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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Faserschutz in bidirektionalen
WDM-Ringnetzwerken
mit Einzelfaser und insbesondere ein geschütztes bidirektionales WDM-Ringnetzwerk
mit Einzelfaser.
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HINTERGRUND
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Faserschutz
ist hier definiert als die Fähigkeit,
in einem Fasernetzwerk den gesamten Verkehr immer noch funktionsfähig zu halten,
für den
Fall, dass ein Fasersegment gebrochen ist. Ein Geräteschutz
ist ein höherer
Grad an Schutz, der auch kostspieliger ist und bedeutet, dass der
Verkehr in dem Netzwerk auch dann funktionsfähig ist, wenn ein Teil der Übertragungsgeräte, z. B.
Laser, Empfänger,
etc. fehlerhaft funktioniert.
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Ein
Faserschutz wird verwendet, wenn das Risiko eines Ausfalls irgendeines
Segments der Übertragungsfaser
relativ hoch ist, verglichen mit dem Risiko, dass der Rest der Sende-/Empfangsgeräte ausfällt, und
wenn ein vollständiger
Geräteschutz
zu kostspielig ist.
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Beispiele
für Patente,
die einen Faserschutz in WDM-Ringnetzwerken beschreiben, sind in
den
US-Patenten Nr. 5,680,235 ,
6,134,036 und
6,278,536 beschrieben. In den in diesen
Patenten offenbarten Netzwerken erfolgt der Faserschutz durch Schalter
oder andere Ein-/Aus-Vorrichtungen, die an die Hauptringfaser angeschlossen
sind.
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Ein
Schutz in Ringnetzwerken, die eine Kommunikation auf zwei parallelen
optischen Fasern verwenden, um eine bidirektionale Kommunikation
zu er reichen, ist beispielsweise in dem
US-Patent Nr. 5,510,917 und in der
veröffentlichten
Internationalen Patentanmeldung Nr.
WO
00/28670 offenbart.
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Darüber hinaus
können
in einem WDM-Ringnetzwerk sowohl geschützte als auch ungeschützte Kanäle gleichzeitig
vorhanden sein. Die übliche
Art der Verwendung eines nicht geschützten Verkehrs ist, einen Pfad
unter Verwendung von Geräten
aufzubauen, die nur für
diese Kanäle
bestimmt sind. Wenn der Pfad gebrochen ist, wird der Verkehr verloren sein.
In einem geschützten
Netzwerk sind jedem geschützten
Kanal zwei verschiedene Pfade vorbehalten. Einer der Pfade wird
aktiv sein, während
der andere inaktiv ist. Um einen Verkehr auf beiden Pfaden senden
zu können,
müssen
einige Geräte
zweifach vorgesehen werden. Beispiele für Patente, die einen Schutz
in Kombination mit Schaltern beschreiben, umfassen die bereits angeführten
US-Patente Nr. 5,680,235 und
6,134,036 und auch
US-Patent Nr. 5,933,258 .
In der veröffentlichten
EP-Anmeldung Nr. 0 928 082 ist
ein Beispiel für
einen Verkehr niedriger Priorität
beschrieben, der durch Betätigungsschalter gesperrt
werden kann.
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Das
Konzept "Kanäle niedriger
Priorität", wie hier verwendet,
beschreibt Kanäle,
die entweder durch Faserbrüche
oder Entscheidungen von Schaltvorrichtungen gesperrt werden. Eine
Art von Kanälen niedriger
Priorität
ist der herkömmliche
nicht geschützte
Punkt-zu-Punkt-Kanal. In Ringnetzwerken wird ein nicht geschützter Verkehr
nur Gebrauch von einem der beiden möglichen Pfade um den Ring herum
machen. Der herkömmliche
nicht geschützte
Kanal wird sein eigenes Add/Drop-Filter für einen Anschluss an den Ring
verwenden und er wird von anderen Geräten unabhängig sein.
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In
der ebenfalls anhängigen
schwedischen Patentanmeldung Nr.
0101300-2 , eingereicht am 11. April 2001, und in der vorläufigen US-Patentanmeldung
Nr. 60/288,422, die am 4. April 2001 eingereicht wurde und der veröffentlichten
Internationalen Patentanmeldung
WO
02/084915 entspricht, und der US-Patentanmeldung "Low loss WDM add
drop node", eingereicht
am 12. November 2002.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Ziel der Erfindung ist, ein bidirektionales WDM-Ringnetzwerk mit
Einzelfaser vorzusehen, das einen Faserschutz hat, der zum Zwecke
der Schutzfunktion ein Minimum an aktiven Komponenten erfordert.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist, ein bidirektionales WDM-Ringnetzwerk
mit Einzelfaser vorzusehen, das einen Faserschutz hat, der zum Zwecke
der Schutzfunktion kein an den Faserring angeschlossenes Schaltelement
oder dergleichen erfordert.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist, ein geschütztes bidirektionales WDM-Ringnetzwerk mit Einzelfaser
vorzusehen, das Einrichtungen umfasst, um einen nicht geschützten Verkehr
niedriger Priorität
zu gestatten.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist, ein geschütztes bidirektionales WDM-Ringnetzwerk mit Einzelfaser
vorzusehen, das die Ausweichpfade des geschützten Verkehrs nutzt.
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Somit
wird allgemein in einem bidirektionalen WDM-Ringnetzwerk mit Einzelfaser
zum Schutz der Faserübertragungspfade
des Rings eine Schaltfunktion, die durch ein Schaltelement erreicht
wird, vorgesehen, wobei die Schaltfunktion außerhalb der Ring-Übertragungsfaser
ausgeführt
wird. Dadurch wird der gesamte Übertragungsverlust
im Netzwerk auf ein Minimum herabgesetzt. Dies ist insbesondere wichtig
in optischen Netzwerken, die keine optischen Leitungsverstärker haben.
Außerdem
ist für
die Kommunikation zwischen zwei betrachteten Knoten, die an die
Ring-Übertragungsfaser
angeschlossen sind, ein Schutzschalter in nur einem der Knoten angeschlossen.
Dann wird der Verkehr von dem Knoten, der den Schalter hat, immer
nur auf einem der beiden Ringsegmente übertragen, die man aus dem
Ringpfad erhält,
wenn man ihn an den betrachteten Knoten unterteilt. Der Schalter
kann so gesteuert werden, dass er den Verkehr zu dem anderen Segment
leitet, wenn dies erforderlich ist. Der Verkehr zu dem Knoten mit
dem Schalter wird immer auf beiden Segmenten übertragen, wobei der Schalter
dann das Segment auswählt,
von dem die Signale in dem Knoten mit dem Schalter tatsächlich empfangen
werden sollen.
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In
dem Übertragungsring
kann eine Vielzahl von Übertragungskanälen zwischen
jedem Knotenpaar verwendet werden und/oder eine Vielzahl von Knoten
kann in dem Netzwerk angeschlossen werden, und dann kann der Schutz
entweder pro Kanal oder für
jedes Knotenpaar, zwischen denen Verkehr vorhanden ist, gewählt werden.
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In
den vorgeschlagenen Netzwerken mit den speziellen Knotenstrukturen,
wie hier beschrieben, können
beispielsweise die folgenden Vorteile erzielt werden.
- – Es
sind weniger Schutzschaltgeräte
erforderlich, nur ein Schalter, verglichen mit einem herkömmlichen
Netzwerk, das zwei Faserringe mit einer Verkehrsrichtung pro Faserring
hat.
- – Keine
Schalter oder andere Vorrichtungen, die die gleiche Funktion erfüllen, sind
an die Ringfaser selbst angeschlossen, wodurch Verluste bei der Über tragung
von Signalen auf der Ringfaser reduziert werden und die Zuverlässigkeit
des Ring-Übertragungspfades
erhöht
wird.
- – Der
Faserschutz ist auf einer Pro-Kanal-Basis und alternativ auf einer
Pro-Add/Drop-Bandfilter-Basis
wählbar.
Dies bedeutet, dass z. B. einige Kanäle in einem Ringnetzwerk einen
Faserschutz haben können
und gleichzeitig einige andere Kanäle keinen Faserschutz haben.
