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Die Erfindung betrifft Fernmeldesysteme, die auf optischen
Übertragungsmedien beförderte digitale Signale verwenden, und
speziell eine schnelle Paket- und Frequenzvermittlung.
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Bekanntlich geht der gegenwärtige Trend im Bereich der
Fernmeldesysteme dahin, digitale Signalflüsse mit immer
höherer Rate zu senden und durchzuschalten, um so die
Vermittlung zunehmender Menge von Sprachinformation,
Videoinformation usw. in einem integrierten Netz zu ermöglichen. Jedoch
weist die Übertragung elektrischer Signale und die
Verarbeitung durch elektrische Systeme Geschwindigkeitsgrenzen auf,
die nur durch die Anwendung optischer Technologien
überschritten werden können. Es werden somit fortgeschrittene
Fernmeldenetze vorgeschlagen, bei denen die Verbindungen
unter den Knotenpunkten durch breitbandige Lichtleitfasern
niedriger Dämpfung verwirklicht werden, bei denen jedoch die
Einrichtungen zum Durchschalten der optischen Signale nach
wie vor von im wesentlichen elektrischen Technologien
Gebrauch machen.
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Jedoch sollte die optische Technologie auch in den
Schaltvermittlungssystemen
verwendet werden, um nicht die
Leistungsfähigkeit zu hemmen, die durch das aus Lichtleitfasern
bestehende Übertragungsnetz hinsichtlich der Bandbreite
geboten wird, was außerdem dazu beitragen würde, wiederholte
opto-elektrische Signalumwandlungen und umgekehrt,
Flußspaltungen und Rekombinationen und allgemein alle diese
Maßnahmen, die dazu dienen sollen, die den elektrischen Systemen
innewohnenden Beschränkungen zu überwinden, zu vermeiden.
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Gegenwärtig werden optische und elektro-optische Bauelemente,
die als Raumschalter, Modulatoren, Filter, Verstärker und
dergleichen dienen können und mit Vorteil in Koppelschaltern
für optische Signale verwendet werden können, untersucht und
entwickelt. Es sind Kommunikationssysteme vorhersehbar, bei
denen die Zahl der durch elektrische Bauelemente
implementierten Funktionen mehr und mehr zurückgeht; in naher Zukunft
könnten vollkommen optische Bauelemente auch für
Steuerfunktionen verwendet werden.
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Gleichzeitig werden gegenwärtig schnelle
Paketvermittlungssysteme untersucht, die sich als zunehmend zweckmäßig zur
Lösung des Problems der Integrierung der Vermittlung von
Flüssen unterschiedlicher Charakteristik, die Information
hinsichtlich Sprache, Video und Datensignalen führen,
erweisen. Diese Systeme ermöglichen es tatsächlich, Reserven in
einer optimierten Weise auszunützen, da sie das Netz nur
proportional zu den tatsächlichen Erfordernissen von
Zeitpunkt zu Zeitpunkt belegen, ohne die Strukturen zu benötigen,
daß sie einer Verbindung strikt auch während einer
signallosen Periode der Quelle zugeordnet sind, wobei diese
Funktionen als unbenutzt resultieren würden.
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Außerdem ermöglicht die Zuverlässigkeit der Struktur und der
Technologie eine umfangreiche Informationsverarbeitung an
jedem Netzknotenpunkt, die aber bei Sprach- oder Videosignal-
Übertragungsdiensten Verzögerungen und
Verzögerungsvariationen mit sich bringen würde, die nicht vernachlässigbar sind.
Die Integrierung der Übertragung und der Vermittlung solcher
Signale mit den Datensignalen erweist sich also als möglich.
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In der Literatur sind verschiedene Schaltvermittlungssysteme
beschrieben worden, und speziell solche Systeme, bei denen
ein elektrisches Koppelnetz durch ein optisches Koppelnetz
ersetzt ist, das allgemein durch elektrische Bauteile
gesteuert wird. Eines von diesen ist das Paketvermittlungssystem,
das in dem Artikel beschrieben ist "Optical Technology
Application to Fast Packet Switching" von P. Cinato und A. De
Bosio, veröffentlicht in den Proceedings of the Conference
"Topical Meeting on Photonic Switching", 1. bis 3. März 1989,
Salt Lake City, USA. In diesem System ist ein binäres
optisches Koppelnetzsystem durch ein elektrisches Steuernetz
konfiguriert, das ebenfalls binär und selbst-wegesuchend ist,
und zwar auf den Durchtritt elektrischer Pakete hin, die die
Wegeinformation enthalten. Am Ende wird das eigentliche
Informationsfeld in das optische Netz gegeben.
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Ein weiteres Paketvermittlungssystem ist beschrieben in dem
Artikel "Demonstration of Fast Wavelength Tuning for a High
Performance Packet Switch" von M. S. Goodman u.a.,
herausgegeben in den Proceedings of ECOC 88 Conference 11. bis 15.
