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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine mehrschichtige architektonische
Anordnung für optische
Transportnetze und insbesondere auf eine architektonische Anordnung
für einen
Netzwerk-Schaltknoten in einem optischen Transportnetz mit Dichtem
Wellenlängen-multiplex
(DWDM).
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Hintergrund der Erfindung
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Frühe optische
DWDM Transportnetze wurden für
den Netzwerkverkehr mit Sprache und Privatleitungen ausgelegt. Ein
solcher Netzwerkverkehr neigt zur regionalen Konzentration. So wurde
in den frühen
optischen Transportnetzen typischerweise Punkt-zu-Punkt DWDM und
Subkanalschaltung eingesetzt, die alle Wellenlängen des Netzwerks an jedem
Netzwerk-Schaltknoten in eine elektrische Schicht beendeten.
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In
jüngerer
Zeit sind Internetdaten als vorherrschende Form des Netzwerkverkehrs
aufgetreten, und sie wurden von optischen Transportnetzen unterstützt. Anders
als der Verkehr mit Sprache und Privatleitungen ist der auf dem
Internet basierende Netzwerkverkehr weiter und über größere geographische Zonen verbreitet.
Als Ergebnis wurden weitreichende optische Netzwerke entwickelt,
um die optische Reichweite für
einen solchen Netzwerkverkehr zu erhöhen.
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In
CA-A-2285128 ,
WO01/18576 ,
WO01/58204 und
EP-A-0949837 werden herkömmliche
Schalter offenbart. Insbesondere
CA-A-2285128 offenbart
eine Anordnung und eine Methode gemäß der Präambeln der Ansprüche 1 und
9.
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Jedoch
sind herkömmliche
Schalter nicht ausreichend hierarchisch funktionell oder ausreichend
skalierbar, um mehreren Anwendungen bei mehreren optischen Schichten
dienen zu können.
Als Ergebnis wird in diesen Netzwerken immer noch Punkt-zu-Punkt
DWDM und Subkanalschaltung an jedem Netzwerk-Schaltknoten eingesetzt.
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Es
ist daher wünschenswert,
eine mehrschichtige architektonische Anordnung für einen Netzwerk-Schaltknoten
in einem optischem DWDM Transportnetzwerk zu bieten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In
einem optischen DWDM Transportnetzwerk werden viele optische Datensignale
zusammen multiplexiert, um ein einziges optisches Systemsignal zu
bilden. Das optische Systemsignal kann in einer optischen Leitungshierarchie
gebildet werden, die eine Vielfalt von optischen Schichten im optischen Transportraum
definiert. In Übereinstimmung
mit dieser Erfindung wird eine architektonische Anordnung für einen
Netzwerk-Schaltknoten in einem optischen DWDM Transportnetzwerk
geboten. Die architektonische Anordnung für den Netzwerk-Schaltknotens setzt
mindestens eine Schaltvorrichtung ein, die mit einer oder mehreren
der optischen Schichten zusammen betrieben wird. Die eingebundene
Zusammenarbeit zwischen den optischen Schichten des Netzwerk-Schaltknoten
führt zu
verbesserter Skalierbarkeit, Management-Möglichkeit, Einfachheit im Betrieb
und Erschwinglichkeit von optischen Transportnetzen. Der wichtigste
Aspekt, der zur Skalierbarkeit und Erschwinglichkeit führt, ist
derjenige der hierarchischen optischen Durchführung; Das heißt die Fähigkeit
von stark benutzten Signalen jeglicher Schicht einen Knoten auf
ganz optische Weise durchzuführen,
ohne auf körnigere
und allgemein kostspieligere untere Schichten der Hierarchie zu
treffen.
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Zum
vollständigeren
Verstehen der Erfindung, ihrer Ziele und Vorteile kann Bezug auf
die nachfolgende Spezifikation und die begleitenden Zeichnungen
genommen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 ist
ein Diagramm mit Darstellung eines Beispiels einer optischen Hierarchie,
die in einem optischen Transportnetz in Übereinstimmung mit dieser Erfindung
eingesetzt werden kann;
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Die 2 ist
ein Blockschaltbild mit Darstellung einer mehrschichtigen architektonischen
Anordnung für
einen Netzwerk-Schaltknoten, der das Schalten von optischen Datensignalen
auf verschiedenen optischen Schichten in Übereinstimmung mit dieser Erfindung
unterstützt;
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Die 3 ist
ein Diagramm mit der Darstellung, wie jede optische Schicht eine
entsprechende optische Kopfzeile haben kann, die in einem optischen
Datensignal eingebettet ist in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung;
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Die 4 ist
ein Diagramm mit der Darstellung eines Beispiels, wie optische Datensignale
auf verschiedenen optischen Schichten durch ein optisches Transportnetz
geschaltet werden können.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsmodi
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Zur
Erhöhung
der Netzkapazität
können
viele optische Signale zusammen multiplexiert werden, um ein einziges
optisches Systemsignal zu bilden, wie in der Technik gut bekannt
ist. Ein Beispiel einer optischen Leitungshierarchie 10,
die in einem optischen Transportnetz verwendet werden kann, wird auf 1 dargestellt.
Bei diesem Beispiel wird der zum optischen Transportnetz gehörende optische Raum
in eine Reihe optischer Schichten unterteilt: Eine Subkanalschicht 8,
eine Kanalschicht 12, eine Wellenlängenschicht 14, eine
Subbandschicht 16, eine Bandschicht 18 und eine
Faserschicht 20. Die nachfolgende Beschreibung wird zwar
mit Bezug auf sechs optische Schichten gegeben, es versteht sich aber
von selbst, daß im
optischen Raum mehr oder weniger optische Schichten definiert werden
können. Es
versteht sich ebenfalls von selbst, daß in jeder optischen Schicht
mehr oder weniger Subkanäle,
Kanäle,
Wellenlängen,
Subbänder
und/oder Bänder
definiert werden können.
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In
der dünnsten
körnigen
Schicht 8 wird eine Vielfalt von Subkanalsignalen 6 selektiv
umgewandelt oder kombiniert, um eine Vielfalt von optischen Kanalsignalen 22 zu
bilden. Als Ergebnis wird jedes Subkanalsignal ein Mitglied eines
Kanalsignals, und die Vielfalt der Kanalsignale definiert zusammen
die Kanalschicht 12. Ebenso wird eine Vielfalt von Kanalsignalen 22 selektiv
umgewandelt oder kombiniert, um eine Vielfalt von optischen Wellenlängensignalen 24 zu
bilden. Als Ergebnis wird jedes Kanalsignal ein Mitglied eines optischen
Wellenlängensignals,
und die Vielfalt von optischen Wellenlängensignalen definiert gemeinsam
die Wellenlängenschicht 14.
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Auf
der nächsten
körnigen
Schicht wird die Vielfalt der optischen Wellenlängensignale 24 selektiv
kombiniert, um eine Vielfalt von optischen Subbandsignalen 26 zu
bilden. Jedes Wellenlängensignal
wird ein Mitglied eines Subbandsignals, und die Vielfalt von Subbandsignalen
definiert gemeinsam die Subbandschicht 16. Die Vielfalt
von optischen Subbandsignalen 26 wird dann selektiv kombiniert, um
eine Vielfalt von optischen Bandsignalen 28 zu bilden.
Jedes der Subbandsignale wird ein Mitglied eines Bandsignals, und
die Vielfalt von Bandsignalen definiert gemeinsam die Bandschicht 18.
Die optischen Bandsignale 28, optischen Subbandsignale 26,
optischen Wellenlängensignale 24,
Kanalsignale 22 und Subkanalsignale 6 können in
diesem Dokument auch mit Zwischendatensignalen bezeichnet werden.
Schließlich
wird die Vielfalt von optischen Bandsignalen kombiniert, um ein
optisches Systemsignal 29 zu bilden. Das optische Systemsignal 29 wird
dann im optischen Transportnetz auf einer optischen Transportleitung
(Faser) gestartet.
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Zusammengefaßt gesagt
können
optische Datensignale in einer Leitungshierarchie oder einer mehrschichtigen
Mitgliedsbeziehung eingesetzt werden, wo die Mitgliedsbeziehung
auf einem gemeinsamen physischen Attribut beruht, das von den Signalen
geteilt wird. Obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist,
beruht die Schichtmitgliedschaft bevorzugt auf der Wellenlänge des
optischen Signals. Insbesondere werden optische Datensignale mit
naheliegenden Wellenlängen
in einem vordefinierten Wellenlängenbereich
Mitglieder der gleichen Gruppe. Auf diese Weise wird der optische
Transportraum in verschiedene hierarchische Schichten unterteilt.
Der Zweck dieser Hierarchie besteht darin, effizienteres Verkehrsmanagement
in den weniger körnigen Schichten
zu vereinfachen. Obwohl das Gruppieren von optischen Datensignalen
mit naheliegenden Wellenlängen
jetzt bevorzugt wird, wird vorgesehen, daß spektral getrennte optische
Datensignale ebenfalls Mitglieder der gleichen Gruppe werden können.
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Die 2 stellt
ein Beispiel einer mehrschichtigen architektonischen Anordnung für einen Netzwerk-Schaltknoten 49 dar,
der das Schalten von optischen Datensignalen auf verschiedenen optischen
Schichten stützt.
Der Netzwerk-Schaltknoten 49 ist
angepaßt,
zwei oder mehr bidirektionale optische Transportlinien (Fasern) 30 zu
erhalten. Jede optische Transportleitung 30 führt ein
optisches Systemsignal, das in einer mehrschichtigen Mitgliedsbeziehung
wie oben beschrieben eingesetzt ist. Die optischen Transportleitungen
(Fasern) 30 selbst sind an eine Vielfalt von Leitungsende-Komponente 31 angeschlossen.
