DE60223335T2

DE60223335T2 - Kanal-grooming in optischen kommunikationssystemen mit wellenlängenmultiplex

Info

Publication number: DE60223335T2
Application number: DE60223335T
Authority: DE
Inventors: Ghani Abdul Muttalib Woaton ABBAS
Original assignee: Ericsson AB
Current assignee: Ericsson AB
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: US20040096219A1; CA2435336A1; CN100385841C; GB0101787D0; JP2004523164A; EP1356621A1; CN1498477A; EP1356621B1; DE60223335D1; GB2371698A; WO2002060105A1; ATE377873T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Grooming von Kanälen in optischen Kommunikationssystemen mit Wellenlängenmultiplex (Wavelength Division Multiplexing, WDM). Außerdem betrifft die Erfindung auch ein optisches Kommunikationssystem mit WDM, in dem das Verfahren angewendet wird.
Herkömmliche optische Kommunikationssysteme umfassen zwei oder mehr Knoten, die durch faseroptische Wellenleiter miteinander verbunden sind. Informationen werden zwischen den Knoten übertragen, indem optische Strahlung mit einer Freiraumwellenlänge von im Wesentlichen 1,3 bis 1,5 μm mit den Informationen (Kommunikationsverkehr) moduliert wird und die modulierte Strahlung zwischen den Knoten so geleitet wird, wie es angebracht ist, um die Informationen zu transportieren. Die optische Strahlung wird üblicherweise in mehrere Wellenlängenbänder, oft Wellenlängenkanäle genannt, aufgeteilt, welche voneinander unabhängig mit Informationen modulierbar sind. Optische Kommunikationssysteme, in denen solche Kanäle verwendet werden, werden Systeme mit Wellenlängenmultiplex (Wavelength Division Multiplexing, WDM) genannt. Wenn sich die Frequenztrennung von Kanälen 100 GHz oder weniger nähert, werden die Systeme als dichte WDM-(DWDM-)Systeme bezeichnet.
Gegenwärtige optische Kommunikationssysteme sind oft so konfiguriert, dass ihre jeweiligen Knoten in Ringformationen, Maschenformationen oder einer Mischung von Ring- und Maschenformationen miteinander verbunden sind. Außerdem können die Systeme Strahlung transportieren, die 32 oder mehr Kanäle umfasst. Zum Beispiel ist das von Marconi Communications Ltd. hergestellte Produkt PMA-32 dazu vorgesehen, zwischen seinen Knoten Strahlung zu transportieren, die mindestens 32 Kanäle umfasst.
In der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-163092 wird ein Verfahren zur Zuweisung von Wellenlängenkanälen bereitge stellt, bei welchem der mögliche Bereich von Wellenlängenkanälen aufgrund der Verwendung von Halbleiterlasern, welche einen in der Wellenlänge abstimmbaren Bereich in der Größenordnung von einigen Nanometern haben, auf einen Teil des WDM-Wellenlängenspektrums begrenzt ist. Dies hat zur Folge, dass eine Zusammenfassung der Wellenlängenkanäle auf eine einzige Gruppe von Kanälen begrenzt ist.
Viele herkömmliche optische Kommunikationssysteme mit WDM sind bis zu einem gewissen Grade umkonfigurierbar; Knoten des Systems können nämlich von zugehörigen Netzmanagementsystemen angewiesen werden, spezielle Wellenlängenkanäle zu verwenden, wenn Strahlung von ihnen ausgesendet wird und auf an ihnen empfangene Strahlung geantwortet wird. In gegenwärtigen Systemen kann die Vorgehensweise beim Zuweisen von Kanälen an Systemknoten zufällig sein, was eine Kanalfragmentierung zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung wurde von dem Erfinder entwickelt, um das Problem dieser Fragmentierung anzugehen.
Oberflächlich betrachtet würde eine Kanalfragmentierung als vorteilhaft erscheinen, weil Kanäle in der Frequenz und daher auch in der Wellenlänge so weit wie möglich voneinander entfernt gehalten werden, um solche Effekte wie Intermodulationsverzerrung und Nebensprechen innerhalb optischer Filter zu verringern, die in den Knoten verwendet werden, um die Strahlung der Kanäle zu isolieren und zu trennen. In der Praxis ist der Erfinder zu der Einschätzung gelangt, dass eine Kanalfragmentierung zur Entstehung eines oder mehrerer Probleme der Kanalsteuerung, des Kanalschutzes und des Channel Leveling (Kanal-Nivellierung) führen kann; diese Probleme werden später näher erläutert.
Der Erfinder war der Ansicht, dass es in hohem Maße vorteilhaft ist, die Kanäle zusammenzufassen, um sie in eine geordnete Reihenfolge zu bringen, und vorteilhafterweise so, dass sie eine kleinere Gesamt-Strahlungsbandbreite einnehmen.
Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Zuweisen von Wellenlängenkanälen in einem optischen Kommunikationssystem mit Wellenlängenmultiplex (Wavelength Division Multiplexing, WDM) bereitgestellt, wobei das System umfasst: mehrere Knoten, die miteinander durch faseroptische Leitmittel zum Leiten von Kommunikationsverkehr transportierender WDM-Strahlung zwischen den Knoten verbunden sind, wobei das System in der Lage ist, mehrere mögliche Wellenlängenkanäle zum Transportieren von Kommunikationsverkehr zu unterstützen, wobei jeder der möglichen Wellenlängenkanäle ein Wellenlängenband aufweist, welches um eine jeweilige feste mittlere Wellenlänge herum zentriert ist, wobei die mittleren Wellenlängen gleiche Abstände über ein kontinuierliches WDM-Wellenlängenspektrum aufweisen, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch das Zuweisen jedes der Wellenlängenkanäle, die gegenwärtig innerhalb des Systems verwendet werden sollen, um Kommunikationsverkehr zu transportieren, aus irgendwelchen der möglichen mehreren Wellenlängenkanäle, die von dem System unterstützt werden, derart, dass die Wellenlängenkanäle, die in dem System in Verwendung sind, zu einer oder mehreren Gruppen von verwendeten Wellenlängenkanälen zusammengefasst werden, und wobei die oder jede der Gruppen sich an einem beliebigen Teil des WDM-Wellenlängenspektrums befinden kann.
Mehrere zusammengefasste Gruppen sind vorteilhaft, wenn das Kommunikationssystem eine beträchtliche Anzahl von Wellenlängenkanälen umfasst, die in dem System in Verwendung (aktiv) sind, zum Beispiel 1000 aktive Kanäle oder mehr.
Das Verfahren zum Grooming von Wellenlängenkanälen bietet einen oder mehrere der folgenden Vorteile:

