfordern, was die Kosten von einem solchen System
unerschwinglich teuer macht. Während
eine Handvoll nationalen und internationalen Netzbetreibern (carriers)
in der Lage sind, sich solch teure Systeme zu leisten, liegen solche
Systeme außerhalb
des Budgets von kleinen und lokalen Netzbetreibern und Unternehmen,
welche die sogenannten Metro- oder
Enterprise-Netzwerke betreiben. Solche Netzwerke erfordern eine
relativ kleine Anzahl von Wellenlängen aber neigen dazu, vermaschter
(„meshy") als Kernnetzwerke
(core networks) zu sein. Somit folgt hieraus, dass es einen enormen
Bedarf an DWDM-Systemen gibt, welche hochgradig modular sind und
geringe Kosten aufweisen, und welche in ihrer Kapazität und ihren
Kosten für
kleinere Kunden sowohl aufwärts
als auch abwärts
skaliert werden können.
Die Situation ist analog zu dem Fall der Personal Computer und Großrechner
(Mainframes) bei welchen die Kunden einige der Schlüsselmerkmale
von einem komplexen und großen
System wollen und benötigen,
aber sie brauchen und können
es sich nur leisten, ein kleines (hinsichtlich der Hardware) System
zu bezahlen. Die automatische Bereitstellung und Wiederherstellung
ist hochgradig wünschenswert,
aber sie ist zur Zeit für
Metro- oder Enterprise-Netzwerke unerreichbar. In solch einem Netzwerk
wird ein vollständiger
Schutz/eine vollständige
Wiederherstellung des Netzwerks bei einem einzigen Versagenspunkt
zur Verfügung
gestellt.
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Um
die Kapazität
zu vergrößern, implementieren
Netzbetreiber bis heute protokollabhängige Architekturen und Schalter/Cross
Connects, zum Beispiel SONET (Synchronous Optical Network)/SDH (Synchronous Digital
Hierarchy), welches mit seiner Ringarchitektur multiplext, ATM (Asynchronous
Transfer Mode) und Faserkanal-Schalter etc.
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Solche
Netzwerke, welche einen Schutz gegen verschiedene Typen von Fehlern
zur Verfügung
stellen, umfassend die Faserunterbrechung, sind teuer und arbeiten
nur bei einer Ringarchitektur und spezifischen Protokollen.
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EP-A-0
644 704 zeigt ein optisches Punkt-zu-Punkt-Übertragungssystem mit verschiedenen
optischen Empfängern
und Sendern, welche durch optische Fasern miteinander verbunden
sind und durch optische Schalter geschaltet werden. WO 00/34972
A zeigt ein rekonfigurierbares Netzwerk mit mehreren Wellenlängen mit
einer sehr komplexen Struktur, umfassend verschiedene Multiplexer
und Demultiplexer. EP-A-0 594 198 zeigt einen Crossbar-Schalter
zum Synthetisieren mehrere Topologien zum Verbinden von Backplans (Rückwandplatinen/Bus-Leiterplatten)
in einem Kommunikationssystem. WO 01/16558 A beschreibt einen Dense-Wavelength-Division-Multiplexer.
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EP-A-1
322 057, welches Dokument nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung
veröffentlicht
wurde, offenbart eine Knotenstruktur eines Netzwerkes mit zwei Netzwerk-Schnittstellenmodulen,
die in einem Punkt-zu-Punkt-Netzwerk verwendet werden kann.
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Es
ist die Aufgabe vorliegenden Erfindung, ein rekonfigurierbares Netzwerkelement
zur Verfügung stellen,
welches das Aufbauen und Anpassen eines optischen Netzwerksystems
entsprechend den Anforderungen von einem individuellen Netzbetreiber
(Carrier) ermöglicht,
wobei eine hohe Flexibilität
und geringe Kosten zur Verfügung
gestellt werden. Mit dem rekonfigurierbaren Netzwerkelement soll
es möglich
sein, ein Netzwerksystem aufwärts
und abwärts
zu skalieren, auf die individuell benötigte Funktionalität, ohne
von spezifischen Architekturen und spezifischen Protokollen abhängig zu
sein. Ferner soll das Netzwerkelement kostengünstig in der Herstellung und
Installation sein, um seine weit verbreitete Verwendung zu erleichtern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein intelligentes Netzwerkelement gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
beschreiben vorzuziehende Ausführungen.
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Das
intelligente Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst wenigstens eine Backplane (Rückwandplatine/Bus-Leiterplatte)
mit einer Vielzahl von elektrischen Übertragungsleitungen, welche quer über die
Backplane verlaufen. Zudem umfasst die Backplane eine Vielzahl von
elektrischen Anschlüssen, welche
mit den Übertragungsleitungen
verbunden sind, zum Anschließen
von elektrischen Einrichtungen, wie zum Beispiel verschiedene Karten
und/oder Schaltungspakete mit einer vorbestimmten Schaltung, die
durch die Backplane miteinander verbunden werden sollen.
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Das
Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ferner wenigstens einen ersten Anschlusskartenabschnitt
(Line-Card Slice) mit wenigstens einem Empfänger zum Empfangen von optischen
Signalen aus einem vorbestimmten Weg des optischen Netzwerkes, in
welchem das Netzwerkelement integriert ist. Das Netzwerkelement
umfasst ferner wenigstens einen zweiten Anschlusskartenabschnitt
mit wenigstens einem Sender (Transmitter) zum Senden von optischen
Signalen in einen vorbestimmten Weg des optischen Netzwerks. Die
Anschlusskartenabschnitte können
lokale Anschlusskartenabschnitte oder ferngelegene (remote) Anschlusskartenabschnitte
sein, zum Beispiel kann der genannte erste Anschlusskartenabschnitt
ein lokaler Anschlusskartenabschnitt sein, und der genannte zweite
Anschlusskartenabschnitt kann ein ferner Anschlusskartenabschnitt
sein. Es ist jedoch ebenso möglich,
zwei lokale oder ferne Anschlusskartenabschnitte vorzusehen, einen
zum Empfangen und einen zum Senden von optischen Signalen aus dem
beziehungsweise in das optische Netzwerk, oder beide zum Empfangen
und Senden von optischen Signalen. Die Begriffe „lokal" und „fern" werden hier verwendet, um zwischen
zwei Anschlusskartenabschnitten zu unterscheiden, welche Sende-/Empfangs-Schnittstellen für eine lokale
Benutzereinrichtung in einem zentralen Büro oder Datenzentrum und der
Benutzereinrichtung, welche in einem entfernt gelegenen Knoten angeordnet
ist, zur Verfügung zu
stellen.
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Jeder
Anschlusskartenabschnitt mit einem Empfänger umfasst einen optoelektrischen
Wandler zum Konvertieren der empfangenen optischen Signale in elektrische
Signale. Der opto-elektrische Wandler kann in den Empfänger integriert
sein (ein sogenannter opto-elektrischer Empfänger) oder als eine unabhängige Einrichtung
an den Empfänger
angeschlossen sein. Der wenigstens eine elektrische Anschluss des
opto-elektrischen Wandlers ist an einen oder mehrere elektrische
Anschlüsse
des wenigstens einen der elektrischen Anschlüsse des Anschlusskartenabschnittes
angeschlossen.
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Jeder
Anschlusskartenabschnitt, welcher einen Sender umfasst, ist mit
einem elektro-optischen Wandler versehen, welcher in den Sender
integriert sein kann (ein sogenannter elektro-optischer Sender)
oder als eine unabhängige
Einrichtung an den Sender angeschlossen sein kann. Der elektrische
Anschluss des elektrooptischen Wandlers ist an einen oder mehreren
des wenigstens einen der elektrischen Anschlüsse des Anschlusskartenabschnittes
angeschlossen.
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Die
Anschlusskartenabschnitte sind – direkt
oder indirekt, wobei das letztere vorzugsweise mittels eines Aufnahmerahmens
(Chassis) erfolgt – in
die Backplane eingesteckt, so dass die elektrischen Anschlüsse der
Anschlusskartenabschnitte mit den elektrischen Anschlüssen der
Backplane verbunden sind und dadurch die elektrischen Anschlüsse von
verschiedenen Anschlusskartenabschnitten untereinander verbunden
sind, wodurch ihnen ermöglicht
wird, miteinander zu kommunizieren, über die elektrischen Übertragungsleitungen in
der Backplane.
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Das
Netzwerkelement gemäß der Erfindung
umfasst eine Vielzahl von Schaltanschlüssen, welche zwischen den Wandlern
der verschiedenen Anschlusskartenabschnitte und/oder zwischen den
verschiedenen Wandlern eines einzigen Anschlusskartenabschnittes
vorgesehen sind. Die Schaltanschlüsse ermöglichen vorbestimmte aber rekonfigurierbare
elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen optischen Empfängern und
Sendern in dem Netzwerkelement untereinander. Die Schaltanschlüsse können auf
der Backplane vorgesehen sein, es wird jedoch vorgezogen, dass sie
auf den Anschlusskartenabschnitten vorgesehen werden, so dass einer
oder mehrere der elektrischen Anschlüsse eines Wandlers auf einem
Anschlusskartenabschnitt elektrisch mit einem vorbestimmten elektrischen
Anschluss oder einem Satz von Anschlüssen des Anschlusskartenabschnittes
verbunden werden kann, oder mit einem oder mehreren der elektrischen
Anschlüsse von
einem oder mehreren weiteren Wandlern auf demselben Anschlusskartenabschnitt.