September 1988, Brighton, UK, Seiten 255 bis 258. Dieses
System verwendet zwei überlagerte Netze, das eine für die
Wegewahl der Steuerpakete, das andere für die eigentlichen
Informationspakete. Am Eingang werden die optischen Pakete in
elektrische Pakete umgewandelt, um vorübergehend in
Speichereinheiten gespeichert zu werden: Sie werden dann vermittelt,
indem man ihnen eine geeignete Frequenz zuordnet, die auf der
Basis des Ausgangs gewählt wird, an den sie gerichtet werden
sollen.
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Ein weiteres System ist beschrieben in dem Aufsatz "A
Photonic Knockout Switch for High-Speed Packet Networks" von Kay
Y. Eng, veröffentlicht im Journal on Selected Areas in
Communications, August 88, Band 6, Nr. 7, Seiten 1107 bis
1116. Hierbei werden die einlaufenden elektrischen Flüsse in
optische umgewandelt und zum Koppelfeld geschickt, indem
jedem Eingang eine spezifische optische Wellenlänge
zugeordnet wird. Hier werden alle Flüsse in einem Stern-Koppler
summiert und zu Einrichtungen gesendet, die die zum
entsprechenden Ausgang zu sendende Wellenlänge ausselektieren
können. Ein paralleles Netz sorgt dafür, daß alle
Entscheidungen getroffen werden, die der Konkurrenz-Auflösung
innewohnen, indem ein Algorithmus angewandt wird, der den
möglichen Paketverlust ins Auge faßt. Das Verarbeitungsergebnis
dieses Steuernetzes besteht aus Befehlen für Einrichtungen,
die die Flüsse bei verschiedenen Wellenlängen selektieren und
somit so arbeiten können, daß sie die Flüsse zu ihren
jeweiligen Ausgängen befördern.
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Diese Systeme verwenden entweder den optischen Träger, um
Informationen hoher Bitrate zu transportieren, oder verwenden
unterschiedliche Wellenlängen, um innerhalb der Vermittlung
das Raumschalten zu erleichtern, sie nützen jedoch nicht die
Möglichkeiten aus, die durch das Breitband der
Lichtleitfasern für den gleichzeitigen Transport einer Mehrzahl von
Kanälen geboten werden. In anderen Worten, verwenden sie eine
Paket- und Raumvermittlung, wenden aber nicht eigentlich ein
Frequenzschalten an. Außerdem wird die vorübergehende
Paketspeicherung in elektronischen Speichern durchgeführt, nachdem
die Pakete von den optischen in elektrische Signale
umgewandelt worden sind.
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Aus der Sicht der Vermittlungssteuerung benötigen beide
untersuchten Systeme eine Zeitphase der
Ausscheidungskonkurrenz für die Auflösung der Gleichzeitigkeit an den
Ausgängen, wenn verschiedene Pakete zum selben Ziel adressiert
sind. Dies bringt die Notwendigkeit mit sich, von der
üblichen Paketdurchgangszeit eine Zeitspanne zu subtrahieren, die
nur von der Bitrate des behandelten Flusses abhängt. Als
Folge muß die Vermittlung mit einer höheren Rate durchgeführt
werden, als der von der Verbindungsbitrate geforderten
Bitrate.
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Diese Nachteile werden durch die durch die Erfindung
geschaffene schnelle Paket- und Frequenzvermittlung überwunden, die
nicht nur eine Paket- und Raumvermittlung, sondern auch eine
Frequenz-Multiplexung anwendet und dadurch so gut als möglich
die Transportkapazität der Lichtleitfaser vom Teilnehmer zur
Vermittlung ausnützt. In jedem Abschnitt des so
implementierten Netzes existieren gleichzeitig bestimmte Gruppen von
differentfrequenten Signalen, die parallel eine Vielzahl von
Kanälen transportieren.
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Außerdem erfordert die vorliegende Vermittlung nur eine
begrenzte Menge von Verarbeitung elektrischer
Informationssignale. Diese restlichen Operationen auf der elektrischen
Ebene können bereits in der optischen Ebene vorgesehen werden
und sollen in naher Zukunft, wenn die optische Technologie
besser entwickelt sein wird, optisch implementiert werden.