(a) Die Netzverwaltung des Systems wird vereinfacht;
(b) ein Channel Leveling (Kanal-Nivellierung) ist leichter zu implementieren;
(c) die Umkonfigurations-Reaktionszeit des Systems wird verbessert, da die optischen Filter des Systems nur über einen vergleichsweise kleineren Wellenlängenbereich abgestimmt werden müssen;
(d) abstimmbare Laser innerhalb des Systems können schneller neu abgestimmt werden; und
(e) ein Kanalschutz ist leichter zu implementieren.

Zusammenfassung (Consolidation) ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Komprimieren der aktiven Wellenlängenkanäle (d. h. der Wellenlängenkanäle, die gegenwärtig verwendet werden, um Kommunikationsverkehr zu transportieren), welche über einen relativ breiten Teil des WDM-Wellenlängenspektrums verteilt sein könnten, zu einem relativ kompakten Teil des Spektrums. Außerdem kann eine Zusammenfassung der aktiven Wellenlängenkanäle auf mehrere verschiedene Weisen erreicht werden.
In einem Beispiel werden die aktiven Kanäle, die verwendet werden sollen, derart zugewiesen, dass sie zu Gruppen zusammengefasst werden, welche sich an einem oder an beiden Enden des WDM-Wellenlängenspektrums befinden. Eine solche Zusammenfassung ist vorteilhaft, weil sie einfacher zu verwalten und praktisch ist, wenn Protection Switching (Schutzumschaltung) implementiert wird. Als ein erstes Beispiel werden die Kanäle zusammengefasst, indem die zu verwendenden Wellenlängenkanäle derart zugewiesen werden, dass sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die mit dem Wellenlängenkanal beginnt, der die kürzeste mittlere Wellenlänge aufweist. Als ein zweites Beispiel werden die Kanäle zusammengefasst, indem die zu verwendenden Wellenlängenkanäle derart zugewiesen werden, dass sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die mit dem Wellenlängenkanal beginnt, der die längste mittlere Wellenlänge aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle, derart, dass eine der zusammengefassten Gruppen an einem mittleren Bereich des WDM-Wellenlängenspektrums zusammengefasst ist. Eine solche Gruppierung in der Mitte hat zur Folge, dass sich die aktiven Kanäle in der Nähe eines Ansprechbereiches optimaler Wellenlänge von solchen Systemkomponenten wie etwa erbiumdotierten faseroptischen Verstärkern und Filtern befinden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle, derart, dass die eine oder die mehreren zusammengefassten Gruppen Wellenlängenkanäle umfassen, die mittlere Wellenlängen aufweisen, welche benachbarte Wellenlängen sind.
Stattdessen ist es in manchen Situationen vorteilhaft, zum Beispiel um ein potentielles Nebensprechen zwischen Wellenlängenkanälen zu reduzieren, die zu verwendenden Wellenlängenkanäle so zuzuweisen, dass die Kanäle auf eine verschachtelte Art und Weise zusammengefasst werden.
Um eine erhöhte Zuverlässigkeit der Kommunikation zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass das faseroptische Leitmittel mehrere optische Fasern umfasst, die so konfiguriert sind, dass Protection Switching (Schutzumschaltung) implementiert wird, um einen alternativen Übertragungsweg zur Verfügung zu stellen, wenn ein Ausfall einer oder mehrerer Fasern auftritt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kommunikationssystem mit Wellenlängenmultiplex bereitgestellt, in dem Wellenlängenkanäle benutzt werden, um Kommunikationsverkehr zu transportieren, wobei die Wellenlängenkanäle gemäß dem obigen Verfahren zusammengefasst sind.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die nur Beispielcharakter haben, wobei auf die folgenden Schemata Bezug genommen wird, wobei:
1 eine Prinzipskizze eines herkömmlichen optischen Kommunikationssystems ist, das mehrere Systemknoten umfasst, die durch faseroptische Wellenleiter in einer Ringformation miteinander verbunden sind und von einem Netzmanagementsystem steuerbar sind;
2 eine Darstellung von Komponenten ist, die in jedem der Knoten enthalten ist;
3 ein Beispiel einer herkömmlichen nicht zusammengefassten Kanalzuweisung innerhalb des in 1 dargestellten Systems ist;
4 eine erste Darstellung einer zusammengefassten Kanalzuweisung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
5 eine zweite Darstellung einer zusammengefassten Kanalzuweisung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
6 eine dritte Darstellung einer zusammengefassten Kanalzuweisung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
7 eine vierte Darstellung einer zusammengefassten Kanalzuweisung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist;
8 eine Darstellung von zwei faseroptischen Wellenleitern zum Sicherstellen einer erstklassigen Qualität der Übertragungszuverlässigkeit in dem System von 1 ist; und
9 eine Darstellung der Zuweisung von Arbeits- und Schutzkanälen in den zwei Wellenleitern in 8 ist.
In 1 ist ein herkömmliches optisches Kommunikationssystem dargestellt, das allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das System 10 umfasst eine Ringformation, die einen ersten, zweiten, dritten und vierten Knoten aufweist, die mit 20a, 20b, 20c bzw. 20d bezeichnet sind; die Knoten 20 sind miteinander identisch, was ihre Bestandteile anbelangt. Außerdem sind die Knoten 20a, 20b, 20c, 20d durch zugehörige faseroptische Wellenleiter 30a, 30b, 30c, 30d wie dargestellt verbunden. Ferner weist das System 10 ein Netzmanagementsystem (Network Management System, NMS) 40 auf, welches vier Ausgänge umfasst, wobei jeder Ausgang mit seinem jeweiligen Knoten 20 verbunden ist, um den Betrieb des Knotens zu steuern.
In Betrieb übertragen die Knoten 20 Informationen als WDM-Strahlung durch die Wellenleiter 30 um die Ringformation herum; die Knoten 20 sind so konfiguriert, dass sie Kommunikationsverkehr empfangen (E1 bis E8) und Kommunikationsverkehr aussenden (F1 bis F8) und den Verkehr durch die Wellenleiter 30 um das System 10 herum transportieren können, entsprechend der Lenkung durch das NMS 40.