Vorzugsweise ermöglichen
die Schaltanschlüsse
eine rekonfigurierbare Verbindung untereinander zwischen verschiedenen
elektrischen Anschlüssen
durch Verwenden von Software oder von Softwarebefehlen, das bedeutet,
die Intelligenz, welche durch Software angeboten wird, kann verwendet
werden, um in Echtzeit zu bestimmen, welche Anschlüsse miteinander
verbunden werden, um dynamisch auf die verschiedenen möglichen
Netzwerkzustände zu
reagieren.
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Zum
Schalten von Signalen aus einem ersten Weg auf einen zweiten Weg – zum Beispiel
einem primären
Weg auf einen Wiederherstellungsweg – umfasst das Netzwerkelement
vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Cross Connect, welcher
erste elektrische Anschlüsse
zum Empfangen und/oder zur Eingabe von elektrischen Signalen und
zweite elektrische Anschlüsse
zum Senden und/oder Ausgeben von elektrischen Signalen umfasst.
Der elektrische Cross Connect leitet elektrische Signale von ausgewählten ersten
zu ausgewählten
zweiten elektrischen Anschlüssen,
wodurch er gleichzeitig den Weg der Signale durch das Netzwerk bestimmt.
Der elektrische Cross Connect ist in die Backplane – direkt
oder indirekt – eingesteckt,
wobei die elektrischen Anschlüsse
des Cross Connects mit den elektrischen Anschlüssen der Backplane derart verbunden
sind, dass die ersten elektrischen Anschlüsse über die elektrischen Übertragungsleitungen
der Backplane mit elektrischen Anschlüssen von ausgewählten ersten
Anschlusskartenabschnitten (mit wenigstens einem Empfänger) untereinander
verbunden sind, und die zweiten elektrischen Anschlüsse des
Cross Connects über
die elektrischen Übertragungsleitungen
mit elektrischen Anschlüssen
von ausgewählten
zweiten Anschlusskartenabschnitten (mit wenigstens einem Sender)
untereinander verbunden sind.
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Um
die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlusskartenabschnitten
und dem Cross Connect kurz zu halten, um eine geringe Signaldämpfung zu
erreichen, sind die Anschlusskartenabschnitte und der wenigstens
eine Cross Connect vorzugsweise auf eine solche Art und Weise auf
der Backplane verteilt angeordnet, dass jeder Cross Connect elektrisch
zwischen einer vorbestimmten Anzahl von Anschlusskartenabschnitten
mit wenigstens einem Empfänger
und Anschlusskartenabschnitten mit wenigstens einem Sender beidseitig
(sandwichartig) eingeschlossen ist. Durch diese Anordnung werden
die elektrischen Signale aus einem ersten Anschlusskartenabschnitt,
zum Beispiel einem lokalen Anschlusskartenabschnitt, über sehr
kurze Übertragungsleitungen
zu dem Cross Connect und dann weiter aus dem Cross Connect über sehr
kurze Übertragungsleitungen
zu dem zweiten Anschlusskartenabschnitt, zum Beispiel einem fernen
Anschlusskartenabschnitt, übertragen.
Die verschiedenen Anschlusskartenabschnitte und die elektrischen
Cross Connects können
an der Backplane zum Beispiel entweder direkt angeschlossen sein
oder als Stecker in Modulen.
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Insbesondere
in bidirektionalen Netzwerkarchitekturen umfasst jeder Anschlusskartenabschnitt
vorzugsweise sowohl einen optischen Sender als auch einen optischen
Empfänger
zusammen mit den entsprechenden Wandlern. In bidirektionalen Netzwerkarchitekturen
ist jeder Knoten durch wenigstens zwei getrennte Leitungen für den Signalverkehr
mit einem anderen Knoten verbunden, wobei sich die Signale in entgegengesetzte
Richtungen bewegen. Die Signale, welche einen Knoten erreichen,
werden durch den Empfänger
empfangen und konvertiert, und die Signale, welche den Knoten verlassen,
werden vorzugsweise durch den optischen Sender von jeweils jedem
Anschlusskartenabschnitt konvertiert und gesendet.
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Zur
Verwendung des Netzwerkelementes in einem DWDM-Netzwerksystem umfasst
das Netzwerkelement vorzugsweise wenigstens eine Filtereinheit zum
Umwandeln der optischen Signale mit mehreren Wellenlängen in
Signale individueller Wellenlängenkanäle. Die
Filtereinheit ist derart in einem optischen Weg vor (mit Bezug auf
die Bewegungsrichtung der optischen Signale) einem optischen Empfänger eines
Anschlusskartenabschnittes oder hinter einem optischen Sender eines
Anschlusskartenabschnittes angeordnet. Die Filtereinheit ist vorzugsweise
in einer oder mehreren Filterkarten implementiert, welche – direkt
oder indirekt, das letztere vorzugsweise mittels eines Aufnahmerahmens – in die
Backplane einsteckbar sind. Durch die Verwendung der Übertragungsleitungen,
welche quer über
die Backplane verlaufen, und der entsprechenden elektrischen Anschlüsse können die
Filtereinheiten oder -karten elektrisch verwaltet und gesteuert
werden, über
die Backplane oder durch elektrische Einrichtungen, die an die Backplane
angeschlossen sind.
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Die
Filtereinheit umfasst vorzugsweise eine modulare Struktur mit verschiedenen
Stufen, wobei jede Stufe wenigstens eines von einem Bandpassfilter,
einem Interleaver und einem DWDM-Filter umfasst. Durch Verwenden
einer modularen Struktur können
eine sehr hohe Flexibilität
und geringe Kosten zum Herstellen und Integrieren der Filtereinheiten
in das Netzwerkelement erreicht werden. Die modulare Struktur der
Filtereinheiten wird in größerem Detail
später
in diesem Dokument beschrieben werden.
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Zum
zur Verfügung
Stellen von sehr hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten
umfasst das Netzwerkelement vorzugsweise eine einzige Backplane
zum zur Verfügung
Stellen der elektrischen Verbindungen zwischen den verschiedenen
Einrichtungen wie den Anschlusskartenabschnitten, den elektrischen
Cross Connects, den Filterkarten etc. Ferner können durch Kombinieren von
DWDM-Anschlusskartenabschnitten,
Filtern und optischer Cross Connect-Funktionalität in einer einzigen Hardwareeinheit
des Netzwerkelementes hochflexible und zuverlässige optische Netzwerkarchitekturen
realisiert werden, welche beliebige Datenprotokolle unterstützen können. Die
Hardware in solchen Netzwerken kombiniert mit der hochentwickelten
Softwareintelligenz kann verwendet werden, um fortgeschrittene Leistungen,
wie zum Beispiel das dynamische Bereitstellen/den Bandbreitenhandel
(bandwidth trading), ferngesteuerte Leistungsüberwachung und eine schnelle
automatische Wiederherstellung etc. zu unterstützen. Intelligente optische
Schalter und Cross Connects können verwendet
werden, um virtuell jede Netzwerktopologie zu unterstützen, umfassend
Punkt-zu-Punkt-, Ring- und vermaschte Architekturen, was Dienstleistungsanbietern
ermöglicht,
ihre existierende Infrastruktur zu entwickeln, während sie gleichzeitig sowohl
Kapital- als auch Betriebskosten begrenzen. Wohingegen überlebensfähige Ringarchitekturen
die Reservierung von 100% überschüssiger Kapazität erfordern, überlassen
die vermaschten Architekturen die Auswahl von Schutz den Dienstleistungsanbietern
selber, was die Kosten um nicht weniger als 70% mit annehmbaren
kritischen Wiederherstellungszeiten reduziert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es
dem Betreiber, variierende Niveaus an Flexibilität und Überlebensfähigkeit in optischen Netzwerken
und Kostenkompromisse mit gewünschten
Merkmalen und vice versa zu erreichen.
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Das
Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung unterstützt
eine oder mehrere unidirektionale optische Faserverbindungen zwischen
einem Paar von Knoten ohne jegliche Beschränkung der gesamten Anzahl von
Knoten in dem Netzwerk oder der Anzahl von nächsten Nachbarn, welche ein
vorgegebener Knoten aufweisen kann. Alle unidirektionalen oder bidirektionalen
optischen Faserverbindungen unterstützen Multiwellenlängensignale.
In einer vorzuziehenden Ausführung
beträgt
die maximale Anzahl von Wellenlängen
in den vorgenannten Multiwellenlängensignalen
zweiundsiebzig.