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Der
vorgeschlagene Faserschutz kann in Netzwerken mit einem vernetzten
(engl.: meshed) Verkehrsmuster als auch mit einem Naben- bzw. Hub-Verkehrsmuster
(engl.: hubbed traffic pattern) verwendet werden.
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Darüber hinaus
können
in einem geschützten
bidirktionalen WDM-Ringnetzwerk mit Einzelfaser die alternativen
Pfade des geschützten
Verkehrs im Allgemeinen zum Übertragen
von nicht geschütztem
Verkehr niedriger Priorität
verwendet werden. Die zusätzlichen
Geräte
in dem inaktiven Pfad zwischen den geschützten und den ungeschützten Kanälen werden
dann wirksam für
den Verkehr niedriger Priorität
genutzt.
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In
einem bidirektionalen WDM-Ringnetzwerk mit Einzelfaser, wie es hier
betrachtet wird, könnten Kanäle niedriger
Priorität
zugefügt
werden, wobei weniger Geräte
als bei herkömmlichen
nicht geschützten
Kanälen
verwendet werden müssten.
Außerdem
bedeutet die Tatsache, dass bidirektionale Add/Drop-Filter verwendet
werden, dass der gleiche Kreuzschienenschalter für den eingefügten als
auch für
den abgezweigten Verkehr verwendet werden kann.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
dargelegt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder werden
beim Umsetzen der Erfindung deutlich. Die Ziele und Vorteile der
Erfindung können
durch die Verfahren, Prozesse, Instrumentalitäten und Kombinationen, auf
die insbesondere in den beigefügten
Ansprüchen
hingewiesen werden, umgesetzt und erreicht werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Obgleich
die neuartigen Merkmale der Erfindung insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
sind, wird ein völliges
Verständnis
der Erfindung in Bezug auf Organisation als auch auf den Inhalt
sowie der obigen und weiterer Merkmale derselben ebenso wie ein
besseres Verstehen der Erfindung aus einer Betrachtung der folgenden
detaillierten Beschreibung nichteinschränkender Ausführungsbeispiele
gewonnen werden, die nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt
werden, in denen zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Abschnittes eines optischen WDM-Ringnetzwerks, das
ein Paar optischer Add/Drop-Knoten enthält, die für eine bidirektionale Kommunikation
oder Duplex-Kommunikation auf einer einzigen Übertragungsfaser ausgebildet
sind,
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2 eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks, das für eine bidirektionale Kommunikation
auf einer einzigen Übertragungsfaser
zwischen einem Hubknoten (engl.: hub node) und zwei Unterknoten
(engl.: subnodes) ausgebildet ist,
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3a eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks gemäß dem Stand
der Technik mit zwei parallelen Übertragungsfasern,
wobei jede Übertragungsfaser
den Verkehr in nur eine Richtung überträgt,
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3b eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks, das für eine bidirektionale
Kommunikation auf einer einzigen Übertragungsfaser ausgebildet
ist und einen Schutz hat, der gemäß dem Prinzip der 3a ausgebildet
ist,
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4 eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks, das für eine bidirektionale Kommunikation
auf einer einzigen Übertragungsfaser
ausgebildet ist und einen Schutz hat, der für jede bidirektionale Kommunikationsverbindung
ein einzelnes Schaltelement verwendet,
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5 ein
Blockschaltbild eines Abschnittes eines optischen WDM-Netzwerks, das ähnlich dem der 1 ist,
wobei die Knoten für
eine bidirektionale Kommunikation oder eine Duplex-Kommunikation auf
einer einzigen Übertragungsfaser
in mehreren Kanälen
ausgebildet sind,
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6 eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks, das für eine bidirektionale Kommunikation
auf einer einzigen Übertragungsfaser
zwischen zwei Knoten in mehreren Kanälen ausgebildet ist und einen
Schutz hat, bei dem ein einzelnes Schaltelement eingesetzt wird,
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7 eine
Darstellung eines Lichtwellenleiter-WDM-Ringnetzwerks, das ähnlich dem
der 6 ist, aber eine andere Konstruktion eines der
Knoten hat,
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8a, 8b Blockschaltbilder
optischer bidirektionaler WDM-Ringnetzwerke, die einen geschützten Verkehr
zwischen zwei Knoten ermöglichen
und einen Kanal niedriger Priorität haben,
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9 ein
Blockschaltbild eines optischen WDM-Ringnetzwerks, das zwei parallele
Faserringe zur Kommunikation zwischen zwei Knoten in einem geschützten Kanal
und einem nicht geschützten
Kanal niedriger Priorität
umfasst,
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10 ein
Blockschaltbild eines optischen bidirektionalen WDM-Ringnetzwerks,
das einen geschützten
Verkehr niedriger Priorität
zwischen zwei Knoten ermöglicht
und eine minimale Anzahl an Komponenten umfasst, und
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11 ein
Blockschaltbild eines optischen bidirektionalen WDM-Ringnetzwerks,
das ähnlich dem
der 10 ist und einen geschützten Verkehr zwischen zwei
Knoten und einen Verkehr niedriger Priorität zwischen einem der Knoten
und einem dritten Knoten umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Das
Netzwerk, hier als bidirektionales WDM-Netzwerk bezeichnet, in dem
ein nachstehend beschriebenes Faserschutzschema angewandt wird, ist
in der oben angeführten
schwedischen Patentanmeldung 0101300-2 und
in der vorläufigen
US-Patentanmeldung 60/288,422, "Low
loss WDM Add/Drop-Knoten",
eingereicht am 11. April 2001 und entsprechenden Anmeldungen beschrieben.
Es handelt sich dabei um ein WDM-Ringnetzwerk, in dem ein bidirektionaler
Verkehr auf einer Einzelfaser übertragen
wird.
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In 1 ist
der Aufbau eines WDM-Add/Drop-Knotenpaares mit den beiden Knoten
A, B in einem solchen Netzwerk gezeigt. Die Übertragungsfaser 1 wird
dazu verwendet, Lichtsignale in die zwei entgegengesetzten Richtungen
zu übertragen.
In der einzelnen Übertragungsfaser 1 ist im
Knoten A ein Zweikanal-Add/Drop-Filter 5e1-2 ,
z. B. ein Add/Drop-Bandfilter, zum Einfügen/Abzweigen von Lichtsignalen
in zwei, vorzugsweise angrenzende oder benachbarte Wellenlängen-Kanäle Nr. 1
und 2 angeschlossen, abgehend/ankommend am Knoten A vom Osten her,
wobei angenommen wird, dass der Knoten B rechts oder östlich vom
Knoten A angeschlossen ist, und wobei die Knoten A und B beispielsweise
nur durch einen einzigen ungebrochenen Faserabschnitt verbunden
sind. Im Allgemeinen passiert Licht mit Wellenlängen, die sich von denen, die zur
bidirektionalen Kommunikation zwischen den Knoten A und B verwendet
werden, unterscheiden, d. h. andere Wellenlängen als die, die in den Kanälen Nr.
1 und 2 im Beispiel der Figur verwendet werden, die Add/Drop-Knoten
A, B auf der Übertragungsfaser mit
einem niedrigen Verlust. An den Abzweig-Port (engl.: branch Port)
des Zweikanal-Add/Drop-Filters 5e1-2 ist ein internes Einzelkanal-Dropfilter 72 zum Abzweigen des Kanals Nr. 2 angeschlossen.
Es hat einen Express-Port, zu dem Signale außerhalb des abgezweigten Kanals,
d. h. außerhalb
des Kanals Nr. 2, gehen, und an diesen Express-Port ist eine Quelle von
Lichtsignalen im Wellenlängen-Kanal
Nr. 1 angeschlossen, ein optischer Sender 91 ,
wie z. B. ein Laser im Knoten A. An den Abzweig-Port des Einzelkanal-Drop-Filters 72 ist ein Lichtempfänger bzw. optischer Empfänger 112 angeschlossen, um Signale aus dem
Kanal Nr. 2 zu empfangen.