Im Folgenden werden die Bestandteile, die in jedem Knoten 20 enthalten sind, und deren Verbindung untereinander unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Jeder Knoten 20 umfasst einen optischen Eingangsport 21, einen optischen Ausgangsport 22, eine Reihe von elektrischen Eingangsports E1 bis E8 und eine Reihe von elektrischen Ausgangsports F1 bis F8. Der Port P1 ist mit einem optischen Eingangsport eines Eingangskopplers 100 verbunden. Ein erster Ausgangsport des Eingangskopplers 100 ist mit einem Eingangsport einer ersten Kanalsteuereinheit (Channel Control Unit, CCU1) 110 verbunden, und ein zweiter Ausgangsport des Kopplers 100 ist mit einem Eingangsport einer zweiten Kanalsteuereinheit (CCU2) 120 verbunden. Die CCU2 umfasst einen Ausgangsport, welcher mit einem optischen Eingangsport einer optischen Demultiplexer- und Detektoreinheit 130 verbunden ist. Die Detektoreinheit 130 beinhaltet acht elektrische Ausgänge, welche die Ausgangsports F1 bis F8 bilden. Ein optischer Ausgangsport der CCU1 ist mit einem ersten optischen Eingangsport eines Ausgangskopplers 140 verbunden. Ein zweiter optischer Eingangsport des Ausgangskopplers 140 ist mit einem optischen Ausgangsport einer dritten Kanalsteuereinheit (CCU3) 150 verbunden. Ein optischer Ausgangsport des Ausgangskopplers 140 entspricht dem optischen Ausgangsport 22. Die CCU3 umfasst einen optischen Eingangsport, welcher mit einem optischen Ausgangsport eines abstimmbaren Laser-Arrays und einer zugehörigen Multiplexereinheit 160 verbunden ist. Der Multiplexer 160 weist acht elektrische Eingänge auf, die den Eingangsports E1 bis E8 entsprechen.
Die CCU1, CCU2, CCU3 umfassen jeweils optische Komponenten zum Filtern eingehender optischer Strahlung, die an ihnen empfangen wird, zu räumlich getrennten Raylets ("Strählchen"), wobei jedes Raylet einem zugehörigen Kanal entspricht. Jede CCU umfasst außerdem ein Array von Flüssigkristallelementen, wobei jedes Element einem entsprechenden Raylet und folglich einem entsprechenden Kanal zugeordnet ist. Die Elemente sind von dem NMS 40 einzeln steuerbar, zum Zwecke der Steuerung der Übertragung durch die Elemente hindurch und daher auch der Reflexion von ihnen. Die Strahlung, die durch das Array hindurch übertragen wird, wird rekombiniert, um die Ausgangsstrahlung zur Verfügung zu stellen.
Die Funktionsweise des Knotens 20 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
WDM-modulierte optische Strahlung breitet sich zum Eingangsport P1 aus, und von dort in den optischen Eingangskoppler 100, welcher einen Teil der Strahlung mit der CCU1 koppelt. Die CCU1 überträgt im Wesentlichen sämtliche Kanäle, die in der Strahlung vorhanden sind, außer einem oder mehreren ausgewählten Kanälen, bezüglich der das NMS 40 der CCU1 die Anweisung erteilt, sie zu reflektieren. Die CCU1 reflektiert Strahlungskomponenten, die den ausgewählten Kanälen entsprechen, zurück zum Eingangskoppler 100 und durch diesen hindurch zur CCU2. Die CCU2 wird durch das NMS 40 so programmiert, dass sie die Komponenten zu der Detektoreinheit 130 sendet. Abstimmbare Filter innerhalb der Detektoreinheit 130 isolieren die an der Einheit 130 empfangenen Strahlungskomponenten einzeln und lenken diese Komponenten zu jeweiligen optischen Strahlungsdetektoren zum Erzeugen entsprechender elektrischer Signale an diesen, wobei jeder Detektor mit seinem entsprechenden elektrischen Ausgangsport F verknüpft ist.
Strahlungskomponenten, die durch die CCU1 hindurch übertragen werden, breiten sich zu dem Ausgangskoppler 140 aus, durch den hindurch sie zu dem optischen Ausgangsport P2 übertragen werden. Elektrische Eingangssignale, die an den Ports E1 bis E8 empfangen werden, werden unter der Steuerung des NMS 40 mit einem Array von acht abstimmbaren Lasern gekoppelt. um einen oder mehrere der Laser zu modulieren. Die optischen Ausgänge von den Lasern werden gemultiplext, um eine zusammengesetzte Strahlung zu liefern, welche zu dem Eingangsport der CCU3 ausgegeben wird. Die CCU3 überträgt Strahlungskomponenten in der zusammengesetzten Strahlung entsprechend den Kanälen, bezüglich der die CCU3 von dem NMS angewiesen worden ist, sie zu übertragen. Die Ausgangsstrahlung von der CCU3, welche der zusammengesetzten Strahlung entspricht, breitet sich zu dem Ausgangskoppler 140 aus, welcher die Ausgangsstrahlung mit dem optischen Ausgangsport P2 koppelt.
Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass das NMS 40 eine erhebliche Flexibilität bezüglich dessen aufweist, wie es verfügbare Kanäle innerhalb des Systems 10 zuweist, um den eingehenden und ausgehenden Kommunikationsverkehr von den Knoten 20 zu bewältigen. In modulierter Strahlung, die entlang der faseroptischen Wellenleiter 30 transportiert wird, können zum Beispiel bis zu 32 Kanäle mit einem Wellenlängenabstand der Kanäle von 0,8 nm untergebracht werden, wobei jeder Kanal in der Lage ist, serielle Daten mit einer Rate von zum Beispiel 2,5 Gbit/s zu transportieren. Es ist außerdem klar, dass zukünftige Versionen des Systems 10 in der Lage sein werden, 1000 Kanäle oder mehr zu bewältigen, wobei jeder Kanal so aufrüstbar ist, dass eine Datenrate von 10 Gbit/s ermöglicht wird.
Die Funktionsweise des Systems 10 wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 für eine beispielhafte Situation näher beschrieben, in der das NMS 40 eine nicht zusammengefasste Verteilung von Kanälen für die Knoten zuweist.
In 3 stellt ein mit 200 bezeichnetes Diagramm 32 Kanäle dar, welche in dem System 10 untergebracht werden können. Die Kanäle sind jeweils um eine entsprechende Wellenlänge herum zentriert, zum Beispiel ist Kanal 1 um eine mittlere Wellenlänge λ₁ herum zentriert, Kanal 2 ist um eine mittlere Wellenlänge λ₂ herum zentriert, und so weiter. Die mittleren Wellenlängen λ₁ bis λ₃₂ sind bezüglich der Frequenz mit einem Wellenlängenabstand von 0,8 nm angeordnet. Außerdem sind die Kanäle so angeordnet, dass ihre Seitenbänder sich in der Frequenz nicht überlappen.
