DE69131668T2

DE69131668T2 - Verfahren und vorrichtung zum optischen schalten

Info

Publication number: DE69131668T2
Application number: DE69131668T
Authority: DE
Inventors: Sonny Johansson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1990-12-07
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2011-11-21
Also published as: WO1992010770A1; CA2096965C; CA2096965A1; SE9003914D0; EP0560824B1; EP0560824A1; US5450224A; JP3164369B2; SE9003914L; DE69131668D1; JPH06503432A; SE469149B

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Netz zum optischen Schalten von wellenlängen-multiplexierten optischen Signalen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schalten von Gruppen von optischen Signalen von Eingangsverbindungen eines optischen Schaltnetzes auf Ausgangsverbindungen des Schaltnetzes in einer optisch nicht unterbrochenen Weise, wobei jede Gruppe auf einer jeweiligen optischen Verbindung übertragen wird und die Signale in jeder Gruppe wellenlängen-multiplexiert sind. Das Schaltnetz gemäß der Erfindung kann mit einem strikten nichtblockierenden Merkmal implementiert werden.
Das erfindungsgemäße Schaltnetz ist von der allgemeinen Art, die in dem Oberbegriff des beiliegenden Anspruchs 1 definiert ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Optisches Schalten, ein sogenanntes photonisches Schalten, ist von M. Miyagi und M. Akiyama, "Photonic swiching Network utilizing wavelength multiplexing", Proceed. Photonic Switching, Kobe, Japan, Seiten 176-178 (1990) beschrieben. Der Artikel beschreibt ein optisches Schaltnetz, welches ermöglicht, daß optische Signale auf der Eingangsseite des optischen Schalters an verschiedene Ausgänge auf der Ausgangsseite des Schalters neu verteilt werden. Um sicherzustellen, daß zwei verschiedene Signale auf ein und dem gleichen Schalterausgang nicht die gleiche Wellenlänge erhalten, da dies verhindern würde, daß zwei Signale voneinander unterschieden werden, ist ein Wellenlängenwandler an den Schaltereingängen angeordnet. Diese Wellenlängenwandler sind elektrisch betriebene Wandler. Dies ist nachteilig, da die optische Transparenz durch den Schalter verloren geht. Ein optisch transparenter Schalter kann optische Signale unabhängig von der Bitrate der Codierung der optischen Signale schalten.
In dem "Journal of Lightwave Technology", Vol. 8, Nr. 5, Mai 1990, Seiten 660-665, ist ein optischer Schalter für wellenlängen-multiplexierte optische Signale beschrieben. Signale, die an dem Schalter auf einer Wellenlänge ankommen, sollen den Schalter auf einer anderen Wellenlänge verlassen, und optische Modulatoren, die nicht-lineare Elemente umfassen, werden für diesen Zweck verwendet. Der nichtlineare Effekt ist jedoch in der Praxis sehr schwach und demzufolge muß das Eingangslicht eine sehr hohe Intensität aufweisen, um eine Wellenlängenumwandlung zu erreichen. Gegenwärtig sind keine optischen nicht-linearen Einrichtungen verfügbar, die in der Praxis effizient arbeiten werden, und demzufolge haben die Autoren des Artikels diese Einrichtungen bei dem Überblick der Experimente, die ausgeführt wurden, durch optoelektrische Wandler ersetzt. Derartige optoelektrische Wandler sind wegen der voranstehend angeführten Gründe nachteilig.
In einer anderen Ausgabe der Veröffentlichung "Journal of Lightwave Technology", Vol. 8, Nr. 3, März 1990, Seiten 416- 421, ist ein optischer Schalter beschrieben, mit dem eine Wellenlängenumwandlung mit Hilfe eines Zwischenfrequenzfilters bewirkt wird, welches außerhalb des optischen Wellenlängenfelds arbeitet. Diese Anordnung weist somit die voranstehend beschriebenen Einschränkungen auf.
Bei bestimmten Anwendungen muß ein optischer Schalter die eingegebenen optischen Signale durch den Schalter in einer strikten blockierungsfreien Weise schalten. Die strikte blockierungsfreie Weise bedeutet, daß ein Signal auf dem Eingang des Schalters einen Weg durch den Schalter in einen freien Wellenlängenkanal auf der Ausgangsverbindung von dem Schalter finden kann. Mit Blockierung ist das gleichzeitige Auftreten von zwei identischen Wellenlängen auf ein und der gleichen Verbindung gemeint.
Es sei folgendes Beispiel betrachtet, das einen optischen Schalter illustriert, bei dem eine Blockierung auftritt. Es sei angenommen, daß die Wellenlängenkanäle auf einer Ausgangsverbindung von dem Schalter alle bis auf einen belegt sind. Der freie Wellenlängenkanal auf dem Ausgang entspricht einer Wellenlänge λ&sub1;. Es sei nun angenommen, daß ein erstes Signal mit der Wellenlänge λ&sub1; auf der Ausgangsverbindung vorhanden ist und daß dieses Signal auf eine andere Ausgangsverbindung als der einen betrachteten geschaltet wird. Da die Wellenlänge λ&sub1; von dem ersten Signal belegt ist, kann ein zweites Signal, welches ebenfalls die Wellenlänge aufweist, nicht auf der gleichen Eingangsverbindung verwendet werden. Demzufolge bleibt der freie Ausgangswellenlängenkanal nicht verwendet, und von dem Schalter sagt man, daß er blockiert ist.
Um die oben angegebene blockierte Bedingung zu beseitigen, ist es gebräuchlich, die relativ enge blockierungsfreie Anforderung zu lockern und anstelle davon den optischen Schalter in einer neu angeordneten, blockierungsfreien Weise zu betreiben. In einem neu angeordneten, blockierungsfreien Schalter wird ein Wellenlängenkanal, der bereits aufgebaut ist, auf eine neue Wellenlänge verschoben, die unter denjenigen gewählt ist, die zur Verwendung für die bereits aufgebauten Kanäle möglich sind. Eine Neuanordnung kann eine Unterbrechung bei der Übertragung von bereits aufgebauten Wellenlängenkanälen implezieren.
Ein Nachteil mit bekannten optischen Schaltern, die mit optoelektrischen Wandlern versehen sind, besteht darin, daß die Schalter von der Bitrate und dem Codeformat der optischen Signale, die geschaltet werden sollen, abhängen. Dies behindert eine zukünftige Erweiterung und eine Überarbeitung von existierenden Netzen, in denen optische Schalter dieser Art verwendet werden, da die Schalter geändert werden müssen, wenn z. B. eine höhere Bitrate oder ein neues Codierungsschema der Signale in das Netz eingeführt werden sollten.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen optischen Schalter bereitzustellen, mit dessen Hilfe wellenlängen-multiplexierte optische Signale in einer optisch nicht unterbrochenen Weise durch den Schalter geschaltet werden können, wobei der optische Schalter für die Bitrate und das Codeformat der optischen Signale transparent ist.
Dies wird mit der Einrichtung gelöst, die in dem beigefügten Anspruch 1 angegeben ist. Ein Vorteil, der mit dem optischen Schalter gemäß der Erfindung erreicht wird, besteht darin, daß der Schalter in Telekommunikationsnetzen verwendet werden kann, die neu angeordnet werden können, ohne die Notwendigkeit, Schalterknoten zu ändern, die mit den optischen Schaltern gemäß der Erfindung vorgesehen sind. Endknoten in dem Netz können ohne die Notwendigkeit einer Änderung der optischen Schalter selbst geändert und aufgerüstet werden.
Obwohl der optische Schalter gemäß der Erfindung, so wie er bis hierhin beschrieben wurde, in einer blockierungsfreien Weise, die neu angeordnet werden kann, arbeiten kann, besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, einen optischen Schalter bereitzustellen, der in einer strikten nichtblockierenden Weise arbeiten kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wellenlängendomäne für die frequenzmultiplizierten Signale, die auf einer optischen Verbindung übertragen werden, auf 2n-1 Wellenlängen erweitert wird. Somit können maximal eine vorgegebene Anzahl von n Wellenlängen, die aus den zwei 2n-1 Wellenlängen gewählt sind, auf jeder Verbindung übertragen werden.
Diese Prozedur stellt sicher, daß eine ausreichend große Anzahl von Wellenlängen für Übertragungszwecke verfügbar gefunden werden, ohne das Risiko einer Blockierung entweder auf Eingangs- oder Ausgangsverbindungen zu bzw. von dem optischen Schalter.
Das Schlüsselelement des optischen Schalters besteht in der Verwendung von abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern einer bekannten Art. Diese optischen Wellenlängenfilter können auch jede der 2n-1 Wellenlängen zum Zuweisen von Wellenlängen an die Signale auf jeder Verbindung abgestimmt werden, so daß keine Blockierung auftreten wird. Die Zuweisung von Wellenlängen an jede Verbindung wird durch eine Steuereinrichtung gesteuert.
Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung wird der optische Schalter mit einem digitalen Kreuzverbinder ergänzt, um so einen optischen Kreuzverbinder zu bilden, der ermöglicht, daß Änderungen an der Konfiguration durchgeführt werden, bei der Eingangs- und Ausgangsverbindungen untereinander verbunden sind. Der digitale Kreuzverbinder ermöglicht auch, daß Wellenlängenkanäle von vorgegebenen Eingangsverbindungen unter den Ausgangsverbindungen neu verteilt werden.
