DE60305004T2 - Optisches wellenlängenmultiplex-übertragungsnetzwerk - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Telekommunikationsnetzwerk im Wellenlängen-Multiplex (WDM), und genauer auf ein neukonfigurierbares WDM Telekommunikationsnetzwerk.
  • Wie bekannt ist, enthält ein WDM optisches Telekommunikationsnetzwerk eine Mehrzahl von räumlich angeordneten Knoten, welche durch optische Faser-Wellenleiter untereinander verbunden sind. Ein Kommunikationsverkehr wird zwischen den Knoten durch eine optische Strahlung kommuniziert, welche durch den Kommunikationsverkehr moduliert wird, welcher durch die optischen Fasern befördert wird.
  • Eine optische Strahlung im Kontext der vorliegenden Erfindung wird als eine elektromagnetische Strahlung bestimmt, welche eine Freiraum-Wellenlänge von 500 nm bis 3000 nm hat, obwohl ein Freiraum von 1530 nm bis 1570 nm ein bevorzugter Teil dieses Bereiches ist. Beim Wellenlängen-Multiplex wird die optische Strahlung in eine Mehrzahl von diskreten, nicht überlappenden Wellenbändern partitioniert, welche als Wellenlängen-Kanäle oder optische Kanäle bezeichnet werden, und jeder Wellenlängen-Kanal wird durch einen jeweiligen Kommunikationskanal moduliert.
  • Die Verbindungsfähigkeit zwischen Knoten hinsichtlich der Weiterleitung von Kommunikationsverkehr wird durch das Wellenband (Wellenlänge) des Wellenlängen-Kanals bestimmt. Typischerweise wird ein einzelner Wellenlängen-Kanal zugeschrieben, um eindeutig eine vorgegebene Verbindung zwischen zwei Knoten zu bestimmen, obwohl es bekannt ist, mehr als einen Wellenlängen-Kanal für dieselbe Verbindung zu verwenden, um eine Übertragungs-Kapazität zu erhöhen.
  • Eine Netzwerk-Topologie, nämlich ein Ring-Aufbau, ist eine, bei welcher die Knoten durch die optischen Fasern in einer Punkt-zu-Punkt seriellen Weise verbunden sind, um einen nicht unterbrochenen (geschlossenen) Schleifen- oder Ring-Aufbau auszubilden. Bei jedem Knoten sind ein oder mehrere optische Verwerfungs- (Wellenlängen-Auswahl) Filter in Serie innerhalb des optischen Faser-Ringes verbunden, und jeder entfernt (verwirft) einen einzelnen Wellenlängen-Kanal aus der WDM Strahlung, welche um den Ring passiert, während dem Rest der Wellenlängen-Kanäle erlaubt wird, im Wesentlichen ungedämpft zu passieren. Zusätzlich können an jedem Knoten Wellenlängen-Kanäle hinzugefügt werden, um eine Kommunikation mit anderen Knoten zu ermöglichen.
  • WDM Netzwerk-Aufbauten können eine Voll-Masche in jedem Knoten, welche hinsichtlich von einer Wellenlängen-Kanalverbindung mit jedem weiteren Knoten verbindbar ist, Hub-Netzwerke, in welchen ein Knoten, welcher als ein Hub bezeichnet wird, mit jedem weiteren Knoten verbunden ist, und lineare Netzwerke, in welchen Knoten auf eine lineare Weise verbunden sind, enthalten.
  • Im Allgemeinen können optische Ring-Netzwerke in passive Netzwerke, welche keine optische Verstärkung innerhalb des Rings oder an den Knoten enthalten, und aktive Netzwerke, welche optische Verstärker (typischerweise Erbium dotierte Faser-Verstärker EDFAs) enthalten, um einen Verlust innerhalb des Netzwerks zu kompensieren, eingeteilt werden. Die ersten sind typischer Weise auf wenige zehn Kilometer um den Ring beschränkt, und werden oft als ein Teil von lokalen Bereichsnetzwerken verwendet, und werden als "städtische" (Großstadt) Netzwerke bezeichnet. Um die Kosten auf ein Minimum beizubehalten, sind Stadt-Netzwerke im Allgemeinen nicht-neukonfigurierbare Systeme (d.h., eine festgelegte Wellenlängen-Zuweisung), bei welchen die Zwischenverbindung von Knoten, welche durch die Wellenlängen-Kanalzuweisung bestimmt wird, von der Installation des Systems an festgelegt ist. Die PMM Serie von Netzwerken, welche durch Marconi Communications Limited of Conventry, England, vertrieben wird, ist ein Beispiel eines nicht-neukonfigurierbaren Stadt-Netzwerkes, und ist im Bereich von 10-200 Kilometer im Umkreis. Das obere Ende des Bereiches ist ein aktives Netzwerk, welches eine EDFA Verstärkung enthält. Das untere Ende des Bereiches ist ein passives Netzwerk. Bei einem solchen Netzwerk werden Wellenlängen-Kanäle an jeweiligen Knoten unter Verwendung von Verwerfungs-Filtern (dielektrische Interferenz-Filter) verworfen, welche ein festgelegtes Wellenlängen-Passierband haben, welches dem Wellenband des Wellenlängen-Kanals entspricht, welcher verworfen werden soll. Da die Verwerfungs-Filter eine festgelegte Wellenlängen-Eigenschaft haben, kann die Wellenlängen-Kanalzuweisung, und somit eine Zwischenverbindung von Knoten, nicht neukonfiguriert werden. Der einzige Weg, um ein solches System neu zu konfigurieren, würde darin liegen, physikalisch die Verwerfungs-Filter an jedem Knoten zu ändern, welches eine Standort-Wartung erfordert, welche sowohl viel Zeit verbraucht als auch teuer ist. Dies ist ein bemerkenswerter Nachteil, da Stadt-Netzwerke typischerweise an Orten installiert sind, wie beispielsweise Geschäfts-Parks und große Büroblöcke, wo häufig eine Notwendigkeit nach einer Neukonfigurierung des Netzwerks besteht, beispielsweise um die Übertragungskapazität von Zwischenverbindungen zu ändern, oder um Benutzer hinzuzufügen oder zu entfernen.
  • Neukonfigurierbare WDM optische Telekommunikationsnetzwerke sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel ist das PMA32 Netzwerk, welches von Marconi Communications Limited of Coventry, England, hergestellt wird. Dieses Netzwerk ist ein 32-Wellenlängen-Kanal Netzwerk, welches vollständig neukonfigurierbar ist, indem jeder Knoten aus der Ferne neukonfiguriert werden kann, um selektiv jeglichen der 32 Wellenlängen-Kanäle hinzuzufügen und/oder zu verwerfen. Eine solche Neukonfigurierbarkeit wird durch die Verwendung von Verwerfungs-Filtern, welche in der Wellenlänge abstimmbar sind, und optische Übertrager, welche in der Wellenlänge abstimmbar sind, um Kanäle hinzuzufügen, erreicht.
  • Vollständig neukonfigurierbare WDM Netzwerke sind idealer Weise für große Netzwerke geeignet, beispielsweise regionale Netzwerke oder Netzwerke, welche einen Verkehr für eine große Stadt handhaben, obwohl sie teuer sind, da jeder Knoten eine Hardware zu enthalten hat, welche dazu in der Lage ist, jeden der Wellenlängen-Kanäle, welche durch das Netzwerk unterstützt werden, handzuhaben (zu verwerfen und/oder hinzuzufügen).
  • Obwohl ein vollständig neukonfigurierbares Netzwerk, wie beispielsweise jenes wie oben beschrieben, in der Stadt-Umgebung verwendet werden kann, wären die Kosten unerschwinglich hoch, und es würde ebenfalls einen Flexibilitätsgrad bereitstellen, welcher jenseits dessen liegt, welcher für gewöhnlich erforderlich ist.
  • Das Dokument "ALL-Optical-Networking At 0,8 TB/S Using RECONFIGURABLE OPTICAL ADD/DROP MULTIPLEXERS" von LEISCHING P ET AL, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 12, nr. 7, Juli 2000, Seiten 918-920, XP000968704, offenbart ein Netzwerk gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass daher eine Notwendigkeit nach einem WDM Netzwerk besteht, welches zumindest teilweise neukonfigurierbar ist, und welches ökonomisch zur Verwendung in der Stadt-Umgebung realisierbar ist.
  • In seiner weitesten Form, liegt die Erfindung in zumindest einigen der Knoten vor, welche derart konfiguriert sind um eine festgelegte Teilmenge von der Gesamtanzahl von Wellenlängen-Kanälen zu verwerfen, welche durch das WDM Netzwerk unterstützt werden, und welche zusätzlich die Möglichkeit haben, dazu in der Lage zu sein, jegliche der verbleibenden Wellenlängen-Kanäle selektiv hinzuzufügen.
  • Genauer gesagt, ist gemäss eines ersten Aspektes der Erfindung ein optisches Telekommunikationsnetzwerk im Wellenlängen-Multiplex (WDM) bereitgestellt, welches eine Mehrzahl von Knoten enthält, welche durch Lichtleitfasern verbunden sind, in welchen ein Kommunikationsverkehr zwischen Knoten durch optische Ausstrahlung übertragen wird, welche mit dem Kommunikationsverkehr moduliert ist, wobei die Ausstrahlung in eine Mehrzahl (N) von Wellenlängen-Kanälen unterteilt ist, wobei jeder Kanal ein diskretes, nicht überlappendes Wellenband (λ1 bis λN) hat, wobei jeder Knoten ein Mittel zum Abwerfen von zumindest einem der Wellenlängen-Kanäle enthält, um somit eine Verbindung mit dem Knoten zu bestimmen, und ein Mittel zum Hinzufügen von zumindest einem Wellenlängen-Kanal an das Netzwerk enthält, um eine Verbindung an einen weiteren Knoten des Netzwerks zu bestimmen, wobei zumindest einem Knoten eine festgelegte Teilmenge (Mi) der N Wellenlängen-Kanäle zugeschrieben ist, wobei die Kanäle der Teilmenge die einzigen Kanäle sind, welche am Knoten abgeworfen werden können, und ein Mittel zum Abwerfen jeder der Wellenlängen-Kanäle der festgelegten Teilmenge (Mi) vom Netzwerk, und ein Wellenlängen-Auswahlmittel enthält, welches dazu angepasst ist, einen oder mehrere von zumindest jeglichen der verbleibenden Wellenlängen-Kanäle, welche sich von der Teilmenge unterscheiden, dem Netzwerk hinzuzufügen, um eine Verbindung mit einem weiteren Knoten des Netzwerks zu bestimmen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt den Vorteil eines kostengünstigen, teilweise neukonfigurierbaren Netzwerkes bereit, welches insbesondere für Stadt-Netzwerke geeignet ist, welche vom Ring-Typ oder linear sein können. Jedoch ist die Erfindung ebenfalls bei anderen Netzwerktypen anwendbar.
  • Vorzugsweise ist jedem Knoten eine jeweilige festgelegte Teilmenge der gesamten Wellenlängen-Kanäle zugeschrieben, wobei die Kanäle von der jeweiligen Teilmenge lediglich die Kanäle sind, welche am jeweiligen Knoten abgeworfen werden können, und enthält ein Mittel zum Abwerfen jedes dieser Wellenlängen-Kanäle vom Netzwerk, und ferner enthält jeder Knoten ein Wellenlängen-Auswahlmittel, um einen oder mehrere von zumindest jeglichen der verbleibenden Wellenlängen-Kanäle, welche sich von der jeweiligen Teilmenge unterscheiden, dem Netzwerk hinzuzufügen.
  • Das Mittel zum Hinzufügen des einen oder der mehreren Wellenlängen-Kanäle enthält vorzugsweise zumindest einen Wellenlängen-Auswahl-Übertrager. Vorzugsweise ist der oder jeder Wellenlängen-Auswahl-Übertrager in der Wellenlänge auswählbar, um auf jeglichen der N Wellenlänge zu übertragen, welche durch das Netzwerk unterstützt werden. Eine solche Anordnung ermöglicht, dass derselbe Übertrager bei jedem Knoten des Netzwerks verwendet wird. Vorzugsweise enthält der oder jeder Wellenlängen-Auswahl-Übertrager einen einstellbaren Laser, wie beispielsweise einen mehrstufigen Wellenlängen-Abstimmlaser. Vorzugsweise enthält der oder jeder Übertrager ferner einen variablen optischen Abschwächer (VOA) zum Steuern der Leistung des Wellenlängen-Kanals. Eine solche Anordnung kann ferner auf eine maximale Abschwächung während der Wellenlängen-Abstimmung eingestellt werden. Die Verwendung von Wellenlängen-Abstimm-Übertragern, welche ferngesteuert eingestellt werden können, ermöglicht eine Neukonfiguration des Netzwerks, ohne das Techniker am Standort benötigt werden. Dies reduziert größtenteils Netzwerk-Wartungskosten.
  • Bei einem Aufbau sind die Wellenlängen-Kanäle der festgelegten Teilmenge zusammenhängend, und enthalten ein Band aus zusammenhängenden Wellenlängen-Kanälen. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, weil das Mittel zum Abwerfen der Teilmenge von Wellenlängen-Kanälen dann herkömmlicher Weise einen Breitband-Abwerf-Filter enthalten kann.
  • Bei einem alternativen Aufbau enthält ein WDM Netzwerk gemäss der Wellenlängen-Kanäle der Untermenge eine Mehrzahl von diskreten Wellenlängen-Kanäle, welche nicht zusammenhängend sind. Vorzugsweise enthält das Mittel zum Abwerfen der Teilmenge von Wellenlängen-Kanälen dann einen oder mehrere festgelegte Wellenlängen-Auswahl-Filter. Bei einer Anordnung sind der eine oder die mehreren Filter dazu angepasst, jeden Qten Wellenlängen-Kanal abzuwerfen, wobei Q > 1 gilt.
  • Vorzugsweise enthält der Knoten ferner ein Mittel zum Trennen der jeweiligen Wellenlängen-Kanäle von der Teilmenge. Ein solches Mittel kann einen De-Multiplexer, wie beispielsweise ein Array-Wellenleiter-Gitter oder alternativ ein Mehrweg (m-Weg) Splitter, und m optische Filter enthalten, um einen jeweiligen aus den Wellenlängen-Kanälen der Teilmenge auszuwählen.
  • Vorzugsweise ist die Anzahl von Wellenlängen-Kanälen, welche dem Knoten hinzugefügt werden können, gleich der Anzahl von Wellenlängen-Kanälen, welche am Knoten abgeworfen werden.
  • Das Netzwerk der vorliegenden Erfindung findet insbesondere Anwendung auf ein Netzwerk, bei welchem die Knoten zu einem Ring-Aufbau verbunden sind.
  • Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung lediglich mittels Beispiel mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 einen Knoten gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in einem WDM optischen Telekommunikationsnetzwerk zeigt;
  • 2 einen Knoten gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3a einen Knoten gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3b eine alternative Implementierung des Knotens von 3a zeigt;
  • 4a einen Knoten gemäss der Erfindung mit einem Sub-Ring zeigt, welcher dem Knoten gegenüberliegt;
  • 4b eine alternative Realisierung der Ausführungsform von 4a zeigt;
  • 4c eine weitere alternative Realisierung der Ausführungsform von 4a zeigt; und
  • 5 ein WDM-Ring Telekommunikationsnetzwerk zeigt, welches die Erfindung enthält.
  • Obwohl jede der Ausführungsformen der zu beschreibenden vorliegenden Erfindung grundlegend zur Verwendung in einem Stadt WDM Telekommunikationsnetzwerk, und zwar passiv oder aktiv, gedacht ist, sollte verständlich sein, dass die Erfindung ebenfalls auf jeglichen Typ eines WDM Netzwerks anwendbar ist, wie beispielsweise regionale Ring-Netzwerke oder lineare Netzwerke. Im Allgemeinen haben Stadt-Netzwerke einen Ring-Aufbau, bei welchem die Knoten seriell durch optische Fasern verbunden sind, um eine geschlossene Schleife oder einen Ring auszubilden. Das Netzwerk kann geschützt oder ungeschützt sein. Bei einem geschützten Netzwerk, werden die Knoten durch zwei getrennte optische Faser-Ringe verbunden, und eine WDM Strahlung wird um die Ringe jeweils im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn übertragen. Wie bekannt ist, stellt eine solche Anordnung einen Schutz-Pfad sicher, welcher beim Ereignis einer auftretenden Faser-Unterbrechung zur Verfügung steht. Bei der folgenden Beschreibung der Erfindung, und aus Gründen der Kürze, wird ein ungeschütztes Netzwerk beschrieben, bei welchem lediglich eine einzelne optische Faser-Verbindung zwischen den Knoten vorliegt. Der Fachmann wird jedoch anerkennen, dass die Erfindung einfach bei einem geschützten Netzwerk angewendet werden kann.
  • Alle zu beschreibenden Ausführungsformen stellen ein teilweise neukonfigurierbares WDM Netzwerk bereit. Das WDM Netzwerk der Erfindung enthält n Knoten und hat N Wellenlängen-Kanäle (λ1 bis λN). Zumindest einem, vorzugsweise allen, der Knoten i (i = 1 bis n) ist eine festgelegte Teilmenge Mi der gesamten N Wellenlängen-Kanäle zugeschrieben, welche durch das Netzwerk befördert werden, und enthält ein Mittel zum Abwerfen jedes dieser festgelegten Wellenlängen-Kanäle vom Netzwerk. Die jedem Knoten zugeschriebene Teilmenge ist dem Knoten eindeutig und enthält eine Vielzahl von Wellenlängen-Kanälen. Zusätzlich ist dieser, beziehungsweise sind diese Knoten, dazu in der Lage, selektiv irgendeinen der verbleibenden N Wellenlängen-Kanäle hinzuzufügen, welche sich von der Teilmenge von Wellenlängen-Kanälen unterscheiden, welche am Knoten abgeworfen werden (ein Hinzufügen eines der Wellenlängen-Kanäle am Knoten, welcher einer aus der Teilmenge ist, würde eine Verbindung zum selben Knoten bestimmen). Die Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen, welche an jedem dieser Knoten abgeworfen werden, verbleibt festgelegt, und bestimmt somit eine festgelegte Anzahl m (gleich der Anzahl von Wellenlängen-Kanälen in der Teilmenge Mi) von Verbindungen zum Knoten. Die Möglichkeit, dazu in der Lage zu sein, selektiv jegliche der verbleibenden Wellenlängen-Kanäle hinzuzufügen, ermöglicht Verbindungen zwischen neu zu konfigurierenden Knoten. Eine Verbindung zu einem vorgegebenen Knoten wird durch eine Auswahl eines der Wellenlängen-Kanäle aus der Teilmenge Mi des vorgegebenen Knotens aufgebaut. Da die Anzahl m von möglichen Verbindungen zu jedem Knoten festgelegt ist, ist das System teilweise neu konfigurierbar. Ein solches System ist viel günstiger als ein vollständig neu konfigurierbares Netzwerk, da jeder Knoten lediglich eine Hardware braucht, welche dazu in der Lage ist, eine festgelegte Teilmenge Mi aus der gesamten Anzahl von Wellenlängen-Kanälen abzuwerfen.
  • In jeder der Ausführungsformen enthält die Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen vorzugsweise Gruppierungen von zusammenhängenden (benachbarten) Wellenlängen-Kanälen (d.h., Bänder von Wellenlängen-Kanälen), wodurch die Verwendung von Breitband-Filtern ermöglicht wird, um die Teilmenge von Wellenlängen-Kanälen an jedem Knoten abzuwerfen. Diese Filter können beispielsweise dielektrische Filter oder Faser-Bragg Gitter-Filter sein. Es kann eine Serie von Filtern anstelle eines Breitband-Filters verwendet werden, obwohl dies nicht vorteilhaft ist, da die optischen Einführverluste (Express-Pfadverlust durch den Knoten) zu hoch sind. Die Wellenlängen- Kanäle der Teilmenge können alternativ unterschiedliche Gruppierungen von nicht zusammenhängenden Kanälen enthalten.
  • 1 zeigt einen Netzwerkknoten 2, welcher die Erfindung verkörpert. Der Knoten 2 ist beispielsweise zur Verwendung in einem 32- (N = 32) Wellenlängen-Kanal (λ1 bis λ32) WDM Stadt-Ring Netzwerk gedacht, welches in einem C-Band (1530-1560nm) arbeitet. Bei dieser Ausführungsform, und bei jeder der folgenden Ausführungsformen, wird ein optischer Überwachungs-Kanal (OSC) λOSC = 1510nm dazu verwendet, um Zwischenknoten-Kommunikationen zur Netzwerksteuerung und für administrative Zwecke zu unterstützen. Wie bekannt ist, befördert der OSC keinerlei Kommunikationsverkehr. Zwischenknoten-Kommunikationen können alternativ unter Verwendung von In-Band Verwaltungs-Kanälen oder durch andere Mittel erreicht werden.
  • Der Knoten 2 enthält, und zwar seriell verbunden zwischen einer optischen Netzwerkfaser 4 zum Empfangen von einer WDM Strahlung am Knoten und einer optischen Netzwerkfaser 6 zum Ausgeben von einer WDM Strahlung: einen Drei-Anschluss Filter 8 zum Abwerfen des OSC, einen optischen Verstärker (EDFA) 10, einen optischen Abwerf-Filter 12, einen optischen Koppler 14 um zu ermöglichen, dass Wellenlängen-Kanäle am Knoten 2 hinzugefügt werden, einen zweiten optischen Verstärker (EDFA) 16 und einen zweiten Koppler 18, um den OSC der WDM Strahlungs-Ausgabe entlang der optischen Faser 6 hinzuzufügen. Der OSC wird vor der Eingabe des EDFA 10 abgeworfen, und wird nach der Ausgabe des EDFA 16 hinzugefügt, um eine Zwischenknoten-Kommunikation beim Ereignis eines Fehlers eines der EDFAs beizubehalten. Die optischen Verstärker 10 und 16 gleichen Zwischenknoten-Strahlungsverluste aus, welche beispielsweise durch optische Faserverluste, Filter, Verbinder und andere Bauteile verursacht werden, welche im optischen Pfad vorliegen, welcher die Knoten zwischenverbindet. Eine solche optische Verstärkung ist natürlich optional und wird bei einem passiven Netzwerk weggelassen.
  • Zur Herstellungsvereinfachung, befinden sich der Drei- Anschluss Filter 8 und der erste optische Verstärker 10 an einer Empfangs-(RX) Leitungskarte 20; der optische Abwerf-Filter 12 und Koppler 14 befinden sich auf einer Karte 22; und der optische Verstärker 16 und der optische Koppler befinden sich auf einer Übertragungs-(TX) Leitungskarte 24. Die Karten 20, 22, 24 sind durch gestrichelte Linien in der Figur angezeigt.
  • Der optische Abwerf-Filter 12 ist vorzugsweise ein Drei-Anschluss Filter, und ist derart aufgebaut, um eine festgelegte Teilmenge Mi der gesamten Anzahl von Wellenlängen-Kanäle N an einen ersten optischen Ausgangs-Anschluss abzuwerfen, während es ermöglicht wird, dass der Rest der Wellenlänge-Kanäle im Wesentlichen ungedämpft zu einem zweiten optischen Ausgangs-Anschluss passiert wird, welcher mit einem ersten Eingang des Kopplers 14 verbunden ist. Der Filter 12 ist ein Breitband-Filter, welcher eine festgelegte Wellenlängen-Eigenschaft hat, welcher eine Anzahl m, in diesem Beispiel gleich vier, von zusammenhängenden (angrenzenden/benachbarten) Wellenlängen-Kanälen Mi = λa bis λd abwirft.
  • Die Karte 22 enthält zusätzlich einen optischen De-Multiplexer 26 (Array-Wellenleiter-Gitter AWG), dessen Eingang mit dem ersten Ausgang des optischen Abwerf-Filters 12 verbunden ist, und welcher passiv die Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen (λa bis λd) in jeweilige Kanäle trennt, und welcher jeden Wellenlängen-Kanal (λa bis λd) entlang eines jeweiligen optischen Pfades an einen jeweiligen Empfänger 28 leitet. Darüber hinaus, enthält die Karte 22 einen passiven Mehrfach-Eingang (p-Weg) optischen Zusammenfasser 30 (kaskadenförmig eingeschmolzener Faser-Koppler) zum Zusammenfassen von Wellenlängen-Kanälen, welche durch eine Mehrzahl p von optischen Übertragern 32 erzeugt werden. Der Ausgang des Zusammenfassers 30 wird mit einem zweiten Eingang des optischen Kopplers 14 verbunden, welcher die Strahlung von den Übertragern 32 zu der WDM Strahlung hinzufügt, welche durch den Knoten passiert.
  • Typischer Weise enthalten die Übertrager 32 Laser, deren Wellenlängen abstimmbar sind, welche dazu in der Lage sind, an jeglichen der N Wellenlängen (λ1 bis λN) des Netzwerks zu arbeiten. (Obwohl es unüblich ist, dass die Übertrager jemals bei irgendeiner der Wellenlängen der jeweiligen Teilmenge Mi betrieben werden, wird es bevorzugt, dass jeder bei einem Betrieb bei allen N Wellenlängen in der Lage ist, die Verwendung eines einzelnen Übertragers bei jedem Knoten zu ermöglichen). Jeder Übertrager 32 enthält vorzugsweise einen variablen optischen Dämpfer (VOA) 34 zum Steuern der Energie des Wellenlängen-Kanals, welcher dem Netzwerk hinzugefügt wird. Zusätzlich, wird jeder VOR 34 vorzugsweise auf eine maximale Abdämpfung während einer Abstimmung und eines Einschaltens und Ausschaltens des Lasers eingestellt, um zu verhindern, dass dem Netzwerk eine Ausgangsstrahlung hinzugefügt wird.
  • Im Betrieb wirft der optische Filter 12 die festgelegte Teilmenge Mi der N Wellenlängen-Kanäle ab, und leitet sie zum De-Multiplexer 26 weiter. Der De-Multiplexer 26 trennt diese Teilmenge in die m separaten Wellenlängen-Kanäle auf, welche dann durch ihren jeweiligen Empfänger 28 empfangen werden. Zusätzlich können bis zu p Wellenlängen-Kanäle dem Netzwerk mittels der Übertrager 32 hinzugefügt werden, um Verbindungen zu anderen Knoten des Netzwerks zu bestimmen. Da die Wellenlänge von Kanälen, welche durch den Knoten hinzugefügt werden, neu konfiguriert werden kann, und zwar indem die Wellenlänge der Übertrager abgestimmt wird, ermöglicht dies, dass die Zwischenverbindung zu anderen Knoten zumindest teilweise neu konfiguriert wird.
  • Die Ausführungsform von 2 ist ähnlich zu der von 1, und gleiche Bauteile tragen die gleichen Bezugsziffern. Jedoch wird der optische De-Multiplexer 26 durch einen passiven Mehrwege (m-Weg) optischen Splitter 26 (ein kaskadenförmig eingeschmolzener Faser-Koppler) ersetzt, welcher eine Strahlung, welche seinem Eingang angelegt wird, gleichförmig zwischen seinen m Ausgängen einteilt. jeder der Ausgänge des Splitters 36 enthält jeden der m Wellenlängen-Kanäle, welche durch den Breitband-Abwerf-Filter 12 abgeworfen werden, und jeder wird einem jeweiligen Wellenlängen-Auswahl-Filter 38 angelegt. Der Wellenlängen-Auswahl-Filter wird dazu verwendet, um einen jeweiligen der m Wellenlängen-Kanäle zum Empfang durch einen jeweiligen Empfänger 28 auszuwählen. Herkömmlicher Weise, können die Filter 38 in ihrer Wellenlänge abstimmbar sein, welches es ermöglicht, dass ein unterschiedlicher Empfänger dazu konfiguriert wird, einen vorgegebenen Wellenlängen-Kanal zu empfangen. Eine solche Möglichkeit ist beim Ereignis eines Fehlers von einem Empfänger hilfreich.
  • Die Ausführungsform von 3a ist identisch zu der von 2, mit Ausnahme, dass der passive optische Splitter 36 und der Multiplexer 30 entfernt von der Karte 22 auf einer entfernten Karte 40 angeordnet sind. Diese Anordnung ist hilfreich, wenn es vorgesehen ist, die Übertrager und Empfänger an einer Position zu lokalisieren, welche vom Knoten entfernt ist. Ebenso wird anerkannt, dass der De-Multiplexer 26 von 1 entfernt auf eine gleiche Weise lokalisiert werden kann.
  • In 3b wird der Breitband-Abwerf-Filter 12 durch zwei oder mehrere Wellenlängen-Auswahl-Filter 42, 44 und einen passiven optischen Zusammenfasser (kaskadenförmig eingeschmolzener Faser-Koppler) 46 ersetzt, welcher die Ausgänge von zwei oder mehreren Filtern 42, 44 zusammenfasst. Eine solche Filter-Anordnung ist hilfreich, wenn die Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen kein Band von zusammenhängenden Wellenlängen-Kanälen enthält.
  • In der Ausführungsform von 4a, wirft der Knoten die m (λa bis λd) Wellenlängen-Kanäle an einen Sub-Ring 50 ab, welcher dem Knoten gegenüberliegt, welcher ein Teil eines Haupt-Netzwerkringes ist. Der gegenüberliegende Ring 50 hat eine Anzahl von Knoten, hier nämlich zwei, wobei jeder davon einen oder mehrere der m Wellenlängen abwerfen kann, welche durch den Sub-Ring unterstützt werden. Somit hat in 4a ein erster Sub-Knoten 60 des gegenüberliegenden Ringes 50 einen Abwerf-Filter 62, welcher einen einzelnen (λa) der m Wellenlängen-Kanäle an einen Empfänger 64 abwirft. Zusätzlich enthält der Knoten 60 einen abstimmbaren Hinzufüge-Filter 66 zum Hinzufügen eines Wellenlängen-Kanals aus einem abstimmbaren Laser-Übertrager 68 zurück auf den gegenüberliegenden Ring. Ein VOA 70 befindet sich zwischen dem Übertrager 68 und dem Hinzufüge-Filter 66, und zwar aus zuvor erläuterten Gründen. Der abstimmbare Laser-Übertrager 68 kann Signale auf jeglichen der N Wellenlängen übertragen, welche durch das N-Kanal-Netzwerk unterstützt werden, um eine Kommunikation mit anderen Knoten des Haupt-Netzwerkes zu ermöglichen.
  • Ein zweiter Sub-Knoten 80 auf dem gegenüberliegenden Ring 60 enthält einen weiteren Breitband-Abwerf-Filter 82, welcher eine Teilmenge (λb bis λd) der m Kanäle abwerfen kann, welche durch den gegenüberliegenden Ring unterstützt werden. Die Ausgabe des Filters wird an einen De-Multiplexer 84 passiert, welcher Ausgänge hat, welche den einzelnen Wellenlängen-Kanälen entsprechen, welche durch den Breitband-Filter 82 (in 4a ist lediglich einer gezeigt) abgeworfen werden. Jeder dieser Wellenlängen-Kanäle kann durch einen jeweiligen Empfänger 86 empfangen werden.
  • Wie bei den vorherigen Beispielen, kann der De-Multiplexer 84 durch einen passiven optischen Splitter und durch abstimmbare oder festgelegte Wellenlängen-Filter ersetzt werden. Jedoch sind diese nicht bevorzugt, da sie verlustreicher als die De-Multiplexer Anordnung sind. Dieser zusätzliche Verlust, zusammen mit dem Faser-Verlust des gegenüberliegenden Ringes, gestaltet die Annäherung weniger vorteilhaft als bei der Verwendung eines De-Multiplexers.
  • Zusätzlich enthält der Sub-Knoten 80 einen oder mehrere abstimmbare Laser-Übertrager 88, welche zugehörige VOAs 90 haben, und welche einen oder mehrere Kanäle an einem passiven optischen Zusammenfasser 92 bereitstellen, dessen Ausgang durch einen Koppler 94 auf den gegenüberliegenden Ring rückgekoppelt ist. Wie zuvor, kann der Übertrager darauf abgestimmt werden, auf jeglichen der N Kanäle zu übertragen, welche durch das Netzwerk unterstützt werden, wie in vorherigen Beispielen erläutert.
  • 4b zeigt eine Variante des gegenüberliegenden Ringes von 4a, in welchem der abstimmbare Hinzufüge-Filter 66, welcher zum Hinzufügen des Kanals, welcher in der Wellenlänge abstimmbar ist, auf den gegenüberliegenden Ring verwendet wird, durch einen passiven optischen Koppler 100 ersetzt ist.
  • 4c zeigt eine weitere Variante, bei welcher der Breitband-Abwerf-Filter 12 durch zwei oder mehrere getrennte Filter 42, 44, und einen optischen Zusammenfasser 46 auf dieselbe Weise wie bei 3b ersetzt ist.
  • 5 zeigt ein Beispiel eines 32 Wellenlängen-Kanal (λ1 bis λ32) WDM Ring-Netzwerkes, welches vier Knoten (i = 1 bis 4) 110, 112, 114, 116 enthält. Jeder Knoten wird einer festgelegten Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen zugewiesen, welche er aus dem Ring abwirft, wobei in diesem Beispiel jeder acht aus den 32 Wellenlängen-Kanälen abwirft. Der erste Knoten 110 ist der Wellenlängen-Kanal Teilmenge M1 = λ1 bis λ8 zugeschrieben, der zweite Knoten 112 ist der Teilmenge M2 = λ9 bis λ16 zugeschrieben, der dritte Knoten 114 ist der Teilmenge M3 = λ17 bis λ24 zugeschrieben, und der vierte Knoten ist der Teilmenge M4 = λ25 bis λ32 zugeschrieben. Aus der vorhergehenden Beschreibung folgt, dass jeder Knoten ein Mittel (Abwerf-Filter) zum Abwerfen der acht Wellenlängen-Kanäle enthält, welche dem Knoten zugeschrieben sind. Es folgt ebenfalls daraus, dass, da jeder Knoten dazu in der Lage ist, Wellenlänge-Kanäle hinzuzufügen, welche zumindest jeglichen der verbleibenden Wellenlänge-Kanäle entsprechen, jeder Knoten mit all den anderen Knoten bei jeglichen ihrer Wellenlängen kommunizieren kann.
  • Die Ausführungsformen der beschriebenen Erfindung stellen ein kostengünstiges, teilweise neukonfigurierbares WDM Netzwerk bereit, bei welchem eine festgelegte Anzahl von Wellenlängen-Kanälen an jedem Knoten abgeworfen wird, und bei welchem jeden Knoten bei jeglichen der weiteren Wellenlängen übertragen kann, welche durch das Netzwerk unterstützt werden. Ein solches Netzwerk ist sehr vorteilhaft, insbesondere bei der Stadt-Umgebung, bei welcher das Netzwerk häufig eine Neukonfigurierung erfordert. Darüber hinaus kann eine Neukonfiguration ferngesteuert vorgenommen werden. Beispielsweise können die abstimmbaren Laser von einem ferngesteuerten Verwaltungs-Endgerät auf dem Netzwerk eingestellt werden, indem beispielsweise der optische Überwachungs-Kanal verwendet wird. Dies reduziert größtenteils die Zeitverzögerung und Kosten bei einer Neukonfiguration des Netzwerks, jedoch ohne dass Hardware-Kosten übernommen werden, welche mit den vollständig neukonfigurierbaren Netzwerken aus dem Stand der Technik in Zusammenhang stehen, bei welchen jegliche der Wellenlängen bei jeglichen der Knoten abgeworfen werden können.
  • Es sind verschiedenen Modifikationen innerhalb des Umfanges der Erfindung möglich. Beispielsweise kann die Teilmenge von Wellenlängen-Kanälen, welche an jeweiligen Knoten abgeworfen werden, entweder ein Band aus zusammenhängenden Wellenlängen-Kanälen sein, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, oder kann eine Gruppe von nicht zusammenhängenden Wellenlängen-Kanälen sein. Im letzten Fall, kann beispielsweise jeder vierte Wellenlängen-Kanal unter Verwendung eines Verschachtelungs-Filters ausgewählt werden.
  • Es wird anerkannt, dass die Übertrager einen einzelnen abstimmbaren Übertrager oder eine Mehrzahl von festgelegten Wellenlängen-Übertragern enthalten können. Bei den beschriebenen Ausführungsformen, können die Übertrager auf allen N Wellenlängen übertragen, welche durch das Netzwerk unterstützt werden. Jedoch ist dies, wie beschrieben, nicht wesentlich. Alternativ kann jeder Übertrager eine Teilmenge der N Wellenlängen abdecken, und zwar beispielsweise wo die wahrscheinlichen Netzwerk-Aufbauten innerhalb einer geeigneten Teilmenge der Gesamtheit fallen.
  • Typischer Weise wird die Anzahl m von Wellenlängen, welche an einem Knoten abgeworfen werden, im Allgemeinen gleich der Anzahl p von Wellenlängen-Kanälen sein, welche am Knoten hinzugefügt werden. Jedoch wird dies nicht immer der Fall sein, wo ein bi-direktionaler Verkehr nicht immer erforderlich ist, oder wo der bi-direktionale Verkehr in den zwei Richtungen von einer unterschiedlichen Natur ist.

Claims (16)

  1. Optisches Telekommunikationsnetzwerk im Wellenlängen-Multiplex WDM, welches eine Mehrzahl von Knoten (2) enthält, welche durch Lichtleitfasern (4, 6) verbunden sind, in welchen ein Kommunikationsverkehr zwischen Knoten durch optische Ausstrahlung übertragen wird, welche mit dem Kommunikationsverkehr moduliert ist, wobei die Ausstrahlung in eine Mehrzahl N von Wellenlängen-Kanälen unterteilt ist, wobei jeder Kanal ein diskretes, nicht überlappendes Wellenband (λ1 bis λN) hat, wobei jeder Knoten (2) ein Mittel zum Abwerfen von zumindest einem der Wellenlängen-Kanäle enthält, um somit eine Verbindung mit dem Knoten (2) zu bestimmen, und ein Mittel zum Hinzufügen von zumindest einem Wellenlängen-Kanal an das Netzwerk enthält, um eine Verbindung an einen weiteren Knoten (2) des Netzwerks zu bestimmen, wobei zumindest einem Knoten (2) eine festgelegte Teilmenge Mi der N Wellenlängen-Kanäle zugeschrieben ist, und ein Mittel (12, 42, 44) zum Abwerfen jeder der Wellenlängen-Kanäle (λa bis λd) der festgelegten Teilmenge Mi vom Netzwerk und ein Wellenlängen-Auswahlmittel (14, 30, 32, 34) enthält, welches dazu angepasst ist, einen oder mehrere von zumindest jeglichen der verbleibenden Wellenlängen-Kanäle, welche sich von der Teilmenge Mi unterscheiden, dem Netzwerk hinzuzufügen, um eine Verbindung mit einem weiteren Knoten (2) des Netzwerks zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (λa bis λd) der Teilmenge Mi die einzigen Kanäle sind, welche am Knoten (2) abgeworfen werden können.
  2. WDM-Netzwerk nach Anspruch 1, bei welchem jedem Knoten (2) eine jeweilige festgelegte Teilmenge Mi der N Wellenlängen-Kanäle zugeschrieben ist, wobei die Kanäle (λa bis λd) von der jeweiligen Teilmenge Mi die einzigen Kanäle sind, welche am jeweiligen Knoten (2) abgeworfen werden können, und ein Mittel zum Abwerfen jedes dieser Wellenlängen-Kanäle vom Netzwerk enthält, und bei welchem jeder Knoten (2) ferner ein Wellenlängen-Auswahlmittel enthält, um einen oder mehrere der zumindest jeglichen verbleibenden Wellenlängen-Kanäle, welche sich von der jeweiligen Teilmenge Mi unterscheiden, dem Netzwerk hinzuzufügen.
  3. WDM-Netzwerk nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem das Mittel zum Hinzufügen des einen oder der mehreren Wellenlängen-Kanäle zumindest einen Wellenlängen-Auswahl-Übertrager (32) enthält.
  4. WDM-Netzwerk nach Anspruch 3, bei welchem der oder jeder Wellenlängen-Auswahl-Übertrager eine auswählbare Wellenlänge hat, um auf jeglichen der N Wellenlängen (λ1 bis λN) zu übertragen, welche durch das Netzwerk unterstützt werden.
  5. WDM-Netzwerk nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei welchem der oder jeder Wellenlängen-Auswahl-Übertrager einen einstellbaren Laser enthält.
  6. WDM-Netzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem der oder jeder Übertrager ferner einen variablen optischen Abschwächer (VOR) zum Steuern der Leistung des Wellenlängen-Kanals enthält.
  7. WDM-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Wellenlängen-Kanäle (λa bis λd) der festgelegten Teilmenge Mi zusammenhängend sind und ein Band aus zusammenhängenden Wellenlängen-Kanälen enthalten.
  8. WDM-Netzwerk nach Anspruch 7, bei welchem das Mittel zum Abwerfen der Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen (λa bis λd) einen Breitband-Abwerf-Filter enthält.
  9. WDM-Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die Teilmenge Mi eine Mehrzahl von diskreten Wellenlängen-Kanälen (λa bis λd) enthält.
  10. WDM-Netzwerk nach Anspruch 9, bei welchem das Mittel zum Abwerfen der Teilmenge Mi von Wellenlängen-Kanälen (λa bis λd) einen oder mehrere festgelegte Wellenlängen-Auswahl-Filter (42, 44) enthält.
  11. WDM-Netzwerk nach Anspruch 10, bei welchem der eine oder die mehreren Filter dazu angepasst ist, jeden Qten Wellenlängen-Kanal, wobei Q > 1 ist, abzuwerfen.
  12. WDM-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und welches ferner ein Mittel (26, 36, 38) zum Trennen der jeweiligen Wellenlängen-Kanäle der Teilmenge Mi enthält.
  13. WDM-Netzwerk nach Anspruch 12, bei welchem das Mittel zum Trennen einen De-Multiplexer (26) enthält.
  14. WDM-Netzwerk nach Anspruch 12, bei welchem das Mittel zum Trennen einen m-Wege-Splitter (36) und m optische Filter (38) enthält.
  15. WDM-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Anzahl von Wellenlängen-Kanäle, welche dem Knoten (2) hinzugefügt werden können, gleich der Anzahl m von Wellenlängen-Kanäle ist, welche am Knoten (2) abgeworfen werden.
  16. WDM-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Knoten (2) zu einem Ring-Aufbau verbunden sind.
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