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Die
Komponenten eines gegebenen Netzwerkelements gemäß der vorliegenden Erfindung
sind bitraten- und protokolltransparent. Dies impliziert, dass das
Netzwerkelement konfigurierbar für
verschiedene Bitraten und Netzwerkdatenprotokolle ist, unter der
Intelligenz, welche durch Hardware- und Softwareprogrammierung bei
statischen oder dynamischen/Echtzeit-Operationszuständen zur Verfügung gestellt
wird. Das Netzwerkelement kann verwendet werden, um optische Netzwerke
mit einer beliebigen Topologie aufzubauen, um eine automatische
oder Zeige-und-Klicke (point-and-click) Bereitstellung, Fehlerschutz/Widerherstellung und
andere Dienstleistungen wie den Bandbreitenhandel (bandwidth trading)
etc. bei einer zentralisiert verteilten oder Hybridform von Netzwerkmanagementsystemen
zur Verfügung
zu stellen, welches verschiedene Softwaremodule umfasst, wie nachfolgend
in diesem Dokument beschrieben werden wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen beschrieben werden, welche beigefügt sind, um ein weiteres Verständnis der
Erfindung und ihres Hintergrunds zur Verfügung zu stellen.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
ein Diagramm, welches Beispiele von Netzwerkarchitekturen zeigt,
in welchen das Netzwerkelement gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann;
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2 ist
ein Diagramm, welches die Verwendung einer Cross Connect-Funktionalität des Netzwerkelementes
in einem DWDM-Netzwerk zeigt;
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3 zeigt
eine vorzuziehende Ausführung
mit zwei Anschlusskartenabschnitten und einem einzigen Cross Connect;
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4 zeigt
im größeren Detail
die Funktionalität
der Schaltanschlüsse
auf zwei Anschlusskartenabschnitten;
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5 zeigt
den modularen Anschluss der Anschlusskartenabschnitte an einen elektrischen
Cross Connect;
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6 zeigt
die Unterschiede zwischen den Anschlusskartenabschnitten gemäß der vorliegenden
Erfindung und einer Anschlusskartenarchitektur gemäß dem Stand
der Technik;
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7 zeigt
die verteilte Anordnung von Anschlusskartenabschnitten und Cross
Connects auf einer Backplane;
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8 zeigt
verschiedene Stufen von einem Demultiplexer einer vorzuziehenden
Ausführung
einer Filtereinheit;
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9 zeigt
verschiedene Stufen eines Multiplexers einer vorzuziehenden Ausführung einer
Filtereinheit;
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10 zeigt
eine vorzuziehende Ausführung
einer Netzwerkelementarchitektur mit redundanten Leistungsversorgungen,
Cross Connects, Knoten-PCs, Überwachungskarte(n),
Anschlusskartenabschnitten, Filtereinheiten etc.;
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11 zeigt
die Implementierung von Überwachungskanälen in einem
Netzwerkelement;
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12 zeigt
eine Konfiguration eines Netzwerkelementes mit einem Einrichtungsschutz;
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13 zeigt
eine Konfiguration eines Netzwerkelementes mit einem Kartenschutz;
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14 zeigt
eine Ausführung
des Netzwerkelementes in einer einzigen Hardwareeinheit;
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15 zeigt
die Verbindung der Überwachungskanäle zwischen
verschiedenen Netzwerkelementen;
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16 zeigt
eine vorzuziehende Ausführung
einer Architektur der Knotensoftware zur Verwendung in einem Netzwerkelement.
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In
der 1 sind verschiedene Netzwerkarchitekturen gezeigt,
in welchen das Netzwerkelement gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. Aufgrund der modularen, flexiblen Struktur
des Netzwerkelementes kann es in beliebigen Netzwerkarchitekturen
verwendet werden, wie Ring-, Punkt-zu-Punkt-, vermaschten Netzwerken
und Mischungen hieraus.
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Die
Cross Connect-Funktionalität
von einem Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem zusätzlichen
elektrischen Cross Connect ist in der 2 gezeigt.
Fünf Knoten
sind gezeigt (#1–#5),
jeder von diesen mit einem Netzwerkelement gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Architektur ist unabhängig (oder
transparent) von dem Datenprotokoll und verwendet eine übliche Hardware-
und Software-Plattform. In diesem Beispiel gibt es eine oder mehrere
optische Faserverbindungen zwischen einem Paar von Knoten. Die Verbindungen
können
entweder unidirektional (mit einer einzigen Faser) oder bidirektional
(zwei Fasern mit einer Faser für
jede Richtung) sein. Zum Beispiel sind zwei bidirektionale Verbindungen
zwischen den Knoten #1 und #2 in der 2 gezeigt.
Zwischen den fünf
Knoten sind acht bidirektionale Verbindungen gezeigt.
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Die
Benutzer können
zwischen jedem Paar von Knoten durch Verwenden eines beliebigen
Datenprotokolls und einer beliebigen Daten-Terminaleinrichtung kommunizieren
(zum Beispiel A, B, C etc.). Das Datenprotokoll kann das Aufbauen
eines unidirektionalen oder bidirektionalen Weges zwischen einem
Paar von Knoten erfordern. Beispiele von Datenprotokollen umfassen
ESCON, FICON, Fiber Channel, Gigabit Ethernet, SDH/SONET, ATM, Packet
Over SDH/SONET etc. Zum Beispiel kommunizieren die Benutzer zwischen
den Knoten #1 und #5 und zwischen den Knoten #1 und #3, wobei sie
die Protokolle A und C verwenden, jeweils mit den Anforderungs-IDs
D1 und D2 (vgl. die Tabelle 1). Im Gegensatz zur Ringarchitektur,
bei welcher jeder Knoten nur zwei Nachbarn hat, kann in vermaschten
Netzwerken jeder Knoten eine beliebige Anzahl von Nachbarn haben.
Zum Beispiel weist jeder der Knoten #2, #3, #4 und #5 in der 2 drei
Nachbarn auf.
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In
der 3 ist eine Ausführung eines Netzwerkelementes 1 mit
zwei Anschlusskartenabschniten (line-card slices) 10, 20,
welche in eine Backplane 2 eingesteckt sind, gezeigt. Jeder
Anschlusskartenabschnitt – der
lokale Anschlusskartenabschnitt 10 und der ferne Anschlusskartenabschnitt 20 – umfasst
eine Anzahl von elektrischen Anschlüssen 19, 29,
welche mit den elektrischen Anschlüssen 4 der Backplane 2 verbunden sind.
Der Anschlusskartenabschnitt 10 umfasst einen Empfänger 11 zum
Empfangen von optischen Signalen aus dem Netzwerksystem. Angeschlossen
an den Empfänger 11 ist
ein opto-elektrischer Wandler 12 zum Konvertieren der optischen
Signale in elektrische Signale. Der elektrische Anschluss 13 des
opto-elektrischen Wandlers 12 ist als ein Schaltanschluss
(switch terminal) 30 implementiert, welcher geschaltet
werden kann, das heißt
elektrisch durch Software oder Hardware mit einem der elektrischen
Anschlüsse 19 des
Anschlusskartenabschnittes 10 verbunden werden kann.
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Der
Anschlusskartenabschnitt 20 umfasst einen Sender (Transmitter) 21 zum
Senden von optischen Signalen in das Netzwerksystem, und an den
Sender 21 angeschlossen ist ein elektro-optischer Wandler 22, welcher
elektrische Signale von der Backplane 2 über die
elektrischen Anschlüsse 29 des
Anschlusskartenabschnittes 20 und den elektrischen Anschluss 23 empfängt. Der
elektrische Anschluss 23 des Wandlers 22 ist als
ein Schaltanschluss 30 implementiert, welcher geschaltet
werden kann, das heißt
elektrisch durch Software oder Hardware verbunden, mit einem ausgewählten der
Anschlüsse 29 des
Anschlusskartenabschnittes 20. Der Wandler 22 konvertiert
die empfangenen elektrischen Signale in optische Signale und kommuniziert
dieselben dem Sender 21.
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Zwischen
den Anschlusskartenabschnitten 10 und 20 ist ein
elektrischer Cross Connect 40 elektrisch beidseitig (sandwichartig)
eingeschlossen angeordnet. Das bedeutet, dass die elektrischen Anschlüsse des Anschlusskartenabschnittes 10 an
erste elektrische Anschlüsse 41 des
Cross Connects 40 angeschlossen sind und die zweiten elektrischen
Anschlüsse 42 des
Cross Connects 40 an die elektrischen Anschlüsse 29 des
Anschlusskartenabschnittes 20 angeschlossen sind. Wie in
der 3 gezeigt ist, gibt es einen einzigen elektrischen
Anschluss des Anschlusskartenabschnittes 10, der mit einem
einzigen ersten elektrischen Anschluss des Cross Connects 40 verbunden
ist, und ein einziger zweiter elektrischer Anschluss des Cross Connects 40 ist
mit einem einzigen elektrischen Anschluss des Anschlusskartenabschnittes 20 verbunden.
Die anderen elektrischen Anschlüsse
des Cross Connects 40 können
mit Anschlüssen
von anderen Anschlusskartenabschnitten (nicht gezeigt) verbunden
sein.
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Ferner
umfasst der elektrische Cross Connect 40 Schaltanschlüsse 30 zum
Verbinden von ausgewählten
ersten elektrischen Anschlüssen 41 mit
ausgewählten
zweiten elektrischen Anschlüssen 42.
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Die
Verbindungen untereinander zwischen verschiedenen Schaltanschlüssen können manuell
oder durch einen Softwarebefehl rekonfiguriert werden, durch Verwendung
von hardwareintegrierten Schaltern oder Cross Connects.
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Die
Anschlusskartenabschnitte 10, 20 der 3 sind
angepasst zur Verwendung in bidirektionalen optischen Netzwerken.