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Die Erfindung schafft eine schnelle Paket- und
Frequenzvermittlung mit n Eingängen und n Ausgängen, die mit der selben
Zahl von Lichtleitfasern verbunden sind, von denen jede den
Durchgang einer bestimmten Anzahl m optischer Träger mit
unterschiedlicher Wellenlänge ermöglicht, die durch serielle
Informationsflüsse moduliert sind, welche in Paketen
organisiert sind, die ihrerseits aus einem Hauptteil und einem
Etiketten- und Dienstfelder enthaltenden Vorläufer bestehen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die am Ausgang einer
beliebigen der n Eingangsfasern vorhandenen m
Informationsflüsse an einen Eingangsblock gegeben werden, der eine
Paketphasen-Wiederausrichtung und eine Etikettenkonvertierung
unter der Steuerung externer Prozessoren vornimmt, die über
eine erste Verbindung die Koppelverbindungen herstellen und
abbrechen können, und der kontrolliert, ob die Pakete gültige
Informationen enthalten, wobei er das Ergebnis zu einem
zentralisierten Steuerblock meldet, der aus einer Speicherbank
mit n m FIFO-Speichern besteht; daß die aus dem Eingangsblock
ausgehenden Pakete zu einem Block geleitet sind, der eine
Frequenzumwandlung der den Paketen zugeordneten optischen
Träger entsprechend Befehlen durchführt, die er von einem
Steuerblock empfängt, der die zugeteilten neuen Frequenzen
dem zentralisierten Steuerblock meldet; daß aus jenem Block
ausgehende Pakete durch eine rekombinierende passive
Schaltung in eine einzelne Lichtleitfaser rekombiniert werden und
in einem optischen Schleifenspeicher mit q Speicherstellen
gespeichert werden, der aus einer Verzögerungsleitung aus
einer durch Faserlängen gebildeten Lichtleitfaser, einer
Eingangs-Koppelvorrichtung, die die Einführung und Extraktion
der Pakete ermöglicht, und einer Vorrichtung zum Regenerieren
der gespeicherten Pakete oder Unterdrücken der extrahierten
Pakete unter der Steuerung des Steuerblocks besteht; daß dann
der optische Fluß der extrahierten Pakete zu einem passiven
Leistungsspalter geleitet ist, worin er in m Teile gespalten
wird, die zu einem Frequenzumwandlungsblock gesendet sind,
der nur eines der Pakete auf die ihm auf der aus der
Vermittlung ausgehenden Lichtleitfaser zugeordnete Frequenz
umwandelt und alle anderen Pakete auf eine Ablage-Frequenz
umwandelt; und daß schließlich die mit der neuen Frequenz
versehenen Pakete in einer passiven rekombinierenden
Vorrichtung zusammen mit den von den anderen
Frequenzumwandlungsblöcken kommenden Paketen zur Bildung des Flusses
auf den Ausgangs-Lichtleitfasern rekombiniert werden.
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Diese und andere Charakteristiken der Erfindung werden
verdeutlicht durch die folgende Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, gegeben als
nichtbeschränkendes Beispiel, und durch die anhängende Zeichnung.
Es zeigen:
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- Fig. 1 einen allgemeinen Blockschaltplan der Vermittlung;
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- Fig. 2 einen Blockschaltplan des in Fig. 1 mit SY1
bezeichneten Blocks;
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- Fig. 3 einen Blockschaltplan des in Fig. 1 mit CT1
bezeichneten Blocks;
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- Fig. 4 einen Blockschaltplan des in Fig. 1 mit AS1
bezeichneten Blocks.
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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Vermittlung n Eingänge
und n Ausgänge auf, die mit ebensovielen Lichtleitfasern
i1...in, u1...un verbunden sind, auf denen eine gegebene
Anzahl m optischer Träger unterschiedlicher Wellenlängen
übertragen werden kann. Sie sind durch serielle
Informationsflüsse moduliert, die in Paketen organisiert sind. Jedes
Paket besteht aus einem Vorläufer und einem Hauptteil, der
Informationsdaten trägt. Der Hauptteil hat eine feste Länge
in der Größenordnung von 500 Bits durch das gesamte Netz und
wird nur von der empfangenden Endstelle bearbeitet. Der
Vorläufer hat eine Länge von etwa 50 Bits und enthält die
Etikettenfelder und Dienstfelder, wie z. B. die Information
über ein volles oder ein leeres Paket, mögliche
Fehlerkorrekturfelder des Etiketts usw..
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Jeder an der Vermittlung eintreffende Anruf kann dann auf der
Basis von drei Parametern definiert werden, nämlich der
Nummer des Eingangs, mit dem die Lichtleitfaser verbunden
ist, die von 1 bis n variert, der Wellenlänge eines der
optischen Träger, die auf der Faser übertragen werden und
deren Nummer von 1 bis m variert, und des Etiketts. Diese
Parameter haben eine für jeden Fernleitungsabschnitt zwischen
den Vermittlungen begrenzte Gültigkeit, weshalb Anrufe mit
gleichen Parametern auf verschiedenen Fernleitungsabschnitten
von verschiedenen Teilnehmern eintreffen können und zu
verschiedenen Empfängern geleitet werden können. Dies
ermöglicht eine maximale Netzflexibilität hinsichtlich der
Verfügbarkeit aller möglichen Übergaben durch die einzelne
Vermittlung. Zusätzlich zum durch die Flexibilität der
Paketschalttechnologie gebotenen Vorteil kann man über den
weiteren Grad der Freiheit in der Etikettenübergabe verfügen,
und zwar durch die Möglichkeit der Wahl der optischen Wellen
länge.
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Fig. 1 zeigt alle Blöcke, die zum Handhaben des Vermittelns
der auf einer einzigen Lichtleitfaser gegenwärtigen Anrufe
notwendig sind, mit Ausnahme eines Steuerblocks, der für alle
Anrufe gemeinsam ist. Es ist klar, daß es eine entsprechende
Anzahl von Blöcken für die anderen n-1 Eingänge gibt.
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Die m Informationsflüsse, die am Ausgang einer beliebigen
Faser, beispielsweise an der Faser i1, auftreten, werden zu
einem Block SY1 gegeben, der die
Paketphasen-Wiederausrichtung und die Umsetzung des Etiketts durchführt.
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Analoge Blöcke sind mit den anderen n-1 Fasern verbunden, sie
sind jedoch in Fig. 1 nicht dargestellt, um die Zeichnung
nicht weiter zu komplizieren.
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Die Notwendigkeit, diese Blöcke zu verwenden, ergibt sich aus
der Tatsache, daß die Pakete an den Eingängen der Vermittlung
mit unterschiedlichen Verzögerungen auftreten, und zwar
aufgrund der Unterschiede in den Übertragungsphasen und der
Fortschreitungszeiten durch die
Lichtleitfaser-Fernleitungsabschnitte, die unterschiedliche Länge aufweisen. Nach der
Wiederausrichtung treten alle Vorläufer der zu verschiedenen
Lichtleitfasern und optischen Trägern unterschiedlicher
Wellenlänge gehörenden Pakete gleichzeitig am Ausgang des
entsprechenden Blocks SY1 auf.
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Außerdem erfordert die Paketvermittlung die Umwandlung des
Etiketts durch einen Assoziationsspeicher. Das Ziel dieser
Operation, die eine Schaltoperation ist, ist die Ausnützung
der Netzflexibilität, wie bereits erwähnt, dadurch, daß jedem
Paket entlang jedem Fernleitungsabschnitt das zweckmäßigste
Etikett zugeordnet wird. Dies Umwandlung wird im Block SY1
durchgeführt, den ein Speicher der elektrischen Art
unterstützt. Die sich auf die korrekte Zuordnung zwischen dem
alten und dem neuen Etikett beziehende Informationen werden
über eine mehrfache Verbindung 61, die mit dem in der Figur
nicht dargestellten Vermittlungsprozessor verbunden ist,
geliefert. Diese Prozessoren, die die Herstellung und die
Lösung von Gesprächsverbindungen bewirken, wissen sowohl das
alte als auch das neue Etikett.
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Außerdem kann der Block SY1 auch festlegen, ob die Pakete
gültige Information enthalten oder ob sich die Leitung im
Leerlauf befindet. Der Zustand eines gültigen Paketes wird
dadurch festgestellt, daß ein geeignetes Paketfeld, das das
sich auf den Aktivitätszustand beziehende Bit enthält,
decodiert wird. Im Fall, daß ein aktives Paket festgestellt
wird, wird ein geeignetes Signal über eine Verbindung y1 an
einen zentralisierten Steuerblock CM gegeben. Der Block CM
enthält die sich auf den Anruf beziehende Information, die
während der Phase der Herstellung der Gesprächsverbindung
definiert wird, und kann gemäß dieser Information für jedes
ankommende Paket das Netztor festlegen, zu dem es gerichtet
ist, indem ihm eine bestimmte Ausgangs-Lichtleitfaser und auf
dieser eine bestimmte Trägerfrequenz zugeordnet werden.
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Am Ausgang von SY1 werden die Pakete von einer mehrfachen
Verbindung b1 zu einem Block FC1 geleitet, der eine
Frequenzumwandlung der den Paketen zugeordneten optischen Träger
gemäß den von einem Steuerblock CT1 auf der mehrfachen
Verbindung c1 empfangenen Befehlen durchführen kann. Der
Block CT1 meldet die neuen zugeteilten Frequenzen über eine
Verbindung p1 zum zentralisierten Steuerblock CM.
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Der Frequenzwandler FC1 kann auf zweierlei Weise
implementiert werden in Abhängigkeit davon, ob der Block SY1 auf der
Verbindung b1 einen elektrischen oder einen optischen Fluß
liefert.
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FC1 kann den elektrischen Fluß verwenden, um einen optischen
Träger bei der neuen Frequenz zu modulieren. Dieser Träger
wird von einem Laser mit einer Emmisionsfrequenz erzeugt, die
von einem elektrischen Befehl gesteuert wird, z. B. von einem
Laser DFB der Art, wie sie beschrieben ist in Journal of
Lightwave Technology, Band 6, Nr. 11, 11/88, im Artikel von
K. Kobayashi u.a. mit dem Titel "Single Frequency and Tunable
Laser Diodes".
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Als Alternative kann FC1 die Frequenzwandlung dadurch
bewirken, daß direkt auf den von SY1 auf der Verbindung b1
gelieferten optischen Fluß eingewirkt wird, wobei die Wahl
der Ausgangsfrequenz stets durch einen elektrischen Befehl
bewirkt wird, der die Frequenz des optischen Trägers für die
Umwandlung ändert. Diese Art der Wandlung verwendet
Techniken, die in der Literatur bekannt sind (Electronics Letters,
18/8/88, Band 24, Nr. 17, Seiten 1106-1107). Diese Struktur,
obwohl sie technologisch schwächer ist, hat den Vorteil, daß
man den elektro-optischen Block SY1 durch einen rein
optischen Block dann, wenn die Technologie reif dazu ist, ohne
irgendwelche weiteren Modifikationen ersetzen kann.
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Die von FC1 auf dem Faserbündel e1 ausgehenden Pakete werden
durch eine passive Rekombinierschaltung SC1 auf einer
einzigen Faser d1 rekombiniert. Die Faser d1 ist eine reine
Verzögerungsleitung, die ausreichend lang ist, um zu
ermöglichen, daß der Steuerblock CM die in dieser Zeitspanne
empfangene Information verarbeitet und die zum Lösen von
Konflikten an den Ausgängen dienenden Entscheidungen fällt,
wie es später beschrieben wird.
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Die aus der Faser d1 kommenden Pakete werden dann in einer
nachfolgenden optischen Speichervorrichtung einer
statistischen Speicherungsoperation unterworfen. Die
Speichervorrichtung steuert die an den Ausgängen auftretenden Konflikte
der gleichzeitig an die selbe Zielbestimmung gerichteten
Pakete. Aufgrund der Speicherung werden diese Pakete, die
sich nur in der Nummer des logischen Kanals des Anrufs
unterscheiden, in den Wartezustand versetzt, wobei verhindert
wird, daß die selbe Lichtleitfaser und die selbe
Ausgangsfrequenz gleichzeitig belegt werden. Unter Verwendung
bekannter Algorithmen ist es möglich, die beste Verwaltung dieser
Konflikte zu bewirken, indem alle außer einem der
konkurrierenden Pakete durch geeignete Prioritätsregeln in einen
Leerlauf zustandversetzt werden.
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Die Packetspeicherung wird durch einen optischen
Schleifenspeicher durchgeführt, der sowohl aus einer Lichtleitfaser-
Verzögerungsleitung, die durch Leitungsabschnitte t1 und t'1
gebildet wird, als auch aus Vorrichtungen MD1 und AS1
besteht. Die Speicherstellen, in einer Anzahl = q, sind dadurch
realisiert, daß jedem Paket, das zu speichern ist, ein Träger
mit einer anderen Lichtwellenlänge in der Verzögerungsleitung
t1, t'1 geboten wird. Der Wert von q kann auf der Basis von
Betrachtungen über die Statistik des von der Vermittlung
gehandhabten Verkehrs festgelegt werden, beispielsweise für
eine Vermittlung mit n=16, m=10 und einem Ausnützungsfaktor
der Gesprächsverbindung von 0,5 kann q zwischen 50 und 100 in
Abhängigkeit von der Verlustwahrscheinlichkeit, die man zu
erreichen wünscht, variieren.
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Die Gruppe von Paketen, die sich zu einem bestimmten
Zeitpunkt auf der Faser d1 befindet, tritt über eine Eingangs-
Koppelvorrichtung MD1 von der beispielsweise in SPIE, Band
479, Fiber Optic Couplers, Connectors, and Splice Technology
(1984), Seiten 2-8, in dem Artikel von C.M. Ragdale u.a. mit
dem Titel "Review of fused single node coupler technology"
vorgeschlagene Art in die Verzögerungsleitung t'1 ein und
zirkuliert innerhalb der Schleife, die sie in einer
Paketzeitperiode überdeckt. Am Ende einer kompletten Runde beginnt
die Gruppe der auf der Verzögerungsleitung vorhandenen Pakete
mit einer neuen Runde, räumlich Seite an Seite mit einer
neuen Gruppe von Paketen, die mit anderen Wellenlängen
eintreffen. Die vorhergehende Gruppe wird extrahiert und
gleichzeitig auf die Faser g1 gegeben, um unter den
vorliegenden Paketen diejenigen abzunehmen, die zu dieser
Zeitspanne durch das Netz durchzuschalten sind.
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Die Vorrichtung ermöglicht es dem Fluß, sowohl ungestört bis
zur Faser g1 durchzulaufen als auch mit halber Leistung in
die Faser t'1 eingefügt zu werden, und zwar Seite an Seite
mit den in der Schleife in Erwartung der Vermittlung
vorhandenen Frequenzen. Bei jeder Runde in der Schleife werden alle
Pakete dem nachfolgenden räumlichen Koppelnetz zur
Vermittlung angeboten, jedoch können nicht alle vermittelt werden,
weshalb einige von ihnen in der Schleife bleiben. Diese
Doppelfunktion (Senden der Pakete zum räumlichen Koppelnetz
und erneutes Speichern der Pakete) wird vom 3-dB
Richtungskoppler (MD1) durchgeführt, der die an seinen Eingängen
liegenden Signale mischt und sie an seinen Ausgängen spaltet.
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Wegen des Verlusts der Hälfte der optischen Leistung aufgrund
der Einfügung des Kopplers MD1 in die Lichtleitfaserschleife
t1, t'1 werden die Pakete, die im Wartezustand im Speicher
verbleiben sollen, durch ein Vorrichtung AS1 regeneriert, die
aus einer Gruppe von q frequenzselektiven optischen
Verstärkern besteht, die um die Schleife angeordnet sind. Diese
Verstärker führen auch die Funktion aus, die Pakete, die in
diesem Zeitintervall zum Vermitteln an den nachfolgenden
Block gesendet worden sind, zu unterdrücken.
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Jeder Verstärker der Vorrichtung AS1 wird über die mehrfache
Verbindung f1 vom Steuerblock CM getrieben, der die
Paketvermittlung steuert. In Abhängigkeit davon, ob das in t1 auf
einer speziellen Wellenlänge gespeicherte Paket noch am
Zirkulieren gehalten oder vermittelt werden soll, wird der
entsprechende Verstärker in den Zustand des Verstärkens oder
des Dämpfens versetzt.
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Der von der Verzögerungsleitung t1 extrahierte, auf der
Lichtleitfaser g1 vorhandene optische Fluß wird zu einem
passiven Leistungsspalter SS1 geleitet, in dem er in n m
Teile aufgespalten wird, nämlich in so viele Teile, als es
Eingänge (oder Ausgänge) des Netzes gibt, nämlich n,
multipliziert mit der Anzahl von Kanälen auf jeder Verbindung,
nämlich m. Die erhaltenen Flüsse werden an n
Ausgangs-Lichtleiterbündel h11,
h12 ..., h1n gegeben, von denen jedes aus
m Fasern besteht.
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Der Leistungsspeicher SS1 kann durch eine Anzahl von 2 2
Faserverschmelzungs-Kopplern, die als Binärbaum
zusammengeschaltet sind, implementiert werden. In diesem Fall sind nur
einer der beiden Eingänge und die beiden Ausgänge jedes
Kopplers gebraucht. Als Alternative kann eine Vorrichtung der Art
verwendet werden, wie sie im in den Vereinigten Staaten am 2.
Februar 1989 erteilten Patent Nr. 4 722 582 beschrieben ist.
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Die Flüsse am Ausgang des Spalters SS1 werden zu einem
Frequenzumwandlungsblock FK11 gesendet. In der Figur wird
jeder Fluß auf einer der Fasern des Bündels h11, der aus
Paketen bei den Frequenzen, die innerhalb der
Verzögerungsleitung verwendet werden, besteht, an einen von m
Frequenzumwandlern gegeben, die im Frequenzwandlerblock FK11
untergebracht sind, wobei dieser eine nur ein Paket in die ihm
zugeordnete Frequenz auf der die Vermittlung verlassenden
Faser umwandelt und alle anderen in eine Frequenz umwandelt,
die nur mit dem Ziel gebraucht wird, sie abzusondern, da sie
die ausgehende Faser nicht erreichen sollen.
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Der Wandlerblock FK11 kann implementiert werden wie der
bereits beschriebene Block FC1.
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Die auf diese Weise erhaltenen Pakete, die am Faserbündel k11
auftreten, werden von einer passiven rekombinierenden
Vorrichtung SR1 zusammen mit denen, die von den anderen
Frequenzumwandlungsblöcken, die nicht in der Figur dargestellt
sind, über Bündel von m Fasern k12 ..., kin eintreffen,
rekombiniert. Auf diese Weise empfängt jede der
Lichtleitfasern u1, u2, ..., un, die von der Vermittlung auslaufen, so
viele Flüsse, als es Eingangsfasern i1, i2, ..., in gibt,
wobei alle Flüsse von beliebigen Gruppen von verschiedenen
Eingängen kommen; es ist möglich, daß eine Anzahl von Paketen
vom selben Eingang kommt.
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Die rekombinierende Vorrichtung SR1 gleicht dem
Leistungsspalter SS1, wobei die Schaltung hier unter Vertauschung der
Eingänge und der Ausgänge verwendet wird.
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Die Gesamtheit der Blöcke SS1, FK11 und SR1 bildet ein rein
passives räumliches Koppelnetz, das innenseitig
Frequenzumwandlungsstufen aufweist, die vom Steuerblock CM über eine
vielfache Verbindung j1 gesteuert werden.
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Der Steuerblock CM besteht aus einer Speicherbank, die nach
den Regeln "erster rein wird erster raus" (FIFO) gesteuert
ist: Die Zahl dieser Speicher ist gleich der Zahl der von der
Vermittlung gehandhabten Kanäle, nämlich n m, und enthält die
Folge von Adressen, die aus den Coden von Kanal und Frequenz
bestehen, zu denen die Pakete gesendet werden sollen.
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Diese Folgen von Adressen werden entsprechend der Reihenfolge
des Eintreffens gespeichert und dienen der Rekonstruktion der
korrekten Sendefolge sowie der Zuteilung der zu vermittelnden
Pakete. In jedem Zeitintervall werden die eintreffenden
Pakete durch den Etikettenwandler SY1 verarbeitet, von dem
der Steuerblock über die Verbindung m1 die Information
empfängt, die sich auf das Ausgangspaar Kanal/Frequenz
bezieht, zu dem das Paket gesendet werden soll, sowie auf
dessen Aktivitätszustand. Auf der Basis dieser Information
wählt der Block CM den sich auf die Ausgänge
(Kanal/Frequenz), zu denen die eintreffenden Pakete zu befördern sind,
betreffenden Speicher und schreibt in diesem die Information,
die sich auf die Speicherstelle bezieht, an der die Pakete
gespeichert worden sind (Gesprächsverbindung/Frequenz). CM
soll diese Operation an allen innerhalb dieses Zeitintervalls
eintreffenden Paketen durchführen und soll einen Lesevorgang
aller Schlangen-Paketvorläufer durchführen, um die treibenden
Signale der Vorrichtungen zu extrahieren, die dazu ausersehen
sind, die Frequenzumwandlung durchzuführen.
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Analoge Strukturen wurden bereits in anderen schnellen
Paketvermittlungssystemen angewandt. Eine Beschreibung ist
beispielsweise in ICC '87, Seite 769 ff., in dem von J.P.
Coudreuse u.a. vorgelegten Aufsatz mit dem Titel "Prelude: An
Asynchronous Time Division Switched Network" zu finden.
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Der Block SY1, der die Paketphasen-Wiederausrichtung und die
Etikettenumwandlung ausführt und den Aktivitätszustand der
Pakete steuert, ist im einzelnen in Fig. 2 dargestellt.
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Die Faser i1 mündet in eine Leistungsspaltungsvorrichtung SP1
ein, die das eingehende optische Signal in m Teile aufteilt,
die auf eine entsprechende Anzahl von Ausgangsfasern 11, ...,
1m gegeben werden. Wie bereits beschrieben, gibt m die Anzahl
verschiedener Frequenzen an, die auf jeder Eingangsfaser i1,
..., in vorhanden sind. Die m Signale mit verschiedenen
Frequenzen, die auf einer der von SP1 ausgehenden Fasern, z.
B. auf der Faser 11, vorhanden sind, laufen in einen
Verstärkerblock AI1 ein, wo sie verstärkt werden, woraufhin sie
in einem Bandpaßfilter FI1 gefiltert werden.
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Ein zweckmäßiges Filter könnte von der Art sein, die auf
Seite 243 der Proceedings of ECOC 88 Conference, Brighton,
11.-15. September 1988 beschrieben ist.
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Das einzige Signal am Ausgang, nämlich an einer Faser 31, von
FI1 wird von einem Umsetzer CI1 in ein elektrisches Signal
umgesetzt. Dieses Signal wird über einen Leiter 41 zu einem
Multiplexer MI1 gegeben, der die einzelnen Pakete so
behandelt, daß er den Vorläufer, soweit das Etikett zu
modifizieren ist, vom Hauptteil trennt.
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Der Multiplexer MI1 wird über einen Leiter 81 von einem
Zeitgeber BT1 so gesteuert, daß er an einem Leiter 131 den
Vorläufer zu einem Etikett-Umwandlungsspeicher MH1 oder auf
einem Leiter 51 den Hauptteil zu einem Paketspeicher MP1
weitergibt.
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Der Zeitgeber BT1 ist mit der auf der Eingangs-Lichtleitfaser
i1 eintreffenden Signal-Zeiteinteilung über eine geeignete
Prozedur synchronisiert, die aus dem Feststellen einer
geeigneten binären Synchronisationsfolge, aus speziellen
Coden des Informationsflusses usw. besteht, wodurch auch der
Anfang und das Ende jedes Pakets an einer speziellen
Eingangs-Lichtleitfaser identifiziert werden können. Tatsächlich
muß jeder Vermittlungsstelleneingang hinsichtlich des
Synchronisationsgesichtspunktes autonom behandelt werden, da die
Phasenbeziehungen unter ihnen nicht von vornherein bekannt
sind.
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Das Schreiben in den Speichern MP1 und MH1 wird vom Zeitgeber
BT1 über Leiter 91 bzw. 101 getrieben. Während der Paket-
Hauptteil in MP1 geschrieben wird, führt der Speicher MH1 die
erforderlichen Verarbeitungsvorgänge am Etikett aus und
schreibt über einen Leiter 71 das fortgeschriebene Etikett
wieder in den Speicher MP1 ein sowie über einen Leiter m11,
der mit anderen analogen Leitern die Verbindung m1 in Fig. 1
bildet, sendet sie an CM die Wegesuchinformation des
eintreffenden Pakets. Eine sich auf die korrekte Zuordnung
zwischen dem alten und dem neuen Etikett beziehende
Information wird an den Speicher MH1 über einen Leiter 611, der mit
den anderen analogen Leitern verbunden ist, um so die
Verbindung 61 von Fig. 1 zu bilden, von den Vermittlungsprozessoren
geliefert.
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Die Phasen-Wiederausrichtung der auf allen
Eingangs-Lichtleitfasern bei der Vermittlung einlaufenden Pakete wird
durchgeführt durch das gleichzeitige Lesen aller m n Speicher
MP1 durch das auf einem Leiter 111 von einem Zeitgeber BX
gelieferte Befehlssignal, das allen Vermittlungseinheiten
gemeinsam ist. Am Ausgang das Speichers MP1 ist der Fluß der
Pakete einer Gesprächsverbindung am Leiter b11 verfügbar, der
mit den Leitern, die von den anderen m Ausrichtsspeichern MP2
... MPn, die in der Figur nicht dargestellt sind, eintreffen,
die vielfache Verbindung b1 von Fig. 1 bildet.
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Zurückkommend auf Fig. 2, entspricht die Funktion des
Feststellen des Aktivitätsfeldes dem Decodieren des Pegels eines
einzigen Bits, das durch die Speichereinheit FF1, die vom
Zeitgeber BX über das Signal am Leiter 121 getaktet ist, vom
Leiter b11 synchron abgenommen wird. Die Information wird
über einen Leiter y11 zum zentralisierten Steuerblock CM
geliefert, der sie als Einschalt/Ausschalt-Signal einer
Anzahl von Operationen verwendet, wie später erklärt wird.
Der Leiter y11 bildet mit anderen gleichartigen Leitern die
Verbindung y1 von Fig. 1.
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Der Block SY kann in Zukunft durch einen vollständig
optischen Block ersetzt werden, wenn einmal die optische
Speichertechnologie ausreichend ausgereift ist. Soweit für die
Implementierung der Synchronisierungsfunktion eine
elektronische Technik verwendet wird, kann die erforderliche
optisch/elektrische Umsetzung in den nachfolgenden Blöcken dazu
ausgenützt werden, andere Funktionen zu implementieren, die
in der nahen Zukunft in optischer Technologie implementiert
werden können, während sie heutzutage entsprechend den Fällen
besser mit elektrischer Technologie implementiert werden
können. Ein Beispiel ist die Funktion der Feststellung des
Paketaktivitätsfeldes, die aufgrund der besseren
Ausgereiftheit der elektrischen logischen Schaltungen im Vergleich zu
den optischen in den elektrischen Synchronisationsblock
einbezogen werden kann, und zwar eher als in die anderen in
vollständig optischer Technologie implementierten Blöcke.
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Der Steuerblock CT1 von Fig. 1 ist im einzelnen in Fig. 3
dargestellt.
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Über die mehrfache Verbindung y1 empfängt er die Information,
die sich auf die aktive Paketzahl bezieht. Eine Steuerlogik
CL1 entscheidet auf der Basis dieser Informationen und
aufgrund der Zahl von Stellen des optischen Speichers t1, t'1,
die zu diesem Zeitpunkt aktiv sind, wieviele empfangene
Anforderungen zu einem Speicher LL1 der Art FIFO über eine
Verbindung r1 zu befördern sind.
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Dieser Speicher enthält die Liste der freien Speicherstellen
der Schleife t1, t'1 und wird jedesmal fortgeschrieben, wenn
eine Schleifenfrequenz in Benützung genommen oder freigegeben
wird. LL1 wandelt automatisch die Anforderungen der Logik CL1
in eine Folge von Codes um, die sich auf freie Frequenzen
beziehen, die sie zu Schnittebenenschaltungen LD11, LD12,
..., LD1q über die vielfache Verbindung p1 sendet. Diese
Schnittebenenschaltungen, die das Treiben der Frequenzwandler
FC1 (Fig. 1) erlauben, werden zweckentsprechend durch den
zentralisierten Zeitgeber BX (Fig. 2) so getaktet, daß sie
die Umwandlung synchron mit dem Eintreffen der Pakete
ermöglichen.
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Die Analogsignale an Ausgängen c11, ..., c1q der
Schnittebenenschaltungen wirken auf Laservorrichtungen, die in den
Frequenzwandlern FC1 (Fig. 1) untergebracht sind und die
Ausgangsfrequenz des Pakets bestimmen. Die Leiter c11, ...,
c1q bilden die Verbindung c1 von Fig. 1.
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Die vielfache Verbindung p1 ist auch außerhalb des Blocks
CT1, und zwar für den zentralisierten Steuerblock CM (Fig. 1)
zugänglich, um ihn über den Paketen zugeteilte
Speicherstellen des optischen Schleifenspeichers zu informieren.
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Die im Verlauf der Schleifenspeichers zum Regenerieren der
gespeicherten Pakete angeordnete Vorrichtung AS1 ist in Fig.
4 gezeigt. Sie ist zusammengesetzt aus einer passiven
Leistungsspaltungsschaltung SD1, deren Ausgänge eine Bank von
selektiven Verstärkern A11 ... A1q speisen, die ihrerseits
verstärkte optische Signale an eine passive rekombinierende
Schaltung SK1 geben.
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Der Ausgang von SK1 ist mit der Faser t1 des
Schleifenspeichers verbunden. Die selektiven Verstärker A11 ... A1q können
z.
B. mit DFB-Lasern implementiert werden, die über Leiter
f11 ... f1q gesteuert werden, welche vom zentralen
Steuerblock CM von Fig. 1 kommen. Pakete, die während des
vorliegenden Zeitintervalls vermittelt werden und nicht im
optischen Speicher bleiben sollen, werden dadurch unterdrückt,
daß der entsprechende Verstärker ausgeschaltet wird.
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Es ist klar, daß das Beschriebene nur als nicht
beschränkendes Beispiel angegeben wurde. Variationen und Abwandlungen
sind möglich, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen.