DE69233333T2

DE69233333T2 - Optisches-ATM-Selbstlenkungsvermittlungssystem mit einer verringerten Zellenkopfbitanzahl

Info

Publication number: DE69233333T2
Application number: DE69233333T
Authority: DE
Inventors: Makoto Minato-ku Nishio
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2012-12-01
Also published as: US5432627A; DE69228364D1; EP0545340B1; US5506714A; EP0545340A2; EP0545340A3; CA2084102C; DE69228364T2; EP0794683A3; EP0794683B1; EP0794683A2; CA2084102A1; DE69233333D1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein optische Vermittlungssysteme und insbesondere ein optisches Vermittlungssystem mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) für ein Breitband-ISDN (diensteintegrierendes Digitalnetz).
Ein photonisches Paketvermittlungssystem mit Eingangspuffern wird beschrieben in einer Arbeit mit dem Titel "Photonic Packet Switch Based on VSTEP Two-Dimensional Array" (Photonische Paketvermittlung auf der Basis eines zweidimensionalen Matrix von elektro-photonischen Bauelementen mit Übertragung senkrecht zur Oberfläche (VSTEP)), S. Suzuki u. a., Photonic Switching, 1991 Technical Digest Series 6.–8. März 1991, Salt Lake City, Utah, gemeinsam gefördert von der Optical Society of America, IEEE/Lasers and Electro-Optics Society. Auf die Eingangspuffer folgt ein selbstlenkendes optisches Netz zur Leitweglenkung eines in das Netz eingekoppelten Pakets oder einer ATM-Zelle von den Puffern über eine Matrix aus spannungsgesteuerten optischen Gattern zu einem der Ausgänge des Netzes, in Abhängigkeit davon, ob ein elektrisches Durchschalt- bzw. Gattersteuersignal zeitlich mit einem Kopfbit der Zelle zusammenfällt.
Wenn ein selbstlenkendes optisches (N × N)-Netz unter Anwendung des Koinzidenz-Leitwegverfahrens realisiert wird, wären N² Kopfbits für die Leitweglenkung von ATM-Zellen zu einem der Ausgänge des Netzes ohne Kollision mit anderen Zellen an den Ausgängen erforderlich, da alle Positionen der Ausgänge sowie die Eingänge identifiziert werden müssen. Diese Zahl würde mit zunehmender Anzahl der Eingänge und Ausgänge unzulässig ansteigen, da die Kopfbits den Durchsatz des Systems vermindern. Wenn eine Prioritätssteuerung realisiert wird, ist eine zusätzliche Menge von Zeitschlitzen erforderlich. Außerdem kann das bekannte Photonische Vermittlungssystem nicht den Wunsch erfüllen, Kopien einer Zelle gleichzeitig zu mehreren Zielen zu lenken.
In dem Dokument LEE: „Nonblocking copy networks for multicast packet switching" IEEE Journal on selected areas in communication, vol. 6, no. 9, December 1988, Seiten 1455 bis 1467, XP000001604 New York US, beschreibt eine ATM(asynchronere Übertragungsmodus)-Vermittlungssystem mit einem Kopiernetzwerk mit mehreren Eingängen zum Erzeugen von Kopien einer ATM-Zelle und zum Verteilen dieser Kopien auf mehrere Ausgänge des Kopiernetzwerkes entsprechend den Kopierbits.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die optischen Kopfbits eines optischen ATM-Vermittlungssystems zu verringern, um dessen Durchsatz zu verbessern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches ATM-Vermittlungssystem bereitzustellen, das die Ausführung einer Prioritätssteuerung an ATM-Zellen ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein ATM-Vermittlungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, Kopien von ATM-Zellen zu mehreren Zielen zu lenken.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines optischen (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystems nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform und 1a ein Blockschaltbild einer Leitungsschnittstelleneinheit gemäß 1;
2 ein Blockschaltbild des selbstlenkenden (2 × 4)-Netzes gemäß 1;
3 ein mit 2 verbundenes Impulsdiagramm;
4 ein Blockschaltbild eines optischen (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystems nach einer zweiten beispielhaften Ausführungsform;
5 ein Blockschaltbild des selbstlenkenden (2 × 2)-Netzes gemäß 4;
6 ein Blockschaltbild eines optischen (2 × 4)-ATM-Vermittlungssystems nach einer dritten beispielhaften Ausführungsform;
7 ein Blockschaltbild des selbstlenkenden (2 × 4)-Netzes gemäß 6;
8 ein mit 7 verbundenes Impulsdiagramm;
9 ein Blockschaltbild eine optischen (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystems nach einer vierten beispielhaften Ausführungsform, und 9a ein Blockschaltbild einer Leitungsschnittstelle gemäß 9;
10 ein mit 9 verbundenes Impulsdiagramm;
11 und 12 Blockschaltbilder von alternativen Formen der Ausführungsform gemäß 9;
13 ein Blockschaltbild eines optischen (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystems nach einer fünften beispielhaften Ausführungsform;
14 ein mit 13 verbundenes Impulsdiagramm;
15 ein Blockschaltbild einer Sortiereinrichtung gemäß 13;
16 ein mit der Sortiereinrichtung von 15 verbundenes Impulsdiagramm;
17 ein Blockschaltbild eines Prioritätsgatters gemäß 13;
18 ein mit dem Prioritätsgatter von 17 verbundenes Impulsdiagramm;
19 ein mit dem Prioritätsgatter von 17 verbundenes Impulsdiagramm mit Verwendung modifizierter Spannungs- und Prioritätsimpuls-Wellenformen;
20 und 21 Blockschaltbilder von alternativen Formen der fünften beispielhaften Ausführungsform;
22 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein optisches Kopiernetz in Verbindung mit einem selbstlenkenden optischen Netz verwendet wird;
23a und 23b Blockschaltbilder einer Leitungsschnittstelle gemäß 22;
24 ein Blockschaltbild des Kopiernetzes gemäß 22; und
25 ein mit 24 verbundenes Impulsdiagramm.
In der nachstehenden Beschreibung bezeichnen die erste oder die ersten beiden Ziffern des Bezugszeichens eines Elements die Figur, in der das Element auftritt.
Zunächst ist in 1 ein optisches (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystem (Vermittlungssystem mit asynchronem Übertragungsmodus) nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Ankommende elektrische Pakete oder ATM-Zellen von 53 Byte Länge werden in Leitungsschnittstelleneinheiten 101 und 102 des Vermittlungssystems eingegeben, wo ihre Zellenköpfe durch einen Übersetzer 103 für ankommende Zellenköpfe (1a) analysiert und durch einen elektrooptischen Wandler 104 in optische Signale umgewandelt und an einen optischen Kopfgenerator 105 angelegt werden. Das erfindungsgemäße optische Vermittlungssystem definiert einen optischen Kopf bzw. Zellenkopf, der jeder ATM-Zelle vorausgeht. Der optische Kopf wird in gleich große Zeitschlitze aufgeteilt, die mit dem Systemtakt synchronisiert und verschiedenen Zielen eindeutig zugeordnet sind. Der Kopfübersetzer 103 ist mit dem Systemtakt synchronisiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Position eines Zeitschlitzes anzeigt, in den ein optisches Kopfbit zu Leitweglenkungszwecken entsprechend der Analyse eines in der empfangenen ATM-Zelle enthaltenen Zielcodes eingefügt werden soll. Das Zeitschlitzanzeigesignal wird zum optischen Kopfgenerator 105 ausgegeben, um das Einfügen eines optischen Kopfbits in die angezeigte Position eine optischen Kopfes zu ermöglichen, welcher der optischen ATM-Zelle vom elektrooptischen Wandler 104 vorausgeht. Das Ausgangssignal vom Kopfgenerator 105 jeder Schnittstelleneinheit ist daher eine Reihe aus einem optischen Kopf und einer optischen 53-Byte-ATM-Zelle und wird als Ausgangssignal der Schnittstelleneinheit abgegeben. Die Ausgangssignale der Schnittstelleneinheiten 101 bzw. 102 werden über Lichtwellenleiter 111 bzw. 112 in entsprechende Eingänge eines selbstlenkenden optischen (2 × 4)-Netzes 120 eingekoppelt, in dem sie zu einem seiner Ausgänge vermittelt oder übertragen werden, die mit Wellenleitern 131–134 gekoppelt sind. Die Wellenleiter 131, 132 sind mit entsprechenden Eingängen einer herkömmlichen optischen raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 141 verbunden, und die Wellenleiter 133, 134 sind mit entsprechenden Eingängen einer optischen raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 142 gekoppelt.