Daher umfasst die Anschlusskarte 10 einen zusätzlichen
Sender (Transmitter) 21',
und die Anschlusskarte 20 umfasst einen zusätzlichen
Empfänger 11', jeweils mit
den entsprechenden Wandlern 12', 22'.
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Die
Verwendung von einem elektrischen Cross Connect weist verschiedene
Vorteile über
Netzwerkelemente mit optischen Cross Connects auf, welche opto optische
Schalter und einen teuren individuellen Faseranschluss mit allen
Eingängen
des OXC (Optischen Cross Connect) Chips erfordern. Ein Netzwerkelement, welches
einen optischen Cross Connect aufweist, erfordert eine O/E/O-Wandlung
(opto-elektrisch-optisch) auf jeder Seite des OXC-Chips. Ferner
sind die opto-optischen Schalter (zum Beispiel heutzutage basierend
auf MEMS- und Bubble-Switch-Technologien)
teuer bei der Herstellung.
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In
der 4 ist die Anordnung von Schaltanschlüssen auf
Anschlusskartenabschnitten gezeigt. Jeder der beiden gezeigten Anschlusskartenabschnitte
kann ein lokaler oder ein ferner Anschlusskartenabschnitt sein.
Jeder Anschlusskartenabschnitt 10/20 umfasst eine
Einrichtung zum Empfangen und eine Einrichtung zum Senden von optischen
Signalen. Jede empfangende Einrichtung 15 umfasst einen
Empfänger,
einen opto-elektrischen Wandler und einen CDR-Schaltung (clock-and-data-recovery).
Die CDR stellt eine elektronische Regeneration von Datensignalen
sowie eine Fehlererfassung (unabhängig von der Datenübertragungsgeschwindigkeit
und dem Datenprotokoll) zur Verfügung,
wobei sie die Bitfehlerrate (bit-error-ratio), Taktverlust (loss-of-clock)
und andere Signale verwendet.
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In
der gezeigten Ausführung
ist der Empfänger
der empfangenden Einrichtung 15 eine Photodiode.
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Wie
zuvor beschrieben worden ist, stellen die CDR-Chips in den Anschlusskartenabschnitten
(lokale LLC und ferne RLC) wichtige Informationen zur Verfügung, welche
sich auf die Signalqualität
beziehen, wie zum Beispiel die Bitfehlerrate (BER: bit-error-ratio)
und den Taktverlust (LOC: loss-of-clock), welche zur vom Datenprotokoll
unabhängigen
Fehlererfassung und zur Überwachung
verwendet werden können.
Alle der gezeigten CDR-Chips sind jedoch optional.
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Jede
sendende Einrichtung 16 der gezeigten Ausführung umfasst
eine CDR-Schaltung,
einen elektro-optischen Wandler und einen Sender. Das CDR dient dazu,
Jitter zu eliminieren, der durch die Cross Connects 40 eingeleitet
wird, welche elektrisch beidseitig zwischen der empfangenden Einrichtung 15 und
der sendenden Einrichtung 16 eingeschlossen sind. Der Sender
der gezeigten sendenden Einrichtung 16 ist eine Laserdiode.
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Die
Anschlusskartenabschnitte 10, 20 sind in eine
Backplane (nicht gezeigt) eingesteckt. Es sind ferner zwei elektrische
Cross Connects (EXC1, EXC2) 40 vorgesehen, welche ebenso
in die Backplane eingesteckt sind. Die Cross Connects 40 und
die Anschlusskartenabschnitte 10, 20 sind über die
elektrischen Übertragungsleitungen
der Backplane untereinander verbunden.
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Mittels
der Schaltanschlüsse 30 kann
die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen empfangenden Einrichtungen
und sendenden Einrichtungen bestimmt werden. In der 4 sind
die verschiedenen Schaltanschlüsse 30 als
A, A1, A2, B1, B2, C, C1, C2, D1, D2, E1, E2, F bezeichnet. Durch
Verwenden eines Softwarebefehls können in der gezeigten Ausführung die
folgenden Verbindungen hergestellt werden: A kann mit A1 oder A2
verbunden werden, B1 oder B2 kann mit C1 verbunden werden. C1 oder
C2 kann mit C verbunden werden. D1 oder D2 kann mit E1 verbunden
werden. E1 oder E2 kann mit F verbunden werden.
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Wenn
A mit A2 verbunden ist und C2 mit C verbunden ist, wird ein sogenannter
Rückkopplungsmodus (loop-back
mode) zur Verfügung
gestellt. Dies kann sehr hilfreich bei der Störungserkennung der Hardware sowie
der Software sein.
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Wenn
A mit A1 verbunden ist, wird das Signal zu beiden gesendet, EXC1
und EXC2. Die geschalteten Ausgaben sind an D1 und D2 verfügbar. Das
Signal entweder von EXC1 oder von EXC2 kann jeweils durch Verbinden
von D1 oder D2 mit E1 ausgewählt
werden. Dies ermöglicht
das Fortsetzen des Betriebs des Netzwerkelementes sogar dann, wenn
eines der Cross Connects 40 (EXC1 oder EXC2) versagt. E1
oder E2 können
mit F verbunden werden, in Abhängigkeit jeweils
davon, ob die Ausgabe von den Cross Connects 40 verwendet
wird oder ob die Rückkopplungsmodi
verwendet werden.
-
Ferner
ist es mit der gezeigten Ausführung
des Netzwerkelementes in der 4 möglich, eine
herkömmliche
Anschlusskarte (line-card) zu realisieren, ohne EXCs zu verwenden.
Wenn die gezeigten Anschlusskartenabschnitte (live-card slices)
benachbart zueinander in die Backplane eingesteckt werden, zum Beispiel
in benachbart angeordnete Schlitze des Hauptaufnahmerahmens, und
wenn A mit A3 verbunden wird, wobei A3 permanent mit E3 verbunden
ist, und E3 mit F verbunden wird, und G mit H3 verbunden wird, wobei H3
permanent mit C verbunden ist, und C mit C verbunden wird, werden
die Struktur und die Funktionalität einer herkömmlichen
Anschlusskarte einfach realisiert.
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Die 5 zeigt
den modularen Anschluss der Anschlusskartenabschnitte in einer beidseitig
einschließenden/sandwichartigen
Anordnung im Hinblick auf die elektrischen Cross Connects. In der 5a ist ein Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Knoten #i gezeigt. Das gezeigte Netzwerkelement
umfasst verschiedene Anschlusskartenabschnitte und Filtereinheiten,
welche um ein Cross Connect 40 herum angeordnet sind. Die
Anschlusskartenabschnitte und die Filtereinheiten sind nicht im
Detail gezeigt, sondern nur die Anordnung im Hinblick auf den Cross
Connect. Es sind Faserverbindungen zu verschiedenen Nachbarknoten
gezeigt, zum Beispiel #k und #j. Der Knoten #i empfängt und
sendet optische Signale zu jedem der Netzwerkknoten. Die optischen
Signale werden empfangen und entschachtelt (demultiplexed) (DMUX),
jeweils durch einen Anschlusskartenabschnitt zusammen mit einer
Filtereinheit. Analog werden die Signale zum Senden gemultiplext
(gebündelt)
(MUX) und übertragen,
durch einen Anschlusskartenabschnitt zusammen mit einer Filtereinheit.
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Auf
einer Seite (unten auf der linken Seite) des Cross Connects 40 in
der 5a ist eine lokale oder Add/Drop-Schnittstelle
(Abzweigschnittstelle) 17 gezeigt.
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Mittels
der Schnittstelle 17 kann ein Benutzer Signale in dem Knoten
#i hinzufügen
oder abziehen, oder er kann den Signalverkehr in dem Knoten #i steuern.
Solch eine lokale Add/Drop-Schnittstelle 17 kann ebenso
in die Backplane eingesteckt und mit den elektrischen Anschlüssen derselben
verbunden werden.
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In
der 5b ist ein weiteres Diagramm der
elektrisch beidseitig einschließenden
Anordnung von Anschlusskartenabschnitten und lokalen Add/Drop-Schnittstellen 17 für einen
elektrischen Cross Connect 40 gezeigt. Alle der gezeigten
Anschlusskartenabschnitte können
als ferne/ferngelegene Anschlusskartenabschnitte 20 betrachtet
werden, welche Signale von den Knoten i, j empfangen und Signale
zu den Knoten i',
j' senden. Auf der
lokalen Seite des gezeigten Netzwerkelementes sind Add/Drop-Schnittstellen 17 zum
Bearbeiten der Signale in dem Knoten durch einen Benutzer angeordnet.
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Die Überlebensfähigkeit
bei einem Versagen eines Cross Connects wird dadurch zur Verfügung gestellt,
dass die Option verwendet wird, einen redundanten Cross Connect
in die Backplane einzustecken. Die elektrischen Ausgabesignale von
den verschiedenen Anschlusskartenabschnitten sind mit beiden (dem
ursprünglichen
sowie dem redundanten) Cross Connects verbunden. Ein vorgegebener
Anschlusskartenabschnitt wählt
entweder manuell oder automatisch die beste Ausgabe von einem der
beiden Cross Connects aus.
