DE69434078T2

DE69434078T2 - Optisches Netzwerk mit Endgerätfernabfrage und optische Netzwerkeinheit dafür, dass Wellenlängen transformiert

Info

Publication number: DE69434078T2
Application number: DE69434078T
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Middletown Darcie; N.J. Aberdeen Frigo; Peter D. Lakewood Magill
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: DE69434078D1; CA2118616C; EP0615358A1; EP0615358B1; US5559624A; JPH06350566A; CA2118616A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf passive optische Kommunikationsnetzwerke.
Im Laufe der vergangenen zehn Jahre haben mehr und mehr optische Übertragungssysteme die Funktionen der Kupferdrahtsysteme im Fernleitungsnetz und zwischen Amtvermittlungsstellen übernommen. Dieser Übergang von Kupferdraht-basierter Übertragung im Fernleitungsnetz zu Faseroptik-basierter Übertragung ist jedoch zunächst nur der erste Schritt, wie man sich die großen Faseroptik-basierten Möglichkeiten von optischen Fasern zunutze machen kann. Letztendlich ist damit zu rechnen, dass optische Fasern auch in Lokalschleifenanlagen vordringen werden, um Fernsprechteilnehmern direkt Breitband- und Schmalbanddienste anbieten zu können.
Gegenwärtig laufen Untersuchungen mit optischen Schleifenanlagen, in denen ein passives optisches Netzwerk (PON) verwendet wird, bei dem zwischen einer Vermittlungsstelle und dem Endgerät des Teilnehmers keine aktiven Komponenten vorhanden sind. Insbesondere stellt eine von der Vermittlungsstelle kommende Zubringerfaser ein stromabwärtiges optisches Signal an einem entfernten Knoten (RN) bereit, der das optische Signal zur Verteilung an eine Anzahl optischer Fasern splittet, von denen jede in einer optischen Netzwerkeinheit (ONU) endet. Letztere konvertiert das empfangene optische Signal in eine elektrische Form und liefert es an einen oder an eine Anzahl von Teilnehmern. Allgemein gesagt, werden gegenwärtig zwei beliebte PON-Architekturen auf ihren möglichen Einsatz von optischen Fasern in der Lokalschleife untersucht – "Telephony over Passive Optical Networks – (Telephonie über passive optische Netzwerke (TPON))" und "Passive Photonic Loop – (Passive photonische Schleife(PPL))".
In einer TPON-Architektur stellt die Vermittlungsstelle ein stromabwärtiges optisches Signal an jedem der ONUs bereit, wobei von einem Zeitmultiplexprotokoll Gebrauch gemacht wird. Dieses Protokoll umfasst typisch einen Informationsframe, der weiter in Zeitschlitze aufgegliedert ist, die individuellen ONUs zugeordnet sind. Nach Empfang des optischen Zeitmultiplexprotokolls entnimmt jede ONU die Information aus den ihr zugeordneten Zeitschlitzen. Folglich muss jede ONU mit der Übertragung des stromabwärtigen optischen Signals synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass die Demultiplexoperation korrekt durchgeführt wird. Desgleichen muss in stromaufwärtiger Richtung von jeder ONU zur Vermittlungsstelle (durch den RN) die Operation des ONU-Lasers synchronisiert werden, damit jede ONU die Information nur in ihrem zugeordneten Zeitschlitz überträgt, um eine Störung der optischen Signale zu vermeiden, die von den Lasern anderer ONUs bereitgestellt werden. Weitere Komplikationen dieser Synchronisierung in stromaufwärtiger Richtung ergeben sich aus dem Effekt, den die verschiedenen Lichtpfadlängen zwischen jeder ONU und dem RN auf ein entsprechendes optisches Signal einer ONU haben.
Im Vergleich dazu unterscheidet sich die PPL-Architektur von der TPON-Architektur dadurch, dass in der Vermittlungsstelle jeder ONU eine eindeutige Wellenlänge zugeordnet wird, die die Basis für Segregation und Routing in stromabwärtiger Richtung bildet. Die Vermittlungsstelle bildet ein optisches Signal, das in stromabwärtiger Richtung durch Wellenlängenmultiplexen der Lichtleistung einer Anzahl von Lasern übertragen wird, wobei jeder Laser Licht mit einer der zugeordneten Wellenlängen bereitstellt. Dieses optische wellenlängenmultiplexte Signal wird vom RN empfangen, in dem es in individuelle optische Signale demultiplext wird, wobei jedes individuelle optische Signal dann zu der ihm zugeordneten ONU geroutet wird. In stromaufwärtiger Richtung gibt es zwei Variationen dieser PPL-Architektur. In der ersten Variation umfasst jede ONU einen Laser, der ein optisches Signal auf seiner entsprechenden zugeordneten Wellenlänge, ähnlich der Übertragung in stromabwärtiger Richtung, überträgt. In der zweiten Variation wird kein Laser mit einer eindeutigen Wellenlänge an jeder ONU bereitgestellt, sondert jede ONU umfasst stattdessen einen Laser in einem gemeinsam genutzten Wellenlängenband. Demzufolge gleicht die Übertragung in stromaufwärtiger Richtung in dieser zweiten Variation dem oben beschriebenen TPON-Ansatz, bei dem zur Synchronisierung jedes ONU-Lasers zusätzlich ein Zeitmultiplexzugangsprotokoll benötigt wird.
Wie oben beschrieben, benötigen sowohl die TPON- als auch die PPL-Architekturen eine Lichtquelle in der ONU, um Information in stromaufwärtiger Richtung zur Vermittlungsstelle zu übertragen. Demzufolge muss jedes dieser optischen Netzwerke fähig sein, die Genauigkeit des Timing und/oder der Wellenlänge der ONU-Lichtquellen zu steuern. Folglich residieren sowohl in der Vermittlungsstelle als auch in der ONU Überwachungs- und Timing-Funktionen, was die Anfälligkeit des Netzwerks gegenüber Fehlern erhöht und zu Kostenerhöhungen sowohl mit Bezug auf Geräte als auch Wartung führt.
WO-A-87/02531 beschreibt ein System, bei dem ein Benutzerendgerät einen einzigen Port aufweist, an den ein optisches Kabel angeschlossen ist. Innerhalb des Benutzerendgeräts wird ein Teil des Signals mit Hilfe eines optischen Kopplers entnommen und an einen Demodulator gesendet. Der Rest des Signals wird durch einen Modulator geführt, an einem Spiegel reflektiert und (durch den Modulator und optischen Koppler) zum Eingangsport zurückgeführt.
US-A-3 584 220 beschreibt eine Anordnung, bei der ein Teil eines optischen Signals, das an einem Eingangsport eines Endgeräts ankommt, abgezweigt und einem Demodulator zugeführt wird. Der Rest des Signals wird durch einen Modulator geführt, an einem Spiegel reflektiert und über einen Port ausgesendet, der physikalisch anders als der Eingangsport ist.
