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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein auf Wellenlängen-Multiplex (WDM) basierendes,
passives optisches Netz (PON)-System, und im Besonderen ein ringartiges
WDM PON-System,
das die gleiche Wellenlänge
für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet,
wobei mit geringen Kosten eine Redundanzfunktion implementiert wird,
sowie einen schaltenden Medienkonverter, der in dem ringartigen
WDM PON-System genutzt werden kann.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Ein
WDM-System ist als ein System bekannt, in dem jeweiligen Teilnehmern
durch eine Vermittlung (central office – CO) unterschiedliche Wellenlängen zugewiesen
werden, so dass die Vermittlung gleichzeitig Daten an die Teilnehmer
senden kann. Jeweilige Teilnehmer können Daten senden und dazu
ihnen zugewiesene, unterschiedliche Wellenlängen nutzen. Dieses System
besitzt Vorteile dahingehend, dass es jedem Teilnehmer eine große Menge
Informationen bereitstellen und dabei eine hohe Sicherheit wahren
kann und dass eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit leicht umzusetzen ist.
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Darüber hinaus
ist ein PON bekannt, das eine Architektur auf Basis eines optischen
Netzes besitzt. In einem derartigen PON kann ein optischer Leitungsanschluss
(optical line termination – OLT) über ein
optisches Kabel mit einer Vielzahl von optischen Netzeinheiten (optical
network units – ONUs)
verbunden werden, wozu ein passives optisches Kanalgruppenumsetzer-Element
(cross-connect element) genutzt wird. In diesem PON werden Daten über eine
Fernamt (trunk)-Faser von einer Vermittlung an einen entfernten
Knoten (RN) und anschließend
durch ein passives optisches Kanalgruppenumsetzer-Element, das an
dem entfernten Knoten bereitgestellt wurde, über Verteilungsfasern an jeweilige
Teilnehmer gesendet. Das heißt,
die Verbindung zwischen der Vermittlung und dem entfernten Knoten,
der in einem Bereich an Teilnehmer angrenzend eingebaut ist, wird
mittels einer Fernamt-Faser hergestellt, dagegen wird die Verbindung
zwischen dem entfernten Knoten und jeder ONU mit einer Verteilungsfaser
hergestellt. In Übereinstimmung
mit einer derartigen Verbindungsstruktur ist es möglich, die
Kabeleinbaukosten im Vergleich zu dem Fall zu verringern, wenn ein
optisches Kabel zwischen der Vermittlung und jedem Teilnehmer verlegt
wird.
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Währenddessen
wird die physikalische Topologie eines optischen Netzes beim Entwerfen
des optischen Netzes in Übereinstimmung
mit einer Anwendung des optischen Netzes aus einer Ringform, einer
Sammelleitungsform und einer Sternform ausgewählt. Das Konzept, das der physikalischen
Topologie eines optischen Netzes entspricht, ist eine logische Topologie.
Diese logische Topologie wird in Übereinstimmung mit den physikalischen
und logischen Verbindungszuständen
der Grundelemente in dem optischen Netz ebenfalls aus einer Ringform,
einer Sammelleitungsform und einer Sternform ausgewählt. Im
Vergleich mit anderen Arten hat sich erwiesen, dass die ringartige
Topologie eine zufrieden stellende Zuverlässigkeit in Architekturen der
Haupttrasse (Backbone-Architektur) und in Netzwerken zeigt, da sie
auch dann noch eine Selbstheilungsfunktion ausführen kann, wenn auf Grund einer
Havarie oder eines Unfalles ein Systemausfall eintritt.
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WDM-Ringarchitekturen
früherer
Entwicklungsstufen verliefen in nur einer Richtung. Zum Implementieren
einer bidirektionalen WDM-Ringarchitektur ist es daher notwendig,
eine Doppelfaser zu verwenden. In der jüngeren Vergangenheit wurde
auch zu bidirektionalen Einzelfaser-Ringnetzen geforscht. In Übereinstimmung
mit dieser Forschung werden bidirektionale Einzelfaser-Ringnetze
unter Verwendung bidirektionaler Add/Drop-Module (B-ADMs) einer
neuen Art implementiert (beispielsweise offenbart in C. H. KIM et
al., „Bidirectional
WDM Self-Healing Ring Network Based an Simple Bidirectional Add/Drop
Amplifier Modules";
und Y. Zhao et al., „A
Novel Bidirectional Add/Drop Module for Single Fiber Bidirectional
Self-Healing Wavelength Division Multiplexed Ring Networks").
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Herkömmliche
Systeme, die eine Selbstheilungsfunktion besitzen, verwenden eine
Doppelfaser-Ringarchitektur. Wenn in einem derartigen System auf
Grund eines Faserbruches ein Systemausfall auftritt, wird der zwischen
Knoten an entgegengesetzten Enden der geschalteten Faser in dem
System definierte Pfad durch ein aktives Element über die
selbstheilende Faser umgangen. Somit kann das geschaltete System
sich selbst heilen. Ein Problem dieses sich selbst heilenden Systems
sind jedoch die steigenden Fasereinbaukosten, die durch die Doppelfaser-Ringarchitektur
verursacht werden.