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Um
die Kosten auf einem niedrigen Niveau zu halten, umfasst eine vorzuziehende
Ausführung
des Netzwerkelementes gemäß der Erfindung,
zum Beispiel in einer Ausführung,
wie sie in der 5 gezeigt ist, verteilt angeordnete
Anschlusskartenabschnitte und elektrische Cross Connects innerhalb
von einem einzigen Aufnahmerahmen (Chassis).
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In
der 6 ist der Unterschied zwischen einer Architektur
von Übertragungsanschlusskarten
gemäß dem Stand
der Technik und der verteilten Anordnung der Anschlusskartenabschnitte
gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Die Architektur, welche in der 6a gezeigt
ist, wurde im wesentlichen für Punkt-zu-Punkt-Netzwerke
hergestellt, in welchen Signale stets an den beiden Kommunikationsknoten
enden. In flexibleren und effizienteren Ringnetzwerken und sicherlich
in dem Fall von vermaschten Netzwerken treten die WDM-Signale häufig durch
verschiedene Knoten hindurch, bevor sie endgültig enden. In dem Fall eines Ringes
und noch eher in dem Fall von vermaschten Netzwerken ist die Anschlusskartenarchitektur
gemäß dem Stand
der Technik in ihrer Funktionalität stark beschränkt. Zum
Beispiel ermöglicht
sie nicht, dass WDM-Signale zu anderen Knoten durchgeleitet oder
geschaltet werden. Ein durchgeleitetes Signal erfordert zwei Sätze von
fernen (sendenden und empfangenden, Tx und Rx) Schnittstellen. Durch
Verwenden von zwei von den Anschlusskarten gemäß dem Stand der Technik kann
man die Durchleitungsfunktionalität erreichen, aber nicht ohne
das Aufbringen der zusätzlichen
Kosten von zwei Sätzen
von nicht verwendeten lokalen Schnittstellen. Zudem können gemäß dem Stand
der Technik, durch Verwenden von komplizierten Verbindungen der
mehreren äußeren Schaltelemente
untereinander die WDM-Signale ebenso bis zu einem beschränkten Ausmaß geschaltet
werden, welches für
bestimmte primitive Formen von WDM-Ringnetzwerken ausreichend sein
kann. Beide von diesen Techniken, welche verwendet wurden, um Anschlusskarten
gemäß dem Stand
der Technik anzupassen, sind sehr teuer, unflexibel und mühsam zu
verwenden, in dem Fall von modernen WDM-Netzwerken. Solche Beschränkungen
führen
ferner zu der Fragmentierung von optischen Netzwerkprodukten, wobei
bestimmte Produkte nur in bestimmten Netzwerktopologien verwendet
werden können
und nur bestimmte Datenprotokolle unterstützen können. Solche Beschränkungen
verhindern die weit verbreitete Verwendung von WDM und dessen Einbringung
in kostensensitiven Marktsegmenten.
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In
der 6b ist die Anordnung von Anschlusskartenabschnitten 10, 20 mit
Bezug auf einen elektrischen Cross Connect 40 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Aufgrund der hohen Flexibilität des Netzwerkelementes
gemäß der Erfindung
kann jedoch ebenso die Funktion der Anschlusskarte gemäß dem Stand
der Technik, wie es in der 6a gezeigt
ist, welche im wesentlichen ein Repeater ist, leicht realisiert
werden, wobei die gezeigte Ausführung
der 6b verwendet wird, ohne dass irgendwelche
Cross Connect-Anschlüsse
verwendet werden. Zusätzliche
Verbindungen in der Backplane und Software in den Anschlusskartenabschnitten
ermöglichen
die Realisierung einer Anschlusskarte gemäß dem Stand der Technik, einfach
durch Einsetzen eines lokalen Anschlusskartenabschnittes und eines
fernen Anschlusskartenabschnittes in benachbart zueinander angeordneten
Schlitzen in dem Anschlusskartenaufnahmerahmen und durch geeignetes
Konfigurieren derselben. Somit ist das Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht nur extrem flexibel, was die Erzeugung von beliebigen
Punkt-zu-Punkt-, Ring- und vermaschten Netzwerken ermöglicht,
sondern es ist ebenso sehr kosteneffektiv.
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Wie
in der 7 gezeigt ist, umfassen die Anschlusskartenabschnitte
jeweils laserbasierte Sender, PIN (P-intrinsic-N) und APD (avalanche
photo diode/Lawinenphotodioden) basierte Empfänger. Ein CDR (clock-and-data-recovery) stellt
die Wiederherstellung von individuellen WDM-Kanalsignalen zur Verfügung. Die Anschlusskartenabschnitte 10, 20 und
der elektrische Cross Connect 40 sind durch sehr kurze,
hochfrequente (HF) Übertragungsleitungen 3 miteinander
verbunden, welche quer über
die Backplane 2 verlaufen. Der elektrische Cross Connect
kann in Form eines elektronischen Chips auf einem Schaltungspaket
mit einer Hochgeschwindigkeitsverbindung, die auf einem Anschlussstück (connector)
endet, montiert sein. Das Cross Connect-Schaltungspaket verleiht, wenn es in
den Aufnahmerahmen eingefügt
ist, der Backplane eine Hochgeschwindigkeitsverbindung. Weil die
HF-Signale große
Ausbreitungsverluste aufweisen, sind über der Backplane die Längen der
HF-Signalwege so
kurz wie möglich
gehalten. Daher ist es vorteilhaft, die Größe der Anschlusskartenabschnitte
soweit wie möglich
zu minimieren, so dass eine große
Anzahl von diesen in einer dichten Nähe zu dem elektrischen Cross
Connect 40 eingesetzt werden kann. Im Prinzip kann das
Montieren verschiedener elektronischer Chips und optischer Komponenten
(welche verwendet werden, um Anschlusskartenabschnitte und Cross
Connects zu implementieren) auf der Backplane die Hardwarekosten
weiter reduzieren. Das ist als ein einziges verteilt angeordnetes
Anschlusskarten-System 25 in der 7a visualisiert.
In den meisten Fällen
ist es jedoch wünschenswert,
die Anschlusskartenabschnitte und die individuellen Cross Connect
Chips als getrennte, einsteckbare Einheiten einzustecken, welche
dann dadurch miteinander verbunden werden, dass die Backplane verwendet
wird. Die Verwendung von verschiedenen einsteckbaren Karten vergrößert die
Zuverlässigkeit,
weil die defekten Karten leicht ersetzt werden können, ohne das gesamte Netzwerksystem
herunterzufahren.
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In
der 7b ist eine weitere Ansicht der
verteilten Anordnung der Anschlusskartenabschnitte 10, 20 um
verschiedene Cross Connects 40 herum auf einer einzigen
Backplane 2 gezeigt.
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In
den 8 und 9 sind Beispiele von modularen
Filtereinheiten gezeigt, welche in einen optischen Weg des Netzwerkelementes
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden können.
Die Filtereinheiten dienen dazu, die empfangenen optischen Signale
zu entschachteln (demultiplexen) und die optischen Signale zu multiplexen,
bevor sie gesendet werden. Aufgrund der modularen Struktur der Filtereinheiten können hochgradig
skalierbare Demultiplexer und Multiplexer im Hinblick auf die Anforderungen
des individuellen Netzbetreibers (network carrier) aufgebaut werden.
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Man
stelle sich ein Signal S mit N Kanälen, gleichmäßigem Abstand
und mehreren Wellenlängen
mit einer Zwischenkanaltrennung von Δλ und mit einer gesamten optischen
Bandbreite von ΔW
vor. Es folgt, dass ΔW
= (N – 1)Δλ ist. Durch
Definition trennt ein Demultiplexer das Signal S mit mehreren Wellenlängen in
Signale mit N individuellen Wellenlängen, und ein Multiplexer kombiniert
Signale mit N individuellen Wellenlängen in das Signal S mit mehreren
Wellenlängen.
Wie vorhergehend beschrieben worden ist, ist für die optischen Metro-/Enterprise- Netzwerke die Fähigkeit
entscheidend, von einer kleinen Kanalanzahl auf eine große Kanalanzahl
zu wachsen, ohne dass große
Anfangskosten bezahlt werden müssen.
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Für die Filtereinheiten
gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt es zwei vorzuziehende Ausführungen, um einen modularen,
skalierbaren und günstigen
Demultiplexer mit N Kanälen
aufzubauen, wobei eine Filterausführung mit mehreren Stufen verwendet
wird (wie in der 8 gezeigt ist). Eine Filtereinheit
mit einem Multiplexer mit N Kanälen
kann entsprechend entwickelt werden, wie in der 9 gezeigt
ist.
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Eine
Filterstufe umfasst vorzugsweise entweder Bandpassfilter oder Interleaver
oder DWDM-Filter. Eine Bandpassfilterstufe trennt das Eingangssignal
mit mehreren Wellenlängen
in zwei oder mehrere Wellenlängenbänder, eine
Interleaverstufe trennt das Eingangssignal mit mehreren Wellenlängen in
Wellenlängen
mit gerader und ungerader Zahl, und eine DWDM-Filterstufe trennt
ein Bandpasssignal mit mehreren Wellenlängen in individuelle Wellenlängenkanäle, welche
zur Übertragung
mit Benutzerdaten moduliert sind.