US-A-4 712 859 beschreibt eine Anordnung, bei der ein optischer Träger über einen Sternknoten an eine Mehrzahl von Stationen verteilt wird. Die Stationen modulieren den Träger und senden die modulierten Träger an den Sternknoten zurück. Der Knoten kombiniert die eingehenden modulierten Signale und verteilt das kombinierte Signal an die gleiche Mehrzahl von Stationen, was eine Broadcast-Übertragung der von den Stationen modulierten Signale bewirkt.
GB-A-2 245 116 offenbart ein System, bei dem eine Netzwerkeinheit ein moduliertes Rücksignal an einen reflektierten Teil des eingehenden optischen Signals sendet.
US-A-4 642 804 offenbart ein System, bei dem eine Zentraleinheit zwei Wellenlängen aussendet, von denen eine moduliert ist, und eine entfernte Einheit die andere Wellenlänge reflektiert und sie mit einem Rücksignal moduliert.
JP-A-60 121 833 offenbart ein System, bei dem ein an einer optischen Faser eingehendes Lichtsignal gesplittet, vor Ort moduliert und auf einer anderen optischen Faser zurückgeführt wird.
Ein potentiell großes Problem in einer Einzelfaserarchitektur (in der die Netzwerkeinheiten nur einen Eingangs-/Ausgangsport aufweisen) ist die Rückstreuung von Licht. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, dieses Problem zu lösen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Netzwerkeinheit ist in Anspruch 1 beschrieben.
Erfindungsgemäß wird eine Klasse passiver optischer Netzwerkarchitekturen offenbart, bei denen jede ONU nicht länger ihre eigene separate Lichtquelle haben muss. In dieser neuen Netzwerkarchitektur werden ONU-Empfängereinheiten nach Wellenlänge adressiert, und ein Teil des von einer ONU von der Vermittlungsstelle empfangenen Lichts wird erneut benutzt, d. h. erneut moduliert, um Information zur Vermittlungsstelle zurückzusenden.
In einer Ausführungsform der Erfindung überträgt die Vermittlungsstelle ein mit stromabwärtiger Information moduliertes optisches Signal an die ONU eines Teilnehmers über ein wellenlängenmultiplextes Netzwerk. Ein Bruchteil dieses stromabwärtigen Signals wird in der ONU erkannt, um die stromabwärtige Information zurückzugewinnen, und der Rest wird mit der stromaufwärtigen Information der ONU erneut moduliert und an die Vermittlungsstelle zurückgesendet. In anderen Worten, die Vermittlungsstelle fragt jede ONU mit dem stromabwärtigen optischen Signal ab, was dazu führt, dass jede ONU ihre stromaufwärtige Information überträgt.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform erlaubt den Einsatz eines Zeitmultiplexprotokolls, welches von der ONU entkoppelt wird oder unabhängig von dieser besteht. Demzufolge muss die ONU keine vordefinierte Information über das Zeitmultiplexprotokoll besitzen. Dies erhöht die Flexibilität der Vermittlungsstelle, Systemressourcen wie Bandbreite zuzuweisen. Durch Erhöhung der Anzahl von Lasern in der Amtvermittlungsstelle (CO) kann die Systembandbreite in Anpassung an zukünftige Anforderungen, ausgehend von einem Laser für N ONUs bis hin zu N Lasern für N ONUs, ohne Weiteres und systematisch verbessert werden.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform erlaubt den Einsatz von Hilfsträgermodulation des übertragenen optischen Signals, um die Auswirkungen der Lichtpfadverzögerung auf das stromaufwärtige optische Signal zu mildern, und um Signale in der ONU und der Vermittlungsstelle routen zu können.
Das Entfernen einer Lichtquelle aus der ONU führt zu einer Anzahl von Vorteilen mit Bezug auf Wartung. Zum Beispiel erübrigt es sich, die Wellenlänge eines ONU-Lasers anzumelden oder zu stabilisieren, weil es keinen ONU-Laser gibt. Da sich die Lichtquelle für die ONU in der Vermittlungsstelle befindet, ist sie bereits stabilisiert. Dies bedeutet, dass die Anfälligkeit und die Kosten des Netzwerks beträchtlich reduziert sind, da alle Überwachungs- und Timing-Funktionen einzig in der Vermittlungsstelle residieren, und die Vermittlungsstelle somit die theoretische Effizienz eines wellenlängenmultiplexten Systems aufrechterhält. Des Weiteren erlaubt die Erfindung der Vermittlungsstelle, eine bessere Fehlererkennung durchzuführen. Zum Beispiel existiert in der oben beschriebenen Ausführungsform ein effektiv ununterbrochener optischer Schaltkreis, der sich vom Laser in der Vermittlungsstelle bis zu einem optischen Empfänger in der Vermittlungsstelle erstreckt. Die Vermittlungsstelle hat somit Zugang zur ganzen optischen Schleife.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm eines passiven optischen Kommunikationssystems gemäß den Prinzipien der Erfindung;
2 zeigt eine Tabelle, die eine beispielhafte Zuordnung optischer Wellenlängen zu jeder ONU von 1 beinhaltet;
3 ist eine grafische Darstellung einer illustrativen Treppeneffektsequenz der einzelnen optischen Wellenlängen zum Einsatz in Sequenzer 30 von 1.