Ein in 3 mit 210 bezeichnetes Diagramm entspricht dem Strahlungsausgang vom Port P2 des ersten Knotens 20a. Das NMS 40 weist den ersten Knoten 20a an, Kommunikationsverkehr, der an zwei der Eingangsports E1 bis E8 empfangen wird, auf die Kanäle 1 und 2 zu modulieren, die bei Wellenlängen λ₁ bzw. λ₂ zentriert sind, und Strahlungskomponenten dieser zwei Kanäle auszugeben, wie im Diagramm 210 dargestellt.
Der Strahlungsausgang vom ersten Knoten 20a wird am Port P1 des zweiten Knotens 20b empfangen. Der zweite Knoten 20b wird vom NMS 40 angewiesen, die Kanäle 1 und 2 zu übertragen. Außerdem wird der zweite Knoten 20b auch angewiesen, Kommunikationsverkehr hinzuzufügen, der an seinen Ports E1 bis E8 empfangen wird, und diesen auf die Kanäle 6 und 7 zu modulieren und diese zum Strahlungsausgang vom Port 22 des zweiten Knotens 20b hinzuzufügen. Ein in 3 mit 220 bezeichnetes Diagramm entspricht dem Strahlungsausgang am Port 22 des zweiten Knotens 20b. Die Strahlung breitet sich entlang des faseroptischen Wellenleiters 30b zu dem optischen Eingangsport des dritten Knotens 20c aus.
Das NMS 40 weist den dritten Knoten 20c an, die Kanäle 2 und 7 am dritten Knoten abzuzweigen und den Kommunikationsverkehr dieser Kanäle an einem oder mehreren der Ports F1 bis F8 des dritten Knotens 20c auszugeben. Außerdem weist das NMS 40 den dritten Knoten 20c auch an, Verkehr, der an ihm empfangen wird, auf die Kanäle 20 und 21 zu modulieren. Da die Kanäle 2 und 7 am dritten Knoten 20c abgezweigt werden, werden Strahlungskomponenten, die diesen Kanälen entsprechen, nicht weiter zum Ausgangsport P2 des Knotens 20c übertragen. Daher werden vom dritten Knoten 20c Strahlungskomponenten ausgegeben, die den Kanälen 1, 6, 20 und 21 entsprechen, wie in dem in 3 mit 230 bezeichneten Diagramm dargestellt ist.
Der Strahlungsausgang vom dritten Knoten 20c in den faseroptischen Wellenleiter 30c breitet sich zum Eingang P1 des vierten Knotens 20d aus, an dem die Strahlung empfangen wird. Das NMS 40 weist den vierten Knoten 20d an, die Kanäle 6 und 20 abzuzweigen und ihren Kommunikationsverkehr an einem oder mehreren der Ports F1 bis F8 des Knotens 20d auszugeben. Außerdem weist das NMS 40 den vierten Knoten 20d an, Verkehr, der an seinen Eingangsports E1 bis E8 empfangen wird, auf den Kanal 16 zu modulieren und eine diesem Kanal entsprechende Strahlungskomponente der Ausgangsstrahlung hinzuzufügen, die in den faseroptischen Wellenleiter 30d eingeleitet wird. Folglich überträgt der vierte Knoten 20d ihn durchlaufende Strahlungskomponenten, die den Kanälen 1, 21 entsprechen, und fügt außerdem die dem Kanal 16 entsprechende Strahlungskomponente hinzu. Ein in 3 mit 240 bezeichnetes Diagramm beinhaltet eine Darstellung der Strahlungskomponenten, die von dem vierten Knoten 20d zu dem ersten Knoten 20a der Ringformation hin ausgegeben werden.
Aus 3 ist ersichtlich, dass das NMS 40 eine Verteilung von Kanälen wählt, welche im Wesentlichen eine zufällige Verteilung auf den 32 Kanälen ist, die innerhalb des Systems 10 verfügbar sind. Der Erfinder war der Ansicht, dass eine solche im Wesentlichen zufällige Verteilung für die Funktionsweise des Gesamtsystems 10 schädlich ist. Tatsächlich ist der Erfinder zu der Ansicht gelangt, dass durch ein Zusammenfassen aktiver Kanäle innerhalb des Systems 10 erhebliche Vorteile erzielbar sind. Einige Beispiele einer Zusammenfassung werden nun erläutert.
Die Zusammenfassung (Consolidation) von Kanälen, nämlich die Konzentration von Kanälen hinsichtlich der Wellenlänge und folglich hinsichtlich der Frequenz, könnte einem Durchschnittsfachmann als nicht wünschenswert erscheinen. Es wäre zu erwarten, dass ein Zusammenfassen von Kanälen des Nebensprechen zwischen Kanälen und Intermodulationseffekte verstärkt und daher nicht wünschenswert ist. Außerdem wäre in dem Falle, wenn die Wellenleiter 30 einer Interferenz bei bestimmten Wellenlängen ausgesetzt sind, zu erwarten, dass ein Verstreuen aktiver Kanäle auf eine nicht zusammengefasste Weise über die ganze verfügbare Bandbreite des Systems das System 10 robuster gegenüber einer solchen Interferenz macht.
Der Erfinder war der Ansicht, dass ein Zusammenfassen aktiver Kanäle eine Reihe von Vorteilen bietet. Zum Beispiel wird die Komplexität des NMS 40 beträchtlich vereinfacht, besonders im Hinblick auf seine Betriebssoftware. Außerdem wird das Channel Leveling (Kanal-Nivellierung), das in den Knoten 20 durchgeführt wird, vereinfacht, da die Kanäle zu Gruppen zusammengefasst sind und sich daher in einem bestimmten Teil des in 3 dargestellten Strahlungsspektrums befinden; ein Channel Leveling beinhaltet eine aktive Einstellung der Strahlungsleistung jedes Kanals, um die Leistungen aneinander anzupassen, um Effekte eines "Power Hogging" in Systemkomponenten wie etwa erbiumdotierten faseroptischen Verstärkern (Erbium Doped Fibre Optical Amplifiers, EDFAs) zu umgehen. Ferner müssen die abstimmbaren Filter innerhalb der Knoten 20 eine Neuabstimmung über einen vergleichsweise kleineren Bereich vornehmen, wodurch sie für eine schnellere Umkonfigurations-Reaktion des Systems 10 sorgen. Außerdem müssen die abstimmbaren Laser innerhalb der Knoten 20 eine Abstimmung über einen nominell kleineren Bereich vornehmen, was eben falls die Reaktionszeit der Knoten verbessert, wenn sie umkonfiguriert werden, zum Beispiel wenn die Laser thermisch abgestimmt werden; Laser, die über einen weiteren Bereich abstimmbar sind, neigen dazu, weniger leistungsstark zu sein als Laser, die dazu bestimmt sind, über einem stärker begrenzten Bereich von Wellenlängen zu arbeiten. Schließlich lässt sich ein Kanalschutz ebenfalls einfacher organisieren und verwalten, wenn die Kanäle zusammengefasst sind.
Als ein erstes Beispiel würde ein Zusammenfassen von Wellenlängen gemäß der Erfindung, beginnend bei Kanal 1, erfordern, dass:

(a) der erste Knoten 20a die Kanäle 1 und 2 über seine CCU3 und seinen Ausgangskoppler 140 mit einem Leistungspegel P_c pro Kanal hinzufügt;
(b) der zweite Knoten 20b die Kanäle 3 und 4 über seine CCU3 und seinen Ausgangskoppler 140 hinzufügt und die Kanäle 1 und 2 über seine CCU1 und seinen Ausgangskoppler 140 überträgt;
(c) der dritte Knoten 20c die Kanäle 5 und 6 über seine CCU3 und seinen Ausgangskoppler 140 hinzufügt, die Kanäle 2 und 4 abzweigt und die Kanäle 1 und 3 über seine CCU1 und seinen Ausgangskoppler 140 überträgt; und
(d) der vierte Knoten 20d den Kanal 7 über seine CCU3 und seinen Ausgangskoppler 140 hinzufügt, die Kanäle 3 und 5 abzweigt und die Kanäle 1 und 6 über seine CCU1 und seinen Ausgangskoppler 140 überträgt.

Durch eine solche Zusammenfassung werden nur die Kanäle 1 bis 7 in dem System 10 verwendet, während die Kanäle 8 bis 32 ungenutzt bleiben. Eine solche Zuweisung von Kanälen ist in 4 dargestellt.
In dem Beispiel von 4 werden aktive Kanäle in einer fortlaufenden Vorwärts-Reihenfolge zusammengefasst, beginnend bei Kanal 1. Andere Typen einer Zusammenfassung gemäß der Erfindung sind ebenfalls möglich.
Als ein zweites Beispiel können aktive Kanäle gemäß der Erfindung in einer fortlaufenden Rückwärts-Reihenfolge zusammengefasst werden, beginnend bei Kanal 32, nämlich dem Kanal mit der höchsten Nummer.
Ein Zusammenfassen von Wellenlängen, beginnend mit Kanal 32, würde erfordern, dass:

(a) der erste Knoten 20a die Kanäle 31 und 32 hinzufügt;
(b) der zweite Knoten 20b die Kanäle 29 und 30 hinzufügt und die Kanäle 31 und 32 überträgt;
(c) der dritte Knoten 20c die Kanäle 27 und 28 hinzufügt, die Kanäle 29 und 31 abzweigt und die Kanäle 32 und 30 überträgt; und
(d) der vierte Knoten 20d den Kanal 26 hinzufügt, die Kanäle 28 und 30 abzweigt und die Kanäle 32 und 27 überträgt.

Durch eine solche Zusammenfassung werden nur die Kanäle 26 bis 32 in dem System 10 verwendet, während die Kanäle 1 bis 26 ungenutzt bleiben. Eine solche Zuweisung von Kanälen ist in 5 dargestellt.
Als ein drittes Beispiel können aktive Kanäle gemäß der Erfindung in einer Reihenfolge zusammengefasst werden, die mit Kanal 16 beginnt, nämlich einem Kanal mit einer mittleren Nummer. Ein Zusammenfassen von Wellenlängen beginnend mit Kanal 16 würde erfordern, dass:

(a) der erste Knoten 20a die Kanäle 16 und 17 hinzufügt;
(b) der zweite Knoten 20b die Kanäle 14 und 15 hinzufügt und die Kanäle 16 und 15 überträgt;
(c) der dritte Knoten 20c die Kanäle 12 und 13 hinzufügt, die Kanäle 14 und 16 abzweigt und die Kanäle 15 und 17 überträgt; und
(d) der vierte Knoten 20d den Kanal 18 hinzufügt, die Kanäle 13 und 15 abzweigt und die Kanäle 17 und 12 überträgt.

Durch eine solche Zusammenfassung werden nur die Kanäle 12 bis 18 in dem System 10 verwendet, während die Kanäle 1 bis 11 und 19 bis 32 ungenutzt bleiben. Eine solche Zuweisung von Kanälen ist in 6 dargestellt.
Als ein viertes Beispiel können aktive Kanäle auf eine verschachtelte Art und Weise zusammengefasst werden, beginnend bei Kanal 1. Eine verschachtelte Zusammenfassung, beginnend mit Kanal 1, würde erfordern, dass:

(a) der erste Knoten 20a die Kanäle 1 und 4 hinzufügt;
(b) der zweite Knoten 20b die Kanäle 2 und 5 hinzufügt und die Kanäle 1 und 4 überträgt;
(c) der dritte Knoten 20c die Kanäle 3 und 6 hinzufügt, die Kanäle 4 und 5 abzweigt und die Kanäle 1 und 2 überträgt; und
(d) der vierte Knoten 20d den Kanal 7 hinzufügt, die Kanäle 2 und 6 abzweigt und die Kanäle 1 und 3 überträgt.

Eine solche Zuweisung von Kanälen ist in 7 dargestellt.
Es ist ferner klar, dass das System 10 durch geeignete Wahl von optischen Komponenten in den Knoten 20 so erweitert werden kann, dass es 1000 Kanäle oder mehr aufnehmen kann. In einem solchen erweiterten System können Kanäle gleichzeitig in verschiedenen Bereichen des Spektrums zusammengefasst werden, zum Beispiel bei den niedrigsten Kanalnummern, bei mittleren Kanalnummern und bei hohen Kanalnummern. Außerdem kann, falls erforderlich, die Kanalzuweisung bei den niedrigsten Kanalnummern und/oder den mittleren Kanalnummern und/oder den höchsten Kanalnummern verschachtelt werden. Ferner ist klar, dass beim Zusammenfassen Kanäle, welche an einem früheren Knoten in der Ringformation abgezweigt werden, an einem späteren Knoten in der Formation ohne Weiteres wiederverwendet werden können, wodurch die Kanäle weiter zusammengefasst werden.
Als ein Beispiel für eine kompakte verschachtelte Zusammenfassung:

(a) fügt der erste Knoten 20a die Kanäle 1 und 2 hinzu und zweigt den Kanal 4 ab;
(b) fügt der zweite Knoten 20b die Kanäle 3 und 4 hinzu und überträgt die Kanäle 1 und 2;
(c) fügt der dritte Knoten 20c die Kanäle 5 und 6 hinzu, zweigt die Kanäle 2 und 4 ab und überträgt die Kanäle 1 und 3;
(d) fügt der vierte Knoten 20d den Kanal 4 hinzu, zweigt die Kanäle 3 und 5 ab und überträgt die Kanäle 1 und 6.

Durch eine solche Zusammenfassung werden nur die Kanäle 1 bis 6 in dem System 10 verwendet, während die Kanäle 7 bis 32 ungenutzt bleiben.
Es ist klar, dass das System 10 nur ein Beispiel eines Kommunikationssystems ist, in welchem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann. Sie ist ebenso in Systemen anwendbar, welche mehrere Ringformationen, Maschenformationen oder lineare Formationen umfassen, und auch in Systemen, die eine Mischung dieser Formationen umfassen.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet, wenn ein erstklassiger Kommunikationsdienst benötigt wird. In 8 sind der erste und der zweite Knoten 20a, 20b des Systems 10 als durch einen ersten und einen zweiten Wellenleiter 300, 310 verbunden dargestellt. Die Wellenleiter 300, 310 funktio nieren im Tandembetrieb, um Strahlung von dem ersten Knoten 20a zu dem zweiten Knoten 20b zu transportieren. Die zwei Wellenleiter 300, 310 werden vorzugsweise durch getrennte Kanäle verlegt, so dass nicht beide Wellenleiter gleichzeitig unterbrochen werden, falls einer der Kanäle zum Beispiel durch Feuer beschädigt wird.
Der erste Knoten 20a ist so modifiziert, dass er Strahlung zu den zwei Fasern 300, 310 aussendet, und der zweite Knoten 20b ist entsprechend so beschaffen, dass er Strahlung von den Fasern 300, 310 empfangen kann. Die optischen Treiber und Empfänger an den zwei Knoten 20a, 20b sind so konfiguriert, dass sie bis zu 32 Kanäle in jeder der Fasern 300, 310 aufnehmen können. Die Knoten 20a, 20b sind so gestaltet, dass sie bis zu 32 Arbeitskanäle mit Kommunikationsverkehr zueinander übertragen können, wobei die Arbeitskanäle 1 bis 16 in Faserkanälen 1 bis 16 der ersten Faser 300 transportiert werden und die Arbeitskanäle 17 bis 32 in Faserkanälen 1 bis 16 der zweiten Faser 310 transportiert werden. Außerdem sind Schutzkanäle vorgesehen, welche aufgerufen werden können, falls eine der Fasern 300, 310 unterbrochen oder auf andere Weise funktionsunfähig wird. Die Kanäle 17 bis 32 der ersten Faser 300 werden verwendet, um Schutzkanäle für die Arbeitskanäle 17 bis 32 zur Verfügung zu stellen, die normalerweise entlang der zweiten Faser 310 transportiert werden. Ebenso werden die Kanäle 17 bis 32 der zweiten Faser 310 verwendet, um Schutzkanäle für die Arbeitskanäle 1 bis 16 zur Verfügung zu stellen, die normalerweise entlang der ersten Faser 300 transportiert werden.
Die Faserkanäle der zwei Fasern 300, 310 werden vorzugsweise auf eine zusammengefasste Art und Weise gemäß der Erfindung zugewiesen. Wenn zum Beispiel Arbeitskanäle zugewiesen werden, um Verkehr zu transportieren, wird zuerst der Arbeitskanal 1 verwendet, der Arbeitskanal 2 wird verwendet, wenn zusätzlicher Verkehr zu transportieren ist, und so weiter. Stattdessen oder zusätzlich kann auch eine verschachtelte Vorgehensweise bei der Zusammenfassung zur Anwendung kommen.
Eine Zusammenfassung erleichtert erheblich die Schutzaufgabe, die von dem NMS 40 in dem Falle erfüllt wird, wenn eine der Fasern 300, 310 unterbrochen oder auf andere Weise funktionsunfähig wird. Dagegen wäre, wenn Informationen auf eine im Wesentlichen zufällige Weise über die Faserkanäle verteilt wären, das Vornehmen einer Kanalumschaltung im Falle eines Faserbruches äußerst kompliziert und manchmal für das NMS 40 undurchführbar. In zukünftigen Systemen, in denen 1000 oder mehr Kanäle verwendet werden können, wird ein Abbilden von Arbeits- auf Schutzkanäle sogar noch komplizierter und verlangsamt potentiell die Reaktionszeit bei einer Systemwiederherstellung im Falle eines Ausfalls einer Faser, sofern nicht eine Kanalzusammenfassung und dadurch ein optisches Grooming gemäß der Erfindung angewendet wird.
Es ist klar, dass Modifikationen an dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso ist klar, dass das beschriebene System 10 nur ein Beispiel eines Kommunikationssystems ist, in dem die Erfindung angewendet werden kann; die Erfindung ist auch in Kommunikationssystemen mit anderer Konfiguration anwendbar.

Claims

Verfahren zum Zuweisen von Wellenlängenkanälen in einem optischen Kommunikationssystem mit Wellenlängenmultiplex (Wavelength Division Multiplexing, WDM) (10), wobei das System umfasst: mehrere Knoten (20a–20d), die miteinander durch faseroptische Leitmittel (30a 30d) zum Leiten von Kommunikationsverkehr transportierender WDM-Strahlung zwischen den Knoten verbunden sind, wobei das System in der Lage ist, mehrere mögliche Wellenlängenkanäle zum Transportieren von Kommunikationsverkehr zu unterstützen, wobei jeder der möglichen Wellenlängenkanäle ein Wellenlängenband aufweist, welches um eine jeweilige feste mittlere Wellenlänge (λ₁–λ₃₂) herum zentriert ist, wobei die mittleren Wellenlängen (λ₁–λ₃₂) gleiche Abstände über ein kontinuierliches WDM-Wellenlängenspektrum aufweisen, wobei das Verfahren das Zuweisen jedes der Wellenlängenkanäle, die gegenwärtig innerhalb des Systems verwendet werden sollen, um Kommunikationsverkehr zu transportieren, aus irgendwelchen der möglichen mehreren Wellenlängenkanäle, die von dem System unterstützt werden, umfasst, derart, dass die Wellenlängenkanäle, die in dem System in Verwendung sind, zu einer oder mehreren Gruppen von verwendeten Wellenlängenkanälen zusammengefasst sind, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die oder jede der Gruppen sich an einem beliebigen Teil des WDM-Wellenlängenspektrums befinden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass sie zu Gruppen zusammengefasst werden, welche sich an einem oder an beiden Enden des WDM-Wellenlängenspektrums befinden.
Verfahren nach Anspruch 2, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die mit dem Wellenlängenkanal beginnt, der die kürzeste mittlere Wellenlänge (λ₁) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass sie zu einer Gruppe zusammengefasst werden, die mit einem Wellenlängenkanal beginnt, der die längste mittlere Wellenlänge (λ₃₂) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass eine der zusammengefassten Gruppen an einem mittleren Bereich (λ₁₆) des WDM-Wellenlängenspektrums zusammengefasst ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass die eine oder die mehreren zusammengefassten Gruppen Wellenlängenkanäle umfassen, die mittlere Wellenlängen aufweisen, welche benachbarte Wellenlängen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches außerdem das Zuweisen der zu verwendenden Wellenlängenkanäle umfasst, derart, dass die Kanäle auf eine verschachtelte Art und Weise zusammengefasst werden.
Kommunikationssystem mit Wellenlängenmultiplex, in dem Wellenlängenkanäle benutzt werden, um Kommunikationsverkehr zu transportieren, wobei die Wellenlängenkanäle gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusammengefasst sind.