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Der
Knoten B hat eine Struktur, die ähnlich, jedoch
komplementär
zu der des Knotens A ist. So ist das Zweikanal-Add/Drop-Filter 5w1-2 dazu geeignet, nur einen Verkehr
vom Westen her azuweigen, das interne Einzelkanal-Drop- Filter 71 zweigt Signale aus dem Wellenlängen-Kanal
Nr. 1 ab, die Lichtsignalquelle 92 überträgt Licht
nur im Wellenlängen-Kanal Nr.
2 und der Empfänger 111 ist dazu geeignet, Signale im Wellenlängen-Kanal
Nr. 1 zu empfangen.
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Die
Lichtsignalquelle 91 im Knoten
A erzeugt Signale nur im Wellenlängen-Kanal Nr. 1, die
in den Express-Port des Einzelkanal-Drop-Filters 72 im
Knoten A eingegeben werden. Die Signale aus dem Kanal Nr. 1 passieren
somit das Drop-Filter 72 mit einem niedrigen
Verlust und werden dann in das Zweikanal-Add/Drop-Filter 5e1-2 eingekoppelt, das an die Übertragungsfaser 1 angeschlossen
ist. Aufgrund der Abzweigrichtung des Zweikanal-Add/Drop-Filters werden
die Signale des Kanals Nr. 1 in den Verkehr in der Übertragungsfaser
eingefügt,
der sich vom Knoten A aus gesehen in östliche Richtung bewegt, und
breiten sich demzufolge, wie in 1 zu sehen, nach
rechts aus, bis sie zum Knoten B kommen. Im Knoten B werden die
Signale aus dem Kanal Nr. 1 in das Zweikanal-Add/Drop-Filter 5w1-2 des Knotens B abgezweigt und von
dort an das interne Einzelkanal-Drop-Filter 71 des
Knotens B gekoppelt. Das gesamte Licht aus dem Wellenlängen-Kanal
Nr. 1 wird in dem internen Einzelkanal-Drop-Filter abgezweigt und
an den Empfänger 111 des Knotens B übertragen.
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Was
Signale in die entgegengesetzte Richtung angeht, so überträgt in dem
Knoten B die Lichtsignalquelle 92 Lichtsignale
nur in dem Wellenlängen-Kanal
Nr. 2. Die Signale gehen in die umgekehrte Richtung durch das interne
Einzelkanal-Drop-Filter 71 mit
einem niedrigen Verlust, werden in den Abzweig-Port oder Add/Drop-Port
des Zweikanal-Add/Drop-Filters 5w1-2 gekoppelt
und breiten sich in westliche oder linke Richtung in der Übertragungsfaser 1 zusammen
mit anderem Verkehr in die gleiche Richtung aus. Im Knoten A werden
die betrachteten Signale aus dem Kanal Nr. 2 in dem Zweikanal- Add/Drop-Filter 5e1-2 abgezweigt, in das Einzelkanal-Drop-Filter 72 gekoppelt und in diesem Filter abgezweigt
und weiter in den Empfänger 112 des Knotens A gekoppelt.
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Wenn
die Zweikanal-Add/Drop-Filter 5e1-2 und 5w1-2 der Art Add/Drop-Bandfilter sind,
sollten die Wellenlängen-Kanäle, die
für eine
bidirektionale Kommunikation zwischen einem Paar von Knoten verwendet
werden, d. h. Kanäle
Nr. 1 und 2 in dem oben beschriebenen Beispiel, vorzugsweise, wie dies
oben angegeben wurde, benachbart sein oder aneinander angrenzen,
so dass dadurch diese Filter 5e1-2 , 5w1-2 so wenig andere Wellenlängen-Kanäle wie möglich blockieren
und vorzugsweise keine.
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In 2 ist
ein WDM-Einzelfaser-Ringnetzwerk mit drei Knoten A, B, C gezeigt,
in dem die Knotenkonstruktion der 1 verwendet
wird. Der Knoten A ist ein Hubknoten, der mit den beiden anderen Knoten
B, C auf insgesamt vier verschiedenen logischen Verbindungen kommuniziert,
zwei Verbindungen für
jeden Subknoten B, C, wobei jede Verbindung zwei verschiedene Wellenlängen umfasst.
Somit enthält
z. B. der Knoten A vier Sätze
der in 1 gezeigten Knotenkonstruktion, wobei jeder Satz
ein Add/Drop-Zweikanal-Bandfilter hat, das einzeln an den Faserring
angeschlossen ist, der die Übertragungsfaser 1 umfasst.
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Einer
der Hauptvorteile der Ringstruktur ist, dass immer zwei Pfade um
den Ring zwischen jedem Knotenpaar vorhanden sind. Wenn die Faser
in einem Segment des Rings gebrochen ist, kann eine Verbindung zwischen
einem Paar von Knoten auf dem verbleibenden Segment bzw. den verbleibenden Segmenten
des Rings hergestellt werden.
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Eine
herkömmliche
Methode zum Erzielen eines Faserschutzes ist, das Signal über beide
Pfade unter Verwendung einer Leistungsverteilung um den Ring herum
zu übertragen.
Dies ist beispielhaft veranschaulicht in den Netzwerken, die in
den 3a, 3b gezeigt sind, in denen nur
ein Paar von Knoten A, B gezeigt ist, wobei für die Kommunikation in dem
Netzwerk der 3a nur ein Wellenlängen-Kanal
und für
das Einzelfaser-Netzwerk der 3b zwei
Kanäle
verwendet werden.
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In
der Darstellung der 3a ist ein Beispiel für einen
herkömmlichen
Faserschutz in einer klassischen Zweifaser-Ringlösung gezeigt, bei der jede Übertragungsfaser 1', 1'' Verkehr in nur eine Richtung überträgt. Für einen
Verkehr vom Knoten A zum Knoten B wird das Signal aus einem WDM-Übertragungsende-Transponder,
TET 15, im Knoten A aufgeteilt, um von zwei Fasern mittels
eines herkömmlichen
Faserkopplers 17 übertragen
und dann unter Verwendung von optischen Filtern 19e, 19w in
die parallelen Ringfasern 1', 1'' eingefügt zu werden. Nach dem Einfügen breitet
sich der rechte Teil des Signals in der äußeren Ringfaser 1a entlang
der rechten Seite des Rings im Uhrzeigersinn aus, und der linke
Teil des Signals breitet sich in der inneren Ringfaser 1b entlang
der linken Seite des Rings entgegen dem Uhrzeigersinn aus. Das Signal
in der rechten Seite des Rings wird von dem rechten Drop-Filter 21e im
Knoten B abgezweigt. Das Signal in der linken Seite des Rings wird
von dem linken Drop-Filter 21w im Knoten B abgezweigt.
Die beiden identischen Signale aus dem linken und dem rechten Einzelkanal-Drop-Filter
im Knoten B werden zu zwei optoelektrischen Empfängern O/E Rx 22w, 22e geleitet,
die beide Teil eines speziell ausgebildeten Empfangsende-Transponders, RET 23 sind.
Die Signale aus dem Knoten B zum Knoten A werden auf ähnliche
Weise übertragen.
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In
dem in 3b gezeigten Netzwerk ist das gleiche
Prinzip eines Faserschutzes gezeigt, wie es in einer Einzelfaser-Ringlösung gemäß den oben
angeführten
Patentanmeldungen angewandt wird, in denen der bidirektionale Verkehr
auf einer Einzelfaser übertragen
wird. Genau auf die gleiche Weise wie in dem Netzwerk der 3a für den Verkehr
vom Knoten A zum Knoten B wird das Signal aus dem WDM-TET 15 im
Knoten A des Netzwerks der 3b mittels
eines herkömmlichen
Faserkopplers 17 auf zwei Fasern aufgeteilt and dann zunächst durch
Passieren von Einzelkanal-Add/Drop-Filtern 25e, 25w, über deren
Express-Ports, und anschließendem
Passieren von optischen Add/Drop-Bandfiltern 27e, 27w in
die einzelne Ringfaser 1 eingefügt, wobei diese optischen Add/Drop-Bandfilter
somit an den Faserring angeschlossen sind. Nach dem Einfügen breitet
sich der rechte Teil des Signals entlang der rechten Seite des Rings
im Uhrzeigersinn aus und der linke Teil des Signals entlang der
linken Seite des Rings entgegen dem Uhrzeigersinn. Das Signal in
der rechten Seite des Rings wird von dem rechten Add/Drop-Bandfilter 27e im
Knoten B abgezweigt und dann von dem rechten Einzelkanal-Dropfilter 25e demultiplexiert.