4 ist eine grafische Darstellung des übertragenen optischen Signals von CO 10 von 1;
5 ist eine grafische Darstellung des übertragenen optischen Signals von ONU 100;
6 ist eine grafische Darstellung des übertragenen optischen Signals von RN 90;
7 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Kompensation der verschiedenen Lichtpfadlängen für. jede ONU im optischen Kommunikationssystem von 1;
8 ist ein Beispiel eines empfangenen Zeitframes, der eine Anzahl von Schutzbändern zum Einsatz im optischen Kommunikationssystem von 1 enthält;
9 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der in der Vermittlungsstelle von 1 Hilfsträgermodulation verwendet wird;
10 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, die eine Einzelfaserarchitektur mit einem Spiegel/Modulator darstellt;
11 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, die eine Einzelfaserarchitektur mit einem Wellenlängenverschieber darstellt; und
12 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, die eine Broadcast-Funktionsweise darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Das Blockdiagramm von 1 zeigt ein optisches Faserkommunikationsnetzwerk gemäß den Prinzipien der Erfindung. Diese optische Lokalschleife umfasst einen lokalen digitalen Schalter oder Hub, d. h. eine Vermittlungsstelle (CO) 10, RN 90 und eine Anzahl entfernter Endgeräte oder ONUs, die mit ONU 100, ONU 200, ONU 300 und ONU 400 bezeichnet sind. Zum Zwecke dieses Beispiels sei angenommen, dass alle ONUs oder Endpunkte im Wesentlichen identisch gestaltet sind, obwohl jede ONU unterschiedliche Fähigkeiten aufweisen kann. Deshalb ist ONU 100 im Detail dargestellt. Im Allgemeinen stellt CO 10 ein stromabwärtiges optisches Signal auf optischer Faser 11 bis zum RN 90 bereit, der beispielhaft für eine Anzahl von entfernten Knoten eingezeichnet wurde, die optisch an die CO 10 gekoppelt sind. Innerhalb von RN 90 wird dieses stromabwärtige Lichtsignal gesplittet und dann an den ONUs, z. B. an ONU 100 über optische Faser 96 usw., bereitgestellt. Wie in 1 dargestellt, kann jede ONU durch Multiplexen oder Demultiplexen entsprechender Signale eine Anzahl von Teilnehmern oder Kunden bedienen. Zum Zwecke dieser Beschreibung sei jedoch ein Teilnehmer pro ONU angenommen, was durch Teilnehmerdaten-aus 121 und Teilnehmerdaten-ein 119 dargestellt ist. In stromaufwärtiger Richtung empfängt RN 90 ein optisches Signal über eine optische Faser von jeder ONU, z. B. optische Faser 91 von ONU 100 usw.. RN 90 kombiniert nun die optischen Signale von jeder ONU und stellt über optische Faser 12 ein einzelnes stromaufwärtiges optisches Signal an CO 10 bereit. Abgesehen von dem unten beschriebenen erfinderischen Konzept sei angenommen, dass die CO 10, was die Lieferung von Sprachdiensten und Datendiensten, z. B. Video usw., an jeden Teilnehmer jeder ONU betrifft, entsprechend dem Stand der Technik (und zukünftigen fortgeschrittenen Liefersystemen) funktioniert. Zum Beispiel ist die CO 10 fähig, ein digitales Äquivalent des einfachen alten Telefondienstes (POTS) zwischen einer angerufenen Partei, zum Beispiel zwischen dem der ONU 100 zugeordneten Teilnehmer, und einer Anrufpartei bereitzustellen, die auf die CO 10 über Einrichtung 14 zugreifen könnte. Letztere ist als Beispiel für jede beliebige Anzahl von Einrichtungen, wie beispielsweise eine Amtsverbindungsleitung eingezeichnet, die die CO 10 mit einem (nicht dargestellten) Telekommunikationsnetzwerk koppelt. In ähnlicher Weise könnten die Datendienste eine einfache Datenverbindung zwischen einer Endgeräteausrüstung des der ONU 100 zugeordneten Teilnehmers und einem (nicht dargestellten) Computersystem oder die Bereitstellung von Video- oder Multimediendiensten für einen der ONU 100 zugeordneten Teilnehmer umfassen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die CO 10 einen CO-Prozessor 15, einen frequenz-abstimmbaren optischen Sender 20, einen Sequenzer 30 und einen optischen Empfänger 40. Der CO-Prozessor 15 stellt ein stromabwärtiges Signal über Pfad 16 bereit. Es sei angenommen, dass dieses stromabwärtige Signal eine digitale verkodete Darstellung von Information für jede der ONUs, z. B. eine Folge binärer „Einsen" und „Nullen", ist. Beispiele für diese digital verkodete Information wären Sprachsignale, Videosignale, Signalisierung usw. Der frequenz-abstimmbare optische Sender 20 umfasst einen „frequenz-abstimmbaren Laser", der ähnliche Funktionen wie der Laser aufweist, der in „Discretely Tuned N-Frequency Laser for Packet Switching Applications Based on WDM", B. Glance et al., Electron. Lett., voi 27, Seite 1381–1383, 1991, beschrieben ist. Inbesondere ist der frequenz-abstimmbare optische Sender 20 fähig, für eine Anzahl verschiedener optischer Wellenlängen im Wesentlichen im Einzelmodus zu funktionieren. Jede ONU, die optisch mit dem RN 90 gekoppelt ist, ist mit einer dieser in 2 dargestellten optischen Wellenlängen auf eine Weise verbunden, die konsistent mit der (unten beschriebenen) Funktionsweise von RN 90 ist. In anderen Worten, Information, die sich auf den mit der ONU 100 verbundenen Teilnehmer bezieht, wird von dem optischen Sender 20 über ein optisches Signal mit mit einer Wellenlänge λ₁ übertragen. Obwohl zum Zwecke dieses Beispiels angenommen wird, dass pro ONU nur eine Wellenlänge, z. B. λ₁, benutzt wird, kann für jede ONU ein „Satz", z. B. λ_1j, oder eine Reihe von Wellenlängen in ähnlicher Weise definiert werden. So wäre es zum Beispiel möglich, verschiedene Dienste oder verschiedene Teilnehmer mit verschiedenen Wellenlängen zu verbinden. In ähnlicher Weise wird für ONU 200 bestimmte Information von einem optischen Signal mit einer Wellenlänge λ₂ geführt. CO-Prozessor 15 synchronisiert sowohl das Anlegen der betreffenden ONU-Information an den optischen Sender 20 über Pfad 16 als auch die Auswahl der betreffenden Wellenlänge über Pfad 17, die ein Steuersignal an Sequenzer 30 anlegt. Letzterer speichert die in 2 dargestellten ONU-Wellenlängenzuweisungen. Aufgrund dieser Synchronisierung formatiert der CO-Prozessor 15 das optische stromabwärtige Signal derart, dass sich ein typisches, in Zeitsegmente eingeteiltes wellenlängenmultiplextes Signal ähnlich dem in 3 gezeigten Beispiel ergibt. Dieses besondere zeitmultiplexte Signal umfasst einen Zeitframe t_f, der eine Anzahl von Zeitschlitzen t_i umfasst, wobei jeder Zeitschlitz mit einer bestimmten Wellenlänge verbunden ist. In diesem besonderen Beispiel wird jeder Zeitschlitz dazu benutzt, ein „Informationspaket" an die betreffende ONU zu übertragen, obwohl auch andere wirksame Techniken (wie Bitverschachtelung) verwendet werden können. Der CO-Prozessor 15 steuert den Sequenzer 30 über Pfad 17, so dass Sequenzer 30 für jeden Zeitschlitz die Wellenlängen λ₁, λ₂ usw. wiederholt durchschreitet. Zum Beispiel liefert der CO-Prozessor 15 im Zeitschlitz t₁ Information, die mit der ONU 100 verbunden ist, an den frequenz-abstimmbaren optischen Sender 20. Zur gleichen Zeit steuert der Sequenzer 30 den frequenz-abstimmbaren optischen Sender 20 derart, dass er ein optisches Signal mit einer Wellenlänge λ₁ überträgt. Daraus folgt, dass der frequenz-abstimmbare optische Sender 20 Information für ONU 100 auf ein optisches Signal mit einer Wellenlänge λ₁ aufprägt. Pakete (oder Bits) für die anderen ONUs werden auf ähnliche Weise in den anderen Zeitschlitzen mit ihren entsprechenden verschiedenen Wellenlängen übertragen. Es ergibt sich somit ein optischer stromabwärtiger optischer Strahl, der eine Anzahl optischer Signale mit jeweils einer anderen Wellenlänge umfasst, die von einem stromabwärtigen Informationssignal moduliert wurden.