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In
der 8a ist eine erste Ausführung einer
Filtereinheit mit einer Demultiplexerfunktionalität gezeigt. Die
erste Stufe trennt das optische Eingangssignal S mit mehreren Wellenlängen in
zwei oder mehrere Wellenlängenbänder mit
den Bandbreiten ΔW, ΔW2, ...,
so dass gilt ΔW
= ΔW1 + ΔW2 + ...
(zur Einfachheit sind nur zwei Wellenlängenbänder gezeichnet). Die zweite
Stufe verwendet Interleaver, welche die Eingangssignale ΔW1, ΔW2, ... jeweils
in Wellenlängen
mit gerader und ungerader Zahl trennen. Dies vergrößert die
Wellenlängentrennung
zwischen individuellen Kanälen
von Δλ auf 2Δλ. Die dritte
Stufe verwendet Bandpassfilter, welche die Eingangssignale mit mehreren
Wellenlängen
der Bandbreiten ΔW1, ΔW2, ... jeweils
weiter in Signale mit mehreren Wellenlängen von {ΔW11, ΔW12, ΔW13, ...}, {ΔW21, ΔW22, ΔW23, ... }, ... unterteilen.
Schließlich
trennen die DWDM-Filter in der vierten Stufe die Signale ΔWij mit mehreren
Wellenlängen
in individuelle Wellenlängenkanäle. Zur
Einfachheit ist dort eine vierstufige Filterausführung gezeigt, wobei die erste
und die dritte Stufe Bandpassfilter verwenden. Im allgemeinen kann
man in Abhängigkeit
der Anwendung eine Gesamtzahl m von solchen Bandpassfilterstufen
verwenden, wobei gilt m ≥ 1.
Auf ähnliche
Art und Weise ist dort nur eine einzige Interleaverstufe gezeigt,
nämlich
die zweite Stufe, welche den Abstand zwischen den Kanälen von Δλ auf 2Δλ vergrößert. Im
allgemeinen kann man eine Zahl n von Interleaver-Stufen verwenden,
welche den Abstand zwischen den Kanälen von Δλ auf (n + 1)Δλ vergrößern, wobei gilt n ≥ 1. Die abschließende DWDM-Filterstufe
kann die px1-Filter verwenden, welche ein Signal mit mehreren Wellenlängen in
individuelle Kanäle
mit der Zahl p trennt, wobei p ≥ 2
die Anzahl von Kanälen
in dem Eingangssignal mit mehreren Wellenlängen ist. Somit beträgt die Gesamtanzahl
von Filterstufen FS = m + n + 1. Im allgemeinen nimmt die Anzahl
von erforderlichen Filterstufen zu, und der Gesamteinfügungsverlust
nimmt zu mit der Anzahl der Wellenlängenkanäle. Zum Beispiel gilt FS =
1 für N
= 4, aber nimmt zu auf F = 4 für
N = 72.
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Im
Sinne der Einfachheit und der Klarheit ist ein Beispiel mit vier
Filterstufen gezeigt (vgl. die 8). Weil
die Anzahl der Filterstufen und der Filtermodule proportional zu
der Anzahl von Kanälen
zunimmt, ist die vorliegende Ausführung hochgradig skalierbar
und modular. Die Kosten der modularen (De)Multiplexer-Hardware nimmt nur
linear mit der Anzahl von Kanälen
zu, kombiniert mit sehr geringen, feststehenden Startkosten. Angenommen,
dass alle Filtermodule. dasselbe kosten, betragen die Startkosten
nur 16% eines vollständig beladenen
Systems. Zum Beispiel können
durch Kombinieren der Bereiche der C-, L- und S-Bänder
in dem Spektralbereich von 1550 nm die Ausführungen verwendet werden, welche
in den 8a und 8b dargestellt sind,
um ein System mit einer Gesamtanzahl von nicht mehr als einem und
nicht weniger als 160 Kanälen
zur Verfügung
zu stellen, mit sehr geringen fixen Kosten und mit Gesamtkosten,
welche näherungsweise
linear mit der Anzahl von verwendeten Kanälen variieren.
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Man
beachte, dass keine besondere Reihenfolge der Bandpassfilter- und
Interleaverstufen in dem Konzept impliziert ist, welches hier vorgeschlagen
wird. Zum Beispiel kann (vgl. die 8a und 8b) die Reihenfolge der Bandpassfilter-
und Interleaverstufen ausgetauscht werden. In der Filterkonfiguration,
welche in der 8b gezeigt ist, verwendet
die erste Stufe (einen) Interleaver, und die zweite Stufe verwendet
die Bandpassfilter, anstelle jeweils des Bandpassfilters und des/der
Interleaver(s) in der 8a. Beide Ausführungen erreichen
dieselbe Funktionalität,
nämlich
das Demultiplexen eines Signals S mit mehreren Wellenlängen in
N individuelle Kanäle.
Es ist offensichtlich, dass viele andere Varianten dieser Ausführung mit
einer abweichenden Anzahl von Stufen und einer abweichenden Reihenfolge
der Kaskadierung von solchen Stufen möglich sind, in Abhängigkeit
der Anwendung.
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Ein
Multiplexer, welcher N gleichmäßig beabstandete
Kanäle
mit einer Zwischenkanaltrennung von Δλ in ein einzelnes Signal S mit
mehreren Wellenlängen
mit einer gesamten optischen Bandbreite von ΔW multiplext, kann auf exakt
dieselbe Art und Weise aufgebaut werden, durch Umkehren der Richtung
der Ausbreitung der optischen Signale (vgl. die 9).
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Es
soll beachtet werden, dass die Signale mit mehreren Wellenlängen, welche
demultiplext und gemultiplext werden, wobei die vorgeschlagene Hardware
verwendet wird, nicht gleichmäßig beabstandet
sein müssen.
In Abhängigkeit
der Gesamtanzahl der erforderlichen Kanäle kann der Wellenlängenabstand
zwischen den individuellen Signalen jedes Vielfache Δλ, 2Δλ, 3Δλ etc. sein.
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Die
modulare Struktur mit verschiedenen Stufen der Filtereinheiten ermöglichen
das Erweitern (Upgrade) (und Vermindern/Downgrade) der Anzahl von
Wellenlängenkanälen unter
Leistung, ohne Unterbrechung der Leistungen, welche die existierenden
Wellenlängenkanäle verwenden.
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In
der 10 ist eine weitere vorzuziehende Ausführung eines
Netzwerkelementes gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Die Architektur des Netzwerkelementes ist skalierbar
auf eine beliebige Anzahl von nächsten
Nachbarn. Das Netzwerkelement von jedem Knoten kann Signale zu/von
einer willkürlichen
Anzahl von benachbarten Knoten hinzufügen/abzweigen. Zur Vereinfachung
der Zeichnungen sind nur vier benachbart angeordnete Knoten i, j,
k, l gezeigt. Wie in der 10 gezeigt
ist, können
die empfangenen und gesendeten Signale mit mehreren Wellenlängen verstärkt werden,
wobei ein optischer Verstärker 52 verwendet
wird, zum Beispiel durch Verwenden eines EDFAs (erbium-doped-fibre-amplifer/Erbium-dotierter
Faserverstärker), wenn
dies durch den Benutzer gefordert wird. Die Signale werden dann
ge(de)multiplext, wobei die Filter mit mehreren Stufen verwendet
werden, welche oben beschrieben worden sind. Ein bandexterner Überwachungskanal
kann entweder durch Verwenden von einer der Wellenlängen (auf
einem ITU-Gitter) auf jeder Verbindung implementiert werden, um
ein Überwachungssignal
zu tragen, wenn dies erforderlich ist, oder ein 1510 nm Signal (außerhalb
des EDFA-Verstärkerbereiches)
kann verwendet werden, um einen Überwachungskanal zu
implementieren (vgl. die 11a).
Alternativ kann ein bandinterner Überwachungskanal implementiert
werden, durch Verwendung von elektrischen (De)Multiplexern (vgl.
die 11c), was dadurch ausgeführt werden kann,
dass Chips mit einem speziellen Zweck verwendet werden, die Bit-
oder Byte-Prozessoren
implementieren. Der elektrische (De)Multiplexer kann Techniken in
der Zeitebene (Time-Domain) oder der Frequenzebene (Frequency-Domain)
verwenden. Als ein Beispiel kann ein bandinterner Überwachungskanal
durch (de)multiplexen von Daten aus dem/in den DCC-Kanal (Datenkommunikationskanal)implementiert
werden, wenn das SONET/SDH-Protokoll
verwendet wird.
-
Zum
Implementieren des Überwachungskanals
umfasst jeder Knoten in der gezeigten Ausführung einen oder mehrere Anschlusskartenabschnitte 10, 20 und
ein einziges EXC1 (elektrischen Cross Connect) oder (redundantes)
EXC2 (Bezugszeichen 40). Das Benutzersignal mit mehreren
Wellenlängen
von jedem der benachbarten Knoten j wird zuerst optisch entschachtelt
(demultiplext) und dann auf dem verteilt angeordneten Anschlusskartenabschnitt
beendet. Auf ähnliche
Art und Weise werden mehrere optische Signale, welche auf dem/den
verteilt angeordneten Anschlusskartenabschnitt(en) beginnen, in
ein Signal mit mehreren Wellenlängen
gemultiplext und dann (wenn dies notwendig ist) vor der Übertragung
verstärkt.
Der Knoten-PC (Personal Computer) 35 stellt (durch eine
geeignete Einsteckkarte) ein elektrisches bandexternes Überwachungssignal zur
Verfügung,
welches zu der Überwachungskarte
(SC: supervisory card) 32 übermittelt wird. Die Überwachungssignale,
welche an den SC-Karten 32 enden, werden an Abschnitte 20 von
Standard-RLC (default Remote Line-Card) übermittelt, wobei Backplane-Verbindungen
verwendet werden. In dem Fall jedoch, dass das Übenwachungssignal fehlerhaft
ist, kann auf einen alternativen RLC-Abschnitt 20 umgeschaltet
werden, wobei die Cross Connects EXC1 oder EXC2 verwendet werden.
-
Die Überwachungskarte
stellt Schnittstellen für
mehrere Überwachungssignale
aus/zu den verschiedenen Knoten zu dem Knotensteuer-PC des genannten
Knotens zur Verfügung.
Die verschiedenen Karten kommunizieren miteinander, wobei sie einen
internen Kommunikationsbus 31 verwenden, welcher ein eigenes Protokoll
oder Standardprotokolle, wie zum Beispiel Ethernet, CAN, etc., verwenden
kann. Die Verwendung einer Buskarte (BC) 34 in dem Knotensteuer-PC erleichtert diesen
Prozess. Eine redundante Leistungsversorgung 33 ist ebenso
vorgesehen, wenn dies notwendig ist. Man beachte, dass die Anschlusskartenabschnitte und
die Filterkarten typischerweise in jeweils die Anschlusskartenaufnahmerahmen
(LCC: line-card chassis) und Filterkartenaufnahmerahmen (FCC: filter
card chassis) gesteckt werden. Der LCC ist jedoch auf solch eine Art
und Weise ausgeführt,
dass Filterkarten ebenso eingesteckt werden können, falls und wenn dies notwendig ist.
Aufgrund ihres Formfaktors ersetzt eine Filterkarte in einer sehr
einfachen Ausführung
zwei Anschlusskartenabschnitte. Dies hilft dabei, die Filteraufnahmerahmen
zu eliminieren, wenn nur eine kleine Anzahl von Anschlusskartenabschnitten
erforderlich sind, um das Netzwerk aufzubauen. Die Ausführung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist daher ebenso hochgradig skalierbar hinsichtlich der
Redundanz, welche der Benutzer benötigt. Dies ist sehr wichtig,
weil die Benutzer verschiedene Anforderungen an die Redundanz haben,
in Abhängigkeit
ihrer Kostenbudgets. Im allgemeinen nehmen die Systemkosten mit
der erforderlichen Redundanz zu. Eine Minimalkonfiguration für einige
Benutzer kann einfach der Anschlusskartenaufnahmerahmen, eine einzige
Leistungsversorgung und verschiedene LLC- und RLC-Abschnitte sein.
Benutzer, welche mehr Leistungsmerkmale und eine höhere Zuverlässigkeit
benötigen,
können
zusätzliche
Hardware wie folgt benutzen: 1 PC + 1 SC + 1 BC + 1 XC. Der Benutzer
kann ebenso sein System durch Verwenden der vorgeschlagenen Hardware
konfigurieren, um jeweils den Kartenschutz zu erreichen (siehe zum
Beispiel die 14) und/oder den Einrichtungsschutz
(siehe zum Beispiel die 15). Für eine minimale
Systemkonfiguration, welche 1 PC + 1 SC + 1 BC + 1 XC umfasst, wird
die Verbindungsfehlerwiederherstellung dadurch implementiert, dass
vermaschte Wiederherstellungstechniken (mesh restoration techniques)
verwendet werden. Ein Schutz im Falle eines Fehlers in einem lokalen
System (bestehend aus verschiedenen Aufnahmerahmen) auf einer Seite
(teilweiser Knotenfehler) kann dadurch überwunden werden, dass ein
zusätzliches
redundantes System verwendet wird – was ebenso Einrichtungsschutz
genannt wird (vgl. die 12). Ein teilweiser Fehler (wie
zum Beispiel in isolierten Karten) in einem lokalen System kann
dadurch überwunden
werden, dass das Kartenschutzschema verwendet wird, wie es in der 13 gezeigt
ist.
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Die 12 und 13 zeigen
den Unterschied zwischen dem Einrichtungsschutz und dem Kartenschutz.
Wenn das Netzwerkelement gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Kartenschutz konfiguriert ist, dann sind, wie
in dem Beispiel gezeigt ist, verschiedene Module oder Karten redundant.
In dem gezeigten Beispiel der 13 sind
der Anschlusskartenabschnitt LC, der Cross Connect XC, die Buskarte
BC, die Leistungsversorgung PS und die Überwachungskarte SC redundant.
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In
der 12 ist gezeigt, wie ein Einrichtungsschutz dadurch
erreicht werden kann, dass eine Arbeitseinrichtung 80 und
eine Standby-Einrichtung 81 mit denselben Komponenten verwendet
werden, welche gemäß einer
vorzuziehenden Ausführung
der vorliegenden Erfindung ausgeführt sind.
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Ein
Beispiel einer Hardwareeinheit einer Ausführung des Netzwerkelementes
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in der 14 gezeigt. Die Hardwareeinheit
umfasst einen Hauptaufnahmerahmen, einen Filterkartenaufnahmerahmen
und einen PC-Aufnahmerahmen. Der gezeigte Hauptaufnahmerahmen kann
bis zu 24 Anschlusskartenabschnitte, zwei 32 × 32 E-CXs, eine oder mehrere
Filtereinsteckeinheiten, zwei Buskarten, zwei Überwachungskarten und zwei
Leistungsversorgungen aufnehmen. Wenn der Hauptaufnahmerahmen aus
allen den obigen Einsteckeinheiten mit Ausnahme der Filterkarten
zusammengesetzt ist, wird er als Anschlusskartenaufnahmerahmen definiert.
In anderen Worten sind beide, der Hauptaufnahmerahmen und der Anschlusskartenaufnahmerahmen,
derart ausgeführt,
dass sie Anschlusskartenabschnitte aufnehmen, und können daher
beide in dieser Anmeldung als Anschlusskartenaufnahmerahmen bezeichnet
werden. Der gezeigte PC umfasste mehrere Einsteckkarten. Beispiele
von Einsteckkarten sind eine oder mehrere Ethernet-Karten und Bus-Karten.
-
In
der 11 ist das Multiplexing und Demultiplexing des Überwachungskanals
jeweils in dem optischen Bereich (optical domain) (11a und 11b)
und dem elektrischen Bereich (electrical domain) (11c) gezeigt. In der 11a wird
ein optisches Signal in dem Wellenlängenbereich 1510 nm (außerhalb des
EDFA-Bereichs) verwendet, um den Überwachungskanal zu implementieren.
Der Überwachungskanal (Bezugszeichen 36)
in der 11a wird dadurch in die und
aus der Faser, welche das optische Signal mit mehreren Wellenlängen trägt, gekoppelt,
dass ein WDM-Koppler (Bezugszeichen 37) verwendet wird.
Alternativ wird der Überwachungskanal
(Bezugszeichen 36) in der 11b dadurch
in die und aus der Faser, welcher das Eingabesignal mit mehreren
Wellenlängen
trägt,
gekoppelt, dass DWDM-(De)Multiplexer verwendet werden, welche dadurch
realisiert werden, dass Filtereinheiten verwendet werden, wie sie
vorher in diesem Dokument beschrieben worden sind. In der 11b werden die Signale des Überwachungskanals (Bezugszeichen 36) über eine
der Standard DWDM-Wellenlängen, basiert
auf dem ITU-Gitter (ITU grid) getragen werden.
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In
der 11c wird das empfangene Signal,
welches Überwachungs-
und/oder andere Daten umfassen kann, zuerst aus dem optischen in
den elektrischen Bereich in einem Anschlusskartenabschnitt konvertiert und
elektrisch zu einem Überwachungssignal 38 und
einem Benutzersignal 39 entschachtelt (demultiplext). Vor
dem Übertragen/Senden
werden das Überwachungssignal 38 und
das Benutzersignal 39 elektrisch gemultiplext und aus dem
elektrischen in den optischen Bereich in einem elektro-optischen
Wandler konvertiert.
-
Mit
Bezug auf die 15 wird ein Überwachungskanal und ein Untersystem
(sub-system) verwendet, um das gesamte optische Netzwerk zu verwalten.
Der Überwachungskanal
kann verwendet werden, um das Netzwerk zu verwalten, wobei existierende
Standards wie zum Beispiel SNMP (simple network management protocol)
oder eigene Protokolle verwendet werden. Der Überwachungskanal ermöglicht eine
bidirektionale logische Verbindung zwischen jedem Paar von Knoten über redundante
Wege. Dies stellt sicher, dass die Überwachungskommunikationsverbindung
zwischen jedem Paar von Knoten unter der Annahme eines einzelnen
Fehlers überleben
wird, was das Versagen von jeglicher einzelner Verbindung oder einem
einzigen Knoten mit Ausnahme der beiden kommunizierenden Knoten
selbst einschließt.