Jede dieser raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtungen wird als Reaktion auf ein von einer Steuereinrichtung 180 zugeführtes Vermittlungssignal so gesteuert, daß sie abwechselnd (sequentiell) einen ihrer Ausgänge auswählt, um einen Schaltweg zwischen dem Eingang, an dem das optische Signal von der vorhergehenden Stufe anliegt, und dem gewählten Ausgang herzustellen. Wie später beschrieben wird, empfängt die Steuereinrichtung 180 ein Leitsignal über einen Signalbus 170 von dem selbstlenkenden Netz 120, um das Vermittlungssignal für die Kopplung zu den raumgeteilten Vermittlungseinrichtungen 141, 142 zu erzeugen.
Die Ausgänge der raumgeteilten Vermittlungseinrichtung 141 sind mit den optischen Silospeichern (FIFO-Speichern) 151, 152 verbunden, deren Ausgangssignale durch einen optischen Kombinator 161 kombiniert und einem Ausgangswellenleiter 171 zugeführt werden. Ebenso sind die Ausgänge der raumgeteilten Vermittlungseinrichtung 142 mit optischen FIFO-Speichern 153, 154 verbunden, deren Ausgangssignale durch einen optischen Kombinator 162 kombiniert und einem Ausgangswellenleiter 172 zugeführt werden. Auf diese Weise werden die Zellen in den entsprechenden Pufferspeichern 151–154 in Warteschlangen eingereiht, um einen möglichen Ausgangskonflikt mit anderen Zellen zu vermeiden, die für das gleiche Ziel bestimmt sind.
Wie in 2 gezeigt, weist das selbstlenkende (2 × 4)-Netz 120 optische Verteiler 201 bzw. 202 auf, an denen die Wellenleiter 111 bzw. 112 abgeschlossen werden. Die durch den Wellenleiter 111 zugeführten optischen ATM-Zellen werden durch den Verteiler 201 in zwei identische Signale aufgespalten, die optischen Gattern 211 und 213 zugeführt werden, deren Ausgangsanschlüsse über Wellenleiter 131, 132 mit den entsprechenden Eingängen der raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 141 verbunden sind. Auf ähnliche Weise wird die durch den Wellenleiter 112 zugeführte optische Zelle durch den Verteiler 202 in zwei identische Signale aufgespalten, die optischen Gattern 212 bzw. 214 zugeführt werden, deren Ausgänge mit Wellenleitern 134 bzw. 135 verbunden sind. Ein elektri scher Impulsgenerator 250 ist vorgesehen, um einen ersten Spannungssteuerimpuls 301 (siehe 3) über die Widerstände 221 bzw. 222 an die Steuerelektrode der optischen Gatter 211 bzw. 212 und einen zweiten Spannungssteuerimpuls 302 über die Widerstände 223 bzw. 224 an die optischen Gatter 213 bzw. 214 anzulegen. Mit den Steuerelektroden der optischen Gatter 211 bis 214 sind jeweils Spannungssensoren 231–234 verbunden. Wie weiter unten beschrieben, tritt an dem Steueranschluß jedes optischen Gatters infolge eines durch den dazugehörigen Widerstand fließenden Stromes ein merklicher Spannungsabfall auf, wenn das Kopfbit eines ankommenden optischen Signals zeitlich mit einem anfänglichen Hochspannungsabschnitt oder Kopf eines am Gatter anliegenden Spannungsimpulses zusammenfällt. Der an jedem dieser optischen Gatter entstehende Spannungsabfall wird durch den dazugehörigen Spannungssensor erfaßt. Beim Erfassen eines Spannungsabfalls erzeugen die Spannungssensoren 231–234 entsprechende Ausgangssignale auf den Steuersignalleitungen 241 bis 244, die gebündelt werden, um den Signalbus 170 zur Steuereinrichtung 180 zu bilden.
Wie in 3 dargestellt, triggert der Kopf jedes Spannungsimpulses, der an das entsprechende optische Gatter angelegt wird, bei Übereinstimmung mit dem Leitkopfbit eines ankommenden optischen Signals das Gatter in einen Lichtübertragungszustand und verbraucht dabei seine Lichtenergie, und der darauf folgende Sockelabschnitt des Spannungsimpulses hält das Gatter im Lichtübertragungszustand, um den Durchgang des Datenabschnitts des optischen Signals durch das Gatter zu ermöglichen. Daher verliert jedes optische Signal beim Verlassen des optischen Gatters sein Leitkopfbit, und am Ausgang des Gatters erscheint nur der Datenabschnitt der ATM-Zelle.
Genauer gesagt, der Spannungsimpuls 301 steigt zum Zeitpunkt t₁ von der Amplitude null auf die höchste Amplitude V_H an und fällt zum Zeitpunkt t₂ auf einen niedrigeren Pegel oder Sockel V_L und zum Zeitpunkt t₆ auf null ab, während der Spannungsimpuls 302 zum Zeitpunkt t₂ von der Amplitude null auf die höchste Amplitude V_H ansteigt und zum Zeitpunkt t₃ auf den Sockel V_L und zum Zeitpunkt t₆ auf null abfällt. Jede ATM-Zelle weist ein Leitkopfbit auf, das während eines Zeitschlit zes zwischen t₁ und t₃ existiert, gefolgt von einer Serie von 53-Byte-Datenbits, die zwischen t₄ und t₅ existieren. Es wird angenommen, daß die Zellen A bzw. C während des ersten bzw. des zweiten Intervalls von der gleichen oder von verschiedenen Quellen hervorgebracht und auf den Wellenleiter 111 multiplexiert werden, und daß die Zellen B bzw. D gleichfalls während des ersten bzw. des zweiten Intervalls hervorgebracht und auf den Wellenleiter 112 multiplexiert werden. Zur Erläuterung werde angenommen, daß die Leitkopfbits Ra, Rc und Rd der ATM-Zellen A, C und D während des gleichen Zeitschlitzes t₁–t₂ des Kopfintervalls t₁–t₃ auftreten, und daß das Leitkopfbit Rb der Zelle B während des Zeitschlitzes t₂–t₃ auftritt.