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Darüber hinaus
sind die oben genannten bidirektionalen Einzelfaser-Ringnetze, die
BADM nutzen, komplex und teuer und haben ein Problem dahingehend,
dass die optischen Elemente der neuen Art verwendet werden sollten.
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Systeme,
die Ethernet verwenden, werden zunehmend in den meisten Netzwerken
verwendet, da das System kostengünstig
implementiert werden kann und dabei mit herkömmlichem Internet-Verkehr (traffic) kompatibel
ist. Ein derartiges Ethernet-System wurde jedoch für Backbone-Netze
nicht verwendet, da es keine Selbstheilungsfunktion besitzt, die
bei einer Havarie oder anderen, ein Netz deaktivierenden Zuständen einspringen
kann, so dass das System keine überprüfte Zuverlässigkeit
besitzt.
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Als
ein Verfahren zum Lösen
der oben genannten Probleme wird ein „ringartiges WDM PON-System" in der
koreanischen Patentanmeldung Nummer 2002-76191 offenbart,
die im Namen des Anmelders im koreanischen Büro für geistiges Eigentum sowie
in der entsprechenden Europäischen
Patentanmeldung
EP1388963 angemeldet
wurde. Wie in
1 dargestellt, umfasst das offenbarte „ringartige
WDM PON-System" eine
Vermittlung (central office) CO, die einen ersten Multiplexer/Demultiplexer
MUX1 umfasst, der so eingerichtet ist, dass er einen Betrieb des
Multiplexens/Demultiplexens für
Normalsignale durchführt,
die in einem Normalzustand verwendet werden, sowie einen zweiten
Multiplexer/Demultiplexer MUX2, der so eingerichtet ist, dass er
einen Betrieb des Multiplexens/Demultiplexens für Selbstheilungssignale durchführt, die
für den Zweck
der Selbstheilung verwendet werden. Jeder Multiplexer/Demultiplexer
führt folgende
Funktionen durch: er erzeugt optische Signale mit N unterschiedlichen
Wellenlängen,
unterzieht die optischen Signale Multiplexen und sendet das entstehende, Multiplexen
unterzogene optische Signal über
eine Fernamt-Faser an entfernte Knoten RN, während er ein von dem entfernten
Knoten RN empfangenes, Multiplexen unterzogenes Signal Demultiplexen
unterzieht.
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst die Vermittlung CO zwei
Sende-/Empfangseinheiten für
jede Wellenlänge,
die jeweils einen Sender Tx und einen Empfänger Rx enthalten, um eine
allgemeine Redundanz zu implementieren. Eine Sende-/Empfangseinheit,
beispielsweise die erste Sende-/Empfangseinheit mit einem Sender
Tx1 und einem Empfänger
Rx1, ist für
einen Normalbetrieb mit einem Multiplexer/Demultiplexer wie beispielsweise
dem ersten Multiplexer/Demultiplexer MUX1 verbunden, dagegen ist
die andere Sende-/Empfangseinheit, beispielsweise die zweite Sende-/Empfangseinheit
mit einem Sender Tx2 und einem Empfänger Rx2, für Redundanzzwecke mit dem anderen
Multiplexer/Demultiplexer wie beispielsweise dem zweiten Multiplexer/Demultiplexer
MUX1 verbunden.
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Das
oben genannte, ringartige WDM PON-System besitzt jedoch einen Nachteil
dahin gehend, dass die Architektur der Vermittlung CO komplex ist,
da zwei Sende-/Empfangsmodule
für jede
Wellenlänge
und zwei Multiplexer/Demultiplexer zum Bereitstellen einer Redundanz
verwendet werden, um einen Faserbruch oder den Ausfall einer Laserdiode
(LD) (entspricht einem Sender) oder Fotodiode (PD) (entspricht einem
Empfänger)
für einen
bestimmten Kanal kompensieren zu können. Demgemäß ist es
nötig,
ein System zu entwickeln, das in der Lage ist, dieses Problem zu
lösen.
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Wenn
die oben genannte, ringartige Netzwerkarchitektur so konfiguriert
ist, dass sie eine Redundanz für
alle Knoten besitzt, können
Probleme bezüglich
der Kosten und der Funktionen auftreten. Daher ist es erforderlich,
ein System zu entwickeln, das so konfiguriert ist, dass derartige
Probleme berücksichtigt
werden. Es ist darüber
hinaus notwendig, ein System zu entwickeln, in dem dann, wenn ein
Faserbruch an einem Knoten auftritt, der mit einer Redundanzfunktion
ausgestattet ist, der Faserbruch durch eine Schicht einer geringeren
Ordnung (lower-order layer) des Knotens schnell erkannt werden kann.