Obwohl andere Modulationstechniken möglich sind, benutzt der frequenz-abstimmbare Sender 20, wie dargestellt, Intensitätsmodulation als Modulationstechnik, um die betreffende ONU-Information auf sein optisches Signal aufzuprägen. In 4 ist ein mögliches Beispiel eines an die optische Faser 11 angelegten stromabwärtigen optischen Signals dargestellt. Wie oben erwähnt, stellt das auf Pfad 16 bereitgestellte Signal typisch die digital verkodete Folge von „Einsen" und „Nullen" dar. In diesem Beispiel weist der frequenz-abstimmbare Sender 20 einer normalisierten Lichtleistung von 1,0 eine „Eins" zu, während einem niedrigeren Lichtleistungspegel, z. B. 0,8, eine „Null" zugewiesen wird. Dies wird als „flacher Modulationsgrad" bezeichnet. Eine typische übertragene digitale Sequenz ist in 4 für Zeitschlitze t₁ bis t₃ dargestellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Modulationsrate, d. h. die in jedem Zeitschlitz pro Sekunde, B, übertragene Anzahl Bits, wie auch das Format (mehrstufig) ebenfalls für jede ONU variieren kann. Dies ist ebenfalls in 4 dargestellt, in der die Modulationsrate B₂ für ONU 200 im Zeitschlitz t₂ niedriger als die Modulationsraten B₁ und B₃ für die entsprechenden ONUs 100 bzw. ONU 300 ist. Desgleichen ist die Modulationsrate für ONU 300, B₃, höher als die Modulationsrate für entweder ONU 100 oder ONU 200.
Das von CO 10 übertragene optische Signal wird vom RN 90 akzeptiert. Letzterer enthält in diesem Beispiel den Wellenlängenmultiplexer/Router (WDM/R) 95. Ein Beispiel eines WDM/R ist in „An N × N Optical Multiplexer Using a Planar arrangement of Two Star Couplers", C. Dragone, IEEE Phot. Technol. Lett., Band 3, Seite 812–815, 1991, und in "Integrated Optics N × N Multiplexer on Silicon", C. Dragone, C. A. Edwards, and R. C. Kistler, IEEE Phot. Technol. Lett., Band 3, Seite 896–899, 1991, offenbart. Wie oben beschrieben ist das an WDM/R 95 über optische Faser 11 angelegte einfallende optische Licht ein wellenlängenmultiplextes optisches Signal, welches eine Anzahl von Wellenlängen enthält. Eine der Eigenschaften des WDM/R 95 besteht darin, dass er Licht als Funktion seiner Wellenlänge und seines Eingangsports zu einem bestimmten Ausgangsport routet und umgekehrt. Zum Beispiel wird Licht mit einer auf die optische Faser 11 angelegten Wellenlänge λ₁ an die optische Faser 96 zur Übertragung an die ONU 100 geroutet. Desgleichen wird Licht mit einer Wellenlänge λ₂ an den Port von WDM/R 95 geroutet, der mit der optischen Faser 97 gekoppelt ist, usw. In anderen Worten, der WDM/R 95 adressiert jede ONU nach Wellenlänge. Außerdem besitzt der WDM/R 95 Linearitäts- und Reziprozitätseigenschaften, die es gestatten, alle Lichtpfade umzukehren. Zum Beispiel könnte Licht mit λ₁ über die optische Faser 96 an den WDM/R 95 angelegt werden, und es würde zur optischen Faser 11 geroutet. Da es jedoch in manchen Anwendungen vorteilhaft ist, die stromaufwärtigen und stromabwärtigen optischen Signale zu trennen, unterscheidet sich der WDM/R 95 von Standard-WDMs dadurch, dass er für einen zweiten Satz von Ports, wie durch die optischen Fasern 91 bis 94 und 12 dargestellt, für die stromaufwärtige Übertragung konfiguriert werden kann. Licht mit entsprechenden diskreten Wellenlängen, welches über optische Fasern 91 bis 94 an den WDM/R 95 angelegt wird, wird zur Übertragung an die CO 10 zur optischen Faser 12 geroutet, wodurch ein wellenlängenmultiplextes stromaufwärtiges Signal erstellt wird. Auf diese Weise dient der WDM/R 95 sowohl als Demultiplexer als auch als wellenlängen-abgestimmter Multiplexer, und stellt somit die Fähigkeit bereit, optische Signale entsprechend ihrer optischen Frequenz zusammenzulegen und zu sortieren. Obwohl es sich um ein N × N-Gerät handelt, werden in diesem bestimmten Beispiel nur 2 × N der Ports benutzt. Fortgeschrittenere Netzwerke (z. B. Amtsverbindungsnetzwerke usw.) können dadurch implementiert werden, dass man mehr von den „Eingangsports" verwendet.
Wie oben beschrieben, trennt der WDM/R 95 das über optische Faser 11 angelegte wellenlängenmultiplexte Signal und routet jedes optische Signal mit einer diskreten Wellenlänge an eine bestimmte optische Faser zur stromabwärtigen Übertragung an eine ONU, wie z. B. über optische Faser 96 an die ONU 100. In dieser dargestellten Implementierung empfängt die ONU 100 das Licht mit dem Empfänger/Modulator 140. Letzterer umfasst einen passiven Abgriffskoppler 105 (der auch ein Schalter sein kann), einen Detektor 110 und einen Modulator 115. Der passive Abgriffskoppler 105 splittet das einfallende Licht in zwei Signale unterschiedlicher Intensitätspegel, um sie an die Lichtpfade 106 und 107 anzulegen. Insbesondere wird ein optisches Signal mit „niedriger Intensität" an den Lichtpfad 106 angelegt, während ein optisches Signal mit „hoher Intensität" an den Lichtpfad 107 angelegt wird. Das optische Signal mit „niedriger Intensität" beinhaltet, wie veranschaulicht, 20% des vom RN 90 empfangenen Lichts, und das optische Signal mit „hoher Intensität" beinhaltet die verbleibenden 80% des vom RN 90 empfangenen Lichts. Der Lichtpfad 106 legt das optische Signal mit „niedriger Intensität" an den optischen Detektor 110 an, wo das optische Signal erkannt und auf Pfad 111 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das elektrische Signal auf Pfad 111 enthält denjenigen Teil der stromabwärtigen Information, die von CO 10 für ONU 100 übertragen wird. Pfad 111 liefert dieses elektrische Signal an den Prozessor 120, der das Signal weiter konditioniert und verarbeitet, um über Pfad 121 ein Teilnehmerdaten-aus-Signal bereitzustellen, das typisch für die betreffende stromabwärtige Information ist.