Das verwendete Wellenlängenfilter ist vorzugsweise ein sogenanntes DBR-Filter oder ein DFB-Filter, welches nur einer Wellenlänge ermöglicht, dadurch zu gehen, und das auch die Signale auf dieser Wellenlänge verstärkt, bevor das Signal in den optischen Schalter läuft. Eine derartige Verstärkung ist vorteilhaft, da vor den Wellenlängenfilter optische Teiler angeordnet sind, die Teilungsverluste verursachen. Derartige Teilungsverluste werden durch diese Verstärkung kompensiert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun mit näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die grundlegenden Prinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen optischen Schalter; und
Fig. 3 eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein digitaler Kreuzverbinder mit einem optischen Schalter gemäß Fig. 2 verbunden ist, um einen optischen Kreuzverbinder zu bilden.
Fig. 1 zeigt einen optischen Schalter 1, der ein schematisch dargestelltes, optisches Schaltelement 2 mit zwei Eingängen 3 und 5 und zwei Ausgängen 4 und 6 umfaßt. Der optische Schalter 1 umfaßt auch vier Sender, die in der Form von vier abstimmbaren Wellenlängenfiltern 7, 9, 11, 13 realisiert sind, und vier Empfänger, die ebenfalls in der Form von vier abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern 8, 10, 11, 14 realisiert sind. Die Wellenlängenfilter 7, 9 sind mit dem Eingang 3 über eine optische Verbindung 15 verbunden. Die Wellenlängenfilter 11, 13 sind mit dem Eingang 15 über eine optische Verbindung 17 verbunden. Der Ausgang 4 ist mit den Wellenlängerfiltern 8 und 10 über eine optische Verbindung 16 verbunden, während der Ausgang 6 mit den Wellenlängenfiltern 12 und 14 über eine andere optische Verbindung 18 verbunden ist. Die Verbindungen 15 und 17 werden als Eingangsverbindungen bezeichnet, und die Verbindungen 16, 18 werden als Ausgangsverbindungen bezeichnet. Um zu ermöglichen, daß die Signale identifiziert werden können, ist es erforderlich, optische Signale mit zueinander unterschiedlichen Wellenlängen auf jeder Verbindung zu übertragen.
Es sei der Fall betrachtet, bei dem das Filter 7 mit dem Filter 8 über das Schaltelement 2 verbunden ist. Beide Filter 7 und 8 werden so abgestimmt, um nur Signalen, die die Wellenlängen λ&sub1; aufweisen, zu ermöglich, dadurch zu gehen. Das Filter 13 ist mit dem Filter 14 über das Schaltelement 2 verbunden und beide Filter 13, 14 werden abgestimmt, um so zu ermöglichen, daß nur optische Signale, die die Wellenlänge λ&sub2; aufweisen, dadurch gehen. Das Wellenlängenfilter 9 soll mit dem Wellenlängenfilter 12 verbunden sein, und das Wellenlängenfilter 11 soll mit dem Wellenlängenfilter 10 verbunden sein. Wenn das Wellenlängenfilter 9 optischen Signalen, die die Wellenlänge λ&sub2; aufweisen, nicht ermöglichen soll, dadurch zu gehen, würde das Wellenlängenfilter 9 gegen eine Verbindung zu dem Filter 12 blockiert werden, da optische Signale mit der Wellenlänge λ&sub2; bereits in der Ausgangsverbindung 18 vorhanden sind und in einer ähnlichen Weise würde das Filter 11 auch gegen eine Verbindung mit dem Filter 10 blockiert werden, sollte das Filter 11 Signalen mit der Wellenlänge λ&sub1; ermöglichen, dadurch zu gehen, da Signale dieser Wellenlänge bereits auf der Ausgangsverbindung 16 vorhanden sind. Die Lösung für dieses Schaltproblem einer Verbindung von 9 mit 12 und 11 mit 10 liegt in der Einführung einer dritten Wellenlänge λ&sub3;, auf die die Filter 9, 12 und 11, 10 abgestimmt sind, da die Wellenlänge λ&sub3; vorher nicht aufgetreten ist, und zwar weder in der Ausgangsverbindung 16, noch in der Ausgangsverbindung 18.
Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau kann auf eine Anzahl N von Eingangsverbindungen und eine Anzahl M von Ausgangsverbindungen erweitert werden, indem der Wellenlängenbereich erweitert wird, so daß er 2n-1 verschiedene Wellenlängen umfaßt, und indem eine Anzahl n von verschiedenenn Frequenzen auf jeder Verbindung gleichzeitig übertragen wird.