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Ein
WDM-System, das einen Verteiler umfasst, um über eine Arbeits- und eine
Schutzfaser zu senden, ist bekannt aus Davy R.: From the BT WDM
deployment to an optical layer?, Sitzungsprotokolle der Europäischen Konferenz über Netzwerke
und optische Kommunikation (European Conference an Networks and
Optical Communication) 1999, NOC'99,
Kernnetze und Netzverwaltung, Amsterdam IOS Press, NL Teil II, 1999, Seiten
239 bis 246, XP00829438. Darüber
hinaus offenbart das Dokument
WO
02/054629 Verfahren zum Aufrechterhalten der Qualität des Paketverkehrs
in optischen Netzen, wenn eine optische Verbindung ausfällt, dabei
wird der Verkehr (traffic) gleichzeitig auf zwei getrennten Fasern
von der Quelle zum Ziel gesendet, so dass auch dann weiterhin über eine
Faser gesendet werden kann, wenn die andere Faser gebrochen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ringartiges
WDM PON-System,
das die gleiche Wellenlänge
für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet,
bereitzustellen, das eine bidirektionale Einzelfaser-Ringarchitektur
besitzt, um so in der Lage zu sein, die Architektur seiner Vermittlung
zu vereinfachen und dabei eine gewünschte Redundanz sicherzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein ringartiges WDM PON-System,
das die gleiche Wellenlänge
für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet,
bereitzustellen, das zum Bereitstellen einer Redundanz für einen
Teil seiner Knoten konfiguriert ist, wobei die Signifikanz jedes
Knotens berücksichtigt
wird, um so die Kosten für
die Netzkonstruktion zu verringern.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein ringartiges WDM PON-System,
das die gleiche Wellenlänge
für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet,
bereitzustellen, in dem ein Faserbruch, der an einem Knoten auftritt,
der mit einer Redundanzfunktion ausgestattet ist, durch eine Schicht
einer geringeren Ordnung des Knotens schnell erkannt werden kann.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein ringartiges,
auf Wellenlängen-Multiplexing
beruhendes passives optisches Netz (WDM PON)- System, das die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet
und das umfasst: eine Vermittlung, die allgemeine Medienkonverter
(MC) enthält,
die jeweils einen Sender umfassen, der so eingerichtet ist, dass
er ein elektrisches Signal in ein auszugebendes optisches Signal
umwandelt, sowie einen Empfänger,
der so eingerichtet ist, dass er ein optisches Signal mit der gleichen
Wellenlänge
wie das ausgegebene optische Signal empfängt und das empfangene optische
Signal in ein auszugebendes elektrisches Signal umwandelt, sowie
einen WDM-Multiplexer/Demultiplexer (MUX/DEMUX) zum Multiplexen
optischer Signale unterschiedlicher Wellenlängen, die jeweils von den allgemeinen
Medienkonvertern ausgegeben werden, und Ausgeben des entstehenden,
Multiplexen unterzogenen optischen Signals nach außen, wobei
der WDM MUX/DEMUX darüber
hinaus ein Multiplexen unterzogenes Signal Demultiplexen unterzieht,
das von außen
in ihn eingegeben wird, und um die entstehenden, Demultiplexen unterzogenen
Signale an jeweilige allgemeine Medienkonverter auszugeben; einen Koppler
zum Senden des Multiplexen unterzogenen und von dem WDM-Multiplexer/Demultiplexer
ausgegebenen Signals durch zwei unterschiedliche optische Kommunikationsleitungen
auf verteilte Weise, zum gleichzeitigen Senden eines von einer der
optischen Kommunikationsleitungen empfangenen optischen Signals
zu dem WDM-Multiplexer/Demultiplexer; wobei die optischen Kommunikationsleitungen
ein ringartiges Verteilungsnetz über
die bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtungen bilden, die jeweils mit
den optischen Kommunikationsleitungen gekoppelt sind; sowie entfernte
Knoten, die Redundanz-Medienkonverter umfassen, die jeweils mit
den bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtungen gekoppelt sind, wobei
jeder der Redundanz-Medienkonverter dazu dient, einen Leitungsbruch
zu erfassen und ein optisches Signal entsprechend dem Ergebnis der
Erfassung nur im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn zu senden.
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Wenigstens
einer der entfernten Knoten kann des Weiteren eine 3-Port-Add/Drop-Vorrichtung enthalten,
die mit den optischen Kommunikationsleitungen gekoppelt ist, die
das ringartige Verteilungsnetz bilden.
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Vorzugsweise
umfasst jede der bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtungen ein erstes
und ein zweites WDM-Dünnfilmfilter
mit entgegengesetzten Signalausbreitungsrichtungen zwischen den
optischen Kommunikationsleitungen. Das erste WDM-Dünnfilmfilter zweigt
eine bestimmte Wellenlänge
Eins optischer Signale, die von einer ersten der optischen Kommunikationsleitungen
empfangen werden, auf einen Master-Kanal des Redundanz-Medienkonverters
ab, der mit der bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtung gekoppelt ist,
während
ein optisches Signal mit der gleichen Wellenlänge wie das abgezweigte optische
Signal empfangen wird und während
das empfangene optische Signal zu der ersten optischen Kommunikationsleitung
reflektiert wird. Das zweite WDM-Dünnfilmfilter
zweigt die bestimmte Wellenlänge
Eins optischer Signale, die von einer zweiten der optischen Kommunikationsleitungen
empfangen wird, auf einen Slave-Kanal des Redundanz-Medienkonverters
ab, während
ein optisches Signal mit der gleichen Wellenlänge wie das abgezweigte optische
Signal empfangen wird und das empfangene optische Signal zu der
zweiten optischen Kommunikationsleitung reflektiert wird.
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Vorzugsweise
umfasst jeder der Redundanz-Medienkonverter: einen ersten und einen
zweiten Koppler, der mit dem Master-Kanal beziehungsweise dem Slave-Kanal
verbunden ist; Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten, die mit
dem ersten beziehungsweise dem zweiten Koppler verbunden sind, wobei jede
der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal
und zum Senden des optischen Signals zu dem damit verbundenen Koppler
dient, wobei währenddessen
ein optisches Signal von dem verbundenen optischen Koppler empfangen
und in ein elektrisches Signal umgewandelt und das elektrische Signal
an eine optische Netzeinheit (optical network unit) ausgeben wird;
eine Steuereinheit zum Erfassen jeweiliger Zustände der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten und
eines Faserbruch-Status, um so eine ausgewählte der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
zum Durchführen
von Sende- und Empfangsvorgängen
zu aktivieren; sowie Schnittstellen, die jeweils mit den Master-
und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
verbunden sind, wobei jede der Schnittstellen einen Datenanpassungsvorgang
zwischen einer zugehörigen
der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
und der optischen Netzeinheit durchführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten Aufgaben und andere Eigenschaften und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen
zu betrachten ist, in denen:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das die Konfiguration eines ringartigen
WDM PON-Systems darstellt, das die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet;
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines ringartigen
WDM PON-Systems darstellt, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und Rückwärtskanäle verwendet;
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer 4-Port-Add/Drop-Vorrichtung darstellt,
die in 2 dargestellt wird;
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4 ist
ein schematisches Diagramm, das eine ausführliche Konfiguration eines
schaltenden Medienkonverters, der in 2 dargestellt
wird, für
einen Redundanzzweck darstellt;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Leitungsschaltbetrieb darstellt, der
von einem Zentralprozessor (central processing unit – CPU) durchgeführt wird,
wie in 4 dargestellt; und
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6 ist
ein schematisches Diagramm, das ein ringartiges WDM PON-System darstellt,
das in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und Rückwärtskanäle verwendet.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben. In der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird
dann auf eine ausführliche
Beschreibung der hierin verwendeten, bekannten Funktionen und Konfigurationen
verzichtet, wenn dies den Gegenstand der vorliegenden Erfindung
verunklaren würde.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration eines ringartigen
WDM PON-Systems darstellt, das in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und Rückwärtskanäle verwendet. 3 ist
ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer 4-Port-Add/Drop-Vorrichtung 120 darstellt,
die in 2 dargestellt wird. 4 ist ein
schematisches Diagramm, das eine ausführliche Konfiguration eines
schaltenden Medienkonverters 130, der in 2 dargestellt
wird, für
einen Redundanzzweck darstellt.
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In
Bezug auf 2 umfasst das ringartige WDM
PON-System gemäß der gezeigten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine Vermittlung (central office – CO) sowie
bidirektionale Add/Drop-Vorrichtungen 120 und Redundanz-Medienkonverter
(MC) 130, die über
optische Kommunikationsleitungen mit der Vermittlung verbunden sind.
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Die
Vermittlung umfasst allgemeine Medienkonverter (MC), die jeder einen
Sender TX, der so eingerichtet ist, dass er ein elektrisches Signal
in ein auszugebendes optisches Signal umwandelt, und einen Empfänger RX
umfassen, der so eingerichtet ist, dass er ein optisches Signal
mit der gleichen Wellenlänge
wie das ausgegebene optische Signal empfängt und das empfangene optische
Signal in ein auszugebendes elektrisches Signal umwandelt. Die Vermittlung
umfasst darüber
hinaus einen WDM-Multiplexer/Demultiplexer (MUX/DEMUX) 100 zum
Multiplexen optischer Signale unterschiedlicher Wellenlängen, die
jeweils von den allgemeinen Medienkonvertern ausgegeben werden,
und zum Ausgeben des entstehenden, Multiplexen unterzogenen optischen
Signals nach außen.
Der WDM MUX/DEMUX 100 unterzieht darüber hinaus ein Multiplexen
unterzogenes Signal, das von außen
in ihn eingegeben wird, Demultiplexen und gibt das entstehende,
Demultiplexen unterzogene Signale an jeweilige allgemeine Medienkonverter
aus. Ein 3dB-Koppler ist in der Vermittlung zwischen jeden allgemeinen
MC und den WDM MUX/DEMUX 100 gekoppelt. Der 3dB-Koppler
dient darüber
hinaus als ein Verteiler zum Verteilen des Demultiplexen unterzogenen
optischen Sig zogenen optischen Signals von dem WDM MUX/DEMUX 100 sowohl
an die Sender TX als auch an die Empfänger RX der jeweiligen allgemeinen
MC.