Zum Beispiel können
Z1 und Z2 ein Knotenpaar darstellen. Die logische Verbindung zwischen
Z1 und Z2 wird durch zwei oder mehrere getrennte Knotenverbindungswege
hergestellt, zum Beispiel Z1 ⇔ Z2,
Z1 ⇔ V ⇔ Z2 und Z1 ⇔ X ⇔ Y ⇔ Z2. Die
Anzahl von getrennten Knotenverbindungswegen, welche verfügbar ist,
hängt von
der tatsächlichen
Topologie des optischen Netzwerkes ab. Wenn mehr als zwei getrennte
Knotenverbindungswege zwischen den kommunizierenden Knoten verwendet
werden, kann eine Überlebensfähigkeit
des Überwachungskanals
gegenüber
einem mehrfachen Versagen erreicht werden. Zudem kann ein einziger
physikalischer Überwachungskanal
zwischen zwei Knoten, sage X und Y, verwendet werden, um mehrfache
logische Verbindungen einzurichten, welche über diese Verbindung geleitet
(geroutet) werden können.
Zum Beispiel können
U ⇔ Z1 ⇔ X ⇔ Y und U ⇔ V ⇔ Z2 ⇔ Y die beiden
getrennten Knotenverbindungswege sein, welche als Wege für die Überwachungsdaten zwischen
den Knoten U und Y verwendet werden. Derselbe physikalische Überwachungskanal über die
Verbindung X ⇔ Y,
wobei entweder eine bandinterne oder bandexterne Signalübertragung
verwendet wird, oder jede andere Anordnung kann verwendet werden,
um eine logische Überwachungsverbindung
zwischen beidem S1: Z1 ⇔ Z2
und S2: U ⇔ Y
einzurichten, wobei S1 und S2 die jeweiligen logischen Kommunikationskanäle der Überwachung
sind. Um dies zu erreichen, werden die Überwachungssignale für verschiedene
logische Kanäle
gemultiplext, demultiplext und durch einen besonderen Knoten geleitet
(geroutet). Das Multiplexing und Demultiplexing kann im Zeit- oder
Wellenlängenbereich
(Domain) ausgeführt
werden. Im Zeitbereich kann das Multiplexing und Demultiplexing
entweder auf dem Zeitmultiplexverfahren (time division) und/oder dem
Frequenzmultiplexverfahren (frequency division) und/oder statistischen
und/oder anderen Formen von (De)Multiplextechniken basiert sein.
Somit arbeitet jeder Knoten als ein Multiplexer, Demultiplexer,
Router/Schalter/Cross Connect, Sender für eine beliebige Anzahl von Überwachungsnachrichten,
welche durch ihn hindurchtreten können, oder in ihm beginnen/enden
können.
-
In
der 15a ist das Routen (Routing) des
redundanten Überwachungskanals
für eine
robuste Ausführung
gezeigt, und in der 15b ist die Überwachungskonnektivität gezeigt,
welche für
eine beliebige Anzahl von benachbart angeordneten Knoten erreicht
wird, wobei Multiplexing im Zeitmultiplexverfahren oder statistisches
Multiplexing durch Verwenden eines einzelnen Wellenlängenkanals über jeder
Verbindung (Link) verwendet wird.
-
Mit
Bezug auf die 16 ist eine Knotensoftwarearchitektur
gezeigt, welche vorzugsweise in ein Netzwerkelement in einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung implementiert werden kann. Die Knotensoftwarearchitektur
ist eine intelligente optische Netzwerkarchitektur und auf beliebige
Netzwerktopologien anwendbar. Insbesondere vereint sie Punkt-zu-Punkt-,
Ring- und vermaschte Architekturen und ist ebenso skalierbar, finanziell
tragbar, robust und zuverlässig.
Die Intelligenz bezieht sich unter anderem darauf, wie Informationen, die
sich auf verschiedene Merkmale der Netzwerkkonfiguration, des Netzwerkbetriebs
und der Netzwerkverwaltung beziehen, in dem Netzwerk gespeichert
werden. Die Informationen beziehen sich auf jedes Detail, welches
sich auf den Zustand des Netzwerkelementes, den Zustand des Netzwerkes,
verschiedene primäre
und redundante Wege durch das Netzwerk, die Konfigurationsdaten
und jegliche andere Daten, welche dem optischen Netzwerkverwaltungssystem
zugehörig
sind, etc. beziehen. Alle Informationen können a) in einem einzigen Knoten
gespeichert werden, b) über
mehrere oder alle Netzwerkknoten dupliziert werden oder c) über verschiedene
oder alle Netzwerkknoten verteilt werden. Der verteilte Ansatz c)
passt gut, wenn die Anzahl der Knoten zunimmt, weil jeder einzelne
Knoten mit einer verminderten Informationsmenge umgehen muss. Es muss
jedoch ein Software-Overhead in Kauf genommen werden, weil die verschiedenen
Teile der Informationen von verschiedenen Knoten erzielt werden
müssen
und Inkonsistenzen zwischen jeglichen duplizierten Informationen
aufgelöst
werden müssen.
Eine Alternative ist, all die Informationen in einem einzigen Knoten
zu speichern (Ansatz a), auf welchen jeder Benutzer an jedem der
Netzwerkknoten zugreifen kann, oder ein Benutzer, welcher sich irgendwo
anders, wie zum Beispiel in einem oder mehreren Verwaltungsbüros, befindet. Wenn
jedoch dieser Knoten versagt, sind all die wertvollen Daten verloren.
Um dieses Problem zu lösen,
können
dieselben Daten an verschiedenen oder allen Netzwerkknoten gespeichert
werden (Ansatz b). In dem Fall, dass einer der Netzwerkknoten versagt,
können
die Daten dann von einem der verschiedenen anderen Knoten wiederbeschafft
werden. Der zweite Aspekt der Intelligenz bindet denjenigen ein,
welcher die erforderlichen Verwaltungsaktionen durchführt. Eine
Verwaltungsaktion (Management-Action) bindet das Ausführen eines Satzes
von Aufgaben ein und kann auf eine zentralisierte, verteilte oder
hybride Art und Weise ausgeführt
werden. Die verschiedenen Aufgaben können wiederum in einer zentralisierten
oder verteilten Art und Weise ausgeführt werden. In dem zentralisierten
Ansatz führen
ein oder mehrere Software-Programmeinrichtungen (software agents),
welche in verschiedenen Knoten hinterlegt sind, eine einzelne Aufgabe
aus. Eine Software-Programmeinrichtung (software agent) ist ein
Softwareverfahren oder ein Ausführungs-Thread,
welcher verwendet wird, um bestimmte Softwarefunktionalität zu implementieren.
Einige Beispiele der Software-Programmeinrichtungen sind, wie in
der Figur gezeigt ist, ein Start-Up-Manager 101, Prozess-, Threat-
und Sessions-Manager 102, ein Verfahrensmanager 103 für den Überwachungskanal,
ein Manager 104 für
Hardwareeinrichtungen, ein Status-, Fehler- und Ereignismanager 105,
ein Datenbanksystemmanager 106, Benutzerschnittstellen
(zum Beispiel GUI, Console, TL1 etc.) 107, ein Manager 108 für Systemresourcen
und -funktionen.
-
In
dem verteilten Ansatz führen
eine oder mehrere Softwareprogrammeinheiten, welche in den verschiedenen
Knoten hinterlegt sind, vorzugsweise eine einzelne Aufgabe aus.
Eine Management-Aktion wird derart bezeichnet, dass sie in einem
zentralisierten Modus ausgeführt
wird, wenn alle der Aufgaben, aus welcher sie zusammengesetzt ist,
auf eine zentralisierte Art und Weise ausgeführt werden. Eine Managementaktion
wird derart bezeichnet, dass sie in einem verteilten Modus ausgeführt wird,
wenn alle der Aufgaben, aus welchen sie zusammengesetzt ist, auf
eine verteilte Art und Weise ausgeführt werden. Eine Managementaktion
wird derart bezeichnet, dass sie in einem hybriden Modus ausgeführt wird,
wenn eine oder mehrere der Aufgaben, aus welchen sie zusammengesetzt
ist, auf eine zentralisierte Art und Weise ausgeführt werden,
wohingegen die anderen auf eine verteilte Art und Weise ausgeführt werden.
Zum Beispiel in dem Fall eines Fehlers in dem optischen Netzwerk
kann die Managementaktion die folgenden Aufgaben beinhalten: 1.
Fehlererkennung/isolation, 2. Fehlersignalübertragung zu dem Netzwerkmanagementsystem
(welches selbst zentralisiert, verteilt oder hybrid sein kann),
3. die Berechnung und Zuweisung eines alternativen Weges, 4. die
Signalübertragung
zur Wiederherstellungsaktivierung, 5. die optische Signalschaltung
an verschiedenen Knoten, 6. das Updaten verschiedener Datenbanken
und das Reklamieren (reclaiming) der Systemresourcen, 7. das Wiederherstellen
der ausgefallenen Hardware oder Software. Jede dieser Aufgaben kann
dadurch ausgeführt werden,
dass eine Softwareprogrammeinheit verwendet wird, die in einem einzelnen
Knoten oder mehreren Knoten positioniert ist. Somit kann diese Managementaktion
abgeschlossen werden, wobei ein zentralisierter, verteilter oder
hybrider Ansatz verwendet wird.