Die Leitungsende-Komponenten 31 stellt das Leitungsende,
die Signalformung, Leitungs-mux/demux, Generierung der optischen
Kopfzeile und Beendigung sowie die Überwachung des optischen Systemsignals
dar. Jede Leitungsende-Komponente 31 ist betriebsbereit,
um ein optisches Systemsignal zu erhalten und um das optische Systemsignal
in eine Vielfalt von Bandsignalen 33 umzuwandeln. Die Bandsignale 33 können gerichtet werden,
(d.h. durchgeführt)
zu einer anderen Leitungsende-Komponente 31 mit Benutzung
entweder eines optischen Schalters (nicht abgebildet) oder von statischen
Faseranschlüssen.
Die Bandsignale können
auch zu einer optionalen mux/demux Komponente 34 geleitet
werden.
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Jede
mux/demux Komponente 34 auf Bandniveau ist betriebsbereit,
um ein Bandsignal zu erhalten und das Bandsignal in eine Vielfalt
von optischen Subbandsignalen 35 zu trennen. Die Eingaben
und Ausgaben der mux/demux Komponente 34 des Bandes wird
verträglich
mit einem Band, einem Bereich von Wellenlängenpositionen und der spektralen Bandbreite
jeder Wellenlänge.
Die optischen Signale können
auch an der mux/demux Komponente auf Bandniveau überwacht werden. Es versteht
sich leicht, daß der
Netzwerk-Schaltknoten 49 bevorzugterweise
bidirektionalen Netzwerkverkehr stützt. Daher sind alle der hier beschriebenen
mux/demux Komponenten betriebsbereit zum Multiplexieren (oder Kombinieren)
von optischen Datensignalen sowie zum Demultiplexieren (oder Trennen)
von optischen Datensignalen, wie in der Technik gut bekannt ist.
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Ein
optionaler Photonschalter 36 auf Subbandniveau ist angepaßt, um die
Vielfalt von optischen Subbandsignalen 35 von der Vielfalt
von mux/demux Komponenten 34 auf Bandniveau zu erhalten.
Der Photonschalter 36 auf Subbandniveau ist betriebsbereit
zum Routen der optischen Subbandsignale unter den Ausgabeports des
Schalters und kann Fähigkeiten
zum Überwachen
der optischen Signale stellen. Zum Beispiel können die optischen Subbandsignale
unter den optischen Transportleitungen 30 geroutet (d.h.
durchgeführt)
werden. Hierfür wird
ein optisches Subbandsignal zurück
zu einer anwendbaren mux/demux Komponente 34 geroutet und
dann mit anderen optischen Subbandsignalen in ein Bandsignal kombiniert,
bevor es als optisches Systemsignal in eine optische Transportleitung
gestartet wird. In allen diesen Fällen werden die optischen Subbandsignale
im Photonschalter 36 geroutet, ohne im elektrischen Bereich
beendet zu werden. Anstelle des oder in Verbindung mit dem Photonschalter 36 auf
Subbandniveau kann das Routen der optischen Subbänder auch durchgeführt werden,
indem Faseranschlüsse
benutzt werden, die manuell neu konfiguriert werden können.
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Wenn
ein optisches Subbandsignal ein optisches Datensignal ausführt, das
das Routen auf einer niedrigeren körnigen Schicht erfordert, kann
das optische Subbandsignal auf eine von einer Vielfalt von mux/demux
Komponenten 39 auf Subbandniveau abgelegt werden. Jede
mux/demux Komponente 39 auf Subbandniveau ist angepaßt, um zumindest
ein optisches Subbandsignal von entweder dem Photonschalter 36 auf
Subbandniveau oder von einer der mux/demux Komponenten 34 auf
Bandniveau zu erhalten. Bei einer anderen Ausführung kann eine gegebene mux/demux
Komponente 39 auf Bandniveau auch angepaßt sein,
um ein optisches Bandsignal von einer Leitungsende-Komponente 31 zu
erhalten. In jedem Fall ist jede mux/demux Komponente 39 auf
Subbandniveau betriebsbereit, um das optische Subbandsignal in eine
Vielfalt von optischen Wellenlängensignalen 40 zu
trennen. Die Eingaben und Ausgaben der mux/demux Komponente 39 auf
Subbandniveau wird mit einem Band, einem Bereich von Wellenlängenpositionen
und der speziellen Bandbreite jeder Wellenlänge verträglich sein. Die optischen Signale
können
an der mux/demux Komponente 39 auf Subbandniveau überwacht
werden.
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Als
Alternative kann ein optisches Subbandsignal zu einem transparenten
optischen Zwischenport für
die Kundenschnittstelle 38 geroutet werden. Der transparente
optische Zwischenport für
die Kundenschnittstelle verarbeitet das optische Nebenstellen-Transportsignal 37,
Subbänder 35 und/oder
Wellenlängen 40.
Im optischen Bereich würden
diese Prozesse typischerweise Leitungsende, Generierung der optischen
Kopfzeile und Beendigung, Signalformung und Überwachung der optischen Nebenstellensignale 37 einschließen. Die
transparenten optischen Zwischenports für die Kundenschnittstelle können an
andere, örtliche
oder entfernte, Netzwerkelemente angeschlossen werden, die außerhalb
des Netzwerk-Schaltknotens
residieren. Die Schnittstelle auf diesen Netzwerkelementen muß fähig sein,
ein optisches Nebenstellen-Transportsignal zu starten, das mit den
Formaten und den physischen Merkmalen der Wellenlängen, Subband
oder anderen optischen Signalen verträglich ist, die vom Netzwerk-Schaltknoten
verarbeitet werden. Ein Beispiel dieser Art von Netzwerkelement
würde eine
Ausrüstung
in den Kundenräumen
an einem entfernten Standort sein, die Subkanäle oder Kanäle in eine Wellenlänge verbinden
würden und
dann die Wellenlänge
in ein optische Nebenstellen-Transportsignal anpaßt. Diese
Art von Ports für
die Kundenschnittstelle kann auch als Zwischenports für die Kundenschnittstelle
bezeichnet werden.
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Ein
optionaler Photonschalter 41 auf Wellenlängenniveau
ist angepaßt,
um die Vielfalt von optischen Wellenlängensignalen von der Vielfalt
von mux/demux Komponenten 39 auf Subbandniveau zu erhalten.
Der Photonschalter 41 auf Wellenlängenniveau ist betriebsbereit
zum Routen der optischen Wellenlängensignale
unter den Ausgabeports des Schalters und kann Fähigkeiten zum Überwachen des
Signals stellen. Bei einem Beispiel können die optischen Wellenlängensignale
durch die optischen Schichten zurück geroutet (d.h. durchgeführt) werden
zu den optischen Transportleitungen. Bei einem anderen Beispiel
können
optische Wellenlängensignale
zu den transparenten optischen Zwischenports für die Kundenschnittstelle geroutet
werden. In allen diesen Fällen
werden die optischen Wellenlängensignale
im Photonschalter geroutet, ohne im elektrischen Bereich beendet
zu werden. Anstelle des oder in Verbindung mit dem Photonschalter 41 auf
Wellenlängenniveau
kann das Routen der optischen Wellenlängensignale auch durchgeführt werden,
indem Faseranschlüsse
benutzt werden, die manuell neu konfiguriert werden können. Es
ist vorgesehen, daß die
mux/demux Komponenten 34 auf Bandniveau, der Photonschalter 36 auf
Subbandniveau, die optischen mux/demux Komponenten 39 auf
Wellenlängenniveau
und die Schalterkomponenten 41 auf Wellenlängenniveau
in eine Vorrichtung oder Vorrichtungen eingebunden werden, die wenn
sie als ganzes betrieben werden, funktionell gleichwertig mit dem hier
Beschriebenen sind.
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Wenn
ein optisches Wellenlängensignal
ein optisches Datensignal ausführt,
das das Routen auf einer niedrigeren körnigen Schicht erfordert, können optische
Wellenlängensignale
auf der Kanalschicht des Netzwerk-Schaltknotens abgelegt werden.
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Bei
einer Ausführung
funktioniert die Kanalschicht des Netzwerk-Schaltknotens im elektrischen Bereich.
Jede mux/demux Komponente 42 auf Wellenlängenebene
ist angepaßt,
um mindestens ein optisches Wellenlängensignal vom Photonschalter 41 auf
Wellenlängenebene
zu erhalten. Jede mux/demux Komponente 42 auf Wellenlängenebene
beendet die optischen Wellenlängensignale
in den elektrischen Bereich. Die mux/demux Komponenten 42 auf Wellenlängenniveau
sind ferner betriebsbereit, um die resultierenden elektrischen Wellenlängensignale in
Kanäle 43 oder
virtuell verknüpfte
Kanäle
umzuwandeln. Die Eingaben und Ausgaben der mux/demux Komponenten 42 auf
Wellenlängenebene
werden mit einem Band, einer Reihe von Wellenlängen-Gitterpositionen, der
spektralen Bandbreite und der Übertragungsrate
der Wellenlänge
verträglich sein.
Die mux/demux Komponenten 42 auf Wellenlängenniveau
sorgen auch für
die Rückgewinnung und
Regeneration der Kanaldaten und Zeitinformationen im elektrischen
Bereich. Jeder der Kanäle
kann verändert
werden, um Pflegeinformationen einzuschließen, die für das Management der Verknüpfungsfähigkeit
und Leistung des Kanals durch einen Schalter erforderlich sind.
Die Kanäle
werden dann für
die Übertragung
durch einen elektrischen Schalter formatiert.
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Bei
diesem Ausführungsmodus
funktioniert der Schalter 44 auf Kanalniveau im elektrischen
Bereich. Der Schalter 44 auf Kanalniveau ist angepaßt, um elektrische
Kanal- und Subkanalsignale von den mux/demux Komponenten 42 auf
Wellenlängenniveau
zu erhalten. Der Schalter 44 auf Kanalniveau ist ferner
betriebsbereit, um die elektrischen Kanal- und Subkanalsignale unter
den Ausgabeports des Schalters zu routen.
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Bei
einem alternativen Ausführungsmodus funktioniert
die Kanalschicht des Netzwerk-Schaltknotens im optischen Bereich.
Bei diesem Ausführungsmodus
ist jede mux/demux Komponente 42 auf Wellenlängenniveau
angepaßt,
um mindestens ein optisches Wellenlängensignal vom Photonschalter 41 auf
Wellenlängenebene
zu erhalten. Jede mux/demux Komponente 42 auf Wellenlängenniveau beendet
die optischen Wellenlängensignale
im elektrischen Bereich und wandelt dann die resultierenden elektrischen
Wellenlängensignale
in Kanäle 43 oder virtuell
verknüpfte
Kanäle
um. Die mux/demux Komponenten 42 auf Wellenlängenniveau
können
auch andere Signalverarbeitungsprozesse durchführen als die oben beschriebenen.
Jedoch werden bei diesem Ausführungsmodus
die Kanäle
in ein oder mehrere optische Kanalsignale formatiert und umgewandelt.
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Bei
diesem alternativen Ausführungsmodus funktioniert
der Schalter 44 auf Kanalniveau im optischen Bereich. Der
Schalter 44 auf Kanalniveau ist angepaßt, um optische Kanalsignale
von den mux/demux Komponenten 42 auf Wellenlängenebene
zu erhalten. Das optisches Kanalsignal kann unter den Ausgabeports
des Schalters 44 geroutet werden, ohne im elektrischen
Bereich beendet zu werden: Es ist auch vorgesehen, daß der Schalter 44 auf
Kanalebene zu den ankommenden optischen Kanalsignalen in den elektrischen
Bereich enden, die entsprechenden elektrischen Kanalsignale routen
und dann die Signale zurück
zum optischen Bereich zurückführen kann,
bevor sie vom Schalter ausgegeben werden.
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Die
Kanalsignale können
ungeachtet ihres Betriebsbereichs zu verschiedenen Bestimmungsorten
im Schaltknoten geroutet werden. Bei einem Beispiel können die
Kanalsignale 43 zurück durch
die optischen Schichten zu den optischen Transportleitungen oder
Nebenstellen geroutet werden. Dieses Routen von optischen Kanälen ermöglicht,
daß optische
Netzmerkmale mit Schlüsselbedeutung
fern und dynamisch zugeordnet und gemanagt werden können. Die
optischen Netzmerkmale können
umfassen: Wellenlängentranslation
von Kanälen,
Regeneration von Kanaldaten und Zeit, Überbrücken und Rollen von Kanälen und
Subkanälen
von einer Wellenlänge
zu einer anderen, Ausrüstungs-
und Netzwerkschutzschaltung, Testzugriff, Pistenpflege einer Wellenlänge zum
Neuordnen der Kanäle
oder Subkanäle,
Füllen
der Wellenlänge,
um mehr Kanäle oder
Subkanäle
hinzuzufügen
und Zusammenfassung von Kanälen
oder Subkanälen
in eine Wellenlänge
mit höherer Übertragungsrate.
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Bei
einem anderen Beispiel müssen
Kanal- und Subkanalsignale zu opaken Zwischenports für die Kundenschnittstelle
geroutet werden. Jeder opake Zwischenport für die Kundenschnittstelle ist
angepaßt,
mindestens ein Kanalsignal vom Schalte auf Kanalebene zu erhalten.
Soweit das Kanalsignal optisch ist, ist der opake Zwischenport für die Kundenschnittstelle
betriebsbereit, um das Kanalsignal im elektrischen Bereich zu beenden.
Die optischen Zwischenports für
die Kundenschnittstelle bieten optische Netzmerkmale mit Schlüsselbedeutung,
die umfassen können:
Regeneration von Kanal- oder Subkanaldaten und Timing, Hinzufügen/Ablegen
von Subkanälen
oder Kanälen
zu optischen Kundensignalen, Überbrücken und
Rollen von Subkanälen
oder Kanälen
von einem optischen Kunden zum anderen, Ausrüstungs- und Netzwerkschutzschaltung,
Testzugriff und Demultiplexierung von Kanälen in Subkanäle. Jeder
opake Zwischenport für
die Kundenschnittstelle ist auch angepaßt, um ein oder mehrere optische
Kundensignale zu erhalten, die von anderen Netzwerkelementen außerhalb
des Netzwerk-Schaltknoten kommen. Die optischen Kundensignale sind so
definiert, daß sie
optische Signale im Standardformat sind, wie in den ITUT, ANSI und
IEEE Standardtexten spezifiziert ist. Ebenso ermöglicht das Routen von optischen
Kundensignalen von einem Zwischenport für die Kundenschnittstelle,
daß die
optischen Netzmerkmale mit Schlüsselbedeutung
entfernt und dynamisch zugeordnet und gemanagt werden können. Die
optischen Netzmerkmale können
umfassen: Beendigung der physischen Schicht des optischen Kundensignals
für verschiedene Übertragungsraten von
optischen Signalen, Konfiguration von Beendigung oder transparentem
Durchführen
der höheren Protokollschichten,
Rückgewinnung
und Regeneration der Kundensignaldaten und Takt, Kundensignalleistung
und Fehlermanagement, Kundensignaldiagnose und Testzugriff, Netz-
und Ausrüstungsschutz, Zusammenfassung
von Subkanälen
in Kanäle
oder Wellenlängen,
Pistenpflege von optischen Kunden zum Neuordnen der Kanäle oder
Subkanäle,
Füllen des
optischen Kunden, um mehr Subkanäle
hinzuzufügen,
Zusammenfassung von Subkanälen
in einen optischen Kunden mit höherer Übertragungsrate
und Neuformatierung des Kanals für
die Übertragung
an den und vom Kanalschalter.
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Die
Schaltkomponenten für
jede optische Schicht sind so ausgelegt, daß die Anzahl der von jedem
Schalter gestellten Ports unabhängig
im Betrieb erhöht
werden kann und ohne zu verursachen, daß irgendwelche signifikanten
Fehler auf das optische Datensignal auf den Subband- und Wellenlängenschichten
eingeführt
werden, und keine Fehler auf der Kanalschicht. Die Größenänderung
des Schalters wird erreicht, indem die bestehende Schalterstruktur
durch eine neue Schalterstruktur ersetzt wird. Diese Änderung
der Konfiguration wird durch eine redundante Auslegung der Struktur
ermöglicht. Es
ist vorgesehen, daß die
Erhöhung
der Schaltergröße in den
Subband- oder Wellenlängenschichten nicht
in Fehlern resultieren kann, die auf den optischen Datensignalen
eingeführt
werden. Dies erlaubt eine größere oder
kleinere Schaltskalierung mit der Änderung der Anzahl der optischen
Datensignale.
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Zur
Vereinfachung des Managements der optischen Links und Pfade im Schalter
und anderen Netzwerkelementen kann jedes Datensignal in jeder optischen
Schicht eine optische Kopfzeile umfassen, wie auf der 3 gezeigt
wird. Diese optischen Kopfzeilen basieren weitgehend auf verschiedenen
gut bekannten Spezifikationen wie zum Beispiel ITU-T G.709, ITU-T
G.707, ANSI T1.105 und IEEE 802.3ae, damit Fehlermanagement, Leistungsmanagement,
Nutzlast-Konfigurationsmanagement, Verknüpfungsfähigkeit
oder Routen oder Schaltmanagement, Fehlerberichtigung, Netzwerkschutz
und Wartung der Links und Pfade möglich werden. Die optischen
Kopfzeilen schließen
auch die Bandbreite ein, um die Datenkommunikationen zwischen Knoten oder
Netzwerkelementen zu stützen.
Die Datenkommunikationskanäle
können
für den
Transport von Informationen zur Kontrollebene und/oder Managementebene
benutzt werden. Außerdem
werden die optischen Kopfzeilen auch dazu benutzt, die optischen Übertragungs-Kontrollschleifen
in den optischen Schichten zu kontrollieren und zu überwachen.
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Wie
in ITU-T G.709 definiert ist, werden die optischen Kopfzeilen der
optischen Schichten für
den Optischen Übertragungsabschnitt
(OTS oder „optisches
Systemsignal"),
Optischer Multiplexabschnitt (OMS oder „Band") und Optischer Kanal (OCR oder „Wellenlänge") auf einer getrennten
Wellenlänge
in einem oder mehreren optischen Überwachungskanälen in der
Faser transportiert. Diese Art von optischen Kopflinien wird als
nicht verbundene Freileitung definiert. Es ist auch vorgesehen,
daß diese Kopfzeilen
optisch transportiert werden können,
indem die optischen Datensignale mit der Freileitungsinformation
moduliert werden. Diese Art von optischer Kopfzeile wird als verbundene
Freileitung definiert. Die Verarbeitung der optischen Kopfzeilen
in den optischen Schichten von OTS, OMS und OCH erfordert keine
Umwandlung der optischen Datensignal-Nutzlast in den elektrischen
Bereich. Nur der optische Überwachungskanal
wird in den elektrischen Bereich gewandelt, um die optischen Kopfzeilen
zu extrahieren. Die optischen Kopfzeilen für die Transporteinheit Optischer
Kanal (OTU oder elektrische „Wellenlänge"), Dateneinheit des
Optischen Kanals, ODU oder „optischer
Kanal") und Subkanäle werden in
den elektrischen Bereich aufgenommen. Diese Art von optischer Kopfzeile
wird auch als verbundene Freileitung definiert. Die Verarbeitung
der optischen Kopfzeilen in jeder optischen Schicht OTU, ODU und Subkanal
erfordert die Umwandlung der optischen Datensignale in den elektrischen
Bereich. Ebenso definieren ITU-T G.707, ANSI T1.105 und IEEE 802.3ae
auch verbundene optische Kopfzeilen für Kundendatensignale, die im
elektrischen Bereich durch die opaken optischen Zwischenports für die Kundenschnittstelle
verarbeitet werden.
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Im
Betrieb wird eine optische Kopfzeile im allgemeinen an Ausgangspunkten
geschrieben und an Zwischen- oder Endpunkten im Netzwerk auf jeder
optischen Schicht gelesen. Der Ausgangspunkt eines optischen Signals
wird eine neue Kopfzeile auf der Basis von örtlichen Informationen generieren, während der
Endpunkt die Kopfzeileninformation entfernt. Die optische Kopfzeile
wird an Zwischenpunkten gelesen, um die Leistung und den Status
des optischen Signals zu bestimmen, wenn es das Netzwerk durchläuft. Die
an Zwischensites gesammelten Informationen können zum Lokalisieren von Fehlern oder
Leistungsverschlechterungen benutzt werden, oder um Wartungstätigkeiten
durchzuführen,
wie die Schutzschaltung. An den Zwischensites wird keine Änderung
an der optischen Datensignal-Freileitung oder Nutzlast durchgeführt.
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Im
Zusammenhang mit dem auf der 2 gezeigten
Netzwerk-Schaltknoten
werden die optischen Kopfzeilen von ankommenden Signalen bevorzugt
an den Leitungsende-Komponenten 31, mux/demux Komponenten 42 der
Wellenlängen,
den opaken optischen Zwischenports für die Kundenschnittstelle 45 und
den transparenten optischen Zwischenport für die Kundenschnittstelle 38 gelesen. Die
Verknüpfungsfähigkeit,
die Nutzlastkonfiguration und die Information der optischen Kopfzeile
für die Wartung
wird vom Schalter benutzt, um die Konfiguration der Schalteranschlüsse und
-ausrüstung
gegen diejenigen von link und Pfad zu prüfen. Etwaige Unstimmigkeiten
zwischen den beiden werden dazu führen, daß Alarme generiert werden,
und daß die angemessene
Signalgebung für
die Wartung auf den betroffenen Pfaden generiert wird. Die Informationen zur
Nutzlastkonfiguration können
auch dazu dienen, die Benutzung des Links oder des Pfades zu bestimmen.
Schutzinformationen in der optischen Kopfzeile können von den Schaltern auf
jeder beliebigen der optischen Schichten benutzt werden, um die
optischen Datensignale vom laufenden Link oder Pfad zu einem anderen
Link oder Pfad neu zu routen. Die Fehler- und Leistungsinformationen
werden vom Schaltknoten benutzt, um den Status und die Leistung
der Links und Pfade zu bestimmen, die er verarbeitet. Alarme und
Ereignisse werden vom Netzmanagement-Subsystem generiert, wenn angemessen, und
die Leistungsmessungen können
vom Schaltknoten gesammelt und gespeichert werden. Die Informationen
zur Fehlerberichtigung werden im elektrischen Bereich durch die
mux/demux Komponenten 42 der Wellenlänge und optional von den opaken
optischen Schnittstellenports 45 verarbeitet. Diese Komponenten
generieren Fehlerberichtigungscodes und berichtigen Fehler in den
Daten, die aus dem optischen Übertragungsprozeß resultieren
können.
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Signale
können
an Netzwerk-Schaltknoten abgelegt werden, wie auf der 4 gezeigt
wird. Der Kanal 1 kann zum Beispiel am Netzwerk-Schaltknoten B abgelegt
werden. Kanal 1 tritt am Netzwerk-Schaltknoten A in das Netzwerk
ein. Die Empfängerinformation
in der Freileitung der Verknüpfungsfähigkeit
für optisches
Bandsignal gibt Site B an und somit wird das optische Bandsignal
4 beendet und am Schalter auf Subbandniveau am Netzwerk-Schaltknoten
B abgelegt. Ebenso legt der Schalter auf Subbandebene das Signal
am Wellenlängenschalter
ab und dann am Kanalschalter. Gemäß der Empfängerinformation in der Freileitung
der Verknüpfungsfähigkeit
für Kanal
1 wird dieser Kanal an einer gültigen
Peripherievorrichtung abgelegt. Im Gegensatz dazu wird Kanal 2 zum
Netzwerk-Schaltknoten C umgeleitet. Gemäß der Empfängerinformation in der Freileitung
der Verknüpfungsfähigkeit
für Kanal
2 wird dieser Kanal zum Wellenlängenschalter geleitet,
dann zum Subbandschalter und weiter zum Bandschalter. Danach wird
Kanal 2 zur Schaltsite des Netzwerks C transportiert, wo er unter
Benutzung des oben beschriebenen Prozesses abgelegt wird. Bei einem
anderen Beispiel wird Band 3 gemäß seiner
Empfängerinformation
in seiner Freileitung der Verknüpfungsfähigkeit
durch die Schaltsite des Netzwerks B geführt. Auf diese Weise können optische Kopfzeilen
dazu benutzt werden, um sicherzustellen, daß die optischen Datensignale
am Netzwerk-Schaltknoten richtig geroutet werden.
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Unter
Rückkehr
zur 2 werden zwei Verwaltungsfunktionen für das Management
des Netzwerk-Schaltknotens 49 benutzt; Ein Netzwerk-Management
Subsystem 47 und ein optionales Kontrollebenen-Subsystem 48.
Diese Subsysteme koordinieren den Betrieb des Netzwerk-Schaltknotens
im optischen Transportnetz. Die Subsysteme des örtlichen Netzwerk-Managements und der
Kontrollebene können
als Teil eines größeren zentralisierten
hierarchischen Managementsystems organisiert werden, um optische
Datensignale effizient zu kontrollieren und zu überwachen, wenn sie ein oder
mehrere Netzwerke oder Subnetzwerke durchlaufen. Die Subsysteme
des örtlichen
Netzwerk-Managements und der Kontrollebene können abwechselnd autonom auf dem örtlichen
Link, Pfad und Ausrüstung
basierend funktionieren und basierend auf Netzwerk-Managementbefehlen
von einem entfernten Bediener oder von Befehlen von einem gleichen
Kontrollebenen-Subsystem
in einem anderen Netzwerk-Schaltknoten. Die Kontrollebene kann ein
verteiltes Signalgebungssystem sein, das unter anderem Informationen
zum Anschluß und
Pfadstatus in das Netzwerk-Management-Subsystem eingibt, Routingprotokolle
ausführt,
um die beste Route für
ein optisches Datensignal durch das Netzwerk zu finden, und es führt Signalgebungsprotokolle
aus, um einen optischen Datensignalpfad zu etablieren. Spezifisch
die Kontrollebene verbindet jede der Schalter-Subkomponenten (z.B.
mux/demux Komponenten, Schalter, Schnittstellenports usw.) unter
Benutzung eines Signalgebungsprotokolls, das über einen Datenkommunikationskanal
transportiert wird. Der Datenkommunikationskanal kann in der optischen
Kopfzeile transportiert werden oder bevorzugt mit Benutzung eines äußeren Datenkommunikationsnetzes.
Bei einem bevorzugten Ausführungsmodus
wird Netzwerk-Managementinformation über einen optischen Überwachungskanal
kommuniziert, wie in der Technik gut bekannt ist. Die Netzwerk-Managementinformation
ermöglicht
dem Netzwerk-Manager, die Netzwerkelemente ab einem Modell der Netzwerk-Topologie
auf jeder optischen Schicht zu versorgen, den Status der Netzwerkkomponenten
zu überwachen,
zentralisiertes und Fernmanagement der Leistung und Fehlerparameter
zu stellen, den Bestand von Hardware-Komponenten, Links, Pfaden und Anschlüssen aufzustellen.
Das Netzwerk-Management-Subsystem gibt auch Informationen zu Leistung,
Fehlern und Konfiguration der Links und Pfade zum Kontrollebenen-Subsystem.
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Die
architektonische Anordnung dieser Erfindung ermöglicht effizientere Zusammenarbeit
unter den optischen Schichten in der Leitungs- und Schalterausrüstung durch
Einbindung von Netzmerkmalen mit Schlüsselbedeutung in einen einzigen
Schaltknoten. Die Einbindung der optischen Schichten wiederum führt zu einer
Verringerung der Ausrüstung,
verbesserter Skalierbarkeit, Management-Eignung und betrieblicher
Einfachheit, was zu erschwinglicheren optischen Transportnetzen
führt.
Sollte zum Beispiel der ankommende Netzverkehr von Natur aus statisch sein
(d.h. die optischen Datensignalpfade unterliegen keiner Änderung)
bietet die Leitungsausrüstung
die Eignung, den Verkehr manuell im Netzwerk-Schaltknoten auf jeder
Schicht hinzuzufügen/abzulegen und
umzuleiten und damit die Gesamtgröße des Knotens zu erweitern
und nicht notwendigerweise die Größe von optischen Schaltern.
Ferner werden durch die Benutzung der optimalsten Leistungs- und
Schalterausrüstung
wirtschaftliche Einsparungen an den Installationskosten des Netzwerks
erzielt. Das hohe Niveau der Einbindung der Schaltkomponenten minimiert
ebenfalls die Anzahl der Schnittstellen zu äußeren Netzwerkelementen und
senkt die Gesamtkosten des Netzwerks und verbessert auch die Verfügbarkeit
des Systems. Weitere Kosteneinsparungen werden durch betriebliche
Einfachheit erreicht, wie die rasche Installation und die Stellung
für Wachstum, Routen
oder Neurouten von optischen Datensignalpfaden ohne die Notwendigkeit,
den Schaltknoten manuell neu zu konfigurieren, eine Allgemeinheit
von und dynamische Zuordnung von Verarbeitungsressourcen für optische
Datensignale und insgesamte Stimmigkeit der Netzwartung und -Managementinformation
von jeder optischen Schicht im Netzwerk.