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Darüber hinaus
ist ein 3dB-Koppler 110 an eine Signalausgabestufe (die
darüber
hinaus auch als eine Signaleingabestufe dient) der Vermittlung gekoppelt.
Der Koppler 110 sendet das von dem WDM-Multiplexer/Demultiplexer 100 ausgegebene,
Multiplexen unterzogene Signal auf verteilte Weise durch zwei unterschiedliche
optische Kommunikationsleitungen (optische Fasern). Der Koppler 110 sendet
darüber
hinaus dem WDM-Multiplexer/Demultiplexer 100 ein von einer
beliebigen der optischen Kommunikationsleitungen empfangenes, optisches
Signal.
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Der
Grund dafür,
dass die von der Vermittlung ausgegebenen Signale über zwei
Pfade auf verteilte Weise durch den Koppler 110 gesendet
werden, besteht im Bereitstellen eines redundanten Kanals, so dass ein
Faserbruch oder ein Ausfall des Senders (LD) oder des Empfängers (PD),
die einem bestimmten Kanal zugeordnet sind, kompensiert werden kann.
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Die
optischen Kommunikationsleitungen unterschiedlicher Senderichtungen,
die mit dem Koppler 110 verbunden sind, bilden ein ringartiges
Verteilungsnetz, wie in 2 dargestellt. Bidirektionale
Add/Drop-Vorrichtungen 120 sind jeweils an geeigneten Punkten
des ringartigen Verteilungsnetzes angeordnet, um Signale zu unterstützen, sich
normal in beide Richtungen auszubreiten und währenddessen ein optisches Signal
abzuzweigen, das eine Wellenlänge
besitzt, die einem bestimmten Teilnehmer zugeordnet ist. In der
gezeigten Ausführungsform
ist jede bidirektionale Add/Drop-Vorrichtung 120 eine bidirektionale
4-Port-Add/Drop-Vorrichtung.
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Die
bidirektionale Add/Drop-Vorrichtung 120 umfasst zwei WDM-Elemente
mit entgegengesetzten Signalausbreitungsrichtungen zwischen den
entgegengesetzten optischen Kommunikationsleitungen, die ein ringartiges
Verteilungsnetz bilden, das heißt,
erste und zweite optische Kommunikationsleitungen. Das heißt, die
bidirektionale Add/Drop-Vorrichtung 120 umfasst ein erstes
WDM-Dünnfilmfilter,
um eine bestimmte Wellenlänge
Eins, λm, optischer Signale, die von der ersten
optischen Kommunikationsleitung, die mit einem Eingabeport Com IN-Port
der bidirektionalen Add/Drop- Vorrichtung 120 verbunden
ist, empfangen werden, auf einen Master-Kanal des zugeordneten Redundanz-MC 130 abzuzweigen,
während
ein optisches Signal mit der gleichen Wellenlänge wie das abgezweigte optische
Signal empfangen wird, und um das empfangene optische Signal zu
der ersten optischen Kommunikationsleitung zu reflektieren, und
ein zweites WDM-Dünnfilmfilter,
um die bestimmte Wellenlänge
Eins, λm, optischer Signale, die von der zweiten
optischen Kommunikationsleitung, die mit einem anderen Eingabeport
Com OUT-Port der bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtung 120 verbunden ist,
empfangen werden, auf einen Slave-Kanal des zugeordneten Redundanz-MC 130 abzuzweigen,
während ein
optisches Signal mit der gleichen Wellenlänge wie das abgezweigte optische
Signal empfangen wird, und um das empfangene optische Signal zu
der zweiten optischen Kommunikationsleitung zu reflektieren.
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Dank
der bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtung 120 kann der zugeordnete
entfernte Knoten ein optisches Signal, das er von einer zugeordneten
ONU in dem ringartigen Verteilungsnetz empfangen hat, im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn senden.
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Währenddessen
sind die Redundanz-Medienkonverter 130 mit jeweiligen bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtungen 120 gekoppelt.
Jeder Redundanz-MC 130 erkennt einen Faserbruch, um so
ein optisches Signal nur im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn
zu senden. Jeder Redundanz-MC 130 kann direkt mit einer
zugeordneten ONU verbunden sein. Alternativ dazu kann der Redundanz-MC 130 über ein Ethernet
mit der zugeordneten ONU verbunden sein.
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Im
Folgenden wird der Redundanz-Medienkonverter 130 ausführlicher
in Bezug auf 4 beschrieben. Wie in 4 dargestellt,
umfasst jeder Redundanz-MC 130 im Wesentlichen eine Sende-/Empfangseinheit
für einen
Master-Kanal, eine Sende-/Empfangseinheit
für einen
Slave-Kanal, einen Zentralprozessor (CPU) 136 sowie die
Chips 135 und 145 der physikalischen Schicht (PHY).
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3dB-Koppler
sind mit dem Master- beziehungsweise dem Slave-Kanal verbunden.
Diese Koppler können
im Inneren des zugeordneten Redundanz-MC 130 angeordnet
sein.
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Alternativ
können
sie auch außerhalb
des zugeordneten Redundanz-MC 130 angeordnet sein. Es kann
angenommen werden, dass der Master-Kanal mit einem Drop-Port der zugeordneten
bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtung 120, die in 3 dargestellt
ist, verbunden ist, der auch als Add-Port für ein Rückwärtssignal dienen kann. Es kann
ebenfalls angenommen werden, dass der Slave-Kanal mit einem Add-Port
der zugeordneten bidirektionalen Add/Drop-Vorrichtung 120,
die in 3 dargestellt wird, verbunden ist. Auf Grund dieser
Annahmen wird das über
den Drop-Port und den Master-Kanal gesendete optische Signal sowohl
auf den Sender als auch auf den Empfänger für den Master-Kanal, das heißt, eine
LD 131 und eine PD 133, verteilt. Andererseits
wird das von dem Sender für
den Master-Kanal, das heißt,
von der LD 131, ausgegebene optische Signal über den
Koppler und den Drop-Port an die Vermittlung gesendet.
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Die
Master-Sende-/Empfangseinheit für
den Master-Kanal und die Slave-Sende-/Empfangseinheit für den Slave-Kanal enthalten
jeweils LDs 131 und 143, die Lichtquellen sind,
als ihre Sender sowie die LD-Treiber 132 und 144 als
Treiber für
die LDs 131 und 143. Die Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
enthalten ebenfalls jeweilige PDs 133 und 141,
die Lichtquellen sind, als ihre Empfänger sowie jeweilige LD-Treiber
zum Treiben der PDs 134 und 142. Jede der Master-
und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
konvertiert ein elektrisches Signal in ein optische Signal und sendet
das optische Signal an den damit verbundenen Koppler, während ein
von dem optischen Koppler empfangenes optisches Signal in ein elektrisches
Signal umgewandelt wird, gibt das elektrische Signal über eine
Schnittstelle 135 oder 145 an eine zugeordnete
ONU aus.
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Der
CPU 136 steuert den gesamten Betrieb des zugeordneten Redundanz-MC 130.
So erkennt der CPU 136 auf Basis von Steuerprogrammdaten,
die in seinem internen Speicher gespeichert sind, beispielsweise
jeweilige Zustände
der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
und eines Faserbruch-Status, um eine ausgewählte der Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten
zum Durchführen
von Sende- und Empfangsvorgängen
zu aktivieren. Dieser Betrieb wird im Folgenden in Bezug auf 5 beschrieben.
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Jeder
Redundanz-MC 130 gemäß der dargestellten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst des Weiteren die Schnittstellen 135 und 145,
die jeweils mit den Master- und Slave-Sende-/Empfangseinheiten verbunden
sind und die so eingerichtet sind, dass sie Datenanpassungsvorgänge durchführen. Es können PHY-Chips
für die
Schnittstellen 135 und 145 verwendet werden. Als
Referenz kann jeder Redundanz-MC 130 des Weiteren einen
Zwischenspeicher 137 enthalten, der am hinteren Ende der
Schnittstelle 145 angeordnet und mit der Slave-Sende-/Empfangseinheit
verbunden ist und der zum Durchführen
eines Datenzwischenspeicherbetriebs eingerichtet ist.
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Im
Folgenden wird der von dem CPU 136, dargestellt in 4,
durchgeführte
Leitungsschaltbetrieb im Zusammenhang mit 5 beschrieben.
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Wenn
das System hochfährt,
wird der CPU
136 von jedem Redundanz-MC
130 in
seinen Anfangszustand geschaltet. Im Anfangszustand stellt der CPU
136 den
Master-Kanal auf
einen ersten Kanal ein (Schritt
200). Nach dem Betrieb
des Einstellens des Master-Kanals auf den ersten Kanal überprüft der CPU
136,
ob ein Alarm erzeugt wird oder nicht (Schritt
210). Der
CPU
136 kann das Erzeugen eines Alarms durch Lesen jeweiliger
Zustände
der Master- und Slave-PDs
133 und
141 überprüfen. In
der gezeigten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird festgelegt, dass ein Alarm erzeugt wurde,
wenn sich nicht sowohl die LD
131 als auch die PD
133 in
ihrem Normalzustand befinden, wie in der folgenden Tabelle 1 beschrieben.
In Tabelle 1 stellt „0" einen Fehler oder
einen deaktivieren Zustand dar, dagegen stellt „1" einen aktiven oder aktivierten Zustand
dar. Tabelle 1
| MLD-Zustand | SLD-Zustand | MPD-Verbindung | SPD-Verbindung | Momentaner Zustand | Bemerkungen |
| 0 | 0 | 0 | 0 | Alarm | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | Alarm | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | Alarm | |
| 0 | 0 | 1 | 1 | Alarm | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | Alarm | |
| 0 | 1 | 0 | 1 | Slave | |
| 0 | 1 | 1 | 0 | Alarm | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | Slave | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | Alarm | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | Alarm | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | Master | Überprüfung der
Reflexion |
| 1 | 0 | 1 | 1 | Master |
| 1 | 1 | 0 | 0 | Alarm | Beide deaktivieren |
| 1 | 1 | 0 | 1 | Slave |
| 1 | 1 | 1 | 0 | Master |
| 1 | 1 | 1 | 1 | Master |
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Wenn
auf Basis des Ergebnisses der Überprüfung des
Alarmzustandes bei Schritt 210 bestimmt wird, dass der
momentane Zustand des Systems einem Alarmzustand entspricht, zeichnet
der CPU 136 den momentanen Alarmzustand in seinem internen
Speicher auf (Schritt 220) und überwacht dann fortgesetzt den
Zustand des Systems.
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Wenn
bestimmt wird, dass sich das System nicht in einem Alarmzustand
befindet, führt
der CPU 136 anschließend
einen Kanalschaltungsbetrieb zum Verwenden des ersten Kanals durch,
der bei Schritt 200 als der momentane Kanal eingestellt
wurde (Schritt 230). Anschließend überprüft der CPU 136, ob
ein Fehlerereignis aufgetreten ist oder nicht, während der momentane Zustand
des Systems aufrechterhalten wird (Schritt 240). Wenn unter
der Bedingung, dass sich das System nicht in einem Alarmzustand
befindet, ein Fehlerereignis in dem momentanen Kanal auftritt, ist
es notwendig, den momentanen Kanal auf einen Kanal ungleich dem
momentanen Kanal umzuschalten. Für
dieses Kanalschalten ist es ebenfalls notwendig, ein Verfahren durchzuführen, um
zu überprüfen, ob
das Fehlerereignis einem Verbindungsfehler entspricht, der durch
ei eine Spiegelung oder einen Systemfehler hervorgerufen wurde. Als
Referenz, wenn eine optische Faser gebrochen ist, so dass sie eine
senkrechte Oberfläche
an der Oberfläche
des gebrochenen Endes besitzt, tritt an der Oberfläche des
gebrochenen Endes eine Spiegelung auf, so dass ein von einem Sender
durch die optische Faser gesendetes optisches Signal zu dem Sender
zurückgeleitet
wird. Als ein Ergebnis ist es unmöglich, den Bruch der optischen
Faser zu erkennen. Demgemäß ist es
notwendig, einen durch eine derartige Spiegelung hervorgerufenen
Fehler zu identifizieren.
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Hierzu
bestimmt der CPU 136, wenn er ein Fehlerereignis erkennt,
ob das Fehlerereignis einem Systemfehler entspricht oder nicht (Schritt 250).
Wenn innerhalb einer vorher festgelegten Zeit kein Pilotpaket von einem
entfernten Standort empfangen wird, wird bestimmt, dass ein Systemfehler
aufgetreten ist. Wenn das Fehlerereignis keinem Systemfehler entspricht,
setzt der CPU 136 mit Schritt 290 fort, um das
System in einen Zustand Redundanz „EIN" zu schalten. Das heißt, der
CPU 136 deaktiviert den momentanen Kanal, das heißt, den
Master-Kanal, während
er einen redundanten Kanal, das heißt, den Slave-Kanal, aktiviert.
Anschließend kehrt
der CPU 136 zu Schritt 210 zurück.
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Wenn
jedoch bestimmt wird, dass ein Systemfehler aufgetreten ist, deaktiviert
der CPU 136 die LD des momentanen Kanals, das heißt, die
Master-LD 131, um zu bestimmen, ob der Systemfehler durch
eine Spiegelung hervorgerufen wurde oder nicht (Schritt 260).
Anschließend überprüft der CPU 136,
ob die PD des momentanen Kanals in einen Zustand „verbunden" geschaltet werden
kann oder nicht (Schritt 270). Wenn die PD des momentanen
Kanals in einen „Zustand „verbunden" geschaltet werden
kann, setzt der CPU 136 mit Schritt 290 fort,
da der Systemfehler nicht durch eine Spiegelung hervorgerufen wurde.
In Schritt 290 schaltet der CPU 136 das System
in den Zustand Redundanz „EIN". Wenn jedoch andererseits
die PD des momentanen Kanals nicht in einen Zustand „verbunden" geschaltet werden
kann, informiert der CPU 136 die zugeordnete externe Vorrichtung über die
Tatsache, dass in dem momentanen Kanal eine Spiegelung aufgetreten
ist, da das in Schritt 240 erfasste Fehlerereignis durch
eine Spiegelung hervorgerufen wurde (Schritt 280). Anschließend setzt
der CPU 136 mit Schritt 290 fort, um das System
in den Zustand Redundanz „EIN" zu schalten, und
kehrt dann zu Schritt 210 zurück.