Das Signal in der linken Seite des Rings wird von dem linken Add/Drop-Bandfilter 27w im
Knoten B abgezweigt und dann von dem linken Einzelkanal-Dropfilter 25w demultiplexiert.
Die beiden identischen Signale aus dem linken und dem rechten Einzelkanal-Dropfilter
im Knoten B werden zu zwei optoelektrischen Empfängern 22w, 22e geleitet,
die beide Teil des speziellen Empfangsende-Transponders 23 des
Knotens B sind. Der Verkehr aus dem Knoten B zum Knoten A wird auf ähnliche
Weise verbreitet.
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Im
Normalfall, wie er in den 3a und 3b gezeigt
ist und in dem der Übertragungsring 1 nicht
gebrochen ist, empfangen die beiden optoelektrischen Empfänger 22w, 22e jedes
RET 23 das gleiche Signal, von denen jedoch nur eines aktiv
ist. Wenn das Fasersegment, aus dem der aktiv arbeitende Emp fänger sein
Signal empfängt,
gesperrt wird, verliert dieser Empfänger sein Eingangssignal und
wird demzufolge deaktiviert. Gleichzeitig wird der andere Empfänger, der
in dem speziellen RET 23 enthalten ist, aktiviert und so
der Verkehr wiederhergestellt werden. Der Schaltmechanismus ist
in diesem Fall entweder so, dass die beiden Empfänger 22e, 22e an
einen elektrischen (nicht gezeigten) Kombinierer angeschlossen und
die beiden Empfänger
zwischen Ein- und Aus-Zuständen
geschaltet werden, oder so, dass beide Empfänger ständig eingeschaltet sind und
Signale empfangen und immer nur jeweils einer von einem (nicht gezeigten)
elektrischen Schalter ausgewählt
wird. Der Ausgang eines solchen Kombinierers/Schalters leitet dann
das Signal weiter zu dem Rest der Schaltkreise des RET 23, um
das Ausgangssignal zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein am Knoten
ankommender Verkehr selbst im Falle eines Faserbruchs immer den
Ausgang des RET 23 erreichen.
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Alternativ
dazu kann man statt einem RET, der zwei optoelektrische Empfänger enthält, wie
dies in den 3a und 3b gezeigt
ist, einen einzigen optischen 2 × 1 Schalter oder möglicherweise
einen 2 × 2
Crossbar-Schalter (nicht gezeigt), der zwischen die beiden Einzelkanal-Drop-Filter 27w, 27e angeschlossen
ist, und einen normalen RET 23 mit einem einzigen Empfänger haben.
In diesem Fall wird der RET immer eingeschaltet sein, und der Schalter
wird die Seite des Rings auswählen,
aus der das Signal empfangen werden soll.
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Dieses
Schutzschema ist in die andere Richtung identisch, d. h. für einen
Signalverkehr vom Knoten B zum Knoten A. Dies bedeutet, dass die
beiden speziellen RETs 23, die jeweils zwei optoelektrische Empfänger enthalten,
für einen
bidirektionalen Kommunikationskanal erforderlich sind, oder alternativ, dass
zwei 2 × 1
oder 2 × 2
Schalter notwendig sind. Wie dies aus der folgenden Beschreibung
einer alternativen Knotenstruktur ersichtlich wird, ist nur ein Schalter
pro bidirektionalem Kommunikationskanal erforderlich.
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In
einem Netzwerk ähnlich
dem in 3b gezeigten, in dem die einzige
Ringfaser 1 einen bidirektionalen Verkehr überträgt, kann
somit die Tatsache, dass der Verkehr zwischen den Add/Drop-Bandfiltern 27w, 27e und
den Einzelkanal-Dropfiltern 25w, 25e ebenfalls
bidirektional ist, dazu verwendet werden, ein vereinfachtes Faserschutzschema
unter Verwendung von weniger Geräten
zu erhalten.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines Netzwerks, das Knoten mit vereinfachter Struktur hat, ist in 4 gezeigt.
Der Klarheit wegen ist nur ein Paar an Knoten A, B gezeigt. Die
Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt, da mehr Knoten und mehrere Kanäle in jedem
Knoten, die auf Wellenlängen
arbeiten, die sich von denen des gezeigten Knotenpaars unterscheiden, üblicherweise
in einem Netzwerk vorhanden sind, und diese können auf ähnliche Weise behandelt werden.
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Im
Knoten A ist ein herkömmlicher
1 × 2
Faserkoppler 29, d. h. ein wellenlängenunabhängiger Leistungsverteiler/Kombinierer
zwischen einem Einzelkanal-Drop-Filter 31 und zwei Add/Drop-Bandfiltern 27e, 27w angeordnet,
die an den Übertragungsring
angeschlossen sind. Es kann angenommen werden, dass der WDM-Signalausgang
aus dem TET 15 des Knotens A z. B. auf dem Kanal Nr. 1 übertragen wird.
Er passiert das Einzelkanal-Drop-Filter 31, durch dessen
Express-Port, mit einem niedrigen Verlust und wird dann von dem
1 × 2
Koppler 29 in zwei Signale aufgeteilt, die auf den beiden
Zweigen übertragen
werden. Der linke Zweig ist mit dem linken Add/Drop-Bandfilter 27e verbunden,
der das Signal in den Verkehr in der linken Seite der Ringfaser 1 einfügt, wo sich
das Signal entgegen dem Uhrzeigersinn ausbreitet. Der rechte Zweig des
1 × 2
Faserkopplers 29 ist mit dem rechten Add/Drop-Bandfilter 27w verbunden,
der das Signal auf die rechte Seite der Ringfaser einfügt, wo sich
das Signal im Uhrzeigersinn ausbreitet.
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Dies
bedeutet, dass das gleiche Signal von den beiden Add/Drop-Bandfiltern 27w, 27e im
Knoten B empfangen wird. Der Ausgang aus diesen beiden Add/Drop-Bandfiltern
ist an die beiden oberen Ports eines 2 × 2 optischen Kreuzschienenschalters 33 (engl.:
cross-bar space switch) angeschlossen. Derartige Schalter sind im
Handel beispielsweise bei JDS Uniphase erhältlich und haben vier Ports,
wobei zwei der Ports hier als obere Ports und die beiden anderen
Ports als untere Ports bezeichnet werden. In einem ersten Zustand
eines solchen Schalters, bezeichnet als Bar-Zustand (engl.: bar
state), ist der erste oder linke obere Port mit dem unteren linken unteren
Port und der zweite rechte obere Port mit dem zweiten rechten unteren
Port verbunden. In einem zweiten Zustand, bezeichnet als Cross-Zustand (engl.:
cross state), ist der rechte obere Port mit dem linken unteren Port
verbunden und der linke obere Port ist mit dem rechten unteren Port
verbunden. Der untere linke Port des 2 × 2 Kreuzschienenschalters 33 ist
mit einem Einzelkanal-Drop-Filter 35 verbunden, und das
Signal aus dem Knoten A wird in diesem Filter abgezweigt, und ist
mit einem RET 23 verbunden. Der untere rechte Port des
2 × 2
Schalters kann mit einem optischen Leistungsdetektor 37 verbunden
werden.
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Wenn
der 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 im Bar-Zustand ist, d. h. wenn
sein oberer linker Port mit seinem unteren linken Port und sein
oberer rechter Port mit seinem unteren rechten Port verbunden ist, empfängt der
RET 23 im Knoten B das Signal, das durch die linke Seite
des Rings 1 hindurchging, und der Leistungsdetektor 37 überwacht
das Signal, das durch die rechte Seite des Rings hindurchging.
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Wenn
der 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 in einem Cross-Zustand ist, d.
h. wenn sein oberer linker Port mit seinem unteren rechten Port
und sein oberer rechter Port mit seinem unteren linken Port verbunden
ist, empfängt
der RET 23 im Knoten B das Signal, das durch die rechte
Seite des Rings 1 hindurchging, und der Leistungsdetektor 37 überwacht das
Signal, das durch die linke Seite des Rings hindurchging.
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Man
nimmt beispielsweise an, dass ein Verkehr aus dem Knoten B zum Knoten
A auf dem Kanal Nr. 2 übertragen
wird, für
den Fall, dass der Verkehr aus dem Knoten A zum Knoten B auf dem
Kanal Nr. 1 übertragen
wird. Die Signale des Verkehrs werden von dem TET 15 im
Knoten B übertragen,
passieren das Einzelkanal-Drop-Filter 35, durch dessen
Express-Port, im Knoten B mit geringem Verlust und werden in den
unteren linken Port des 2 × 2
Kreuzschienenschalters 33 eingegeben.
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Wenn
der 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 in seinem Bar-Zustand ist, gehen
die Signale aus dem TET 15 im Knoten B zum linken Add/Drop-Bandfilter 27w im
Knoten B, breiten sich im Uhrzeigersinn auf der linken Seite des
Rings 1 aus, werden in dem linken Add/Drop-Bandfilter 27e im
Knoten A abgezweigt, werden in das Einzelkanal-Dropfilter 31 über den
1 × 2
Faserkoppler 29 eingegeben und von dem RET 23 im
Knoten A empfangen. Kein Signal breitet sich vom Knoten B zum Knoten
A in der rechten Seite des Rings aus, da von dem Leistungsdetektor 37,
der an den unteren rechten Port des 2 × 2 Schalters 33 angeschlossen
ist, nichts übertragen
wird.
-
Wenn
sich der 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 im Cross-Zustand befindet, geht
das Signal aus dem TET 15 im Knoten B zum rechten Add/Drop-Bandfilter 27e im
Knoten B, breitet sich entgegen dem Uhrzeigersinn auf der rechten
Seite des Rings 1 aus, wird in dem rechten Add/Drop-Bandfilter 27w im
Kno ten A abgezweigt, mit dem Einzelkanal-Drop-Filter 31 über den
rechten Arm des 1 × 2
Faserkopplers 29 verbunden und von dem RET 23 im
Knoten A empfangen. Kein Signal breitet sich vom Knoten B zum Knoten
A in der linken Seite des Rings aus.
-
Es
wird angemerkt, dass die RETs 15 in diesem Fall Standard-RETs
sind, die jeweils nur einen optoelektrischen Empfänger enthalten.
-
Angenommen
der 2 × 2
Schalter 33 befindet sich im Bar-Zustand in dem Normalfall,
in dem alle Teile des Netzwerks funktionsfähig sind. Dies bedeutet, dass
der Verkehr aus dem Knoten A zum Knoten B sowohl durch die linke
als auch die rechte Seite des Rings zu den beiden Add/Drop-Bandfilters 27 im Knoten
B übertragen
wird. Der Verkehr, der durch die linke Seite des Rings geht, wird
den RET 23 im Knoten B über
den 2 × 2
Schalter 33 und das Einzelkanal-Drop-Filter 35 erreichen,
während
der Verkehr, der durch die rechte Seite des Rings geht, von der Netzspannungsüberwachung 37 (engt.:
power monitor) im Knoten B überwacht
wird. Der Verkehr vom Knoten B zum Knoten A wird nur durch die linke
Seite des Rings 1 gehen.
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Wenn
es auf der rechten Seite des Rings zu einem Faserbruch kommt, wird
der Verkehr zwischen dem Knoten A und B nicht davon betroffen sein.
Jedoch wird das Signal an die Netzspannungsüberwachung 37 verloren
sein und dadurch wird ein Alarm, dass der Schutzpfad nicht funktionsfähig ist,
ausgelöst
werden.
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Wenn
es auf der linken Seite des Rings zu einem Faserbruch kommt, wird
der Verkehr zwischen dem Knoten A und B verloren gehen. Der RET 23 im Knoten
B wird sein Eingangssignal verlieren und deshalb einen Alarm auslösen und
dem 2 × 2
Schalter 33 signalisieren, vom Bar-Zustand in den Cross-Zustand zu
wechseln. Alternativ dazu kann ein Fasertaper-Koppler, nicht gezeigt,
der an eine Netzspannungsüberwachung
angeschlossen ist, an dem kurzen Faserabschnitt zwischen dem Einzelkanal-Drop-Filter 35 und
dem RET 23 oder zwischen dem unteren linken Port des 2 × 2 Schalters 33 und dem
Einzelkanal-Drop-Koppler-Filter
angeordnet werden. Wenn diese Überwachung
ihre Eingangsleistung verliert, wird ein Alarm ausgelöst werden,
der dem 2 × 2
Schalter 33 signalisiert, vom Bar-Zustand in den Cross-Zustand
zu wechseln. Wenn der Schalter den Cross-Zustand erreicht hat, wird
das Signal vom Knoten A zum Knoten B, das sich auf der rechten Seite
des Rings 1 ausbreitet, nun den RET im Knoten B erreichen,
und der Verkehr vom Knoten B zum Knoten A wird sich nun entlang
der rechten Seite des Rings ausbreiten. Auf diese Weise ist der
Verkehr wiederhergestellt.
-
Wenn
eine Überwachung
des Schutzpfades für
unnötig
erachtet wird, kann die Netzspannungsüberwachung, wie z. B. 37,
weggelassen werden, und der 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 kann durch einen 2 × 1 Raumkoppler,
nicht gezeigt, ersetzt werden, in dem der eine ortsfeste Port mit
dem Einzelkanal-Drop-Filter 35 im Knoten B verbunden ist
und die beiden Ports, zwischen denen das Schalten erfolgen kann,
an die beiden Add/Drop-Bandfilter 27w, 27e im Knoten
B angeschlossen sind.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vereinfachten Knotenstruktur wird erhalten, wenn die in 4 gezeigte
Struktur an der Knotenstruktur der 9 der oben
genannten Patentanmeldungen angewandt wird. Diese alternative Basisknotenstruktur, die
in diesen Patentanmeldungen beschrieben ist, ermöglicht eine bidirektionale
Kommunikation auf mehreren Kanälen
und ist in 5 gezeigt. Mehrere Kanäle, z. B.
Kanäle
Nr. 1–4
im Knoten A und Kanäle
Nr. 5–8
im Knoten B werden in den Verkehr in der Übertragungsfaser 1 unter
Verwendung eines Mehrkanal-Add/Drop-Filters 5e1-8 oder 5w1-8 eingefügt, und mehrere Kanäle, z. B.
Kanäle
Nr. 5–8
im Knoten A und Kanäle
1–4 im
Knoten B werden aus dem Verkehr in der Übertragungsfaser unter Verwendung
des gleichen Mehrkanal-Add/Drop-Filters abgezweigt. Die Kanäle des Mehrkanal-Add/Drop-Filters 5e1-8 oder 5w1-8 ,
das ein Add/Drop-Bandfilter sein kann, enthalten die Wellenlängen aller
verwendeten Kanäle,
z. B. Kanäle
Nr. 1–8
in dem in der Figur gezeigten Beispiel. Die Wellenlängen der
eingefügten
Kanäle können von
denen der abgezweigten Kanäle
getrennt werden, indem beispielsweise eine Gruppe lange Wellenlängen und
die andere kurze Wellenlängen
hat. Das interne Einzelkanal-Drop-Filter 72 im Knoten
A in 1 wird dann im Allgemeinen durch ein Mehrkanal-Drop-Filter
ersetzt, wie z. B. ein Wellenlängen-Split-Band-Filter
oder ein Drop-Bandfilter 75-8 mit
einer geeigneten Bandbreite, wobei in dem Beispiel die abgezweigten
Kanäle
die Kanäle
Nr. 5–8 umfassen.
Das Einzelkanal-Drop-Filter 71 im
Knoten B der 1 wird auf ähnliche Weise durch ein Mehrkanal-Drop-Filter 71-4 ersetzt, wie z. B. ein Drop-Bandfilter
mit einer Bandbreite, die die Wellenlängen der Kanäle Nr. 1–4 umfasst.
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Alternativ
dazu können
die Wellenlängen
der Kanäle,
die in einem Knoten, Knoten A oder B in der Figur, eingefügt werden,
von denen der abgezweigten Kanäle
getrennt werden, indem eine Gruppe die ungeradzahligen Kanäle und die
andere Gruppe die geradzahligen Kanäle enthält, wobei die Nummerierung
der Kanäle
sequentiell für
z. B. zunehmende Wellenlängen
erfolgt. Dann werden statt der internen Split- oder Drop-Bandfilter 75-8 und 71-4 optische
Interleaver-Filter verwendet, die jeden zweiten Kanal durchlassen
und die anderen Kanäle
abzweigen, beispielsweise die Kanäle Nr. 2, 4, 6, 8 im Knoten
A und die Kanäle
Nr. 1, 3, 5, 7 im Knoten B abzweigen oder umleiten.
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Als
eine weitere Alternative kann man einen optischen Zirkulator haben,
der den Verkehr vom Multiplexer zu dem jeweiligen Add/Drop-Bandfilter 5e1-8 , 5w1-8 leitet
und den Verkehr, der vom Add/Drop-Bandfilter kommt, zum Demultiplexer
leitet.
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Angeschlossen
an das internen Mehrkanal-Drop-Filter, d. h. das Split-Band-Filter 75-8 oder 71-4 ,
alternativ ein optischer Interleaver-Filter, ist ein optischer Multiplexer 131-4 oder 135-8 zum
Empfangen und Kombinieren der Einfüge-Kanäle
und ein optischer Demultiplexer 145-8 oder 141-4 zum Herausfiltern der einzelnen
Drop-Kanäle.
Die optischen Multiplexer sind somit angeschlossen, um Licht aus
Lichtquellen wie z. B. Sendern 91 , 92 , ... für die jeweiligen Kanäle zu empfangen
und das dabei ausgesandte Licht zu einem einzigen kombinierten Signal
zu kombinieren. Die optischen Demultiplexer sind angeschlossen,
um die demultiplexierten Lichtsignale zu den Lichtempfängern 111 , 112 ,
... für
die jeweiligen Kanäle
zu übertragen.
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Wenn
man das Konzept der einfachen Knotenstruktur, wie sie in 4 gezeigt
ist, auf die Basisknotenstruktur der 5 anwendet,
erhält
man das Netzwerk und die Knotenstrukturen, die in 6 gezeigt
sind. Ähnlich
zur Struktur, die in 4 gezeigt ist, ist ein 1 × 2 Faserkoppler 29 an
das linke und das rechte Add/Drop-Bandfilter 27e, 27w im
Knoten A angeschlossen. Das andere Ende des 1 × 2 Kopplers ist an ein Kombinier-/Splitter-Element 39 angeschlossen,
das ein Split-Band-Filter, einen optischen Interleaver oder einen
optischen Zirkulator umfassen kann. Der WDM-Kanalverkehr, der von
den TETs 15 im Knoten A ausgegeben wird, wird in einem
optischen Multiplexer 41 kombiniert, dessen Ausgang mit
dem Kombinier-/Splitter-Element 39 verbunden ist. An der
gleichen Seite des Elements 39 sind auch die RETs 23 des
Knotens A durch einen optischen Demultiplexer 43 angeschlossen.
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Der
Verkehr aus den TETs 15 des Knotens A breitet sich entlang
beider Seiten der Ringfaser 1 zu den Add/Drop-Bandfiltern 27w, 27e im
Knoten B aus.
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Ähnlich zu
der in 4 gezeigten Konstruktion ist das linke Add/Drop-Bandfilter 27w an
den oberen linken Port eines 2 × 2
optischen Kreuzschienen-Raumschalters 33 und
das rechte Add/Drop-Bandfilter 27e an den oberen rechten
Port desselben Schalters angeschlossen.
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Der
untere rechte Port des 2 × 2
Schalters kann an eine Netzspannungsüberwachung 37 angeschlossen
werden, um den Schutzpfad des Rings zu überwachen. Der untere linke
Port des 2 × 2
Schalters ist an ein Kombinierer-/Splitter-Element 45 angeschlossen,
das ein Split-Band-Filter, einen optischen Interleaver oder einen
optischen Zirkulator 45 umfassen kann und das die ankommenden
Signale an einen Demultiplexer 47 weiterleitet und von
dort an die einzelnen RETs 23 oder WDM-Empfänger im
Knoten B. Das Kombinierer-/Splitter-Element 45 ist
ferner an einen Multiplexer 49 angeschlossen, der Signale
aus den TETs 15 des Knotens B empfängt und kombimiert.
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Der
Verkehr vom Knoten B zum Knoten A breitet sich entlang der linken
Seite des Rings aus, wenn der 2 × 2 Schalter 33 in
seinem Bar-Zustand ist, und genau wie beim Netzwerk in 4,
wird der 2 × 2
Schalter vom Bar-Zustand in den Cross-Zustand wechseln, wenn ein
Faserbruch in der linken Seite des Rings auftritt, um so den Verkehr
wiederherzustellen.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
eines Netzwerks mit einer vereinfachten Knotenstruktur ist in 7 gezeigt.
In diesem Netzwerk ist der Knoten A für gewöhnlich ein Hubknoten, d. h.
ein Knoten, der einen direkten optischen Kanal zu den meisten anderen
Knoten hat und in dem der gesamte Verkehr optisch endet. Das WDM-Signal
aus jedem der TETs 15 im Knoten A wird durch einen einfachen
1 × 2
Koppler/Splitter 51 optisch in zwei Teile oder Anteile
gesplittet. Jedes resultierende Signal wird zunächst an den Add-Port eines
Einzelkanal-Add-Filters 53e, 53w angeschlossen,
geht dann durch die Express- Ports einer
Vielzahl anderer ähnlicher
Einzelkanal-Add-Filter, die an die anderen TETs des Knotens angeschlossen
sind, und wird dann durch ein Wellenlängen-Kombinierer/Splitter-Element 55e, 55w,
das ein Split-Band-Filter, einen optischen Zirkulator oder einen
Interleaver umfassen kann, in die Ringfaser 1 gekoppelt.
Dieses Element ist somit an den Faserring 1 angeschlossen.
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Signale
an den Knoten A vom Knoten B werden am Knoten A zunächst durch
dasselbe Element aus Split-Band-Filter/optischen Zirkulator/Interleaver 55e, 55w an
einen anderen Faserzweig im Knoten A gekoppelt, an den die optischen
Einzelkanal-Drop-Filter 57e, 57w angeschlossen
sind. Ein Kanal mit bestimmter Wellenlänge geht durch eine Vielzahl
von Express-Ports dieser Einzelkanal-Drop-Filter bis er durch ein
Filter mit einer passenden Drop-Wellenlänge abgezweigt
wird. Der abgezweigte Kanal wird an einen entsprechenden RET 23 im
Knoten A durch einen Kombinierer 59, einen einfachen Koppler,
weitergeleitet.
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Aus
Schutzgründen
hat der Knoten A zwei identische Seiten, die einen kompletten Aufbau
aus Add-Filtern 53e, 53w, Drop-Filtern 57e, 57w und Split-Band-Filter/optischer
Zirkulator/Interleaver 55e, 55w enthalten. Jeder
der optischen 1 × 2
Faserkoppler 51, nur einer ist in der Figur gezeigt, ist
von den TETs 15 an ein Add-Filter 53e, 53w auf
jeder Seite des Knotens angeschlossen, und die Drop-Filter 57e, 57w auf
jeder Seite des Knotens A sind an die RETs 23 über die
2 × 1
optischen Faserkoppler 59 angeschlossen, von denen nur
einer in der Figur gezeigt ist.
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Durch
diesen Knotenaufbau wird der Knoten A identische Signale an die
beiden Seiten des Rings 1 übertragen, und er wird auch
die Fähigkeit
haben, ein Signal zu empfangen, ganz gleich von welcher Seite des
Rings das Signal kommt.
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Jeder
der zwei Sätze
von in Reihe geschalteten Add-Filtern 53e und 53w kann
durch einen einzigen optischen Multiplexer, nicht gezeigt, ersetzt
werden. Auf ähnliche
Weise kann jeder der beiden Sätze von
in Reihe geschalteten Einzelkanal-Drop-Filtern 57e und 57w durch
einen einzigen optischen Demultiplexer, nicht gezeigt, ersetzt werden.
Die Verwendung von getrennten Add-Filtern und getrennten Drop-Filtern
verleiht dem Knoten jedoch eine modulare Struktur, die in bestimmten
Fällen
vorteilhaft sein kann.
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Der
Aufbau des Knotens B kann ähnlich
zu dem des Knotens B sein, der in den 4 oder 6 gezeigt
ist. Der Schaltfunktion für
Schutzwecke im Knoten B wird die gleiche sein, wie in den Netzwerken,
die in diesen Figuren gezeigt sind.
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So
wurden geschützte
Netzwerke mit vereinfachten Knotenstrukturen beschrieben, wobei
die Netzwerke insbesondere weniger Schutzschaltgeräte benötigen, nur
einen Schalter, verglichen mit einem herkömmlichen Netzwerk, das eine
Verkehrsrichtung pro Faser hat. Ferner sind keine Schalter an die
Ringfaser selbst angeschlossen, wodurch der Verlust auf der Ringfaser
reduziert und die Zuverlässigkeit
des Ring-Übertragungspfades
erhöht
wird. Der Schutz in den Netzwerken, wie sie oben beschrieben sind,
kann pro Kanal, pro Knoten oder pro Add/Drop-Bandfilter ausgewählt werden.
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Die
Erfindung, wie sie unter Bezugnahme auf die 4, 6 und 7 beschrieben
wurde, ist nicht auf den Fall mit nur zwei Knoten beschränkt, wie
dies in diesen Figuren gezeigt ist, da mehr Knoten oder mehrere
Kanäle
in jedem Knoten, die auf Wellenlängen
arbeiten, die sich von denen des gezeigten Knotenpaars unterscheiden,
für gewöhnlich in
diesen Netzwerken vorhanden sind, und diese können auf ähnliche Weise behandelt werden.
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In
geschützten
WDM-Netzwerken können auch
Kanäle
niedriger Priorität
vorhanden sein. Kanäle
dieser Art sind im Prinzip nicht geschützt und können somit entweder durch Faserbrüche oder
Entscheidungen von Schaltvorrichtungen gesperrt werden. Ein Beispiel
für einen
Kanal niedriger Priorität
ist der herkömmliche
ungeschützte
Punkt-zu-Punkt-Kanal. In Ringnetzwerken macht ein nicht geschützter Verkehr
von nur einem der zwei möglichen
Pfade um den Ring Gebrauch. Der nicht geschützte Kanal verwendet für gewöhnlich seine
eigenen Add/Drop-Filter, um sich an den Ring anzuschließen, und
er ist von anderen Geräten
unabhängig.
Die Diagramme der 8a und 8b zeigen
zwei Beispiele für nicht
geschützte
Kanäle,
die in dem gleichen Ring wie ein geschützter Kanal verwendet werden.
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Die
Netzwerke der 8a und 8b werden
dadurch erhalten, dass eine einfache Verbindung der in 1 gezeigten
Art über
das Netzwerk der 4 gelegt wird. In 8a sind
nur zwei Knoten A, B vorhanden, aber in dem Netzwerk der 8b ist einer
der Knoten der einfachen Verbindung in einem getrennten Knoten C
untergebracht, während
der andere Knoten der Verbindung mit dem Knoten B des Ringnetzwerks
kombiniert ist. In 8b ist der Ring somit aus drei
Fasersegmenten 1a, 1c, 1d zusammengesetzt.
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Die
linken Filter 27w , 27e im Knoten B übertragen den geschützten Kanal,
während
das rechte Filter 5e' im Knoten B den nicht geschützten Kanal überträgt. In 8a nutzt
der nicht geschützte
Kanal den rechten Pfad 1b des Rings als Verbindung zwischen
dem Knoten B und A. In 8b wird nicht geschützter Verkehr
vom Knoten B zum Knoten C gesendet. Das geschützte Signal kann vom Knoten
B zum Knoten A entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn
um den Ring herum gesandt werden, wie dies durch die Stellung des
Schalters 33 festgelegt wird.
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In
der angeführten
europäischen Patentanmeldung Nr.
0 928 082 wird der Verkehr niedriger Priorität durch
Schalter gesperrt. Ein klassischer Zweifaserring
1',
1'' wird verwendet, und vier 2 × 2 Kreuzschienenschalter
63 sind
notwendig, um die Schutzfunktion umzusetzen, vgl. die Darstellung
der
9 der vorliegenden Anmeldung, die einen Ring zeigt, der
diese Art von Schutzschema hat. Nur drei Ports in jedem 2 × 2 Kreuzschienenschalter
werden für
den Schutzkanal gebraucht. Demzufolge kann der letzte Port in jedem
Schalter
63 dazu verwendet werden, die Kanäle niedriger
Priorität
anzuschließen.
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In
jedem Knoten A, B ist ein Add-Koppler 65w , 65e für
jede Richtung und ein Drop-Koppler 67w, 67e für jede Richtung
vorhanden, wobei die Koppler für
verschiedene Richtungen in verschiedenen Faserringen 1', 1'' angeschlossen sind. Zwei Wellenlängen-Kanäle Nr. 1
und 2 werden verwendet, wobei Sender 91 , 92 und Empfänger 111 , 112 für
diese Kanäle
in jedem Knoten vorgesehen sind. Die Sender eines Knotens sind mit
einem Kreuzschienenschalter 63t und
die Empfänger
mit einem Kreuzschienenschalter 63r verbunden,
wobei die Schalter ebenso an die Add-Koppler bzw. die Drop-Koppler
angeschlossen sind, die mit dem Ring verbunden sind.
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Wenn
alle Schalter 63t , 63r in den Bar-Zustand geschaltet worden
sind, wird der geschützte Kanal
Nr. 1 vom Knoten A zum Knoten B entgegen dem Uhrzeigersinn durch
den inneren Ring 1'' auf dem Fasersegment 1a'' übertragen. Gleichzeitig wird der
Kanal Nr. 1 vom Knoten B zum Knoten A im Uhrzeigersinn in dem äußeren Ring 1' auf dem Fasersegment 1a' übertragen.
Auf die gleiche Weise wird der Verkehr zwischen dem Knoten A und
B für den Kanal
Nr. 2 im rechten Teil des Rings hergestellt, d. h. auf dem Fasersegment 1b', 1b''. Wenn alle Schalter in den Cross-Zustand
gestellt wurden, verwendet der Kanal Nr. 1 den rechten Teil des
Rings für
seine Übertragung,
und der Kanal Nr. 2 verwendet den linken Teil.
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Wenn
der Kanal Nr. 1 Verkehr hoher Priorität trägt, werden die Schalter in
die Zustände
geschaltet werden, die sicherstellen, dass der Verkehr in diesem Kanal
sein Ziel erreichen wird, selbst wenn ein Teil des Rings einen Bruch
aufweist. In diesem Fall wird der Kanal Nr. 2, der den Verkehr niedriger
Priorität trägt, gesperrt
werden, wenn irgendein Teil des Rings versagt. Demzufolge sind in
einem Zwei-Faser-Ring mit getrennten Add- und Drop-Filtern vier
2 × 2 Kreuzschienenschalter
erforderlich, um die Funktionalität einschließlich eines Verkehrs niedriger
Priorität
zu erreichen.
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In 10 ist
ein einfaches Netzwerk mit zwei Knoten A, B, die an einen einfachen
Faserring mit den Segmenten 1a, 1b angeschlossen
sind, gezeigt, wobei das Netzwerk eine Kommunikation hoher Priorität in zwei
Kanälen
und auch, in dem nicht geschützten
Zustand, eine Kommunikation niedriger Priorität in den gleichen Kanälen erlaubt.
In den Knoten sind zwei Sender/Empfänger-Paare vorgesehen, wobei jedes Paar einen
Sender 91 , 92 und
einen Empfänger 112 , 111 umfasst,
wobei die Sender der Paare in Kanälen Nr. 1 und 2 mit verschiedenen
Wellenlängen
arbeiten. Die Sender/Empfänger-Paare
eines Knotens, der Knoten B in der Figur, sind über Drop-Filter 72 , 71 mit
einem 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 verbunden. In dem anderen Knoten,
dem Knoten A, sind die Sender/Empfänger-Paare auf die gleiche
Weise angeschlossen, aber statt des Schalters wird ein passiver
2 × 2
Koppler 69 verwendet. Beispielsweise können die Sender/Empfänger-Paare 112 , 91 , 111 , 92 im
linken Teil der Knoten A und B, wie in der Figur zu erkennen, den
geschützten
Verkehr hoher Priorität
handhaben, während
der Verkehr niedriger Priorität
von den Sender/Empfänger-Paaren 111 , 92 , 112 , 91 in
dem rechten Teil der Knoten A und B gehandhabt wird. Die Kanäle niedriger
und hoher Priorität
verwenden somit zwei verschiedene Pfade im Ring. Wenn irgendein
Abschnitt 1a, 1b des Rings versagt, wird der Schalter
in einen Zustand gestellt werden, in dem der Kanal mit hoher Priorität auf dem
Arbeitspfad übertragen
wird. In diesem Fall wird der Kanal mit niedriger Priorität zu dem
Pfad zurückgeleitet,
der versagt hat, und so wird kein Verkehr in diesem Kanal sein Ziel
erreichen.
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Durch
die Verwendung dieses Prinzips kann der Kanal niedriger Priorität dem Verkehr
in dem Ring zugefügt
werden, ohne dass irgendwelche Filter zusätzlich zu denen verwendet werden,
die für
den Kanal hoher Priorität
erforderlich sind. Das bidirektionale System benötigt ein Paar von Wellenlängen-Kanälen, einen
Add-Kanal und einen Drop-Kanal. Wenn der Verkehr hoher Priorität den Wellenlängen-Kanal Nr.
1 zur Add-Funktion und den Wellenlängen-Kanal Nr. 2 zur Drop-Funktion
verwendet, kann der Verkehr niedriger Priorität die umgekehrte Konfiguration
verwenden, d. h. den Wellenlängen-Kanal
Nr. 2 für
die Add-Funktion und den Wellenlängen-Kanal
Nr. 1 für die
Drop-Funktion. Die Verwendung desselben Paars von Wellenlängen-Kanälen für die zwei
Arten von Verkehr bedeutet, dass keine zusätzliche Wellenlänge belegt
ist. Ein herkömmlicher
nicht geschützter Kanal
würde seine
eigenen Filter und getrennten Wellenlängen-Kanäle benötigen, siehe 8a.
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Nur
ein 2 × 2
Kreuzschienenschalter 33 und ein passiver 2 × 2 Koppler 69 sind
in dem Netzwerk der 10 aufgrund der Verwendung von
bidirektionalen Add/Drop-Filtern 5e1-2 , 5w1-2 , die an den Ring angeschlossen
sind, erforderlich. Wenn getrennte Add-Filter und Drop-Filter verwendet
werden, sind vier Schalter erforderlich.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ist in 11 gezeigt. Der Verkehr niedriger
Priorität
ist hier zwischen dem Knoten B und einem dritten Knoten C hergestellt.
Der Knoten C kann so ausgebildet sein, dass er im Wesentlichen dem
linken Teil des Knotens A der 10 entspricht,
und die linke und die rechte Seite des Knotens B sind vertauscht
worden. Der Koppler im Knoten A ist hier durch einen 1 × 2 Koppler 69' ersetzt. Die
Netzwerkkonfiguration in 11 sollte
mit der der 8b verglichen werden, in der ein
herkömmlicher
nicht geschützter
Kanal zwischen den Knoten B und C verwendet wird. Man kann erkennen,
dass kein zusätzliches
Filter im Knoten B notwendig ist, wenn der Kanal für Verkehr
niedriger Priorität
eingefügt
wird. Jedoch sollte das rechte Add/Drop-Bandfilter 5e1-4 im Knoten B einer breitere Bandbreite
als das entsprechende Filter 5e in 8b haben,
da die Kanäle
niedriger Priorität
getrennte Wellenlängen
haben müssen.
In 11 verwendet der Kanal niedriger Priorität die Wellenlängen-Kanäle Nr. 3
und 4 für
den bidirektionalen Verkehr. Der Kanal hoher Priorität verwendet
die Wellenlängen-Kanäle Nr. 1
und 2.
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Der
Kanal niedriger Priorität
in 11 wird nur dann aktiv sein, wenn der Schalter 33 im
Knoten B in den Bar-Zustand gestellt ist. Ein Faserbruch im Fasersegment 1a,
das sich zwischen den Knoten A und B erstreckt und nicht mit dem
Knoten C verbunden ist, wird den Schalter in den Cross-Zustand zwingen,
so dass er den Verkehr hoher Priorität auf den Fasersegmenten 1c, 1d des
Rings wiederherstellen kann, aber diese Aktion wird den Kanal niedriger
Priorität
sperren. Dies wird bei einem herkömmlichen nicht geschützten Kanal
nicht passieren, da er von anderen Geräten unabhängig ist. Darüber hinaus kann
der Kanal niedriger Priorität
von dem Schalter 33 umgeleitet werden, er wird jedoch von
dem linken Filter 5e1-2 im Knoten
B gestoppt werden, da nur die Wellenlängen-Kanäle Nr. 1 und 2 hindurchgehen werden.
Von daher ist eine Kanalwiederverwendung für die Wellenlängen, die
für den
nicht geschützten Kanal
niedriger Priorität
verwendet werden, möglich.
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In
den hier beschriebenen Netzwerken kann jeder andere Wellenlängen-Kanal,
der nicht für
die betrachtete Kommunikation hoher Priorität und niedriger Priorität verwendet
wird, für
eine andere Kommunikation zwischen den gezeigten Knoten und/oder anderen
Knoten, nicht gezeigt, unter Verwendung desselben Faserringpfades
verwendet werden. So können
im Allgemeinen andere Netzwerke, die andere Wellenlängen verwenden,
den beschriebenen Netzwerken überlagert
werden, oder die hier beschriebenen Netzwerke können anderen Netzwerken, die
andere Wellenlängen
zur Kommunikation auf dem gemeinsamen Faserringpfad verwenden, überlagert
werden, z. B. auch einschließlich
anderer Faserringe, in denen sie alle möglichen verfügbaren Wellenlängen verwenden
können.
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In
den hier beschriebenen Netzwerken, sind die Transponder zum Senden
bzw. Sendetransponder entweder integrierte WDM-Sender der jeweiligen Kundengeräte, wie
z. B. WDM-Laser, oder WDM-Übertragungsende-Transponder
(TETs), die ihre Eingangssignale optisch aus den jeweiligen Kundengeräten empfangen.
Auf die gleiche Weise können
die Sender herkömmliche
WDM-Sender oder WDM-Übertragungsende-Transponder
(TETs) sein.
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In
den hier beschriebenen Netzwerken, sind die Transponder zum Empfangen
entweder integrierte Empfänger
der jeweiligen Kundengeräte
oder WDM-Empfangsende-Transponder
(RETs), die ihre optischen Eingangssignale aus dem WDM-Netzwerk empfangen
und sie optisch an die entsprechenden Kundengeräte zurücksenden. Auf die gleiche Weise können die
Empfänger
herkömmliche
optische Empfänger
oder WDM-Empfangsende-Transponder (RETs) sein.
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In
den hier beschriebenen Netzwerken kann die Kreuzverbindungseinheit
entweder eine insgesamt optische Vorrichtung sein oder einen elektrischen
Schaltkern enthalten, der mit optoelektrischen Empfängern versehen
ist, die an der Eingangsseite angeschlossen sind, sowie mit elektrooptischen
Sendern an der Ausgangsseite.
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Das
Prinzip des Faserschutzes, wie es vorstehend beschrieben ist, kann
in Netzwerken verwendet werden, die vernetzte Verkehrsmuster als auch
Hub-Verkehrsmuster
aufweisen.