Fig. 2 zeigt einen optischen Schalter 30, der N x n Sendern 21A-21N ermöglicht, optisch mit M x n Empfängern 22A-22M über Kreuz verbunden zu werden. Die Anzahl von Eingangsverbindungen zu dem und die Anzahl von Ausgangsverbindungen von dem optischen Schalter ist in einer bekannten Weise durch Verwendung einer Wellenlängenmuliplexierung verkleinert worden. Die optischen Eingangsverbindungen sind in der Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 23A-23N und die optischen Ausgangsverbindungen mit 24A-24M bezeichnet worden. Die Anzahl von Verbindungen auf der Eingangsseite ist auf N verringert worden, und die Anzahl von Verbindungen auf der Ausgangsseite des optischen Schalters ist auf M verringert worden, indem eine Anzahl von n von Wellenlängenkanälen 25A1-25An, ..., 25N1-25Nn in jeder Verbindung 23A-23N auf der Eingangsseite multiplexiert werden und indem eine Anzahl n von Wellenlängenkanälen 26A1-26An, ..., 26M1-26Mn in jeder Verbindung 24A-24M auf der Ausgangsseite multiplexiert werden. Normalerweise ist M gleich zu N, wenn es nicht erforderlich ist, den optischen Schalter zu konzentrieren oder zu erweitern. Die Sender und die Empfänger befinden sich normalerweise in einem großen Abstand von dem optischen Schalter. Jede Verbindung erfaßt eine Anzahl n von Sendern bzw. Empfängern. Auf der Senderseite sind N-Gruppen von jeweils n-Sendern mit jeweiligen optischen Verbindungen 23A-23N mit Hilfe eines jeweiligen optischen Kopplers 27A-27N des Typs n:1 verbunden. Gruppen von n-Empfängern sind mit jeder optischen Ausgangsverbindung 24A-24M mit Hilfe eines jeweiligen optischen Teilers 28A-28M des Typs 1:n verbunden. Empfänger sind auch in einem Abstand von dem optischen Schalter 30 angeordnet. In jeder Sendergruppe von n-Sendern und jeder Empfängergruppe von n-Empfängern weist jeder Sender und jeder Empfänger jeweils einen gleichzeitigen Zugriff auf einen einzigartigen Wellenlängenkanal auf. Der optische Schalter 30 kann irgendeinen der Eingangswellenlängenkanäle auf irgendeine der optischen Eingangsverbindungen 23A-N unabhängig von irgendeiner der optischen Ausgangsverbindungen 24A-M schalten. Wenn zwei oder mehrere Wellenlängenkanäle auf der gleichen Wellenlänge auf verschiedenen optischen Eingangsverbindungen liegen und wenn diese zwei Wellenlängenkanäle auf ein und die gleiche optische Ausgangsverbindung adressiert werden, wird eine Kollision auftreten und übrige Kanäle, die die beiden oder mehrere Kanäle mit zueinander der gleichen Wellenlänge enthalten, werden mit der Ausnahme von einem blockiert.
Wie in der Einleitung erwähnt, sind verschiedene Anstrengungen durchgeführt worden, um eine Wellenlängenumwandlung in diesem Zustand zu erreichen, obwohl es immer erforderlich gewesen ist, eine derartige Umwandlung auf Kosten einer Unterbrechung des optischen Pfads durch den Schalter zu bewirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wellenlängendomäne anstelle davon so erweitert, daß geeignete Wellenlängen bereits in den Sendern gewählt werden können. Die Sender, die diesbezüglich verwendet werden, sind abstimmbare Laser, die allgemein mit 31A1-31An, ..., 31N1-31Nn bezeichnet sind. Es kann mathematisch gezeigt werden, beispielsweise im Vergleich mit dem Clos-Prinzip, daß die kleinste Anzahl von verfügbaren Wellenlängen in den Wellenlängendomänen 2n-1 sein sollte, wenn eine Anzahl von n von Wellenlängen gleichzeitig auf jeder Verbindung übertragen werden sollen. Demzufolge sollte es möglich sein, jeden abstimmbaren Laser 31 auf 2n-1 verschiedene Wellenlängen abzustimmen.
Die verwendeten Empfängerfilter sind auch vorzugsweise Laserverstärker 32A1-32An, ..., 32M1-32Mn, die jeweils auf jede der 2n-1 verschiedene Wellenlängen abgestimmt werden.
Die wellenlängen-multiplexierten Signale auf jeder Einsatzverbindung 23A-23N kommen auf Eingängen 33A-33N auf dem optischen Schalter 30 an. Mit jedem Eingang ist ein jeweiliger Teiler 35A-35N des 1:n Typs verbunden. Jeder Teiler teilt die Eingangssignale auf einer jeweiligen Verbindung in eine Anzahl n von Zweigen. Somit werden n- Zweige 37A1-37An auf dem optischen Teiler 35A gebildet und eine Gruppe von n-Zweigen 37N1-37Nn existiert auch auf dem Ausgang des Teilers 35N. Eine einzelne Wellenlänge wird dann von jedem Zweig gewählt, mit Hilfe eines abstimmbaren optischen Wellenlängenfilters, wodurch eine Anzahl n von verschiedenen Wellenlängenkanälen 41A1-41An erzeugt wird. Somit wird eine erste Gruppe von n-abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern 39A1-39An an dem optischen Teiler 35A gefunden, eine ähnliche zweite Gruppe von abstimmbaren Wellenlängenfilters befindet sich an dem nächsten folgenden Teiler etc. bis zu den Ausgängen des optischen Teilers 35N, an dem eine Gruppe von n abstimmbaren Wellenlängenfiltern 39N1-39Nn in jeweiligen Zweigen angeordnet ist. Somit befindet sich eine Gruppe von n Wellenlängenkanälen an jedem Teiler. Die Wellenlängenkanäle, die man an dem Teiler 35N findet, sind mit 41N1-41Nn bezeichnet. Jedes abstimmbare Wellenlängenfilter 39 ist z. B. ein DBR-Filter (verteiltes Bragg-Reflektor-Filter) oder ein DBF-Filter (verteiltes Rückkopplungs-Filter). Ein abstimmbares Wellenlängenfilter ist ein Laser, der optisch auf ein mäßiges Ausmaß gepumpt wird und der das von dem Filter übertragene Signal verstärkt, um dadurch die Teilungsverluste zu kompensieren. Das übertragene Signal kann auch verstärkt werden, bevor es das folgende optische Schaltelement betritt.
Nun wird der Teiler 35A betrachtet. Da nur ein Wellenlängenkanal in jedem Zwei zugelassen wird, wird die Anzahl n von Wellenlängenkanälen unter einer Anzahl n von Eingängen 43A1-43An an ein optisches Schaltelement 45A verteilt, das einen Teil des optischen Schalters 30 bildet. Dementsprechend ist jedes der optischen Schaltelemente 45B- 45N auf jeder übrigen N-1 Gruppen vorhanden, die jeweils eine Anzahl von n von optischen abstimmbaren Wellenlängenfiltern umfassen. Jedes optische Schaltelement ist ein n x M Schalter. Jedes Schaltelement 45A-45N arbeitet somit als ein Ausgangsverbindungsschalter, und zwar aufgrund der Tatsache, daß es die verschiedenen Wellenlängenkanäle auf den Eingängen mit einer Anzahl M von verschiedenen Ausgangsverbindungen verbindet. Diesbezüglich werden eine Anzahl M von optischen Kopplern 34A-34M des Typs N:1 verwendet, die jeweils eine Anzahl N von Eingängen 36A1-36An, ..., 36M1-36Mn aufweisen. Der Ausgang von jedem optischen Koppler ist mit einer jeweiligen der Ausgangsverbindungen 24A-24M verbunden. In Abhängigkeit von dem Pfad, der durch die Schaltelemente 45a- 45n hergestellt wird, werden Signale von einem, zwei oder maximal bis zu einer Anzahl N von Schaltelementen auf die optische Verbindung 24A herausgehen. Das gleiche trifft auf die übrigen optischen Koppler 34B-34M zu. Es ist deshalb ersichtlich, daß jedes Schaltelement 45A-45N einen Zugriff auf jede der Ausgangsverbindungen 24A-24M aufweist. Ein Maximum von n verschiedenen Wellenlängenkanälen können auf einer jeweiligen Ausgangsverbindung gleichzeitig übertragen werden. Die Ausgänge von den optischen Kopplern 34 sind mit Ausgängen 38A-38M des optischen Schalters 30 verbunden. Mit diesen Ausgängen ist eine jeweilige der optischen Ausgangsverbindungen 24A-N verbunden. Sämtliche Wellenlängenkanäle, die auf die gleiche optische Ausgangsverbindung adressiert werden, werden in dem optischen Schalter 30 auf den gleichen Ausgang des Schalters geschaltet. Keine Kollision wird auftreten, da sämtliche Wellenlängenkanäle mit einzigartigen Wellenlängen in ein und dem gleichen Schaltelement 45 codiert werden. Jedes Schaltelement 45A-N kann einen Laserverstärker in der Schalterstruktur umfassen, wenn das Schaltelement halbleitergestützt ist, z. B. InP.
Wenn die Schaltelemente vom Halbleiter-Typ sind, dann können die optischen Laserverstärker in die Schaltelemente integriert werden, um Leistungsverluste auszugleichen.
Wenn optische Laserverstärker verwendet werden, wie in dem vorangehenden Abschnitt spezifiziert, dann tritt ein Nebensprechen zwischen verschiedenen Wellenlängenkanälen auf, wenn die Wellenlängenkanäle durch ein und den gleichen optischen Laserverstärker laufen. Ein optischer Schalter, der gemäß der Erfindung ausgelegt ist, weist ausschließlich einzigartige Wellenlängenkanäle an den Eingängen 43 der Schaltelemente auf. Vorausgesetzt, daß der interne Aufbau der Schaltelemente so ist, daß die Wellenlängenkanäle während ihres Durchlaufens durch die Laserverstärker getrennt gehalten werden, wird das Nebensprechen nicht auftreten. Als Beispiel eines möglichen internen Aufbaus des Schalters wird auf die bekannte Baumstruktur oder auf die Struktur, die der voranstehend erwähnten Veröffentlichung Technical Digest, Seite 178, beschrieben ist, verwiesen.
Der in Fig. 2 dargestellte optische Schalter umfaßt auch eine Steuereinheit 40, die mit einem Prozessor und einer Software versehen ist, teilweise zum Herstellen von Kopplungspfaden durch die Schaltelemente 45A-N und teilweise zum Abstimmen von N+N+M Gruppen, die jeweils eine Anzahl n von abstimmbaren Wellenlängenfiltern 25, 39 und 26 umfassen. Steuersignale zum Aufbauen einer Verbindung und für eine Wellenlängenabstimmung werden über ein getrenntes Signalnetz getrennt übertragen, das für das Netz individuell ist, in dem die optischen Verbindungen enthalten sind. Das verwendete Signalnetz ist normalerweise ein existierendes Kabel und/oder ein Funkverbindungsnetz. Die Steuereinheit und ihr Prozessor weisen eine Wellenlänge dem Sender zu und stimmen das Sender- Wellenlängenfilter ab. Dem Empfänger wird die gleiche Wellenlänge zugewiesen, und er wird auf diese Wellenlänge abgestimmt. Schließlich baut die Steuereinheit Pfade durch den Schalter auf, indem ein Wellenlängenfilter 39 abgestimmt wird und ein Pfad durch ein Schaltelement 45 eröffnet wird, welcher zu der Verbindung 24 führt, die zu dem Empfänger führt. Diese Prozedur findet für jedes Sender-Empfänger-Paar statt.
Fig. 3 zeigt eine Anwendung eines erfindungsgemäßen optischen Schalters, bei dem der Schalter in einem Netzknoten eines Bündelnetzes enthalten ist und als ein optischer Kreuzverbinder arbeitet, der den Hauptteil des Netzverkehrs durch den Schalter richtet und die Eingangsverbindungen und ihre jeweiligen Wellenlängenkanäle insgesamt über Kreuz verbindet. Beispielsweise können sämtliche optischen Signale auf der Eingangsverbindung 23A durch den Schalter 30 so geschaltet werden, daß sämtliche Kanäle auf der optischen Ausgangsverbindung 24B existieren werden.
Jedoch ist es in einigen Fällen wünschenswert, bestimmte Wellenlängenkanäle auf einer Eingangsverbindung unter mehreren Ausgangsverbindungen neu zu verteilen, und diesbezüglich ist der Schalter 30 mit einem digitalen Kreuzverbinder 50 mit einer Eingangsseite 51 in einer Ausgangsseite 52 versehen. Eine vorgegebene Anzahl, eine Anzahl L, von Eingangsverbindungen 53A-53L ist mit einer entsprechenden Anzahl der Ausgänge 38 des Schalters 30 verbunden, und eine entsprechende Anzahl, eine Anzahl L, von Ausgangsverbindungen 54A-2 ist zwischen die Ausgangsseite des Kreuzverbinders 50 und einer entsprechenden Anzahl von Eingängen 33 auf der Eingangsseite des Schalters 30 geschaltet. Jede der L Anzahl von Eingangsverbindungen 53A-L läuft an einen jeweiligen optischen Teiler 55A-55L. Sämtliche Wellenlängenkanäle, die auf der optischen Eingangsverbindung 53A auftreten, werden in eine Anzahl n von Zweigen 57A-57n aufgeteilt, z. B. in dem Teiler 55A. Somit werden sämtliche Wellenlängenkanäle, die man auf der optischen Verbindung 53A findet, in jeder derartigen Verzweigung gefunden. Somit wird jede Eingangsverbindung in einer Anzahl n von Verzweigungen in einem jeweiligen optischen Teiler 55A-55L aufgeteilt, dessen jeweilige Zweige mit 57A1-57An, ..., 57L1-57Ln bezeichnet sind. Ein jeweiliges optisch abstimmbares Wellenlängenfilter 59A1-59An, ..., 59L1-59Ln ist in jedem der Zweige 57A1-57Ln, ..., 57L1-57Ln enthalten.
Jede Ausgangsverbindung 54A, 54L von dem digitalen Kreuzverbinder ist mit einem jeweiligen optischen Koppler 56A-56L des Typs n:1 verbunden. Somit gibt es eine Anzahl L von optischen Kopplern. Zwischen jedem optischen Koppler und die Ausgangsseite des digitalen Kreuzverbinders ist eine Anzahl von L von Gruppen geschaltet, wobei jede Gruppe n abstimmbar optische Wellenlängenfilter 58A1-58An, ..., 58L1- 58Ln umfaßt.
Sämtliche Wellenlängenfilter 58 und 59 können auf irgendeine Wellenlänge abgestimmt werden, die aus den voranstehend erwähnten 2n-1 Wellenlängen gewählt ist. Wellenlängen- multiplexierte Signale, die z. B. auf der optischen Verbindung 53A ankommen, werden in dem optischen Teiler 55A in eine Anzahl n von Zweigen aufgeteilt und das Wellenlängenfilter in jeder derartigen Verzweigung ermöglicht den Durchgang nur einer Wellenlänge, die dem digitalen Kreuzverbinder eingegeben wird, an dem das Signal demultiplexiert und für eine Übertragung auf neue, getrennte Wellenlängenkanäle neu verteilt wird. Diese neuen Wellenlängenkanäle werden an die optische Vermittlungsstelle 30 übertragen, wo sie wieder in dem Bündelnetz herausgeschaltet werden. Wenn z. B. ein Teil des Signals auf der Eingangsverbindung 53A und ein Teil des Signals auf der Eingangsverbindung 53L, wobei diese beiden Signale auf unterschiedlichen Wellenlängen liegen, aber auf die gleiche Ausgangsverbindung geschaltet werden sollen, nicht per se jeweils einen neuen Wellenlängenkanal füllen, packt der digitale Kreuzverbinder die Signale zusammen in einen einzelnen Wellenlängenkanal. Dies verwendet die Kanalresourcen zu einem besseren Effekt.
Der Übersichtlichkeit halber ist die Steuereinheit 40 in der Darstellung der Fig. 3 nicht gezeigt, wobei die Steuereinheit zum Abstimmen jedes Wellenlängenfilters 37, 58 und 59 dient, das in dem optischen Kreuzverbinder 30, 50 enthalten ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, und daß Modifikationen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche durchgeführt werden können.

Claims

1, Ein optisch geschaltetes wellenlängen-multiplexiertes Netz, umfassend N-Eingangsverbindungen (23A-23N), M- Ausgangsverbindungen (24A-24N) und eine NxM Schaltmatrix, die die Ausgangsenden der Eingangsverbindungen und die Eingangsenden der Ausgangsverbindungen untereinander verbindet, wobei die Verbindungen eine maximale Anzahl n von multiplexierten Wellenlängen führen können, und wobei das Netz ferner umfaßt:

N Gruppen von n ersten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern (31A-31An, ..., 31N1-31Nn) zum Empfangen von optischen Eingangssignalen in das Netz hinein;

N erste nx1 optische Kombinierer (27A-27N), die jede Gruppe von n ersten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern mit dem Eingangsende der entsprechenden Eingangsverbindungen verbinden;

M erste 1xn optische Teiler (28A-28M), deren Eingang jeweils mit dem entsprechenden Ausgangsverbindungs- Ausgangsende verbunden ist;

M Gruppen von n zweiten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern (32A1-32An, ..., 32M1-3214n), wobei jede Gruppe mit den Ausgängen des entsprechenden ersten optischen Teilers verbunden ist, wobei die zweiten abstimmbaren, optischen Filter angeordnet sind, um optische Ausgangssignale von dem Netz zu übertragen; und

eine Steuereinrichtung (40);

wobei die optische Schaltmatrix (30) umfaßt:

N Eingänge (33A-33N), die jeweils mit dem Ausgangsende der entsprechenden Eingangsverbindung verbunden sind;

N zweite 1xn optische Teiler (35A-35N), deren Eingang jeweils mit dem entsprechenden Schaltmatrixeingang verbunden sind;

N Gruppen von n dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern (39A1-39An, ..., 39N1-39Nn), wobei jede Gruppe mit den Ausgängen des entsprechenden zweiten optischen Teilers verbunden ist;

M zweite nx1 optische Kombinierer (34A-34M);

M Ausgänge (38A-38M), mit denen jeweils der Ausgang des entsprechenden zweiten optischen Kombinierers verbunden ist, wobei jeder Ausgang mit dem Eingangsende der entsprechenden Ausgangsverbindung verbunden ist; und

N optische nxN Schaltelemente (45A-45N), wobei die Eingänge (43A1-43An,.., 43N1-43Nn) jedes Schaltelements mit der entsprechenden Gruppe von dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern verbunden sind und ein Ausgang von dessen Ausgängen mit dem entsprechenden Eingang jedes zweiten optischen Kombinierers verbunden ist;

wobei die Steuereinrichtung arbeitet, um die ersten, zweiten und dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfilter zu steuern, um auf irgendeiner Wellenlänge, die aus 2n-1 verschiedenen Wellenlängen gewählt ist, zu senden, und die optischen Schaltelemente so zu steuern, daß irgendeine der multiplexierten Wellenlängen auf irgendeiner der Eingangsverbindungen auf irgendeine der Ausgangsverbindungen in einer optisch nicht unterbrochenen Weise geschaltet werden kann.

2. Ein optisch geschaltetes wellenlängen-mulitplexiertes Netz nach Anspruch 1, wobei jedes erste, zweite und dritte abstimmbare, optische Wellenlängenfilter (31A1- 31An, 32A1-32An) einen optischen Verstärker umfaßt.

3. Ein optisch geschaltetes wellenlängen-multiplexiertes Netz nach Anspruch 2, wobei der optische Verstärker ein Laser des DBR- (verteilter Bragg-Reflektor) oder DFB- (verteilte Rückkopplung) Typs ist, der optisch auf ein mäßiges Ausmaß gepumpt ist.

4. Ein optisch geschaltetes wellenlängen-multiplexiertes Netz nach Anspruch 3, wobei jedes nxM optische Schaltelement (45A-45N) in einer an sich bekannten Weise optisch verstärkende Elemente umfaßt, wobei jedes von diesen lediglich eine Wellenlänge verstärkt.

5. Ein optischer Kreuzverbinder, umfassend eine optische Schaltmatrix (30) nach Anspruch 1, bei der die Eingangs- und Ausgangsverbindungen (23A-23N, 24A-24N) in ein Netz von Bündelleitungen enthalten sind, die wellenlängen- multiplexierte optische Signale transportieren, und ferner umfassend einen digitalen Kreuzverbinder (DCC) (50) mit einer Eingangsseite (51) und mit einer Ausgangsseite (52), wobei L Ausgangsverbindungen der optischen Schaltmatrix (30) als DCC-Eingangsleitungen (53A-53L) mit der Eingangsseite des digitalen Kreuzverbinders über einen jeweiligen lxn DCC optischen Teiler (55A-55L) verbunden sind, wobei L Eingangsleitungen der optischen Schaltmatrix (30) als DCC-Ausgangsleitungen (54A-54L) mit der Ausgangsseite des digitalen Kreuzverbinders über einen jeweiligen DCC optischen Koppler (56A-56L) verbunden sind, wobei L Gruppen von n vierten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern (59A1-59An ... 59L1-59Ln) zwischen einem jeweiligen der DCC optischen Teiler und jeweilige Eingänge der DCC Eingangsseite (51) geschaltet sind, und L-Gruppen von n fünften abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern (8A1-58An ... 58L1-58Ln) zwischen einen jeweiligen der DCC optischen Koppler und jeweilige Ausgänge auf der DCC-Ausgangsseite (52) geschaltet sind.

6. Ein Verfahren zum Schalten von wellenlängen- multiplexierten optischen Signalen in einem optischen Schaltnetz, umfassend N Eingangsverbindungen (23A-23N), M Ausgangsverbindungen (24A-24N) und eine MxN Schaltmatrix (30), die die Ausgangsenden der Eingangsverbindungen mit den Eingangsenden der Ausgangsverbindungen untereinander verbindet, wobei das Netz ferner umfaßt:

N Gruppen von n ersten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern zum. Empfangen von optischen Eingangssignalen in das Netz hinein;

N erste nx1 optische Kombinierer (27A-27N), die jede Gruppe der n ersten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfilter mit dem Eingangsende der jeweiligen Eingangsverbindung verbinden;

M Gruppen von zweiten abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern (32A1-32An, ..., 32M1-32Mn), wobei jede Gruppe mit den Ausgängen des entsprechenden ersten optischen Teilers verbunden ist, wobei die zweiten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfilter angeordnet sind, um Ausgangssignale von dem Netz zu übertragen; und

eine Steuereinrichtung (40);

wobei die optische Schaltmatrix (30) umfaßt:

N zweite 1xn optische Teiler (35A-35N), deren Eingang jeweils mit dem entsprechenden Schaltmatrixeingang verbunden ist;

N Gruppen von dritten abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern (39A1-39An, ... 39N1-39Nn), wobei jede Gruppe mit den Ausgängen des entsprechenden zweiten optischen Teilers verbunden ist;

M zweite nx1 optische Kombinierer (34A-34M);

M Ausgänge (38A-38M), mit denen jeweils der Ausgang des entsprechenden zweiten optischen Kombinierers verbunden ist, wobei jeder Ausgang mit dem Eingang der entsprechenden Ausgangsverbindung verbunden ist; und

N optische nxM optische Schaltelemente (45A-45N), wobei die Eingänge (43A1-43An, ..., 43N1-43Nn) jedes Schaltelements mit den entsprechenden Gruppen von dritten abstimmbaren optischen Wellenlängenfiltern verbunden sind und ein Ausgang von dessen Ausgängen mit dem entsprechenden Eingang jedes zweiten optischen Kombinierers verbunden ist;

wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Senden von maximal n optischen Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen auf jeder der Eingangs- und Ausgangsverbindungen (23A-23N; 24A-24N);

Erweitern der Wellenlängendomäne an jeder der Eingangs- und Ausgangsverbindungen auf 2n-1 verschiedene Wellenlängen durch die Bereitstellung der Gruppen von ersten, zweiten und dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfiltern, wobei jedes Filter in jeder Gruppe durch die Steuereinrichtung (40) auf die 2n-1 verschiedenen Wellenlängen abstimmbar ist;

Steuern, durch die Steuereinrichtung (40), der ersten, zweiten und dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfilter, um irgendeine Wellenlänge, die aus den 2n-1 verschiedenen Wellenlängen gewählt ist, zu übertragen, so daß irgendeine der multiplexierten Wellenlängen auf irgendeiner der Eingangsverbindungen auf irgendeine der Ausgangsverbindungen in einer optisch nicht unterbrochenen Weise geschaltet werden kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Netz ein erstes optisches Signal mit einer ersten Wellenlänge (λ&sub2;) von einer Eingangsverbindung auf eine adressierte Ausgangsverbindung schalten soll, die bereits ein anderes optisches Signal der ersten Wellenlänge (λ&sub2;) führt, wobei die Steuereinrichtung (40) die ersten, zweiten und dritten abstimmbaren, optischen Wellenlängenfilter auf eine zweite Wellenlänge (λ&sub3;) neu abstimmt, die vorher entweder in der Eingangsverbindung oder in der adressierten Ausgangsverbindung nicht verwendet wurde, so daß das erste optische Signal durch die Eingangsverbindung und die adressierte Ausgangsverbindung bei der zweiten Wellenlänge läuft.