Da das Kopfbit Ra zeitlich mit dem Kopf des Spannungsimpulses 301 zusammenfällt, der an den Gattern 211 und 212 anliegt, wird der Datenabschnitt Da der Zelle A durch das Gatter 211 zum Wellenleiter 131 durchgelassen, und da das Kopfbit Rb zeitlich mit dem Kopf des Spannungsimpulses 302 zusammenfällt, der an den Gattern 213, 214 anliegt, wird der Datenabschnitt Db der Zelle B durch das Gatter 214 zum Wellenleiter 134 durchgelassen. Auf die gleiche Weise fallen die Kopfbits Rc und Rd zeitlich mit dem Kopf des Spannungsimpulses 301 zusammen. Folglich werden die Datenabschnitte Dc und Dd der Zellen C und D durch die Gatter 211 bzw. 212 zu den Wellenleitern 131 bzw. 132 durchgelassen. In Abhängigkeit von der Zeitschlitzposition ihrer Kopfbits werden daher die am Verteiler 201 ankommenden optischen Zellen zum Wellenleiter 131 oder 133 gelenkt, und die am Verteiler 202 ankommenden optischen Zellen werden zum Wellenleiter 132 oder 134 gelenkt.
Wenn die Zelle A durch das Gatter 211 durchgelassen wird, erzeugt der Spannungssensor 231 ein Ausgangssignal, das als Leitsignal über die Steuerleitung 241 zur Steuereinrichtung 180 gekoppelt wird und anzeigt, daß eine Zelle zum oberen Eingang der raumgeteilten Vermittlungseinrichtung 141 gelenkt wird. Wenn die Zelle D durch das Gatter 212 durchgelassen wird, erzeugt der Spannungssensor 232 ebenso ein Ausgangssignal, das über die Steuerleitung 242 zur Steuereinrichtung 180 gekoppelt wird, um anzuzeigen, daß eine Zelle zum unteren Eingang der raumgeteilten Vermittlungseinrichtung 141 gelenkt wird. Auf diese Weise zeigen die Leitsignale an den Steuerleitungen 243 bzw. 244 an, daß Zellen zum oberen bzw. unteren Eingang der Vermittlungseinrichtung 142 gelenkt werden.
Die Steuereinrichtung 180 verwendet das Leitsignal als Positionsanzeige einer Zelle an einem der Eingänge der raumgeteilten Vermittlungseinrichtungen 141 und 142, um einer der Vermittlungseinrichtungen 141 und 142, die durch das Leitsignal angezeigt wird, ein Vermittlungssignal zuzuführen und einen Weg zwischen dem durch das Leitsignal bezeichneten Eingang und einem der Ausgänge der raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung herzustellen, und die Zelle wird in dem mit dieser raumgeteilten Vermittlungseinrichtung gekoppelten FIFO-Pufferspeicher in eine Warteschlange eingereiht.
Bei erfindungsgemäßen dem Ausgangswarteschlangenprinzip (Ausgangspufferprinzip) benötigt das (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystem nach der ersten Ausführungsform der Erfindung nur zwei Zeitschlitze. Dies bedeutet eine Verringerung der Anzahl der für Selbstlenkungszwecke erforderlichen Zeitschlitze für optische Zellenköpfe gegenüber vier Zeitschlitzen, die bei dem bekannten (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystem mit Eingangspuffer benötigt werden, und daher erhöht sich der Durchsatz eines optischen (2 × 2)-ATM-Vermittlungssystems um den Faktor 2. Bei erfindungsgemäßen N × N-Vermittlungssystemen mit Ausgangspuffer wird eine Verringerung der Kopfzeitschlitze um einen Faktor N erzielt.
Durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ebenso der gleiche Zeitschlitzverringerungseffekt erreicht.
Bei der zweiten beispielhaften Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, werden optische ATM-Zellen auf verschiedenen Wellenlängen übertragen, wenn die entsprechenden elektrischen Zellen durch die Schnittstelleneinheiten 401 bzw. 402 verarbeitet werden, und das Leitwegnetz 120 und die (2 × 2)-Vermittlungseinrichtungen 141, 142 der vorhergehenden Ausführungsform werden durch ein selbstlenkendes optisches (2 × 2)-Netz 420, Verteiler 441, 442, die durch Wellenleiter 431 und 432 mit den Ausgängen des Netzes 420 gekoppelt sind, und wellenlängenabstimmbare Filter 451 bis 454, die mit den Ausgängen der Verteiler 441, 442 gekoppelt sind, ersetzt. Die Wellenlänge der optischen ATM-Zellen A und C wird mit λ1 bezeichnet, und die Wellenlänge der anderen Zellen wird mit λ2 bezeichnet.
Wie in 5 dargestellt, unterscheidet sich das selbstlenkende (2 × 2)-Netz 420 von dem Leitwegnetz 120 der ersten Ausführungsform durch die Einbeziehung eines optischen Kombinators 561 zum Kombinieren der Zellen von den optischen Gattern 511 und 512 für die Ankopplung an den Wellenleiter 431 sowie eines optischen Kombinators 562 zum Kombinieren der Zellen von den Gattern 513, 514 für die Ankopplung an den Wellenleiter 432. Wenn die ankommenden Zellen in den gleichen Zeitintervallen wie in 2 auftreten, wobei, wie in 3 dargestellt, die gleichen Zeitschlitzpositionen der optischen Köpfe mit den gleichen Spannungssteuerimpulsen wie in 2 zusammenfallen, dann erscheinen die Zellen A und C am Wellenleiter 551, die Zelle D erscheint am Wellenleiter 552, und die Zelle B erscheint am Wellenleiter 535 auf die gleiche Weise wie in 2. Die Zellen A und C werden daher auf den Wellenleiter 431 zeitmultiplexiert, und die Zellen C und D werden durch den Kombinator 561 auf den Wellenleiter 431 wellenlängenmultiplexiert und an den Verteiler 441 angelegt. Andererseits wird die Zelle B an den Verteiler 442 angelegt, ohne in irgendeiner Form mit anderen Zellen multiplexiert zu werden.
Wenn wir uns wieder 4 zuwenden, so ist erkennbar, daß jede der Zellen A, C und D beim Eintritt in den Verteiler 441 in Kopien der Zelle aufgespalten wird, die den wellenlängenabstimmbaren Filtern 451 bzw. 452 zugeführt werden, während die Zelle B durch den Verteiler 442 in zwei identische Signale zum Ankoppeln an die wellenlängenabstimmbaren Filter 453 bzw. 454 aufgespalten wird. Die Steuereinrichtung 480 erzeugt ein Wellenlängenabstimmsignal, das jedes wellenlängenabstimmbare Filter in die Lage versetzt, selektiv eine der Wellenlängen λ1 und λ2 durchzulassen, und legt das Signal an eines der wellenlängenabstimmbaren Filter an. Die Erzeugung des Abstimmsignals und das Anlegen dieses Signals werden entsprechend einem Leitsignal festgelegt, das über einen Signalbus 470 von dem selbstlenkenden (2 × 2)-Netz 420 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der wellenlängenabstimmbaren Filter 451 bzw. 452 wer den in FIFO-Pufferspeicher 461 bzw. 462 eingespeist, deren Ausgangssignale durch den Kombinator 471 kombiniert werden, während die Ausgangssignale der wellenlängenabstimmbaren Filter 453, 454 in FIFO-Pufferspeicher 463 bzw. 464 eingespeist werden, deren Ausgangssignale durch den Kombinator 472 kombiniert werden. Zum Beispiel werden durch Abstimmen der Filter 451 bzw. 452 auf die Wellenlängen λ1 bzw. λ2 die Zellen A und C nacheinander in dem Speicher 461 abgelegt, und die Zelle D wird in dem Speicher 462 abgelegt.
6 zeigt ein Blockschaltbild einer dritten beispielhaften Ausführungsform, in dem ein optisches (2 × 4)-ATM-Vermittlungssystem dargestellt ist. Diese Ausführungsform verwendet das Wellenlängenmultiplexverfahren, um die Anzahl der Zeitschlitze für das optische Leitkopfbit des (N × M)-ATM-Vermittlungssystems auf 1/g der Anzahl zu verringern, die sonst für ein optisches (N × M)-ATM-Vermittlungssystem vom Eingangspuffertyp erforderlich wäre.
In 6 weist das (2 × 4)-Vermittlungssystem ein selbstlenkendes optisches (2 × 4)-Netz 620 auf, das nacheinander ankommende Zellen A, C und E von verschiedener Wellenlänge über den Wellenleiter 611 und Zellen B, D und F von verschiedener Wellenlänge über den Wellenleiter 612 empfängt. Die Ausgänge des selbstlenkenden Netzes 620 sind über je einen Wellenleiter 631–634 an optische Verteiler 641–644 angekoppelt, die jeweils das Eingangssignal in zwei identische Signale zum Ankoppeln an ein entsprechendes von den wellenlängenabstimmbaren Filtern 651–658 aufspalten, deren Ausgangssignale an je einen der optischen FIFO-Pufferspeicher 661–668 angekoppelt werden. Die Speicher 661–668 sind zu vier Paaren gruppiert, die je einem der Kombinatoren 671–674 entsprechen, und die Ausgangssignale der Speicher jedes Paares werden durch den entsprechenden Kombinator kombiniert und erscheinen an einem der Ausgangswellenleiter 681–684. Die Steuereinrichtung 680 erzeugt als Antwort auf ein Leitsignal vom Netzwerk 620 ein Wellenlängenabstimmsignal und legt dieses auf ähnliche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform an eines der wellenlängenabstimmbaren Filter 651–658 an.
In 7 weist das selbstlenkende optische (2 × 4)-Netz 620 auf: einen ersten optischen Verteiler 701 zum Aufspalten jeder auf dem Wellenleiter 611 ankommenden Zelle in vier identische optische Ausgangssignale, um diese an je eines der optischen Gatter 711–714 anzukoppeln, und einen zweiten optischen Verteiler 701 zum Aufspalten jeder auf dem Wellenleiter 612 ankommenden Zelle in vier identische optische Ausgangssignale, um diese an je eines der optischen Gatter 715–718 anzukoppeln. Die optischen Gatter 711–714 bilden Paare mit je einem der optischen Gatter 715–718, und die Ausgangssignale der gepaarten Gatter werden an Kombinatoren 731–734 angekoppelt, deren Ausgänge über Wellenleiter 631–634 mit den Verteilern 641–644 verbunden sind. Der elektrische Impulsgenerator 750 steuert die gepaarten Gatter mit entsprechenden Spannungsimpulsen 801–804 über Widerstände 721–728, die mit je einem der Gatter 711–718 verbunden sind. Die Steuerelektroden dieser optischen Gatter sind mit entsprechenden Spannungssensoren 760 gekoppelt, deren Ausgänge mit der Steuereinrichtung 680 verbunden sind.
Die Arbeitsweise des selbstlenkenden (2 × 4)-Netzes von 7 ist die folgende. Angenommen, der Kopf der Spannungsimpulse 801 und 802 tritt während des gleichen Zeitschlitzes t₁–t₂ auf, der mit der Position des Leitkopfbits der Zellen A (λ11), B (λ22) und C (λ21) zusammenfällt, und der Kopf der Spannungsimpulse 803 und 804 tritt während des gleichen Zeitschlitzes t₂–t₃ auf, der mit der Position des Leitkopfbits der optischen Zellen D (λ12), E (λ21) und F (λ22) zusammenfällt. Es wird angenommen, daß die Zellen A, C und E nacheinander während aufeinanderfolgender erster, zweiter und dritter Intervalle auftreten, und es wird angenommen, daß die Zellen B, D und F während der gleichen ersten, zweiten bzw. dritten Intervalle auftreten. Man wird erkennen, daß die Zelle A auf dem Wellenleiter 611 über das Gatter 711 vermittelt wird und am Wellenleiter 631 erscheint, da ihr Leitkopfbit mit dem Kopf des Impulses 801 zusammenfällt, und daß die Zellen B und C auf den Wellenleitern 612 bzw. 611 über die Gatter 716 bzw. 712 vermittelt und durch den Kombinator 732 zeitmultiplexiert und dem Wellenleiter 632 zugeführt werden, da ihre Leitkopfbits mit dem Kopf der Spannungsimpulse 802 zusammenfallen. Ebenso wird die Zelle D auf dem Wellenleiter 612 über das Gatter 717 vermittelt und erscheint am Wellenleiter 633, da ihr Leitkopfbit mit dem Kopf des Impulses 803 zusammenfällt, und die Zellen E und F auf den Wellenleitern 611 bzw. 612 werden über die Gatter 714 bzw. 718 vermittelt und durch den Kombinator 734 zeitmultiplexiert und dem Wellenleiter 634 zugeführt.
Man erkennt, daß für die optischen Kopfbits dieser Ausführungsform nur zwei Zeitschlitze erforderlich sind, d. h. nur ein Viertel der Anzahl, die sonst für ein gleichwertiges optisches (2 × 4)-ATM-Vermittlungssystem vom Eingangspuffertyp erforderlich wäre.
Der Durchsatz von optischen ATM-Vermittlungssystemen mit Verwendung optischer Leitköpfe läßt sich durch Sortieren von ankommenden optischen ATM-Zellen zwischen zwei oder mehr selbstlenkenden Netzen erhöhen. Zu diesem Zweck ist in 9 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ankommende elektrische ATM-Zellen werden in Schnittstelleneinheiten 901 und 902 eingegeben, deren Ausgänge mit (1 × 2)-Sortierern 911 bzw. 912 gekoppelt sind. Jeder der Sortierer 911, 912 weist zwei Ausgänge auf, die mit entsprechenden Eingängen von selbstlenkenden optischen (2 × 4)-Netzen 921 bzw. 922 verbunden sind, deren Konfiguration mit der des Netzes 620 von 7 identisch ist. In jeder Schnittstelleneinheit wird der Zellenkopf jeder Zelle durch einen Kopfübersetzer 903 (9a) geprüft, um ein Leitkopfpositionssignal und ein Sortiersignal zu erzeugen, während die Zelle durch einen elektrooptischen Wandler 904 in die optische Form umgewandelt und einem optischen Kopfgenerator 905 zugeführt wird. Der Kopfgenerator 905 reagiert auf das Leitkopfpositionssignal, indem er auf die gleiche Weise, wie weiter oben beschrieben, ein optisches Kopfbit einfügt. Das Ausgangssignal des optischen Kopfgenerators 905 wird an einen optischen Sortierer 911 (912) angelegt, an den auch das Sortiersignal vom Übersetzer 903 angelegt wird, um die ankommenden Zellen zu einem der selbstlenkenden Netze zu sortieren.
Jedes der selbstlenkenden Netze 921, 922 weist vier Ausgänge auf, die mit entsprechenden Eingängen von Kombinato ren 931–934 gekoppelt sind. Die Ausgänge der Kombinatoren 931, 932 sind mit entsprechenden Eingängen einer optischen raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 941 verbunden, deren Ausgänge über Pufferspeicher 951, 952 mit einem Kombinator 961 verbunden sind, und die Ausgänge der Kombinatoren 933, 934 sind mit entsprechenden Eingängen einer optischen raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 942 verbunden, deren Ausgänge über Pufferspeicher 953, 954 mit einem Kombinator 962 verbunden sind.
Die Steuereinrichtung 980 empfängt ein Leitsignal von beiden selbstlenkenden Netzen, um die raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtungen 941, 942 auf ähnliche Weise zu steuern, wie unter Bezugnahme auf 1 dargestellt und beschrieben wurde.
Die Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß 9 wird nachstehend anhand von 10 beschrieben. Angenommen, elektrische ATM-Zellen D1, D2 und D3, die für das gleiche Ziel bestimmt sind, erreichen nacheinander die Schnittstelleneinheit 901 während der Intervalle t₁–t₂, t₂–t₃ und t₃–t₄, und die Zellen D1 und D3 werden zum Netz 921 sortiert, während die Zelle D2 zum Netz 922 sortiert wird. Während des Intervalls t₁–t₂ wird der Kopf der elektrischen Zelle D1 durch den Übersetzer 903 geprüft, und ein optisches Leitbit H1 wird erzeugt und an die optische Version der Zelle D1 angefügt, die während des Intervalls t₂–t₃ auftritt und zum Netz 921 sortiert wird. Auf ähnliche Weise wird der Kopf der elektrischen Zelle D2 während des Intervalls t₂–t₃ geprüft, und ein optisches Leitbit H2 wird erzeugt und an die optische Version der Zelle D3 angefügt, die während des Intervalls t₃–t₄ auftritt und zum Netz 922 sortiert wird. Der Kopf der elektrischen Zelle D3 wird während des nächsten Intervalls t₃–t₄ geprüft, und ein optisches Leitbit H3 wird erzeugt und an die optische Version der Zelle D3 angefügt, die während des Intervalls t₄–t₅ auftritt und zum Netz 921 sortiert wird. In jedem Netz werden die Zellen auf die beschriebene Weise gelenkt, so daß ihre Leitkopfbits verbraucht werden, und die Datenbits der Zellen D1, D2, D3 werden z. B. dem gleichen Kombinator 931 zugeführt, so daß die durch den Sortierer 911 getrennten Zellen am Ausgang des Kombinators 931 wiedervereinigt werden. Durch den Sortiervorgang kann die Übertragung einer Zelle mit angefügtem Kopf zum geeigneten Netz gleichzeitig mit dem Anfügen eines optischen Leitbits an die nächste Zelle ausgeführt werden, und die Zellen können durch die Netze 921 und 922 parallel verarbeitet werden. Daher folgen die vermittelten Zellen D1, D2 und D3 am Ausgang des Kombinators 931 zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₅ in engen zeitlichen Abständen aufeinander, wie in 10 dargestellt. Andernfalls müßten ankommende Zellen in eine Warteschlange eingereiht werden, um ein Leitbit anzufügen, und als Ergebnis wären zwei zusätzliche Schlitzintervalle erforderlich, um die Vermittlung der Zellen D1, D2 und D3 zum Abschluß zu bringen.
Eine alternative Form der vierten beispielhaften Ausführungsform ist in 11 dargestellt, in der das Sortierverfahren mit dem Wellenlängenmultiplexverfahren von 4 kombiniert ist. Optische Zellen der Wellenlänge λ1 werden in einen 1 × 2-Sortierer 1111 eingegeben, und optische Zellen der Wellenlänge λ2 werden in einen 1 × 2-Sortierer 1112 eingegeben. Die Ausgänge jedes Sortierers sind mit Eingängen von selbstlenkenden (2 × 2)-Netzen 1121 bzw. 1122 gekoppelt. Zu beachten ist, daß die Sortierer 1111 und 1112 ATM-Zellen mit Wellenlängen verarbeiten, die je einem der Sortierer zugewiesen sind. Die beiden Ausgänge jedes selbstlenkenden Netzes sind mit Eingängen von Kombinatoren 1131 bzw. 1132 gekoppelt, deren Ausgangssignale in Verteiler 1141 bzw. 1142 eingegeben werden. Mit den entsprechenden Ausgängen der Verteiler 1141 und 1142 sind wellenlängenabstimmbare Filter 1151–1154 verbunden, um unter der Steuerung der Steuereinrichtung 1180 als Reaktion auf ein Leitsignal von den Netzen 1121 und 1122 gewünschte Zellen selektiv zu Pufferspeichern 1161–1164 durchzulassen. Die Ausgänge der Pufferspeicher 1161–1164 sind, wie dargestellt, paarweise mit Kombinatoren 1171, 1172 gekoppelt.
Eine weitere alternative Form der vierten beispielhaften Ausführungsform ist in 12 dargestellt, in der das Sortierverfahren mit dem Wellenlängenmultiplexverfahren von 7 kombiniert ist. Optische Zellen der Wellenlängen λ11, λ12 werden in einen Sortierer 1211 eingegeben, und optische Zellen der Wellenlängen λ12, λ22 werden in einen Sortierer 1212 eingegeben. Die Ausgänge des Sortierers 1211 sind mit entsprechenden Eingängen von selbstlenkenden (2 × 4)-Netzen 1221, 1222 gekoppelt, wobei die beiden Ausgänge jedes Netzes mit entsprechenden Eingängen von Kombinatoren 1231–1234 gekoppelt sind, deren Ausgangssignale in je einen der Verteiler 1241–1244 eingegeben werden. Mit den entsprechenden Ausgängen der Verteiler 1241–1244 sind wellenlängenabstimmbare Filter 1251–1258 verbunden, um unter der Steuerung der Steuereinrichtung 1280 als Reaktion auf ein Leitsignal von den Netzen 1221 und 1224 gewünschte Zellen selektiv zu Pufferspeichern 1261–1268 durchzulassen. Die Ausgänge der Pufferspeicher 1261–1268 sind paarweise mit Kombinatoren 1271–1274 verbunden.
Eine fünfte beispielhafte Ausführungsform ist in 13 dargestellt, in der das System ATM-Zellen mit verschiedenen Prioritäten empfängt und eine Prioritätssteuerung ausgeführt wird, wenn zwischen Zellen mit unterschiedlichen Prioritäten ein Ausgangskonflikt auftritt. In 13 werden elektrische ATM-Zellen A von hoher Priorität in eine Schnittstelleneinheit 1301 eingegeben, und elektrische ATM-Zellen B von niedriger Priorität werden in eine Schnittstelleneinheit 1302 eingegeben. Jede dieser Schnittstelleneinheiten prüft die in den empfangenen ATM-Zellen enthaltenen Zielkennungen, erzeugt auf die beschriebene Weise ein optisches Leitbit und prüft außerdem die Prioritätsbits, um ein optisches Sortierbit und ein optisches Prioritätsbit zu erzeugen, wie in 14 dargestellt. In einem typischen Beispiel wird an die optische Zelle A in der Schnittstelleneinheit 1301 während des Zeitschlitzes t₁–t₂ ein Leitbit Ra, während des Zeitschlitzes t₃–t₄ ein Sortierbit Sa und während des Zeitschlitzes t₅–t₆ ein Hochprioritätsbit Pa angefügt, und an die optische Zelle B wird in der Schnittstelleneinheit 1302 während des Zeitschlitzes t₂–t₃ ein Leitbit Rb, während des Zeitschlitzes t₄–t₅ ein Sortierbit Sb und während des Zeitschlitzes t₅–t₆ ein Niedrigprioritätsbit Pb angefügt. In jeder Zelle beginnen die Datenbits zum Zeitpunkt t₇ und enden zum Zeitpunkt t₈. Das Prioritätsbit Pa weist eine höhere Lichtintensität L₁ als die Lichtintensität L₂ des Prioritätsbits Pb auf.
Ein selbstlenkendes optisches (2 × 4)-Netz 1320 ist für den Empfang optischer Zellen von den Schnittstelleneinheiten 1301, 1302 vorgesehen, um die Zellen mit Hilfe der Leitbits Ra und Rb zu raumgeteilten optischen (2 × 2)-Vermittlungseinrichtungen 1331 und 1332 zu lenken, wo sie unter der Steuerung der Steuereinrichtung 1380 auf die gleiche Weise, wie in Verbindung mit 1 beschrieben, zu einem ihrer Ausgangsanschlüsse vermittelt werden. Die Ausgänge der raumgeteilten (2 × 2)-Vermittlungseinrichtung 1331 sind mit Prioritätssortierern 1341 bzw. 1342 verbunden. Jeder dieser Prioritätssortierer weist einen Ausgangsanschluß für hohe Priorität und einen Ausgangsanschluß für niedrige Priorität auf und wird als Reaktion auf die von einem elektrischen Impulsgenerator 1350 zugeführten Spannungsimpulse so gesteuert, daß entsprechend dem Sortierbit einer Zelle, die er auf eine weiter unten ausführlich beschriebene Weise von der dazugehörigen raumgeteilten Vermittlungseinrichtung empfängt, ein optischer Weg zu einem seiner Ausgangsanschlüsse eingerichtet wird.
Es sind FIFO-Pufferspeicher 1351–1358 vorgesehen. Diese Pufferspeicher sind zu vier Paaren gruppiert, die je einem der Sortierer 1341–1344 entsprechen, und die Speicher jedes Paares sind mit den Ausgängen der entsprechenden Sortierer verbunden. Daher empfangen die Pufferspeicher, die mit den Hochprioritäts-Ausgangsanschlüssen der Sortierer verbunden sind, nur Zellen A von hoher Priorität, und diejenigen, die mit den Niedrigprioritäts-Ausgangsanschlüssen verbunden sind, empfangen nur Zellen B von niedriger Priorität. Die Ausgänge der Hochprioritäts-Speicher 1351 und 1353 sind mit den Eingängen eines Kombinators 1361 verbunden, und die Ausgänge der Niedrigprioritäts-Speicher 1352 und 1354 sind mit den Eingängen eines Kombinators 1362 verbunden, wobei die Ausgänge dieser Kombinatoren mit einem entsprechenden Eingang eines Prioritätsgatters 1371 verbunden sind.
Auf ähnliche Weise sind die Ausgänge der Hochprioritäts-Speicher 1355 und 1357 mit den Eingängen eines Kombinators 1363 verbunden, und die Ausgänge der Niedrigprioritäts- Speicher 1356 und 1358 sind mit den Eingängen eines Kombinators 1364 verbunden, wobei die Ausgänge dieser Kombinatoren mit einem entsprechenden Eingang eines Prioritätsgatters 1372 verbunden sind. Jedes der Prioritätsgatter 1371 und 1372 empfängt einen Spannungsimpuls vom Impulsgenerator 1350, um auf eine später zu beschreibende Weise Zellen hoher Priorität zum Ausgang des Gatters durchzulassen, wenn an den Eingängen des Gatters ein Konflikt mit einer Zelle niedriger Priorität auftritt.
Wie in 15 im Detail dargestellt, weist jeder der Prioritätssortierer einen optischen Verteiler 1500 mit zwei Ausgängen und ein Paar optische Gatter 1501 und 1502 auf, die mit je einem der Ausgänge des Verteilers 1500 verbunden sind. Jedes optische Gatter wird durch einen unterschiedlichen Spannungsimpuls gesteuert, der vom Impulsgenerator 1350 zugeführt wird. Wie in 16 dargestellt, wird an das Gatter 1501 ein Spannungsimpuls 1601 angelegt, der einen Kopf während des Intervalls t₃–t₄ und einen Sockelabschnitt aufweist, der zum Zeitpunkt t₉ endet, und an das Gatter 1502 wird ein Spannungsimpuls 1602 angelegt, der einen Kopf während des Intervalls t₄–t₅ und einen Sockelabschnitt aufweist, der zum Zeitpunkt t₉ endet. Da die Zelle A von hoher Priorität ihr Leitbit Ra beim Vermitteln der Zelle durch das selbstlenkende Netz 1320 verbraucht hat, enthält sie das Sortierbit Sa und das Prioritätsbit Pa. Das Sortierbit Sa des am Gatter 1501 anliegenden Signals fällt mit dem Kopf des Spannungsimpulses 1601 zusammen, und daher werden seine Datenbits durch das Gatter 1501 zum Hochprioritäts-Ausgang des Sortierers durchgelassen, während die Datenbits des anderen Eingangssignals zum Gatter 1501 zurückgewiesen werden. Ebenso hat die Zelle B von niedriger Priorität ihr Leitbit Rb beim Vermitteln durch das selbstlenkende Netz 1320 verbraucht und enthält das Sortierbit Sb und das Prioritätsbit Pb. Wenn eine der Zellen A und B dem Sortierer zugeführt wird, dann wird sie durch den Verteiler 1500 in identische Signale aufgespalten und den Gattern 1501 bzw. 1502 zugeführt. Da das Sortierbit Sa der Zelle A, die dem Gatter 1501 zugeführt wird, mit dem Kopf des Spannungsimpulses 1601 zusammenfällt, werden ihre Datenbits durch das Gatter 1501 zum Hochprioritäts-Ausgang des Sortierers durchgelassen, während die Datenbits der Zelle A, die dem Gatter 1502 zugeführt wird, nicht durch das Gatter durchgelassen werden. Andererseits fällt das Sortierbit Sb der Zelle B, die dem Gatter 1502 zugeführt wird, mit dem Kopf des Spannungsimpulses 1602 zusammen, und ihre Datenbits werden durch das Gatter 1502 zum Niedrigprioritäts-Ausgang des Sortierers durchgelassen, während die Datenbits der Zelle B, die dem Gatter 1501 zugeführt wird, nicht durch das Gatter durchgelassen werden. Auf diese Weise werden Zellen verschiedener Prioritätsgrade entsprechend der Zeitschlitzposition ihrer Sortierbits in Bezug auf die Zeitschlitzposition des angelegten Spannungsimpulses sortiert.
Details der Prioritätsgatter 2081, 2082 sind in 17 dargestellt. Jedes Prioritätsgatter weist ein Paar optische Gatter 1701 und 1702 zum Empfang einer Zelle hoher Priorität bzw. einer Zelle niedriger Priorität von den zugehörigen Kombinatoren auf. Ein Impulsgenerator 1450 führt einen Spannungsimpuls 1801 über einen Widerstand 1703 den Steuerelektroden dieser Gatter zu (18). Die Ausgangssignale der Gatter 1701 und 1702 werden durch einen Kombinator 1704 kombiniert.
Wie in 18 dargestellt, hat der Kopf dieses Spannungsimpulses die Amplitude V_H0 und tritt während des Intervalls t₅–t₆ gleichzeitig mit den beiden Prioritätsbits Pa und Pb auf, und der Sockelabschnitt dieses Impulses hat die Amplitude V_L0 und endet zum Zeitpunkt t₉. Wenn an den Eingängen des Prioritätsgatters ein Konflikt zwischen einer Zelle A hoher Priorität und einer Zelle B niedriger Priorität auftritt, weist die Zelle A nur das Prioritätsbit Pa auf, da sie ihr Sortierbit Sa in der vorhergehenden Stufe verbraucht hat, und die Zelle B niedriger Priorität weist gleichfalls nur das Prioritätsbit Pb auf. Da das Prioritätsbit Pa eine höhere Intensität hat als das Prioritätsbit Pb, wird das Gatter 1701 in den Übertragungszustand getriggert, wodurch ein Stromfluß durch das leitende Gatter und damit ein Spannungsabfall am Widerstand 1703 verursacht werden. Danach veringert sich der Kopf des an den beiden optischen Gattern 1701, 1702 anliegenden Spannungsimpulses auf den Pegel V_H1, und der Sockel verringert sich auf V_L1, wie bei 1802 angedeutet, was ausreicht, um seine Durchlässigkeit aufrechtzuerhalten und den Datenabschnitt der Zelle A durch das Gatter 1701 durchzulassen und über den Kombinator 1704 an den Ausgangsanschluß zu übergeben.
Eine alternative Form der Prioritätsdurchschaltoperation ist in 19 dargestellt. An die Zelle A hoher Priorität wird ein Prioritätsbit Pa angefügt, das während des Intervalls t₅–t₆ auftritt, und an die Zelle B niedriger Priorität wird ein Prioritätsbit Pb angefügt, das während des Intervalls t₆–t₇ auftritt, wobei beide Prioritätsbits von gleicher Lichtintensität sind. Die Datenbits jeder Zelle existieren während des Intervalls t₈–t₉. Der Impulsgenerator 1450 führt dem Widerstand 1703 einen Kopf mit der Amplitude V_H0, der zwischen den Zeitpunkten t₆ und t₇ bestehen bleibt, und einen Sockelabschnitt mit der Amplitude V_L0 zu, der zum Zeitpunkt t₁₀ endet. Da der Prioritätsimpuls Pa früher als Pb auftritt, wird beim Auftreten eines Konflikts zwischen den Zellen A und B am Prioritätsgatter das optische Gatter 1701 getriggert, wodurch ein Stromfluß durch den Widerstand 1703 veranlaßt wird, so daß der Kopf des an beiden Gattern anliegenden Spannungsimpulses auf den Pegel V_H1 und der Sockelabschnitt auf den Pegel V_L1 abfällt, wie durch einen Impuls 1902 angedeutet.
Eine alternative Form der fünften beispielhaften Ausführungsform ist in 20 dargestellt, in der die Prioritätsauswahl mit dem Wellenlängenmultiplexverfahren gemäß 4 kombiniert ist. Elektrische Zellen A hoher Priorität werden in eine Schnittstelle 2001 eingegeben, wo sie in optische Signale der Wellenlänge λ1 umgewandelt und einem selbstlenkenden (2 × 2)-Netz 2020 zugeführt werden, und elektrische Zellen B niedriger Priorität werden in eine Schnittstelle 2002 eingegeben, wo sie in optische Signale der Wellenlänge λ2 umgewandelt und dem Netz zugeführt werden. Jeder Ausgang des Netzes 2020 ist mit einem Verteiler 2031 (2032) mit je zwei Ausgängen verbunden, die mit je einem der wellenlängenabstimmbaren Filter 2041, 2042 (2043, 2044) verbunden sind, wobei die Ausgänge der Filter 2041, 2042 (2043, 2044) mit je einem der Sortierer 2052, 2052 (2053, 2054) verbunden sind. Die Sortierer 2051–2054 sortieren als Reaktion auf Spannungsimpulse, die vom elektrischen Impulsgenerator 2050 zugeführt werden, die Zellen hoher Priorität zu FIFO-Pufferspeichern 2061, 2063, 2065, 2067, deren Ausgänge mit Kombinatoren 2071, 2073 verbunden sind, und die Zellen niedriger Priorität zu Speichern 2062, 2064, 2066, 2068, deren Ausgänge mit Kombinatoren 2072 und 2074 verbunden sind. Mit den Ausgängen der Kombinatoren 2071, 2072 ist ein Prioritätsgatter 2081 verbunden, und mit den Ausgängen der Kombinatoren 2073, 2074 ist ein Prioritätsgatter 2082 verbunden, um beim Auftreten eines Konflikts für eine Prioritätsauswahl zu sorgen.
In einer alternativen Form kann das Merkmal der Prioritätsauswahl der fünften Ausführungsform mit dem Wellenlängenmultiplexverfahren gemäß 7 kombiniert werden, wie in 21 dargestellt. Optische Zellen unterschiedlicher Prioritäten mit der Wellenlänge λ11, λ21 werden in einen Eingang eines selbstlenkenden (2 × 4)-Netzes 2120 eingegeben, und optische Zellen unterschiedlicher Prioritäten mit der Wellenlänge λ12, λ22 werden in den anderen Eingang des Netzes eingegeben. Jeder Ausgang des (2 × 4)-Netzes 2120 ist mit einem Verteiler 2131 (2132–2134) mit je zwei Ausgängen verbunden, die mit je einem der wellenlängenabstimmbaren Filter 2141, 2142 (2143–2148) verbunden sind, wobei die Ausgänge der Filter 2141, 2142 (2143, 2144) mit je einem der Sortierer 2151, 2152 (2153–2158) verbunden sind. Die Sortierer 2151–2158 sortieren als Reaktion auf Spannungsimpulse, die vom elektrischen Impulsgenerator 2150 zugeführt werden, die Zellen hoher Priorität zu FIFO-Pufferspeichern 2161, 2163, 2165, 2167, 2169, 2171, 2173, 2175, deren Ausgänge mit Kombinatoren 2181, 2183, 2185, 2187 verbunden sind, und sortieren die Zellen niedriger Priorität zu Speichern 2162, 2164, 2166, 2168, 2170, 2172, 2174, 2176, deren Ausgänge mit Kombinatoren 2182, 2184, 2186, 2188 verbunden sind. Das Prioritätsgatter 2191 (2192, 2193, 2194) ist mit den Ausgängen der Kombinatoren 2181, 2182 (2183–2188) verbunden, um beim Auftreten eines Konflikts für eine Prioritätsauswahl zu sorgen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 22 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist in einer vorhergehenden Stufe des erfindungsgemäßen optischen selbstlenkenden Netzes ein optisches (2 × 2)-Kopiernetz 2230 zum Rund senden einer ATM-Zelle zu so vielen Ausgängen des selbstlenkenden Netzes vorgesehen, wie Leitbits (Kopierbits) in dem optischen Kopf der Zelle enthalten sind. Wie in 22 dargestellt, weist das System Schnittstelleneinheiten 2201 und 2202 auf, durch die elektrische ATM-Zellen von den zugehörigen Übertragungsleitungen empfangen und in die optische Form umgewandelt werden, um sie über Wellenleiter 2211 und 2212 zum Kopiernetz zu koppeln. Die Schnittstelleneinheiten sind mit einer Rundsendesteuerung 2220 verbunden, die ein Rundsendesteuersignal erzeugt, das die Anzahl der "Kopierbits", die in den optischen Kopf von ATM-Zellen einzufügen sind, sowie die Zeitschlitzpositionen der Kopierbits im optischen Kopf anzeigt. Wie in 23a dargestellt, besteht jede Schnittstelleneinheit aus einem elektrooptischen Wandler 2310, der mit einem Koaxialkabel verbunden ist, über welches er ankommende Signale empfängt und sie in optische Signale umwandelt. Ein optischer Kopfgenerator 2320 ist mit dem elektrooptischen Wandler gekoppelt. Als Reaktion auf ein Rundsendesteuersignal von der Rundsendesteuerung 2220 fügt die Schnittstelleneinheit optische Kopierbits in die angezeigten Zeitschlitze des Kopfes einer optischen ATM-Zelle ein und überträgt diese zum Kopiernetz 2230. Wenn das Übertragungsmedium ein Lichtwellenleiter ist, wird ein optischer Pufferspeicher 2330 verwendet (siehe 23b). Derartige optische Pufferspeicher werden in einer Arbeit mit dem Titel "Photonic ATM Switch Using Vertical To Surface Transmission Electro-Photonic Devices (VSTEPs)" (Photonische ATM-Vermittlungseinrichtung mit Verwendung elektrophotonischer Bauelemente mit Übertragung senkrecht zur Oberfläche (VSTEPs)), Makoto Nishio u. a., The XIV International Switching Symposium, Proceedings, Bd. 2, 25.–30. Oktober 1992, Yokohama, Japan, beschrieben.
Die Ausgänge des Kopiernetzes 2230 sind mit je einer der Schnittstelleneinheiten 2241 und 2242 gekoppelt, deren Ausgänge mit einem optischen selbstlenkenden Netz 2250 verbunden sind, das entsprechend der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
Wie in 24 dargestellt, weist das optische (2 × 2)-Kopiernetz 2230 (1 × 2)-Verteiler 2401 bzw. 2402 auf, die mit Wellenleitern 2211 bzw. 2212 verbunden sind. Die Ausgänge des Verteilers 2401 sind mit optischen Gattern 2411 bzw. 2412 verbunden, und die Ausgänge des Verteilers 2402 sind mit optischen Gattern 2412 bzw. 2414 verbunden. Ein Impulsgenerator 2440 führt einen ersten Spannungsimpuls über einen Widerstand 2421 den Steuerelektroden der optischen Gatter 2411 und 2413 und einen zweiten Spannungsimpuls über einen Widerstand 2422 den Steuerelektroden der optischen Gatter 2412 und 2414 zu. Die Ausgänge der optischen Gatter 2411 und 2412 (2413 und 2414) sind mit einem Kombinator 2431 (2432) verbunden, dessen Ausgang mit einer Schnittstelle 2241 (2242) gekoppelt ist.
Ein typisches Beispiel der in 24 auftretenden Spannungsimpulse und optischen Zellen ist in 25 dargestellt. Der optische Kopf jeder Zelle ist in mehrere Zeitschlitze unterteilt, und in Zeitschlitze t₁–t₂ und t₃–t₄ einer Zelle A auf dem Wellenleiter 2211 sind Kopierbits C_a1 und C_a2 eingefügt, und in Zeitschlitze t₂–t₃ und t₄–t₅ einer Zelle B auf dem Wellenleiter 2212 sind Kopierbits C_b1 und C_b2 eingefügt. Der Kopf des am Widerstand 2421 anliegenden ersten Spannungsimpulses 2501 vom Impulsgenerator 2440 belegt zwei aufeinanderfolgende Zeitschlitze t₁–t₃, und der Kopf des am Widerstand 2422 anliegenden zweiten Spannungsimpulses 2502 belegt zwei aufeinanderfolgende Zeitschlitze t₃–t₅ Wenn die optische Zelle A am Eingang des Verteilers 2401 während eines gegebenen ATM-Rahmenintervalls ankommt, fallen die Kopierbits C_a1 bzw. C_a2 mit den Köpfen der an den Widerständen 2421 bzw. 2422 anliegenden Spannungsimpulse 2501 bzw. 2502 zusammen. Die optischen Gatter 2411 bzw. 2413 werden in den Lichtübertragungszustand gesteuert, um den Durchgang der Zelle A zu den Kombinatoren 2431 bzw. 2432 zu ermöglichen, so daß Kopien der Zelle A zu den Schnittstelleneinheiten 2241 bzw. 2242 übertragen werden, während über die Widerstände 2421 und 2422 Ströme entnommen werden. Als Ergebnis sinken die Köpfe beider Spannungsimpulse auf einen Pegel ab, der zum Einschalten der anderen optischen Gatter zu niedrig ist. Mit den auf Durchgang geschalteten optischen Gattern 2411, 2413 sieht der an den optischen Gattern 2411, 2413 anliegende Spannungsimpuls aus, wie bei 2503 dargestellt, und der an den Gattern 2412, 2414 anliegende Spannungsimpuls hat das bei 2504 dargestellte Aussehen.
Wenn Zellen A und B gleichzeitig in die Verteiler 2401 und 2402 eingegeben werden, treten an den Eingängen der optischen Gatter 2411 und 2412 sowie an den Eingängen der optischen Gatter 2413 und 2414 Konflikte zwischen Kopien dieser Zellen auf. Da die Kopierbits der Zelle A früher als die der Zelle B auftreten, werden nur Kopien der Zelle A durch die optischen Gatter 2411 und 2413 durchgelassen und zu den Schnittstelleneinheiten 2241 und 2242 gelenkt.
Wenn die Schnittstelleneinheiten 2241 und 2242 identisch mit denjenigen sind, die in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß 1 dargestellt und beschrieben wurden, fügen sie zum Beispiel Leitbits R₁ und R₂ in verschiedene Zeitschlitze t₅–t₇ der ersten und zweiten Kopien der ankommenden Zelle ein, wie in 25 dargestellt. Die Kopien der Zellen werden jetzt in das selbstlenkende Netz 2250 eingekoppelt und entsprechend ihren Leitbits auf eine bei den vorherigen Ausführungsformen beschriebene Weise gelenkt.

Claims

Optisches Vermittlungssystem mit asynchronem Übertragungsmodus (ATM) mit: einer Rundsendesteuereinrichtung (2220) zum Erzeugen eines Rundsende-Steuersignals, das die Ziele von Kopien an einer optischen ATM-Zelle angibt; mehreren Schnittstelleneinrichtungen (2201, 2202) zum Einfügen mehrerer optischer Kopierbits in eine optische ATM-Zelle in Antwort auf das Rundsende-Steuersignal, und einem optischen Kopiernetzwerk (2230) mit mehreren Eingängen, die jeweils mit der Schnittstelleineinrichtung verbunden sind, um Kopien einer ATM-Zelle aus jeder der Schnittstelleneinrichtungen zu erzeugen und die Kopien an mehrere Ausgänge des Kopiernetzwerkes entsprechend den Kopierbits zu lenken, wobei das optische Kopiernetzwerk aufweist: einen Impulsgenerator (2440) zum Erzeugen elektrischer Signale mit unterschiedlicher Zeitlage, mehrere optische Teiler (2401, 2402), die jeweils mit den Schnittstelleneinrichtungen verbunden sind, mehrere optische Torschaltungen (2411 bis 2414), die mit Ausgängen verschiedener der optischen Teiler verbunden sind, um eine einfallende optische ATM-Zelle durchzulassen, wenn die Kopierbits der Zelle zeitlich mit einem der elektrischen Signale koinzidieren, und mehrere optische Kombinierer (2431 bis 2434), die jeweils einer Gruppe der optischen Torschaltungen des Kopiernetzwerkes entsprechen, zum Kombinieren der ATM-Zellen von den optischen Torschaltungen der entsprechenden Gruppe und Koppeln der kombinierten ATM-Zellen mit einem der Ausgänge des Kopiernetzwerkes.
Optisches ATM-Vermittlungssystem nach Anspruch 1, wobei jedes der elektrischen Signale einen Kopfabschnitt mit einer höheren Amplitude und einen Schwanzabschnitt mit einer niedrigeren Amplitude aufweist.