Gemäß den Prinzipien dieser Erfindung tritt der restliche Teil des in die ONU 100 eingehenden Lichts in eine "Schleife" zu CO 10 ein, wobei das Licht die Reise beginnt, wenn es vom passiven Abgriffskoppler 105 zum optischen Modulator 115 geleitet wird, der die Intensitätsmodulation der stromaufwärtigen Information vornimmt. Wie in CO 10 sei angenommen, dass Prozessor 120 ein „Teilnehmerdaten-ein-Signal", welches auf Pfad 119 eingehende Teilnehmerinformation darstellt, empfängt und auf Pfad 123 ein digital verkodetes, diese Information darstellendes stromaufwärtiges Signal bereitstellt. Diese stromaufwärtige Information wird im geeigneten Moment, wie durch das Vorhandensein eines Signals auf Pfad 111 bestimmt, von Prozessor 120 freigegeben. Das von Lichtpfad 107 gelieferte optische Signal bildet einen optischen Träger für die stromaufwärtige Information. In diesem Beispiel führt der optische Modulator 115 auf diesem optischen Träger mit der stromaufwärtigen Information eine Intensitätsmodulation mit einem „tiefen Modulationsgrad" durch. Dies ist in 5 für eine typische digitale stromaufwärtige Folge, die während des Zeitschlitzes t₁ übertragen wird, dargestellt. In 5 ist zu sehen, dass das stromabwärtige optische Signal effektiv den Modulator 115 abtastet, um das stromaufwärtige optische Signal bereitzustellen. Dieses vom optischen Modulator 115 bereitgestellte stromaufwärtige optische Signal variiert, wie veranschaulicht, zwischen den normalisierten Intensitätspegeln 1,0 und 0,8, die eine „Eins" darstellen, und = 0, das eine „Null" darstellt. Ähnlich der Beschreibung oben für das stromabwärtige optische Signal ist zu sehen, dass die Modulationsrate, d. h. die Anzahl der Bits pro Sekunde, B, die in jedem Zeitschlitz in stromaufwärtiger Richtung übertragen werden, auch für jede ONU variieren können. Ein stromaufwärtiges optisches Signal wird durch den optischen Modulator 115 über Lichtpfad 116, Port 102 und optische Faser 91 zum RN 90 befördert. Außerdem ist zu sehen, dass Prozessor 120 auch auf im stromabwärtigen Signal enthaltene Kennungsinformation ansprechen kann oder Kennungsinformation zum stromaufwärtigen Signal hinzufügen kann, welche entweder die ONU 100 oder einen Teilnehmer identifiziert.
Wie bereits an früherer Stelle erwähnt, akzeptiert RN 90 das stromaufwärtige optische Signal von jeder der ONUs und wellenlängenmultiplext die Signale über WDM/R 95, um ein optisches wellenlängenmultiplextes Signal über optische Faser 12 an CO 10 zu liefern. Ein optisches wellenlängenmultiplextes Signal ist in 6 veranschaulicht. Der optische Empfänger 40 von CO 10 erkennt das stromaufwärtige optische Signal und wandelt es in ein typisches elektrisches Signal um, welches über Pfad 18 an CO-Prozessor 15 angelegt wird. Dieses elektrische Signal wird nun, wenn man für den Moment die Möglichkeit von Paket- oder Bitkollisionen am optischen Empfänger 40 ignoriert, von CO-Prozessor 15 verarbeitet, so dass alle individuellen stromaufwärtigen Teilnehmerinformationen sortiert und zum entsprechenden Zielort geroutet werden.
Da damit zu rechnen ist, dass die optischen Fasern von jeder ONU zum RN 90 unterschiedliche Pfadlängen aufweisen, veranschaulicht 6 auch den Effekt einer unterschiedlichen Lichtpfadlänge auf die optischen stromaufwärtigen Signale von ONU 100, ONU 200 und ONU 300, wenn ein Paketformat benutzt wird. Wie in 6 dargestellt, wurden die empfangenen optischen stromaufwärtigen Signale von ONU 200 und ONU 300 (im Vergleich zu ONU 100) aufgrund von unterschiedlichen Lichtpfadlängen um verschieden lange Zeiten verschoben und können demzufolge jetzt zeitmäßig überlappen. Diese Überlappung führt zu Paketkollisionen am optischen Empfänger 40 von CO 10. Diese Paketkollisionen lassen sich auf verschiedene Weise vermeiden.
Es gibt ein Verfahren zur Vermeidung dieser Paketkollisionen, welches darin besteht, dass der CO-Prozessor 15 die verschiedenen Zeitverzögerungen vor der Übertragung von stromabwärtigen Informationen berücksichtigt. In 7 ist ein solches Verfahren veranschaulicht. Ausgehend mit Schritt 605 wird angenommen, dass die Länge eines Zeitframes t_f vorbekannt ist. In diesem Beispiel wird angenommen, dass t_f = 125 μsec (z. B. SONET) ist. Wie oben beschrieben, wird während eines Frames ein Paket mit stromabwärtiger Information an jede ONU übertragen. Demzufolge ist die Größe jedes Zeitschlitzes einfach gleich t_f/N, wobei N die Anzahl der ONUs ist. Zum Beispiel, wenn ONU 100, ONU 200, ONU 300 und ONU 400 16 ONUs darstellen, ergeben sich 16 Informationspakete für jeden Zeitframe, wobei jedes Paket in einem Zeitschlitz von ungefähr 8 μsec. übertragen würde. In Schritt 610 bestimmt Prozessor 15 für jede der 16 ONUs die Lichtpfadlänge oder Zeitverzögerung Δ_i, bevor eine stromabwärtige Übertragung von Teilnehmerinformation stattfindet. Diese Zeitverzögerung wird mit Hilfe beliebiger bekannter Bereichswahltechniken bestimmt. In Schritt 615 wird die gesamte Zeitverzögerung Δ_total durch die physikalische Länge des Netzwerks bestimmt. Es wird angenommen, dass die physikalische Länge des Netzwerks von 1 ähnlich der eines TPON-Netzwerks ist, welche 3,6 km beträgt. Dies ergibt einen Δ_total Wert von ca. 35 μsec. Anhand dieser Gesamtzeitverzögung wird durch Einberechnung einer Totzeitperiode in jedem Zeitframe ein modifizierter Frame erstellt, bei dem die Totzeit gleich Δ_total ist. Wenn man mit diesem Beispiel fortfährt und als Wert für Δ_total = 35 μsec annimmt, ist die Länge der Zeit für den modifizierten Frame t_mf gleich: tmf = tf – Δtotal = 125 μsec – 35μsec = 90 μsec (2)CO-Prozessor 15 bestimmt nun in Schritt 615 die Größe jedes modifizierten Zeitschlitzes, die gleich t_mf/N ist. Für N = 16 wird nun jedes Informationspaket zu einem Zeitschlitz mit einer Dauer von 5,62 μsec komprimiert. In Schritt 630 weist CO-Prozessor 15 jeden modifizierten Zeitschlitz einer ONU als Funktion ihrer Zeitverzögerung Δ_i zu, wobei die nächste ONU dem ersten modifizierten Zeitschlitz zugeordnet wird. Im Falle gleichweit entfernter ONUs werden diese in beliebiger Reihenfolge ausgewählt. CO-Prozessor 15 überträgt nun, wie oben beschrieben, nacheinander die Information jeder ONU innerhalb ihres zugeordneten Zeitschlitzes. Infolge der Komprimierung des Zeitframes und der sequentiellen Zuordnung der Zeitschlitze zu ONUs entsprechend der zunehmenden Lichtpfadlängen ab RN 90, sieht für CO-Prozessor 15 der die stromaufwärtige Information enthaltende Zeitframe wie in 8 dargestellt aus. Wie in 8 veranschaulicht, wird angenommen, dass ONU 100 am nächsten liegt, ONUs 200 und 300 gleichweit entfernt sind, und ONU 400 die größte Entfernung aufweist. In 8 ist zu sehen, dass in diesem empfangenen Zeitframe Totzeiten δ_i durch den ganzen Frame hindurch verteilt sind. Jede Totzeit δ_i ist gleich der Differenz zwischen dem Ende eines Pakets und dem Anfang eines anderen. Beispielsweise ist δ_i gleich der Zeit zwischen dem Ende von Paket 1 und der Ankunft von Paket 2. Folglich weist das zurückgegebene optische Signal zwischen jedem der Pakete eine effektive Totzeit auf, wobei die Gesamtsumme der Totzeit auf Δ_total begrenzt ist. Es ist zu bemerken, dass diese Technik als Ergebnis der Zugabe für Totzeit in jedem Zeitframe die Effizienz des Systems mindert.
Ein weiterer Ansatz zur Vermeidung von Paketkollisionen besteht darin, die Pakete in jedem Zeitframe auf einen Hilfsträger zu modulieren. Dies ist in 9 dargestellt. Die einzigen Unterschiede zwischen 1 und 9 sind der spannungsgeregelte Oszillator (VCO) 50, der Multiplikator 55 und die RF-Filter-Bank 45 von CO 10. Das stromabwärtige Signal auf Pfad 16 wird von Multiplizierer 55 mit einer von einer Anzahl Frequenzen f_i hilfsträger-moduliert, wobei jede Frequenz eindeutig einer ONU zugeordnet wird, ähnlich der Zuordnung von Wellenlängen. In anderen Worten, das stromabwärtige Signal wird von einer Basisbandfrequenz in ein um f_i zentriertes Radiofrequenzband (RF) verschoben. Zur gleichen Zeit, zu der Sequenzer 30 den frequenz-abstimmbaren optischen Sender 20 anweist, die Wellenlänge des optischen Senders zu ändern, ändert Sequenzer 30 die Frequenz von VCO 50. Folglich moduliert der frequenz-abstimmbare optische Sender 20 seine Lichtleistung mit einem RF-Burst für jede bestimmte Frequenz f_i. Die Amplitude jedes RF-Bursts stellt ähnlich wie bei der „Basisbandbeschreibung" von 1 „Einsen" und „Nullen" dar. Die Übertragung des stromabwärtigen optischen Signals und die Funktionsweise von RN 90 und ONU 100 entsprechen der Beschreibung für 1.
Nach seiner Rundreise durch die entsprechende ONU wird das empfangene optische Signal vom optischen Empfänger 40 erkannt, der auf Pfad 41 ein elektrisches Signal bereitstellt, welches eine Mehrzahl von modulierten RF-Bursts mit verschiedenen Frequenzen umfasst. Dieses elektrische Signal wird der RF-Filterbank 45 zugeführt, die eine Anzahl von RF-Filtern entsprechend der Anzahl von Frequenzeinstellungen des von Sequenzer 30 ausgewählten VCO 50 umfasst. Jedes bestimmte RF-Filter liefert nur dann eine Ausgabe, wenn im elektrischen Signal am Ausgang des optischen Empfängers 40 eine RF-Frequenz vorhanden ist, die innerhalb des Durchlassbereichs des RF-Filters liegt. Die Ausgabe jedes RF-Filters wird an CO-Prozessor 15 angelegt. Der Endeffekt ist, dass ein einziger optischer Empfänger in der Vermittlungsstelle jetzt wie eine Bank von dedizierten WDM-Empfängern aussieht – aber billiger ist. Dadurch wird flexibleres Routing zur Vermittlungsstelle ermöglicht. Zum Beispiel können durch eine einfache Änderung in der ONU-Hilfsträgerzuweisung die empfangenen stromaufwärtigen Daten der ONU von einem zu einem anderen Ausgangspfad, z. B. von Pfad 71 zu z. B. Pfad 73, wechseln, ohne dass die betreffende ONU oder der Teilnehmer dies wissen muss. Dies kann auch dazu benutzt werden, unterschiedliche Informationsströme zu den ONUs zu kodieren. Diese Ströme können dazu benutzt werden, die gleiche Art von Funktion zu implementieren, wie sie ein Zeitschlitz-Austauscher in einem TDM-System ausführt.
Ausgehend von der obigen Beschreibung des erfinderischen Konzeptes ist zu bemerken, dass, auch wenn es wichtig ist, dass eine ONU „irgendeinen" Zeitschlitz in einem Zeitframe aufweist, es für sie unwichtig ist zu wissen, welcher Zeitschlitz benutzt wird. In anderen Worten, da eine ONU erst dann überträgt, wenn sie ein optisches Signal erkennt, muss der ONU das von einer Vermittlungsstelle benutzte Zeitmultiplexprotokoll nicht vorbekannt sein. Demzufolge kann das Zeitmultiplexformat, sowohl was die einer ONU zugeordnete Zeitdauer als auch die Übertragungsfolge von der Vermittlungsstelle zu einer ONU betrifft, auf beliebige Weise variiert werden, ohne dass Änderungen an der ONU-Ausrüstung erforderlich sind. Dadurch erübrigt sich eine Synchronisierung zwischen der CO 10 und einer ONU und gestattet der CO 10, „Bandbreite nach Bedarf" bereitzustellen. Zum Beispiel kann in der CO 10 die Verteilung der Dauer der Zeitschlitze in jedem Zeitframe nach Bedarf beim Einrichten des Anrufs gehandhabt werden, um je nach Bedarf mehr Bandbreite bereitstellen zu können. Wenn die ONU 100 signalisiert, dass sie mehr Bandbreite braucht, und die ONU 200 nicht belegt ist, kann die Länge der Zeit, die der Laser der Vermittlungsstelle für die Übertragung auf der der ONU 100 zugeordneten Wellenlänge verwendet, dadurch verdoppelt werden, dass der der ONU 200 zugeordnete Zeitschlitz verwendet wird. Diese Art der Umdisponierung von Zeitschlitzen erfordert keine Neuberechnung und Umkonfigurierung irgendeines Netzwerksynchronisierungssystems, und keine der ONUs hat Kenntnis davon, dass etwas passiert ist.
Eine weitere Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist in 10 dargestellt, die eine Einzelfaserarchitektur veranschaulicht. In dieser Architektur sind die optischen Fasern 711, 791, 792, 793 und 794 bidirektional. Die Funktionsweise von CO 10, RN 90 und ONU 100 ist die gleiche wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, nur mit folgenden Unterschieden. In dieser Einzelfaserarchitektur enthält CO 10 auch den optischen Koppler 710, der in stromabwärtiger Richtung das vom frequenz-abstimmbaren optischen Sender 20 kommende optische Signal an die optische Faser 711 anlegt und in stromaufwärtiger Richtung das stromaufwärtige optische Signal an den optischen Empfänger 40 anlegt. Das stromabwärtige optische Signal, das auf der optischen Faser 711 geführt wird, wird an den RN 90 angelegt, der das einfallende Licht als Funktion seiner Wellenlänge zu den bidirektionalen optischen Fasern 791, 792, 793 und 794 routet, die jeweils von den ONUs 100, 200, 300 bzw. 400 empfangen werden. Da es sich um eine Einzelfaserarchitektur handelt, wird der optische Modulator 115 von ONU 100 in 1 durch den optischen Spiegel/Modulator 750 ersetzt, der nicht nur eine „tiefe Modulation" eines Teils des stromabwärtigen optischen Signals wie oben beschrieben durchführt, sondern auch das stromabwärtige optische Signal zur CO 10 zurückwirft und dadurch das stromaufwärtige optische Signal an die optische Faser 791 liefert. Das stromaufwärtige optische Signal wird mit den anderen, von den ONUs 200, 300 und 400 kommenden optischen stromaufwärtigen Signalen infolge der Reziprozitätseigenschaft von WDM/R 790, wie oben beschrieben, wellenlängenmultiplext. Dieses wellenlängenmultiplexte optische Signal wird von der CO 10 über die optische Faser 711 und den optischen Koppler 710 an den optischen Empfänger 40 angelegt. Wie allgemein in der Technik bekannt, sollte man sich darüber im Klaren sein, Koppler 105 in Wirklichkeit ein Vier-Port-Gerät ist, bei dem ein Port nicht benutzt wird. Dieser unbenutzte Port könnte jedoch dazu verwendet werden, das stromaufwärtige reflektierte Licht mit einer optischen stromaufwärtigen Faser zu koppeln.
Ein möglicherweise schwerwiegendes Problem in einer Einzelfaserarchitektur ist die Rückstreuung des Lichts. Eine mögliche Lösung ist der Einsatz eines Wellenlängenverschiebers in der ONU und einer zusätzlichen optischen Faser zwischen dem RN und der Vermittlungsstelle. Dies ist in 11 dargestellt, in welcher der Spiegel/Modulator 750 von 10 durch einen Wellenlängerverschieber/Modulator 850 ersetzt wurde, der optische Koppler 710 von 10 entfernt wurde, und der RN 90 wie oben beschrieben durch die optische Faser 12 mit der CO 10 gekoppelt wurde. Der Wellenlängerverschieber/Modulator 850 liefert ein anderes Lichtsignal mit einer anderen Wellenlänge λ₁ + Δλ. Dieses andere Lichtsignal wird nun auf der bidirektionalen optischen Faser 791 zum RN 90 zurück übertragen, welcher das reflektierte Licht über optische Faser 12 durch WDM/R 890 zur CO 10 zurück routet. Der Einsatz des Wellenlängenverschiebers/Modulators 850 und der zusätzlichen optischen Faser zwischen RN 90 und CO 10 trägt dazu bei, die mit dem stromabwärtigen optischen Signal verbundene Rückstreuung zu vermeiden.
Schließlich ist in 12 eine weitere Ausführungsform des erfinderischen Konzepts dargestellt, die eine Broadcast-Funktionsweise veranschaulicht. Der einzige Unterschied zwischen 1 und 12 ist WDM/R/B 990 und CATV-Empfangsstelle 980 (Head-End), die bezeichnend für eine Broadcast-Informationsquelle ist. Letztere liefert ein Signal an WDM/R/B 990 über Pfad 981. Dieses Signal wird von WDM/R/B 990, welcher eine Broadcast-Funktion enthält, an alle ONUs ausgesendet. Insbesondere wird das Signal von WDM/R/B 990 im Wesentlichen gleichmäßig an jede ONU verteilt. Ein Beispiel eines WDM/R/B ist in EP-A-0564707 beschrieben.
Die obigen Ausführungen veranschaulichen lediglich die Prinzipien der Erfindung, und der Fachmann wird fähig sein, zahlreiche andere Anordnungen zu entwickeln.
Zum Beispiel könnten, obwohl die Erfindung hier anhand von diskreten funktionellen Bausteinen, wie Sequenzer 30 usw. implementiert wird, die Funktionen eines oder mehrerer dieser Bausteine mit Hilfe eines oder mehrerer entsprechend programmierter Prozessoren ausgeführt werden. Des Weiteren könnten Elemente miteinander integriert werden, um die oben beschriebene diskrete Funktionalität bereitzustellen, beispielsweise könnte der Empfänger/Modulator 140 ein integriertes Gerät sein, wodurch sich die Notwendigkeit von Splitter 105 erübrigen würde. Außerdem könnten Elemente aus jeder der Figuren miteinander kombiniert werden, zum Beispiel könnte Hilfsträgermodulation auch in den in 9, 10, 11 und 12 dargestellten Netzwerken verwendet werden; man könnte eine oder zwei Fasern von der CO zum RN vorsehen; innerhalb des RN könnte ein WDM, WDM/R oder WDM/R/B oder dergleichen verwendet werden; man könnte eine oder zwei Fasern vom RN zur ONU vorsehen; die Endgeräteausrüstung könnte das Signal in einer Schleife führen oder es reflektieren, und SCM könnte in stromaufwärtiger und/oder stromabwärtiger Richtung benutzt werden.
Das erfinderische Konzept bietet eine Anzahl verbesserter Wartungsvorteile. Zum Beispiel könnte, wenn man an OTDR (optische Rückstreumessverfahren) denkt, ein in CO 10 angeordnetes OTDR-System die optische Schleife einschließlich der ONU-Ausrüstung durch Erzeugung von Licht verschiedener Wellenlängen prüfen, welches anschließend vom WDM/R zur betreffenden ONU geroutet wird. Mit Hilfe der WDM/R-Eigenschaften könnte unterbrechungsfreie Überwachung durchgeführt werden. Da das stromabwärtige optische Signal letztlich zur CO 10 zurückgeführt wird, wird von letzterer bereits eine Eigenüberwachung des Systemstatus durchgeführt.
Außerdem können infolge von Hilfsträgermodulation, d. h. durch leichtes Variieren der Hilfsträgerfrequenz, zusätzliche Vermittlungsoperationen in der ONU durchgeführt werden. Mit Hilfe dieser leichten Änderungen in der Hilfsträgerfrequenz ist es möglich, Routing-Information in stromabwärtiger Richtung an Prozessor 120 weiterzuleiten, obwohl der entsprechende Durchlassbereich in der RF-Filterbank 45 nicht überschritten wird.
Es können auch Variationen im optischen Netzwerk durch den Einsatz WDM/R-ähnlicher Geräte vorkommen. Zum Beispiel kann zum Demultiplexen des stromaufwärtigen kombinierten optischen Signals in eine Anzahl separater optischer Detektoren ein WDM oder WDM/R innerhalb CO 10 benutzt werden, um den Effekt von Paketkollisionen zu mildern und die Gesamtleistung zu erhöhen. Außerdem kann in einer ONU ein Filtergerät wie zum Beispiel ein WDM, ein frequenzselektiver Spiegel oder ein WDM/R verwendet werden, um Information an verschiedene Endgerätestellen zu routen. In diesem Modus gestattet, wie im oben erwähnten Stand der Technik betreffend N × N optische Multiplexer offenbart, die Periodizitätseigenschaft des WDM/R dem WDM/R des RN, eine „grobe" Routing-Funktion durchzuführen, indem optische Signale, die einen „Satz" von Wellenlängen enthalten, an eine bestimmte ONU gesendet werden. Diese ONU führt dann über ihr eigenes Filtergerät eine „feine" Routing-Funktion durch, indem das stromabwärtige optische Signal in jede individuelle Wellenlänge im Satz demultiplext wird.
Ferner kann anstelle eines einzelnen abstimmbaren Senders in der CO 10 eine Vielzahl von Quellen (wie zum Beispiel individuelle Laser) in der Vermittlungsstelle verwendet werden, um optische Signale auf dem Satz von Wellenlängen jeder ONU bereitzustellen. Dadurch wird zeitbasierter Leerlauf entfernt. Es können auch andere Modulationstechniken als Intensitätsmodulation verwendet werden: zum Beispiel Formatdifferenzen wie Modulationsfrequenz, Verkodung usw.; Verfahrensdifferenzen wie zum Beispiel Amplitudenmodulation, Frequenzumtastung usw., und Zeitdifferenzen wie „Ping-pong", wobei ein Zeitframe teilweise der stromaufwärtigen Information und teilweise der stromabwärtigen Information zugeordnet ist. Zum Beispiel ist in 6 ein mehrstufiges QAM-Signal dargestellt, das Zeitschlitz drei zugeordnet ist. Noch muss die ONU das stromabwärtige optische Signal erneut unter Einsatz eines anderen Modulationsformats modulieren. Zum Beispiel kann die ONU das stromabwärtige optische Signal so verarbeiten, dass das stromabwärtige Modulationsformat entfernt wird, und dann kann sie das stromabwärtige optische Signal erneut auf beliebige Weise einschließlich des stromabwärtigen Modulationsformats modulieren.
Schließlich lässt sich trotz der Tatsache, dass das das erfinderische Konzept im Rahmen einer optischen Lokalschleife veranschaulicht wurde, dieses auch auf andere optische Netzwerkanwendungen wie zum Beispiel auf Amtsverbindungsnetzwerke anwenden und in Verbindung mit mobilen oder zellularen Telekommunikationssystemen einsetzen.

Claims

Optische Netzwerkeinheit umfassend: einen Eingangs-/Ausgangsport (101), der auf ein informationsführendes optisches Eingangssignal anspricht; einen Splitter (105), der auf das optische Eingangssignal anspricht, um das optische Eingangssignal in ein erstes (106) und ein zweites Signal zu splitten, wobei das zweite Signal mindestens einige der Informationen führt, die vom optischen Eingangssignal geführt werden; einen Empfänger (110), der auf das erste Signal anspricht, um im ersten Signal enthaltene Informationen nachzuweisen; und ein Modulationsmittel (850), das auf das zweite Signal anspricht, um das zweite Signal mit einem angelegten stromaufwärtigen Signal zu modulieren, um dadurch ein Rücksignal am Eingangs-/Ausgangsport bereitzustellen, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das Modulationsmittel auf die Verschiebung der Wellenlänge des zweiten Signals eingerichtet ist, um ein wellenlängenverschobenes Trägersignal zu bilden und um das Trägersignal zu modulieren.
Optische Netzwerkeinheit nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Verarbeitungsmittel (120), das so angeordnet ist, dass Quellenkennungsinformation in das Rücksignal aufgenommen wird.
Optische Netzwerkeinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, weiterhin umfassend ein Verarbeitungsmittel (120), das auf das empfangene Signal anspricht, um Kennungsdaten im empfangenen Signal nachzuweisen.
Optische Netzwerkeinheit nach Anspruch 3, wobei die Kennungsdaten Daten sind, die eine Zieleinrichtung identifizieren.
System umfassend: eine Mehrzahl optischer Netzwerkeinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche und; einen mit der Mehrzahl von Einheiten gekoppelten Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer (890), der auf ein zusammengesetztes eingehendes Signal anspricht, um a) eine Mehrzahl von informationsführenden Einheitseingangssignalen zu bilden und die Einheitseingangssignale an eine Mehrzahl von Einheiten zu verteilen, und um b) die Rücksignale der Mehrzahl von Einheiten zu akzeptieren und ein zusammengesetztes Rücksignal aus den akzeptierten Rücksignalen zu bilden.
System nach Anspruch 5, bei dem jedes Signal aus der Mehrzahl von Einheitseingangssignalen, die vom Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer gebildet werden, ein anderes Teilband des eingehenden Signals aufweist.
System nach Anspruch 5, bei dem jedes Signal aus der Mehrzahl von Einheitseingangssignalen, die vom Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer gebildet werden, ein anderes Teilband des eingehenden Signals und einen Teil eines Rundfunksignals aufweist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiterhin umfassend einen Hub (10), der eine optische Signalquelle (20) aufweist, die das zusammengesetzte eingehende Signal entwickelt, wobei die Quelle dem Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer zugeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, weiterhin umfassend einen Hub (10), der mit dem Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer gekoppelt ist und das zusammengesetzte eingehende Signal bereitstellt, wobei der Hub Mittel (15, 16, 17, 20, 30, 31) zur Bildung des zusammengesetzten eingehenden Signals aus einzelnen Signalen aufweist, die verschiedene Bänder belegen.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Hub weiterhin einen Empfänger (40) aufweist, der auf das zusammengesetzte Rücksignal anspricht.
System nach Anspruch 10, wobei der im Hub untergebrachte Empfänger einen Wellenlängenmultiplexer/-demultiplexer aufweist, der eine Mehrzahl von Hub-Empfänger-Demultiplexerausgängen entwickelt, und der Hub weiterhin eine Mehrzahl von Unterempfängern umfasst, die an die Hub-Empfänger-Demultiplexerausgänge angeschlossen sind.
System nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei der im Hub untergebrachte Empfänger auf die Kennungsinformation reagiert, die im zusammengesetzten Rücksignal enthalten ist.
System nach Anspruch 9, wobei der Hub weiterhin einen abstimmbaren Oszillator zum Zusammenarbeiten mit angelegten Datensignalen aufweist, um die einzelnen Signale zu bilden, die verschiedene Bänder belegen.
System nach Anspruch 9, wobei der Hub weiterhin eine Mehrzahl von Oszillatoren zum Zusammenarbeiten mit angelegten Datensignalen aufweist, um die einzelnen Signale zu bilden, die verschiedene Bänder belegen.
System nach Anspruch 9, wobei der Hub weiterhin eine Mehrzahl von Oszillatoren aufweist, die jeweils für vorgewählte Zeitintervalle zum Zusammenarbeiten mit angelegten Datensignalen aktiviert werden, um die einzelnen Signale zu bilden, die verschiedene Bänder belegen.
System nach Anspruch 9, wobei mindestens einige der Signale, die zusammen das zusammengesetzte eingehende Signale bilden, modulierte Signale sind.
System nach Anspruch 16, wobei jedes der modulierten Signale ein Signal ist, das einen Hilfsträger umfasst, der durch ein Informationssignal moduliert wird.
System nach Anspruch 16, wobei mindestens eines der stromaufwärtigen Signale selbst eine Zusammensetzung von Signalen ist.