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Somit
fungiert der CPU 136, um einen Faserbruch zu erfassen,
und schaltet das System zum Verwenden eines redundanten Kanals in
einen Zustand Redundanz „EIN", wenn er einen Faserbruch
erkennt. In einem Normalzustand können die Vermittlung sowie
jeder entfernte Knoten eine normale optische Übertragung durch den Master-Kanal
durchführen.
Wenn ein Ausfall wie beispielsweise ein Faserbruch auftritt, erkennt
der in dem Redundanz-MC 130 jedes entfernten Knotens enthaltene
CPU 136 den Ausfall und schaltet das System in einen Zustand
Redundanz „EIN".
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Demgemäß können der
entfernte Knoten und die Vermittlung eine normale optische Übertragung durchführen, und
zwar nicht durch den Master-Kanal, sondern durch den Slave-Kanal.
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Währenddessen
ist es in Netzwerkarchitekturen mit einer Redundanzfunktion wichtig,
ein Verfahren zu verwenden, das einem bestimmten Knoten eine Priorität einräumt. Wenn
eine Netzwerkarchitektur so konfiguriert ist, dass sie eine Redundanz
für alle
Knoten besitzt, können
Probleme bezüglich
der Kosten und der Funktionen auftreten. Im Allgemeinen sind die
Kosten, die zum Aufbauen eines Netzes mit einer Redundanzfunktion
erforderlich sind, doppelt so hoch wie die Kosten, die für den Aufbau
eines Netzes ohne Redundanzfunktion erforderlich sind.
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Daher
kann ein Hybridnetz aufgebaut werden, das 3-Port-Add/Drop-Elemente
zusammen mit 4-Port-Add/Drop-Elementen nutzt. Ein effektiveres Netz
kann aufgebaut werden, indem ein wichtiger Knoten durch ein bidirektionales
Add/Drop-Element (4-Port-Art)
mit einer Selbstheilungsfunktion konfiguriert wird. Ein Beispiel
für ein
derartiges Netz wird in 6 dargestellt.
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In 6 wird
ein schematisches Diagramm eines ringartigen WDM PON-Systems dargestellt,
das in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die gleiche Wellenlänge für Vorwärts- und Rückwärtskanäle verwendet. In 6 wird
optische Energie auf verteilte Weise von einem 3dB-Koppler auf der
Seite der Vermittlung durch zwei Leitungen gesendet. Andererseits
sind 4-Port-Add/Drop-Vorrichtungen
und 3-Port-Add/Drop-Vorrichtungen in einem ringartigen Verteilungsnetz angeordnet.
Die 3-Port-Add/Drop-Vorrichtungen werden für allgemeine Knoten genutzt,
die relativ unwichtig sind. In einem derartigen Netz ändern die
4-Port-Add/Drop-Vorrichtungen
die optische Signalausbreitungsrichtung in Übereinstimmung mit der Erkennung
von einem Faserbruch zwischen einer Richtung im Uhrzeigersinn und einer
Richtung gegen den Uhrzeigersinn, um so ein gewünschtes optisches Senden durchzuführen.
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In Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein System hergestellt werden, in
dem eine Netzwerkarchitektur vom Sammelleitungstyp verwendet wird,
die die gleiche Wellenlänge
für Vorwärts- und
Rückwärtskanäle verwendet
und wobei 3-Port-Add/Drop-Vorrichtungen mit einer ringartigen Netzwerkarchitektur,
die 4-Port-Add/Drop-Vorrichtungen verwendet, kombiniert werden.
In diesem System ist es ebenfalls möglich, einen Ausfall der Leitung
durch Verwenden der 4-port Add/Drop-Vorrichtungen zu heilen, wobei
die Kosten für
die Herstellung des Systems durch Verwenden der 3-Port-Add/Drop-Vorrichtungen
für Knoten,
die relativ unwichtig sind, verringert werden.
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Wie
aus der oben stehenden Beschreibung ersichtlich wird, betrifft die
vorliegende Erfindung ein ringartiges WDM PON-System, in dem jedem
Knoten eine Redundanzfunktion bereitgestellt wird, so dass die Vermittlung
des Systems eine vereinfachte Architektur besitzen kann. Demgemäß besteht
ein Vorteil darin, dass die Herstellungskosten der Vermittlung verringert
werden können.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung können
die Kosten für
den Netzaufbau minimiert werden, da es möglich ist, für einen
Teil der Knoten eine gewünschte
Redundanz bereitzustellen, wobei die Signifikanz jedes Knotens berücksichtigt
wird.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung besteht ein weiterer Vorteil darin,
dass ein Faserbruch, der an einem Knoten auftritt, durch einen Medienkonverter
mit einer Redundanzfunktion in einer Schicht einer geringeren Ordnung
des Knotens schnell erkannt werden kann.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Veranschaulichung offenbart
wurden, ist für
Personen mit gewöhnlicher
Erfahrung auf dem Gebiet der Technik ersichtlich, dass gemäß den begleitenden
Ansprüchen
verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind.