DE69627165T2

DE69627165T2 - Optisches uebertragungssystem

Info

Publication number: DE69627165T2
Application number: DE69627165T
Authority: DE
Inventors: E. Elahmadi; P. Flanagan
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH10511250A; EP0848873B1; CA2164071A1; US5933258A; EP0848873A1; DE69627165D1; CA2164071C; WO1997009803A1; JP3362228B2

Description

Technisches Gebiet und gewerbliche Anwendbarkeit

Diese Erfindung bezieht sich auf Übertragungs- oder Kommunikationssysteme und befaßt sich insbesondere mit einem optischen Kommunikationssystem, bei dem ein Schutz gegen Ausfälle, beispielsweise durch eine Unterbrechung eines Lichtleitfaserkabels, vorgesehen ist.

Stand der Technik

Es ist aus dem US-Patent 5 159 595 auf den Namen von Flanagan et al. vom 27. Oktober 1992 mit dem Titel "Ring Transmission System" bekannt, ein optisches Kommunikationssystem in Form einer Vielzahl von Knoten zu schaffen, die in einem Ring über zwei multiplexierte Kommunikationspfade miteinander gekoppelt sind, die eine Übertragung in entgegengesetzten Richtungen um den Ring herum ermöglichen. Im Normalbetrieb erfolgen die Kommunikationen zwischen den Knoten in beiden Richtungen über die zwei Pfade. Bei Vorliegen eines Fehlers, wie z. B. einer Lichtleitfaserunterbrechung, wird dies in den zwei Knoten unmittelbar benachbart zu dem Fehler festgestellt, und die Kommunikationen werden über beide Pfade, die eine gefaltete Schleife bilden, fortgesetzt, wobei Signale zwischen den Pfaden an diesen zwei Knoten benachbart zu dem Fehler gekoppelt werden. Derartige Systeme wurden als Zweirichtungs-Schutzsysteme (BLSR) bekannt, und dienen typischerweise zur Übertragung von SONET-Signalen, wobei sie in diesem Fall häufig auch als SONET-Ringsysteme bezeichnet werden.
BLSR-Systeme ergeben einen wirkungsvollen Ausfallschutz oder eine Ausfallsicherheit für neue Kommunikationssystem-Installationen, doch können sie nicht ohne weiteres auf bereits vorhandene (synchrone oder asynchrone) Kommunikationssysteme angewandt werden, ohne daß kostspielige Ausrüstungs- Aktualisierungen erforderlich sind. Zusätzlich haben BLSR-Systeme den Nachteil, daß sie eine hohe Nutzung von Lichtleitfasern haben, keinen 1 : N (N > 1) -Schutz bereitstellen (d. h. einen Schutz von N Arbeits- (W-) Kanälen unter Verwendung eines Schutz- (Ersatz-) (P-) Kanals) und daß sie nicht Bitraten- oder Wellenlängentransparent sind (d. h. eine Änderung der Wellenlänge oder der Bitrate, wie z. B. ein Wechsel von SONET OC-48- auf OC-192-Signale für eine vergrößerte Kapazität, bedingt eine Änderung der Ausrüstungen. Weiterhin haben BLSR-Systeme die Einschränkung, daß alle Knoten um den Ring herum vom gleichen Typ sein müssen und die gleiche Kapazität haben müssen.
Um eine Ausfallsicherheit bei vorhandenen Übertragungs- oder Kommunikationssystemen ohne deren Ersatz durch Ringsysteme zu erzielen, ist es möglich, Digitalverteiler (DCC's) an den Knoten des Systems zu verwenden, um Signale im Fall eines Verbindungsstrecken-Ausfalls neu zu lenken. DCC's sind elektronische Schalter, die beispielsweise mit DSR3-Signalen arbeiten. Die Verwendung von DCC's bedingt jedoch beträchtliche Nachteile hinsichtlich der Kosten, der Ausrüstungskapazität, der Kompliziertheit, der Größe und des Leistungsverbrauchs und ergibt weiterhin einen langsamen Schutz im Fall eines Fehlers.
Es wurde weiterhin vorgeschlagen, optische Kreuzverteiler (OCC's) zu verwenden, um eine Ausfallsicherheit von optischen Kommunikationssystemen oder Netzen zu erzielen, wobei die OCC's zum Schalten optischer Signale dienen. Es war jedoch bei derartigen OCC's erforderlich, daß diese groß sind (beispielsweise ein 72 · 72- Kreuzverteiler für ein optisches OC-48-Signal, das 16 DS3-Signale überträgt), und es ist eine große Anzahl derartiger OCC's in einem Netz erforderlich. Große OCC's haben den Nachteil, daß sie eine relativ neue Technologie mit geringer oder nicht nachgewiesener Zuverlässigkeit beinhalten und daß Probleme hinsichtlich des Übersprechens und der Verluste zusätzlich zu der großen Größe und den Kosten bestehen.
Es ist weiterhin aus dem US-Patent 5 442 623 auf den Namen von Wu vom 15. August 1995 mit dem Titel "Passive Protected Self Healing Ring Network" und aus der Veröffentlichung "A Novel Passive Protected SONET Bidirectional Self- Healing Ring Architecture" von Tsong-Ho Wu et al., IEEE Journal of Lightwave Technology, Band 10, Nr. 9, September 1992 bekannt, ein Ringnetz mit einem passiven Lichtleitfaser-Schutz- oder Ersatzring zu schaffen. In einem derartigen Netz dienen optische Schalter, die an jedem Knoten angeordnet sind, zur Schutz- oder Ersatzumschaltung von Verkehr auf den Ersatzring im Fall eines Fehlers. Obwohl dies einige der Nachteile der vorstehend erläuterten Ringsysteme vermeiden kann, hat es den Nachteil, daß der Lichtleitfaser-Schutz- oder Ersatzring im Normalbetrieb (d. h. bei Fehlen eines Fehlers) unbenutzt ist, wobei der Verkehr des Ringsystems im Normalbetrieb über die optischen Schalter geleitet wird, mit einer sich daraus ergebenden Verringerung der Zuverlässigkeit des Systems, und die Kompliziertheit des optischen Schaltens wird vergrößert, um in gewünschter Weise ein Ersatzschalten für Streckenausfälle bereitzustellen. Zusätzlich ist dies ein Ringsystem, das sich nicht mit der Ausfallsicherheit von vorhandenen Kommunikationssystemen befaßt, die Punkt-zu-Punkt-Kommunikations- Verbindungsstrecken verwenden.
Ein Ziel dieser Erfindung besteht daher darin, ein Kommunikations- oder Übertragungssystem zu schaffen, das die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder verringert.

Offenbarung der Erfindung

Ein erster Gesichtspunkt dieser Erfindung ergibt ein Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von getrennten Kommunikations-Verbindungsstrecken jeweils zwischen zwei Endgeräten an jeweiligen Knoten, wobei jeder Knoten zwei Endgeräte umfaßt, die unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken zugeordnet sind, wobei jede Kommunikations-Verbindungsstrecke zumindest einen Arbeitskanal für normalen Verkehr und einen Schutz- oder Ersatzkanal für die Übertragung des normalen Verkehrs eines defekten Arbeitskanals der jeweiligen Kommunikations-Verbindungsstrecke im Fall einer Ersatzschaltung an den jeweiligen Endgeräten umfaßt, wobei die Ersatzkanäle der getrennten Verbindungsstrecken einen diskontinuierlichen Ring mit den Ersatzkanälen an den Knoten bilden, und mit einem Schalter an jeden Knoten, über den die Ersatzkanäle mit den Endgeräten an den Knoten gekoppelt werden, wobei die Schalter als Antwort auf ein Fehlschlagen einer Ersatzschaltung zur Wiederherstellung des normalen Verkehrs über den Ersatzkanal einer Kommunikations- Verbindungsstrecke zwischen zwei Endgeräten an jeweiligen Knoten betreibbar sind, um eine Übertragung des normalen Verkehrs über die Ersatzkanäle der Kommunikations-Verbindungsstrecken um den Rest des Ringes herum wiederherzustellen, und um die Lücken zwischen den Ersatzkanälen an irgendwelchen Knoten um den Rest des Ringes herum zu überbrücken.
Vorzugsweise umfassen die Kommunikations-Verbindungsstrecken optische Kommunikations-Verbindungsstrecken, und die Schalter an den Knoten umfassen optische Schalter. Bei einer Ausführungsform des Systems ergibt jeder Ersatzkanal eine bidirektionale Übertragung von optischen Signalen mit ersten und zweiten Wellenlängen für entgegengesetzte Übertragungsrichtungen, wobei alle Ersatzkanäle der getrennten Kommunikations-Verbindungsstrecke die erste Wellenlänge für Übertragungen in einer ersten Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum verwenden, und wobei alle Ersatzkanäle die zweite Wellenlänge für Übertragungen in einer zweiten Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum verwenden.
Einer oder mehrere der Knoten können jeweils einen Signalregenerator oder Verstärker einschließen, wobei der Schalter an diesem Knoten so ausgebildet ist, daß er die Ersatzkanäle über diesen Signalregenerator oder -Verstärker koppelt, um die Lücke zwischen den Ersatzkanälen an diesem Knoten zu überbrücken. Die unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken und jeweiligen Endgeräte können so angeordnet sein, daß sie unterschiedliche Kombinationen von synchronen und asynchronen Signalen, unterschiedliche Übertragungsgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Anzahlen von Arbeitskanälen übertragen.
Vorzugsweise ist das Kommunikationssystem ein optisches Kommunikationssystem, bei dem die Vielzahl von Kommunikations-Verbindungsstrecken jeweils bidirektionale Übertragungen zwischen einem jeweiligen Paar von Endgeräten in zwei unterschiedlichen Knoten ergeben, und bei dem jede Kommunikations- Verbindungsstrecke eine optische Kommunikations-Verbindungsstrecke ist, die zumindest einen Arbeitskanal für normalen Verkehr und einen Ersatzkanal umfaßt, auf den die Endgeräte den normalen Verkehr eines defekten Arbeitskanals umschalten können; wobei jeder Schalter an jedem Knoten, über den die Ersatzkanäle mit den jeweiligen Endgeräten im Normalbetrieb gekoppelt werden, ein optischer Schalter ist, wobei die optischen Schalter so angeordnet und gesteuert sind, daß wenn der normale Verkehr eines defekten Arbeitskanals einer Kommunikations-Verbindungsstrecke zwischen zwei Endgeräten nicht durch ein Schalten auf den Ersatzkanal dieser Kommunikations-Verbindungsstrecke wiederhergestellt wird, der normale Verkehr zwischen den zwei Endgeräten über die optischen Schalter und die Ersatzkanäle der anderen Kommunikations- Verbindungsstrecken übertragen wird.
Der Ersatzkanal jeder Kommunikations-Verbindungsstrecke umfaßt vorzugsweise eine Lichtleitfaser, die zwei unterschiedliche Wellenlängen für die zwei Übertragungsrichtungen auf den Kanal verwendet, wobei eine erste der Wellenlängen im Normalbetrieb für die Übertragung in einer Richtung auf jeder Ersatzkanal-Lichtleitfaser verwendet wird, die einer Uhrzeigersinn-Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum entspricht, während eine zweite der Wellenlängen im Normalbetrieb für die Übertragung in einer Richtung auf jeder Ersatzkanal- Lichtleitfaser verwendet wird, die einer Gegenuhrzeigersinn-Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum entspricht. In diesem Fall schließt vorzugsweise jeder Knoten einen Wellenlängen-Detektor ein, der mit der Ersatzkanal-Lichtleitfaser richtgekoppelt ist, um ein optisches Signal an zumindest einer der zwei Wellenlängen zu erfassen und um ein Steuersignal für den optischen Schalter des Knotens zu liefern.
Die Erfindung ist auf unterschiedliche Formen von Kommunikations- Verbindungsstrecken anwendbar. So können beispielsweise die Endgeräte so ausgebildet werden, daß sie mit unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten auf zumindest zwei der Kommunikations-Verbindungsstrecken übertragen, und/oder zumindest eines der Paare von Endgeräten kann so ausgebildet sein, daß es synchrone Signale überträgt, während zumindest ein anderes der Paare von Endgeräten so ausgebildet ist, daß es asynchrone Signale überträgt, und/oder zumindest zwei der Kommunikations-Verbindungsstrecken können eine unterschiedliche Anzahl von Arbeitskanälen haben.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ergibt diese Erfindung einen Knoten für ein optisches Kommunikationssystem, wobei der Knoten folgendes umfaßt: erste und zweite Endgeräte zur jeweiligen Kopplung an erste und zweite bidirektionale optische Kommunikations-Verbindungsstrecken, die jeweils zumindest einen Arbeitskanal für normalen Verkehr und einen Ersatzkanal umfassen, auf den das Endgerät den normalen Verkehr eines defekten Arbeitskanals schalten kann; einen optischen Schalter, der optische Ports T1 und T2, die jeweils mit optischen Ersatzkanal-Ports der ersten und zweiten Endgeräte gekoppelt sind und optische Ports F1 und F2 zum jeweiligen Koppeln auf den Ersatzkanal der ersten und zweiten Kommunikations-Verbindungsstrecken aufweist; und eine Steuereinheit zur Steuerung des optischen Schalters derart, daß im Normalbetrieb die Ports F1 und T1 miteinander gekoppelt sind und die Ports F2 und T2 miteinander gekoppelt sind, wobei in einem ersten Ersatzzustand die Ports F1 und T2 und/oder die Ports F2 und T1 miteinander gekoppelt sind, und daß sich in einem zweiten Ersatzzustand eine Kopplung zwischen den Ports F1 und F2 ergibt.
Die Steuereinheit kann auf ein Alarmsignal von dem ersten oder zweiten Endgerät, das ein Fehlschlagen einer Ersatzschaltung an dem Endgerät zur Wiederherstellung des Verkehrs von einem defekten Arbeitskanal über den Ersatzkanal der jeweiligen Kommunikations-Verbindungsstrecke anzeigt, ansprechen, um den ersten Ersatzzustand auszubilden. Zusätzlich kann die Steuereinheit auf einen Verlust eines optischen Signals, das von dem ersten oder zweiten Endgerät über den Ersatzkanal der jeweiligen Kommunikations-Verbindungsstrecke empfangen wird, ansprechen, um den zweiten Ersatzzustand auszubilden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend ausführlich beschrieben wird, sendet und empfängt das erste Endgerät optische Signale über die optischen Ports seines Ersatzkanals mit ersten bzw. zweiten Wellenlängen, das zweite Endgerät sendet und empfängt optische Signale über die optischen Ports seines Ersatzkanals mit der zweiten bzw. ersten Wellenlänge, und der Knoten schließt zumindest einen Detektor ein, der mit dem Ersatzkanal von zumindest einem der ersten und zweiten Kommunikations-Verbindungsstrecken richtgekoppelt ist, um optische Signale mit der ersten oder zweiten Wellenlänge zu erfassen, wobei die Steuereinheit auf dem Detektor zur Steuerung des optischen Schalters anspricht.
Der Knoten kann einen bidirektionalen optischen Verstärker oder Regenerator einschließen, über den die Ports F1 und F2 in dem zweiten Ersatzzustand gekoppelt sind.
Die Erfindung ergibt weiterhin ein Verfahren zum Schutz einer Vielzahl von getrennten bidirektionalen optischen Kommunikations-Verbindungsstrecken, die jeweils zumindest einen Arbeitskanal für einen normalen Verkehr zwischen einem Paar von Endgeräten und einem Ersatzkanal umfassen, auf den die Endgeräte den normalen Verkehr eines Arbeitskanals im Fall eines Fehlers in dem Arbeitskanal umschalten können, mit den folgenden Schritten: an jedem einer Vielzahl von Knoten, die jeweils zwei der Endgeräte umfassen, die zwei getrennten Kommunikations-Verbindungsstrecken zugeordnet sind, wobei die Vielzahl von Knoten und Kommunikations-Verbindungsstrecken einen Ring bildet, Bereitstellen eines optischen Schalters, der im Normalbetrieb so angeordnet ist, daß er den Ersatzkanal von zwei Kommunikations-Verbindungsstrecken mit Ersatzkanal-Ports der jeweiligen Endgeräte koppelt; und
(i) an zumindest einem der Vielzahl von Knoten in dem Fall, daß eine Ersatzschaltung an einem der zwei Endgeräte eines Knotens, die den normalen Verkehr von einem fehlerhaften Arbeitskanal der zugehörigen Kommunikations- Verbindungsstrecke auf den Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke umschaltet, den normalen Verkehr nicht wiederherstellen kann, Steuern des optischen Schalters zum Koppeln des Ersatzkanal-Ports dieses einen der zwei Endgeräte mit dem Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke, die dem anderen der Endgeräte des Knotens zugeordnet ist; und
(ii) an zumindest einem anderen Knoten als Folge des Koppelns in (i), Steuern des optischen Schalters dieses anderen Knotens derart, daß sich eine Kopplung zwischen den Ersatzkanälen der zwei Kommunikations- Verbindungsstrecken an diesem anderen Knoten ergibt.
Vorzugsweise wird der Schritt (i) an jedem der zwei Knoten benachbart zu einem Fehler ausgeführt, der dazu führt, daß eine Ersatzschaltung an jedem der zwei Knoten auf den Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke zwischen den zwei Knoten ausgeführt wird und die Wiederherstellung des normalen Verkehrs zwischen den zwei Knoten durch die Ersatzschaltung fehlschlägt, und der Schritt (ii) wird an jedem anderen Knoten ausgeführt.
Die Steuerung im Schritt (ii) kann über Zusatzinformationen auf dem Arbeitskanal oder den Arbeitskanälen erzielt werden, wird jedoch in stärker wünschenswerter Weise unter Verwendung einer optischen Signaldetektion in dem Knoten erzielt. Somit wird vorzugsweise der Schritt (ii) an jedem anderen Knoten in Abhängigkeit von einem optischen Signal auf dem Ersatzkanal einer optischen Kommunikations- Verbindungsstrecke ausgeführt, die einem Endgerät des jeweiligen Knotens zugeordnet ist. Der Schritt (ii) kann weiterhin an zumindest einem Knoten den Schritt der Regeneration oder Verstärkung optischer Signale umfassen, die zwischen den Ersatzkanälen der zwei Kommunikations-Verbindungsstrecken an dem jeweiligen Knoten gekoppelt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird weiter aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen:
Fig. 1 ein Kommunikationssystem zeigt, das Knoten umfaßt, die durch einzelne Punkt-zu-Punkt-Kommunikations-Verbindungsstrecken miteinander verbunden und in einer bekannten Weise angeordnet sind;
Fig. 2 eine Modifikation eines Knotens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines optischen Kreuzverteilers (OCC) in dem Knoten nach Fig. 2 zeigt,
Fig. 4 eine Form eines optischen Verstärkers (OA) in dem Knoten nach Fig. 2 zeigt,
Fig. 5 eine Ausführungsform einer optischen Kopplung mit einem Sender und Empfänger in dem Knoten nach Fig. 2 zeigt,
Fig. 6 in vereinfachter Weise das Kommunikationssystem nach Fig. 1 mit einer Modifikation gemäß der Erfindung zeigt, wobei jeder Knoten so ist, wie dies anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben wurde und das System im Normalbetrieb gezeigt ist,
Fig. 7 in ähnlicher Weise das Kommunikationssystem in einem Ersatzzustand nach einem Streckenausfall zeigt,
Fig. 8 in ähnlicher Weise das Kommunikationssystem in einem Ersatzzustand nach einem Verbindungsstrecken-Ausfall zeigt,
Fig. 9 in ähnlicher Weise das Kommunikationssystem in einem Ersatzzustand nach einem Knotenausfall zeigt,
Fig. 10 eine Regenerator-Anordnung zeigt, die in dem Kommunikationssystem verwendet werden kann, wobei OCC-Verbindungen im Normalbetrieb gezeigt sind, und
Fig. 11 die Regenerator-Anordnung mit den OCC-Verbindungen in einem Ersatzzustand nach einem Verbindungsstrecken-Ausfall zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist ein bekanntes Kommunikationssystem in Form eines Beispiels so dargestellt, als ob es vier Knoten 1, 2, 3 und 4 einschließt. Die Knoten 1 und 2 sind über eine Punkt-zu-Punkt- oder lineare Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 miteinander verbunden, die sich zwischen Endgeräten T in diesem Knoten erstreckt. In ähnlicher Weise sind die Knoten 2 und 3, 3 und 4 und 1 und 4 durch jeweilige lineare Kommunikations-Verbindungsstrecken 11, 12 und 13 verbunden, die sich 7 zwischen jeweiligen Endgeräten T in den Knoten erstrecken. Die Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 sind voneinander getrennt und können unterschiedliche Ausführungsformen haben, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die geografische Anordnung der Knoten und der Kommunikations-Verbindungsstrecken 10-13 bildet einen diskontinuierlichen Ring, doch ist dies kein Ringsystem, weil die einzelnen Kommunikations-Verbindungsstrecken vollständig voneinander getrennt sind, wobei getrennte Endgeräte T an jedem Knoten für jede Kommunikations- Verbindungsstrecke vorgesehen sind.
Jede der Kommunikations-Verbindungsstrecken 10-13 umfaßt bidirektionale optische Kommunikations- oder Übertragungspfade, die sich zwischen den jeweiligen Endgeräten T erstrecken, wahlweise (in Abhängigkeit von den Abständen zwischen den Knoten) über bidirektionale optische Verstärker oder Regeneratoren, die aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt sind, wobei sich zumindest ein Arbeitskanal W und ein Schutz- oder Ersatzkanal (P) ergibt. Ein Arbeitskanal bezieht sich auf einen Kanal, der normalen Verkehr überträgt, und ein Ersatzkanal bezieht sich auf einen Kanal, auf den normaler Verkehr umgeschaltet wird, um diesen im Fall eines Ausfalls auf dem Arbeitskanal zu schützen, der normalerweise diesen Verkehr überträgt; der Ersatzkanal kann im Normalbetrieb anderen Verkehr übertragen. Wie dies gezeigt ist, ist für jede der Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 der zumindest eine Arbeitskanal durch eine durchgehende Linie W dargestellt, wobei das mögliche Vorhandensein von einem oder mehreren Arbeitskanälen durch eine benachbarte gestrichelte Linie dargestellt ist, und der Ersatzkanal ist durch eine durchgehende Linie P dargestellt. Jeder Kanal ist auf einer jeweiligen Lichtleitfaser der Kommunikations-Verbindungsstrecke vorgesehen, wobei zwei unterschiedliche optische Wellenlängen λ1 und λ2 für die zwei unterschiedlichen Übertragungsrichtungen verwendet werden. Es sei bemerkt, daß die Auswahl, welche Wellenlänge für jede Übertragungsrichtung auf jeder der Kommunikations-Verbindungsstrecken 10-13 verwendet wird, relativ willkürlich ist, weil die Kommunikations-Verbindungsstrecken getrennt und unabhängig voneinander sind. Beispielsweise senden in der dargestellten Weise beide Endgeräte T des Knotens 1 unter Verwendung der gleichen Wellenlänge λ1, beide Endgeräte T des Knotens 4 senden unter Verwendung der gleichen Wellenlänge λ2, und die zwei Endgeräte T jedes der Knoten 2 und 3 senden unter Verwendung der unterschiedlichen Wellenlängen λ1 und λ2.
Um die getrennte und unabhängige Eigenart der Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 zu zeigen, sei lediglich als Beispiel bemerkt, daß die Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 eine asynchrone Kommunikation mit einem 1:N-Schutz ergeben könnte (wobei N die Anzahl von Arbeitskanälen ist und größer als 1 ist), die Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 könnte SONET OC-48-Kommunikationen mit einem 1:N-Schutz bereitstellen, die Kommunikations- Verbindungsstrecke 12 könnte SONET OC-192-Kommunikationen mit einem 1:N- Schutz bereitstellen, und die Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 könnte SONET OC-192-Kommunikationen mit einem 1 + 1-Schutz (d. h. ein Arbeitskanal und ein Schutzkanal) bereitstellen. Der Wert von N kann auf den unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken unterschiedlich sein. So können die unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken eine unterschiedliche Anzahl von Kommunikationspfaden, unterschiedliche Schutzverhältnisse und unterschiedliche Übertragungsraten haben, und sie können synchrone oder asynchrone Signale übertragen.
Obwohl in der hier beschriebenen Weise ein Wellenlängen-Multiplexbetrieb (VDM) unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Wellenlängen λ1 und λ2 zur Bereitstellung einer bidirektionalen Kommunikation auf jeder Lichtleitfaser verwendet wird, muß dies nicht unbedingt der Fall sein. Es können getrennte Lichtleitfasern für die entgegengesetzten Übertragungsrichtungen verwendet werden, oder es können stattdessen andere Formen der Multiplexierung verwendet werden.
Fig. 1 zeigt weiterhin, daß jeder der Knoten 1-4 weiterhin einen DCC (digitalen Kreuzverteiler) einschließt, der so ausgebildet ist, daß er elektrische Signale zwischen den Endgeräten T des Knotens und mit anderen Ausrüstungen und möglicherweise mit anderen Endgeräten koppelt, die nicht gezeigt sind. Wie dies in der Einführung erläutert ist, sind die DCC's erforderlich, um Verkehr im Fall eines Ausfalls einer Kommunikations-Verbindungsstrecke umzulenken. Wenn beispielsweise die Lichtleitfasern in der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 zwischen den Knoten 1 und 4 unterbrochen sind, so können die DCC's in den Knoten 1 und 4 so gesteuert werden, daß sie einen Teil des oder den gesamten unterbrochenen Verkehr zwischen diesen Knoten 1 und 4 über die Kommunikations-Verbindungsstrecken 10 und 12 zu den Knoten 2 und 3 umleiten, und die DCC's in den Knoten 2 und 3 können so gesteuert werden, daß sie den Verkehr über die Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 zwischen diesen Knoten lenken. Dies hat beträchtliche Nachteile, weil dies beispielsweise an jedem Knoten das Vorhandensein eines großen und kostspieligen DGC mit einer ausreichenden Reserve-Verkehrskapazität voraussetzt, um den umgeleiteten Verkehr abzuwickeln, und die Steuerung und Umleitung (Ersatzschaltung) des Verkehrs ist kompliziert und langsam.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation eines Knotens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der modifizierte Knoten schließt einen kleinen optischen Kreuzverteiler (OCC) 20 ein, von dem ein Beispiel ausführlich weiter unten anhand der Fig. 3 beschrieben wird, und der optische Ports T1, F1, A1, T2, F2 und A2 aufweist. Ein bidirektionaler optischer Verstärker (OA) 21, für den ein Beispiel weiter unten ausführlicher unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird, ist über Lichtleitfasern zwischen den Poris A1 und A2 angekoppelt. Der Knoten schließt zwei Endgeräte T ein, die die gleichen wie die in jedem der Knoten 1-4 in Fig. 1 sind und die mit 22 und 23 bezeichnet sind und mit denen die Lichtleitfaser(n) des bidirektionalen Arbeitskanals oder der Arbeitskanäle W der jeweiligen Kommunikations-Verbindungsstrecken, beispielsweise 10 und 13 für den Knoten 1, wie dies gezeigt ist, in der in Fig. 1 gezeigten Weise gekoppelt sind. Der bidirektionale Ersatzkanal P einer Kommunikations-Verbindungsstrecke, 10 in dem Beispiel, ist über eine Lichtleitfaser 24 mit dem OCC-Port F2 gekoppelt, und der bidirektionale Ersatzkanal P der anderen Kommunikations-Verbindungsstrecke, 13 in dem Beispiel, ist über eine Lichtleitfaser 25 mit dem OCC-Port F1 gekoppelt. Die optischen Ersatzkanal-Ports der Endgeräte 22 und 23 sind über Lichtleitfasern mit den OCC-Ports T2 bzw. T1 gekoppelt. Wie dies gezeigt ist, sendet eines der Endgeräte 22 auf einer der optischen Wellenlängen λ1 (und empfängt auf der anderen Wellenlänge λ2), während das andere Endgerät 23 auf der anderen Wellenlänge λ2 sendet (und auf der einen Wellenlänge λ1 empfängt). Dies stellt eine zusätzliche Zwangsbedingung verglichen mit dem Knoten beim Stand der Technik nach Fig. 1 dar, wird jedoch sehr einfach dadurch erfüllt, daß erforderlichenfalls die optischen Sender- und Empfänger-Karten in den Endgeräten der Knoten vertauscht werden.
Der modifizierte Knoten nach Fig. 2 schließt weiterhin eine OCC-Steuereinheit 26 und zwei Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 ein, die jeweils einen optischen Signaldetektor umfassen, der mit einem Wellenlängen-Filter für eine in einem ankommenden optischen Signal zu erfassende Wellenlänge gekoppelt sind. Der Wellenlängen-Detektor 27 ist bei 29 mit der Lichtleitfaser 24 richtgekoppelt und dient zur Erfassung der Wellenlänge λ1 in dem optischen Signal, das an dieser Lichtleitfaser und damit an dem Knoten 1 auf dem Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 ankommt. Umgekehrt ist der Wellenlängen-Detektor 28 bei 30 mit der Lichtleitfaser 25 richtgekoppelt und dient zum Erfassen der Wellenlänge 22 in dem optischen Signal, das an dieser Lichtleitfaser und damit an dem Knoten 1 auf dem Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 ankommt. Die OCC-Steuereinheit 26 spricht auf elektrische Ausgangssignale von den Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 und/oder auf elektrische Alarmsignale von den Endgeräten 22 und 23 an, um den OCC 20 in einer gewünschten Weise zu steuern, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Fig. 2 zeigt weiterhin durch gestrichelte Linien, daß der Knoten weiterhin einen DCC 31 zum Koppeln elektrischer Signale zu, von und zwischen den Endgeräten 22 und 23 und anderen (nicht gezeigten) Ausrüstungen oder Endgeräten einschließen kann. Ein derartiger DCC 31 ist nicht für Ersatzschaltungszwecke (Umleitung von Verkehr im Fall eines Ausfalls) gemäß dieser Erfindung, wie dies weiter unten beschrieben wird, erforderlich, kann jedoch wahlweise für ein gewünschtes Schalten von Signalen für andere Zwecke vorgesehen sein. Entsprechend benötigt ein derartiger DCC nicht die gleiche Reservekapazität für die Ersatzschaltung wie bei Stand der Technik nach Fig. 1, und er kann wesentlich kleiner, weniger kostspielig und leichter zu steuern sein. Das Vorhandensein oder Fehlen des DCC in jedem Knoten hat keine Auswirkung auf die Ersatzschalt-Operationen dieser Erfindung, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Es sei bemerkt, daß obwohl der modifizierte Knoten in Fig. 2 so gezeigt und vorstehend beschrieben wurde, daß er die Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 einschließt, entweder einer oder beide dieser Detektoren in anderen Ausführungsformen der Erfindung fortgelassen werden können. Weiterhin kann, obwohl gemäß Fig. 2 und der vorstehenden Beschreibung der modifizierte Knoten den optischen Verstärker 21 einschließt, in anderen Ausführungsformen der Erfindung und anderen Knoten eines einzigen Kommunikationssystems der optische Verstärker durch einen optischen Regenerator zwischen den OCC-Ports A1 und A2 oder durch eine einfache Lichtleitfaserverbindung zwischen diesen Ports ersetzt werden, in Abhängigkeit von der Signaldämpfung der Lichtleitfaser und Beeinträchtigungsfaktoren, die in der Technik gut bekannt sind. Diese Abänderungen werden ausführlicher weiter unten beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine zweckmäßige Form des OCC 20, der drei optische Schalter 34, 35 und 36 umfaßt. Die optischen Schalter können irgendeine gewünschte Form aufweisen, es können beispielsweise optomechanische Bauteile sein, bei denen Prismen bewegt werden, oder es können thermo-optische Bauteile sein, bei denen der Brechungsindex eines Polymermaterials durch Steuern seiner Temperatur geändert wird, in jedem Fall, um optische Signale, die durch die Bauteile hindurchlaufen, gemäß elektrischer Steuersignale zu schalten, die in Fig. 3 nicht dargestellt sind.
Fig. 3 zeigt optische Pfade durch die Schalter 34 bis 36, wobei durchgezogene Linien optische Pfade in normalen (fehlerfreien) Fällen anzeigen, während gestrichelte Linien optische Pfade unter Ersatzschaltungsbedingungen anzeigen, wie dies weiter unten beschrieben wird. Der Schalter 34 ist ein Zweiport-Zwei-Weg- oder Wechselschalter, und jeder der Schalter 35 und 36 ist ein Ein-Port-Zwei-Weg- Schalter. Die zwei Eingänge des Schalters 34 sind über Lichtleitfasern mit den OCC-Ports F1 und F2 gekoppelt, und die zwei Ausgänge des Schalters 34 sind über Lichtleitfasern jeweils mit dem Eingang eines jeweiligen der Schalter 35 und 36 gekoppelt, wobei die dem "normalen Pfad" entsprechenden Schalterausgänge der Schalter 35 und 36 über Lichtleitfasern mit den OCC-Ports T1 bzw. T2 gekoppelt sind, während die dem "geschalteten Pfad" entsprechenden Ausgänge der Schalter 35 und 36 über Lichtleitfasern mit den OCC-Ports A1 bzw. A2 gekoppelt sind. Die folgende Tabelle führt drei alternative Zustände des OCC 20 auf, die als Normal-, Nachbarknoten-Ersatzschaltungs- und Fernknoten-Ersatzschaltungszustände bezeichnet sind und die Zustände der optischen Schalter 34 bis 36 und die resultierenden Kopplungen der OCC-Ports anzeigen:
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines bidirektionalen optischen Verstärkers (OA) 21, der einen optischen Verstärker (OA) 40 und vier Wellenlängen-Multiplex- (WDM-) Signalkoppler 41 bis 44 umfaßt, die jeweils einen Port für die Wellenlänge λ1, einen Port für die Wellenlänge λ2 und einen Port aufweisen, der beiden Wellenlängen gemeinsam ist. Diese Einheiten sind über Lichtleitfasern zwischen den Ports A1 und A2 des OCC 20 gekoppelt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Als Folge hiervon wird ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ1, das an dem Port A2 ankommt, über den gemeinsamen und den λ1-Port der Koppler 41 und 43 dem Eingang des OA 40 zugeführt, und ein verstärktes Signal mit dieser Wellenlänge wird von dem Ausgang des OA 40 dem Anschluß A1 über die gemeinsamen und λ1-Ports der Koppler 42 und 44 zugeführt. Zusätzlich wird ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2, das am Port A1 ankommt, über die gemeinsamen und λ2-Ports der Koppler 44 und 43 dem Eingang des OA 40 zugeführt, und ein verstärktes Signal mit dieser Wellenlänge wird von dem Ausgang des OA 40 dem Port A2 über die gemeinsamen und λ2-Ports der Koppler 42 und 41 zugeführt. Der OA 40 verstärkt somit bidirektional optische Signale bei den zwei Wellenlängen.
Fig. 5 zeigt die optische Kopplung zu einem Sender (Tx) und einem Empfänger (Rx) in einem Endgerät T eines Knotens. Wie dies gezeigt ist, sendet ein Sender 50 ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ1 an den λ1-Port eines WDM-Kopplers 51, und ein Empfänger 52 empfängt ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2 von dem λ2-Port des Kopplers 51. Bidirektionale optische Signale mit den jeweiligen Wellenlängen werden über den gemeinsamen Port des Kopplers 51 übertragen. Eine umgekehrte Anordnung kann zur Aussendung eines optischen Signals mit der Wellenlänge λ2 und zum Empfang eines optischen Signals mit der Wellenlänge λ1 vorgesehen werden.
Fig. 6 zeigt das Kommunikationssystem nach Fig. 1 unter Modifikation durch Knoten, wie sie anhand der Fig. 2-5 beschrieben wurden, wobei das System im Normalbetrieb gezeigt ist. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit zeigt die Fig. 6 nicht die OCC-Steuereinheit 26, die Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 und irgendeinen DCC 31 an jedem Knoten. Zur Identifikation der Bauteile in den unterschiedlichen Knoten wird jede Bezugsziffer durch einen Bindestrich gefolgt von der Knotennummer ergänzt. So bezeichnet beispielsweise 22-1 das Endgerät 22, das in dem Knoten 1 mit der Wellenlänge λ1 sendet und mit der Wellenlänge λ2 empfängt.
Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, befinden sich alle OCC's 20 in dem normalen Zustand, bei dem die Ports F1 und T1 miteinander gekoppelt sind und in dem auch die Ports F2 und T2 miteinander gekoppelt sind. So sind die Ersatzkanal-Ports der Endgeräte T über die OCC's 20 mit den Lichtleitfaser-Ersatzkanälen P in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 gekoppelt, mit Ausnahme hinsichtlich der Richtungen, in denen die zwei Wellenlängen λ1 und λ2 des optischen Signals ausgesandt werden. Während bei dem bekannten System nach Fig. 1 diese Wellenlängen in willkürlicher Weise für die entgegengesetzten Senderichtungen auf jeder Kommunikations-Verbindungsstrecke verwendet werden können, wie dies weiter oben beschrieben wurde, sendet bei jedem Knoten des Systems 6 somit jeder Knoten unter Verwendung der Wellenlänge λ1 und er empfängt unter Verwendung der Wellenlänge λ2 in dem Endgerät 22, und er sendet unter Verwendung der Wellenlänge λ2 und empfängt unter Verwendung der Wellenlänge λ1 in dem anderen Endgerät 23. Entsprechend ist die Anordnung der Endgeräte 22 und 23 und die Richtungen der optischen Signale, die die Wellenlängen λ1 und λ2 haben, so geändert, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Obwohl die Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 immer noch getrennte und unabhängige Verbindungsstrecken sind, können die Ersatzkanal-Lichtleitfasern dieser Verbindungsstrecken nunmehr optisch in einem Ring für Ersatzzwecke gekoppelt werden, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Es sei hier bemerkt, daß die Richtungen der Wellenlängen λ1 und λ2, wie sie in Fig. 6 gezeigt und hier erläutert werden, sich auf die Wellenlängen von optischen Signalen auf der Ersatzkanal-Lichtleitfaser beziehen. Für eine Übereinstimmung und Bequemlichkeit können die Richtungen der Wellenlängen λ1 und λ2 auf jeder Arbeitskanal-Lichtleitfaser die gleichen wie auf dem Ersatzkanal sein, doch muß dies nicht notwendigerweise der Fall sein, und die Erfindung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Soweit es diese Ausführungsform der Erfindung betrifft, kann eine willkürliche Auswahl hinsichtlich der Wellenlänge getroffen werden, die in jeder Übertragungsrichtung auf jedem Arbeitskanal jeder Kommunikations- Verbindungsstrecke verwendet wird. Wie dies aus den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung zu erkennen ist, sind die Arbeitskanal-Lichtleitfasern nicht mit den OCC's 20 gekoppelt, und die Atbeitskanäle W können genauso betrieben werden, wie beim Stand der Technik.
Der normale Betriebszustand nach Fig. 6 dauert an, solange kein Fehler vorliegt. Wie dies aus einer Betrachtung der Fig. 2 und 6 zu erkennen ist, wird beispielsweise in dem Knoten 1 die Wellenlänge λ1 auf dem Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 von dem Knoten 4 empfangen und über die Lichtleitfaser 25 und die OCC-Kopplung F1-T1 dem Endgerät 23 zugeführt, das die Wellenlänge λ2 in der entgegengesetzten Richtung aussendet. Als Ergebnis der Richtkopplung bei 30 wird lediglich das empfangene optische Signal mit der Wellenlänge λ1 dem Wellenlängen-Detektor 28 zugeführt, der entsprechend kein Ausgangssignal erzeugt. Umgekehrt wird in dem Knoten 1 die Wellenlänge λ2 auf dem Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 von dem Knoten 2 empfangen und über die Lichtleitfaser 24 und die OCC-Kopplung F2-T2 dem Endgerät 23 zugeführt, das die Wellenlänge λ1 in der entgegengesetzten Richtung aussendet. Als Ergebnis der Richtkopplung bei 29 wird lediglich das empfangene optische Signal mit der Wellenlänge λ2 dem Wellenlängen-Detektor 27 zugeführt, der entsprechend keinerlei Ausgangssignal erzeugt. Bei Fehlen irgendeines Ausgangssignals von den Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 und bei Fehlen irgendeines Alarmsignals von den Endgeräten 22 und 23 in jedem Knoten hält die OCC-Steuereinheit 26 den normalen Zustand des OCC 20 aufrecht, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen das das gleiche Kommunikationssystem wie in Fig. 6 in verschiedenen unterschiedlichen Schutz- oder Ersatzzuständen nach jeweils einem Strecken-Ausfall, einem Verbindungsstrecken-Ausfall und einem Knoten- Ausfall. In jedem Fall ist dieser Ausfall durch ein fett dargestelltes X gezeigt.
Fig. 7 zeigt einen Strecken-Ausfall, d. h. einen Ausfall eines Arbeitskanals, in der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 zwischen den Knoten 1 und 4. Dies kann beispielsweise durch den Ausfall eines optischen Senders oder Empfängers hervorgerufen sein, der dem Arbeitskanal zugeordnet ist. Ein derartiger Fehler wird in den Endgeräten 23-1 und 22-4 festgestellt, und der Verkehr auf dem ausgefallenen Arbeitskanal wird dadurch ersetzt, daß er in diesen Endgeräten auf den Ersatzkanal P umgeschaltet wird, wo er Vorrang gegenüber irgendwelchen (eine niedrigere Priorität aufweisenden) Verkehr hat, der auf dem Ersatzkanal übertragen worden sein kann. Bei Behebung des Fehlers erfolgt eine Rückkehr auf den normalen, in Fig. 6 gezeigten Zustand. Weil diese Ersatzschaltung und die Rückkehr zum normalen Zustand in der Technik gut bekannt sind, ist hier keine weitere Beschreibung erforderlich. Es sei bemerkt, daß die OCC's 20 an diesem Vorgang nicht beteiligt sind, und daß eine ähnliche Ersatzschaltung unabhängig und gleichzeitig auf irgendeiner der Kommunikations-Verbindungsstrecken 10-13 erfolgen kann.
Fig. 8 zeigt einen Ersatzzustand des Systems nach einem Verbindungsstrecken- Ausfall, beispielsweise bei einer Kabelunterbrechung, die alle Lichtleitfasern der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 zwischen den Knoten 1 und 4 unterbricht.
Dieser Zustand wird ausgehend von dem normalen Zustand nach Fig. 6 in der folgenden Weise erreicht:
Zu Anfang stellen die Endgeräte 23-1 und 22-4 in den Knoten 1 und 4 benachbart zu dem Fehler (d. h. am nächsten auf jeder Seite des Fehlers) einen Verlust des von dem Arbeitskanal W (oder dem die höchste Priorität aufweisenden Arbeitskanal, wenn mehr als einer vorgesehen ist) empfangenen Signals der Kommunikations- Verbindungsstrecke 13 fest und führen eine Ersatzschaltung des Verkehrs von diesem Arbeitskanal auf den Ersatzkanal P auf dieser Kommunikations- Verbindungsstrecke 13 durch, wie dies weiter oben anhand der Fig. 7 beschrieben wurde. Diese Ersatzschaltung schlägt hinsichtlich der Wiederherstellung des Verkehrs fehl, wodurch ein Alarmsignal von den Empfängern in diesen Endgeräten erzeugt wird (alternativ kann ein derartiges Alarmsignal von den Empfängern in diesen Endgeräten erzeugt werden, die einen Verlust des Signals auf allen Kanälen der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 feststellen, wobei eine Ersatzschaltung immer noch ausgeführt wird). Das an dem Endgerät 23-1 erzeugte Alarmsignal wird der OCC-Steuereinheit 26-1 in dem Knoten 1 zugeführt, und das an dem Endgerät 22-4 erzeugte Alarmsignal wird der OCC-Steuereinheit 26-4 in dem Knoten 4 zugeführt, und die Steuereinheiten 26 steuern die OCC's 20-1 und 20-4 jeweils so, daß sie auf den Nachbarknoten-Ersatzzustand umschalten, in denen die Kopplungen F1-T1 und F2-T2 auf F1-T2 und F2-T1 umgeschaltet werden. Aus Gründen der Klarheit zeigt Fig. 8 lediglich die F2-T1-Kopplung für den OCC 20-1 und zeigt lediglich die F1-T2-Kopplung für den OCC 20-4, weil lediglich diese Kopplungen für den Ersatzschaltvorgang erforderlich sind. Die anderen Kopplungen werden gleichzeitig vorgesehen, wobei die Form des OCC 20 verwendet wird, wie er vorstehend anhand der Fig. 3 beschrieben wurde, oder sie müssen alternativ nicht vorgesehen sein, wenn eine andere Form von OCC 20 verwendet wird.
Als Ergebnis der Zustandsänderung des OCC 20-1 führt der Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 nunmehr ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2, das von dem Endgerät 23-1 anstelle der Wellenlänge λ1 ausgesandt wird, die von dem Endgerät 22-1 ausgesandt wird. In dem Knoten 2 wird dieses optische Signal über die Richtkopplung 30 an den λ2-Wellenlängen- Detektor 28 gekoppelt, der entsprechend diese Wellenlänge feststellt und ein elektrisches Signal an die OCC-Steuereinheit 26 in dem Knoten 2 liefert. Dies bewirkt, daß der OCC 20-2 auf dem Fernknoten-Ersatzzustand schaltet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wodurch der Ersatzkanal P der Kommunikations- Verbindungsstrecke 10 über die OCC-Kopplung F1-A1, den OA 21-2 und die OCC- Kopplung F2-A2 auf den Ersatzkanal P2 der Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 gekoppelt wird.
Entsprechend führt der Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 nunmehr ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2, das von dem Endgerät 23-1 ausgesandt wird, statt mit der Wellenlänge λ1, die von dem Endgerät 22-2 ausgesandt wird. In dem Knoten 3 wird dieses optische Signal in ähnlicher Weise wie dies vorstehend für den Knoten 2 beschrieben wurde, an den Detektor 28 gekoppelt und von diesem erfaßt, was dazu führt, daß der OCC 20-3 ebenfalls auf den Fernknoten-Ersatzzustand schaltet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist (wenn er dies nicht bereits getan hat, wie dies im nächsten Absatz beschrieben wird). Das gleiche gilt für irgendwelche (nicht gezeigten) zwischenliegenden Knoten, die in dem Kommunikationssystem vorhanden sein können.
Es ist zu erkennen, daß als Ergebnis der Zustandsänderung des OCC 20-4 der Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 12 ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ1 überträgt, das von dem Endgerät 22-4 ausgesandt wird, statt mit der Wellenlänge λ2, das von dem Endgerät 23-4 ausgesandt wurde. In dem Knoten 3 wird dieses optische Signal über die Richtkopplung 29 auf den λ1- Wellenlängen-Detektor 27 gekoppelt, der diese Wellenlänge erfaßt und ein elektrisches Signal an die OCC-Steuereinheit 26 in dem Knoten 3 liefert, um zu bewirken, daß der OCC 20-3 unmittelbar auf den Fernknoten-Ersatzzustand umschaltet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.
In jedem Fall ist zu erkennen, daß ein optisches Signal von dem Sender in dem Endgerät 23-1 mit der Wellenlänge λ2 im Uhrzeigersinn um den Ersatzkanal P weitergeleitet wird, der schleifenförmig durch die OCC's 20 in den Fernknoten (d. h. dem nicht zum Fehler benachbarten Knoten) 2 und 3 weitergeleitet wird, und ein optisches Signal von dem Sender in dem Endgerät 22-4 mit der Wellenlänge λ1 wird im Gegenuhrzeigersinn um den Ersatzkanal P herum weitergeleitet, der durch die OCC's 20 in den Fernknoten 2 und 3 hindurchgeschleift ist, wodurch der ersatzgeschaltete Verkehr von dem (die höchste Priorität aufweisenden) Arbeitskanal W, der durch den Fehler auf der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 unterbrochen ist, zwischen den Knoten 1 und 4 über den Rest eines optischen Ringes übertragen wird, der nunmehr durch die miteinander verbundenen Ersatzkanäle P auf den anderen Kommunikations-Verbindungsstrecken 10-12 gebildet ist.
Die Geschwindigkeit der Ersatzschaltung, wie sie weiter oben beschrieben wurde, wird dadurch zu einem Maximum gemacht, das sowohl die λ1- als auch λ2- Wellenlängen-Detektoren 27, 28 in jedem der Knoten vorgesehen werden. Eine geringfügig niedrigere Ersatzschaltungsgeschwindigkeit wird erzielt, wenn lediglich ein Wellenlängen-Detektor, beispielsweise der Detektor 28, in jedem Knoten vorgesehen wird. Die Ersatzschaltung kann jedoch auch ohne Wellenlängen- Detektoren erfolgen. In diesem Fall tritt an jedem Fernknoten, beispielsweise den Knoten 2 und 3, wie dies weiter oben beschrieben wurde, ein Verlust des empfangenen Signals von dem Ersatzkanal in dem jeweiligen Endgerät auf, was zu einem Alarmsignal führt, das ebenso der OCC-Steuereinheit 26 des Knotens zugeführt wird, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, und das bewirkt, daß der OCC 20 auf den Fernknoten-Ersatzzustand umschaltet, wenn er dies nicht bereits getan hat.
Beispielsweise bewirkt in der vorstehend beschriebenen Weise die Zustandsänderung des OCC 20-4, daß der Ersatzkanal P der Kommunikations- Verbindungsstrecke 12 ein optisches Signal mit der Wellenlänge λ1 überträgt, das von dem Endgerät 22-4 ausgesandt wird, statt der Wellenlänge λ2, die von dem Endgerät 23-4 ausgesandt wird. Der Empfänger 52 (Fig. 5) des Endgerätes 22-3 in dem Knoten 3 empfängt daher nicht mehr länger ein optisches Signal, weil das Signal mit der Wellenlänge λ1 von dem Empfänger durch den Koppler 51 abgesperrt wird, und erzeugt ein Alarmsignal, das der OCC-Steuereinheit 26 in dem Knoten 3 zugeführt wird, um zu bewirken, daß der OCC 20-3 auf den Fernknoten- Ersatzzustand umschaltet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Daher ist das Vorhandensein der Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 wahlweise, wird jedoch für eine schnelle Ersatzschaltung bevorzugt.
Es ist zu erkennen, daß die vorstehend beschriebene und in Fig. 8 gezeigte Ersatzschaltung lediglich für einen Arbeitskanal zu einer Zeit wirksam ist und Vorrang gegenüber irgendeinem eine geringe Priorität aufweisenden Verkehr hat, der anderenfalls von den Ersatzkanälen auf den Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 übertragen werden kann. Dies stimmt mit der Bereitstellung, dem Zweck und der Realisierung von vorhandenen Ersatzkanälen überein. Es ist weiterhin aus Fig. 8 zu erkennen, daß im Ersatzzustand die optischen Verstärker 21 dazu dienen, die optischen Signale auf dem Ersatzkanal zu verstärken, während sie durch die Knoten hindurch von einer Kommunikations- Verbindungsstrecke zur nächsten gekoppelt werden. Die Notwendigkeit von optischen Verstärkern oder ihr möglicher Ersatz durch Regeneratoren oder durch direkte Lichtleitfaserkopplungen wird hauptsächlich durch die optischen Signalpfadlängen bestimmt, die auf dem schleifenförmigen Ersatzkanal-Pfad geschaffen werden, und die resultierende optische Signaldämpfung oder Signalverschlechterung, und dies kann selbstverständlich für unterschiedliche der Knoten 1-4 unterschiedlich sein.
Nach Behebung eines Verbindungsstrecken-Ausfallfehlers gemäß Fig. 8 kehrt das Kommunikationssystem in der folgenden Weise auf den Normalzustand zurück:
Anfänglich werden optische Signale auf dem Arbeitskanal oder den Arbeitskanälen W einer vorher ausgefallenen Kommunikations-Verbindungsstrecke 13 von den Empfängern in den Endgeräten 23-1 und 22-4 der benachbarten Knoten 1 und 4 festgestellt. Die Endgeräte 23-1 und 22-4 beenden die Ersatzschaltung in üblicher Weise, und sie beenden die entsprechenden Alarmsignale, die an die OCC- Steuereinheiten 26 geliefert werden, wodurch bewirkt wird, daß die OCC's 20-1 und 20-4 auf ihre Normalzustände zurückkehren, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Empfänger in den Endgeräten 23-1 und 22-4 erfassen dann ebenfalls die optischen Signale auf dem Schutzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 13.
Als Ergebnis der Zustandsänderung des OCC 20-1 überträgt der Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 10 kein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2 an den Knoten 2 mehr. Der λ2-Wellenlängen-Detektor 28 in dem Knoten 2 erzeugt entsprechend kein Ausgangssignal mehr, was bewirkt, daß der OCC 20-2 auf den Normalzustand umschaltet, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Als Ergebnis überträgt der Ersatzkanal P der Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 kein optisches Signal mit der Wellenlänge λ2 mehr, und in dem Knoten 3 wird dieses Signal nicht mehr von dem Detektor 28 erfaßt, so daß in ähnlicher Weise auch der OCC 20-3 auf den Normalzustand nach Fig. 6 umschaltet (wenn er dies nicht bereits getan hat, wie dies weiter unten beschrieben wird). Das gleiche gilt für irgendwelche (nicht gezeigten) zwischenliegenden Knoten, die in dem Kommunikationssystem vorhanden sein können, wobei eine Rückkehr der OCC's 20 in dem Fernknoten auf den normalen Zustand im Uhrzeigersinn um den Ersatzring herum weitergeleitet wird. In gleicher Weise erfassen die Detektoren 27 in diesem Fernknoten den Verlust des optischen Signals mit der Wellenlänge λ1 von den mit Ihnen gekoppelten Ersatzkanal-Lichtleitfasern, und es breitet sich eine Rückkehr auf den normalen Zustand der OCC's im Gegenuhrzeigersinn um den Ersatzring herum aus.
Wie im Fall der Ersatzumschaltung erfolgt die Rückkehr auf den Normalzustand nach Fig. 6 am schnellsten, wenn jeder Knoten beide Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 einschließt, doch kann jeder dieser Detektoren fortgelassen werden. In dem Fall, daß beide Wellenlängen-Detektoren in einem Fernknoten nicht vorgesehen sind, so wird der Verlust des optischen Signals in der jeweiligen Richtung auf dem Ersatzkanal P mit der Wellenlänge λ1 und/oder λ2 in dem optischen Verstärker 21 festgestellt, und ein resultierendes Signal wird der OCC-Steuereinheit 2 zugeführt, um zu bewirken, daß die OCC 20 auf den Normalzustand zurückkehrt. In dem Fall, daß der optische Verstärker 21 durch einen Regenerator ersetzt ist, wie dies weiter oben erläutert wurde, steht ein entsprechendes optisches Signalverlust- Detektionssignal von dem Regenerator zur Verfügung.
Alternativ kann ein "Rückkehr zum Normalzustand"-Steuersignal von dem benachbarten Knoten 1 und/oder 4 an die Fernknoten 2 und 3 über Zusatzsignale (beispielsweise vom Benutzer definierte Alarmsignale) auf den Arbeitskanal oder die Arbeitskanälen übertragen werden, worauf die OCC-Steuereinheit 26 in jedem Fernknoten bewirkt, daß der OCC 20 auf den Normalzustand zurückkehrt. Dies wird jedoch nicht bevorzugt, weil dies Schnittstellen an die Endgeräte T bedingt. In gleicher Weise ist es möglich, jedoch nicht bevorzugt, ein "Ersatz"-Steuersignal in den Arbeitskanal-Zusatzsignalen von den benachbarten Knoten zu den Fernknoten zu übertragen, um eine Ersatzschaltung von dem Normalzustand nach Fig. 6 auf den Ersatzzustand nach Fig. 8 zu bewirken. Die Verwendung eines oder beider der Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 in jedem Knoten, wie dies weiter oben beschrieben wurde, wird bevorzugt, weil dies ein schnelleres Schalten zwischen den Normal- und Ersatzzuständen ergibt, und weil dies unabhängig von der Konstruktion der Ausrüstungen einzelner Hersteller ist.
Fig. 9 zeigt einen Ersatzzustand des Systems nach einem Knotenausfall, beispielsweise des Knotens 4. Die Ersatzschaltung auf diesen Zustand von dem Normalzustand nach Fig. 6 und die Rückkehr zum Normalzustand nach Fig. 6 bei Behebung des Knotenausfalls wird im wesentlichen in der gleichen Weise bewirkt, wie dies weiter oben für den Verbindungsstrecken-Ausfall nach Fig. 8 beschrieben wurde, wobei der einzige wesentliche Unterschied darin besteht, daß die Knoten 1 und 3 in Fig. 9 die Knoten benachbart zu dem Fehler sind, und lediglich der Knoten 2 ein Fernknoten ist.
Zusätzlich zu dem Ersatzzustand nach einem Knotenausfall gemäß Fig. 9 ist es wünschenswert oder erforderlich, zu verhindern, daß Verkehr für den ausgefallenen Knoten auf andere Knoten übertragen wird, für die der Verkehr nicht bestimmt ist. Beispielsweise könnte im Fall eines Ausfalls des Knotens 4 gemäß Fig. 9 in dem Ersatzzustand ein Verkehr von dem Knoten 1, der für den Knoten 4 bestimmt ist, zum Knoten 3 gelenkt werden, wo er überflüssig sein würde und ignoriert wird. Um eine derartige unnötige Lenkung von Verkehr zu vermeiden, können Kanal- und Systemidentitäten, die von den optischen Signalen übertragen werden, in dem Knoten überwacht und zur Sperrung von Verkehr verwendet werden, der für einen ausgefallenen Knoten bestimmt ist, oder eine ähnliche Funktion kann durch ein Netzverwaltungssystem ausgeführt werden.
Wie dies gut bekannt ist, kann irgendeine der Kommunikations- Verbindungsstrecken 10-13 außerdem einen oder mehrere bidirektionale Regeneratoren einschließen. Die Fig. 10 und 11 zeigen jeweils beispielsweise für die Kommunikations-Verbindungsstrecke 11 zwischen den Knoten 2 und 3 schematisch einen Regenerator 40 für die Lichtleitfaser eines Arbeitskanals W und mit weiteren Einzelheiten innerhalb eines mit gestrichelten Linien umgebenden Blockes einen Regenerator 62, der für die Lichtleitfaser des Ersatzkanals P vorgesehen ist. Jeder Regenerator umfaßt, wie dies für den Regenerator 62 gezeigt ist, zwei Einheiten, die jeweils einen Sender 50, einen WDM-Koppler 51 und einen Empfänger 52 umfassen, die so angeordnet sind, wie dies anhand der Fig. 5 weiter oben beschrieben wurde, wobei eine Einheit für eine Aussendung mit der Wellenlänge λ1 und einen Empfang mit der Wellenlänge λ2 dient, während die andere Einheit zum Senden mit der Wellenlänge λ2 und zum Empfang mit der Wellenlänge λ1 dient. Der Regenerator 60 ist mit der Arbeitskanal-Lichtleitfaser in üblicher Weise gekoppelt. Der Regenerator 62 ist mit der Ersatzkanal-Lichtleitfaser über einen optischen 2-Port-2-Weg-Schalter (OS) 64 gekoppelt, der eine Steuereinheit 66 aufweist, die durch Alarmsignale von den Empfängern 52 und/oder durch λ1- und λ2-Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 gesteuert ist, die mit der Ersatzkanal-Lichtleitfaser in einer ähnlichen Weise richtgekoppelt sind, wie dies weiter oben für die OCC-Steuereinheit 26 in jedem Knoten beschrieben wurde.
Fig. 10 zeigt den OS 64 im Normalzustand, und Fig. 11 zeigt den OS 64 in dem auf die Ersatzschaltung umgeschalteten Zustand. In jedem Fall werden die entgegengesetzt gerichteten Signalwellenlängen λ1 und λ2 auf dem Ersatzkanal an die passenden Einheiten des Regenerators 62 gekoppelt, entweder über die normalen Verbindungen des OS 64 gemäß Fig. 10 oder die überkreuzten Verbindungen des OS 64 gemäß Fig. 11. Das Schalten zwischen den beiden Zuständen wird durch die Steuereinheit 66 in Abhängigkeit von Detektionssignalen für den Verlust des optischen Signals von den Empfängern und/oder von Wellenlängen-Detektionssignalen von den Detektoren 27 und 28 in ähnlicher Weise gesteuert, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Es können wiederum entweder einer oder beide Wellenlängen-Detektoren 27 und 28 fortgelassen werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde.
Die OCC-Steuereinheit 26 in jedem Knoten und die OS-Steuereinheit 66 in jedem Regenerator können Logikschaltungen umfassen, die auf die Alarmsignale und/oder die Wellenlängen-Detektorsignale ansprechen, die diesen zugeführt werden, um den OCC 20 bzw. den OS 64 in der vorstehend beschriebenen Weise zu steuern. Derartige Logikschaltungen können ohne weiteres von einem Fachmann bereitgestellt werden, und müssen daher hier nicht weiter beschrieben werden.
Es ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, daß die Erfindung verschiedene wichtige wirtschaftliche und technische Vorteile ergibt. Insbesondere ergibt sie eine Ersatzanordnung, die in neue Kommunikationssysteme eingefügt und sehr einfach zu vorhandenen Kommunikationssystemen hinzugefügt werden kann, die Gruppen von linearen oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikations-Verbindungsstrecken verwenden, und zwar unabhängig von der Verwendung einer synchronen oder asynchronen Kommunikation oder von beiden, unabhängig von ihren Verhältnissen von Ersatzkanälen zu Arbeitskanälen, und unabhängig von ihren Übertragungsgeschwindigkeiten. Dies ermöglicht weiterhin eine einfache Verbesserung der Kommunikations-Verbindungsstrecken, weil die Verwendung von höheren Bitraten auf den Kommunikations-Verbindungsstrecken keine Änderung der Komponenten des Ersatzsystems erfordert. Dies heißt mit anderen Worten, daß die Ersatzanordnung die Vorteile des Schaltens optischer Signale ergibt, wobei die Übertragungsgeschwindigkeit dieser Signale die Ersatzschaltung nicht beeinflußt. Gleichzeitig verwendet die Ersatzanordnung eine kleine Anzahl von kleinen optischen Schaltern, wie z. B. 1- oder 2-Port-2-Weg-Schaltern, wie dies weiter oben beschrieben wurde, wobei die Nachteile (insbesondere die Kosten und die Unzuverlässigkeit) großer optischer Schalter vermieden werden, die bisher für Ersatzschaltungszwecke als erforderlich angesehen wurden. Weiterhin sind der OCC und der OS lediglich in dem Ersatzkanal vorgesehen, so daß die Zuverlässigkeit der Kommunikation des Arbeitskanal-Verkehrs durch die Ersatzschaltungsanordnung nicht in nachteiliger Weise beeinflußt wird.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung ausführlich vorstehend beschrieben wurden, sei es verständlich, daß vielfältige Modifikationen, Abänderungen und Anpassungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist zu erkennen, daß obwohl die vorstehende Beschreibung lediglich auf die Verwendung einer Wellenlänge in jeder Richtung auf der Lichtleitfaser Bezug nimmt, WDM verwendet werden kann, um es jeder Lichtleitfaser zu ermöglichen, optische Signale mit zwei oder mehr Wellenlängen in jeder Übertragungsrichtung zu übertragen. Zusätzlich kann eine Wellenlänge in jeder Richtung der Ersatzkanal-Lichtleitfaser zur Bereitstellung einer Ersatzschaltung für irgendeine der zwei oder mehr WDM- Wellenlängen in jeder Richtung auf einer oder mehreren Arbeitskanal-Lichtleitfasern verwendet werden.
Obwohl die vorstehende Beschreibung sich auf ein Kommunikationssystem mit vier Knoten bezieht, ist die Erfindung auf Kommunikationssysteme mit zwei oder mehr Knoten anwendbar, wobei Kommunikations-Verbindungsstrecken einen Ring bilden. Weiterhin kann ein komplexeres Netz viele Knoten und Kommunikations- Verbindungsstrecken umfassen, die zwei oder mehr Kommunikationssysteme gemäß dieser Erfindung bilden, wobei die Ringe derartiger Systeme möglicherweise einander schneiden und /oder überlappen.
Zusätzlich kann, wie dies bereits angegeben wurde, diese Erfindung auch auf Kommunikationssysteme angewandt werden, in denen unterschiedliche Lichtleitfasern für entgegengesetzte Übertragungsrichtungen verwendet werden, anstelle von unterschiedlichen Wellenlängen auf der gleichen Lichtleitfaser. In diesem Fall kann jeder OCC 20, OS 64 und OA 21, wie er vorstehend beschrieben wurde, für die zwei unterschiedlichen Lichtleitfasern oder Übertragungsrichtungen dupliziert werden, wobei die WDM-Koppler fortgelassen werden und die Wellenlängen-Detektoren durch optische Signaldetektoren ersetzt werden.

Claims

1. Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von getrennten Kommunikations- Verbindungsstrecken (10-13), jeweils zwischen zwei Endgeräten (22, 23) an jeweiligen Knoten (1-4), wobei jeder Knoten zwei Endgeräte umfaßt, die unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken zugeordnet sind, wobei jede Kommunikations-Verbindungsstrecke zumindest einen Arbeitskanal (W) für normalen Verkehr und einen Ersatzkanal (P) für eine Übertragung des normalen Verkehrs eines defekten Arbeitskanals der jeweiligen Kommunikations- Verbindungsstrecke im Fall einer Ersatzschaltung an den jeweiligen Endgeräten umfaßt, wobei die Ersatzkanäle der getrennten Verbindungsstrecken einen diskontinuierlichen Ring mit Lücken zwischen den Ersatzkanälen an den Knoten bilden, und mit einem Schalter (20) an jedem Knoten, über den die Ersatzkanäle mit den Endgeräten an dem Knoten gekoppelt werden, wobei die Schalter als Antwort auf ein Fehlschlagen einer Ersatzschaltung zur Wiederherstellung einer Übertragung des normalen Verkehrs über den Ersatzkanal einer Kommunikations- Verbindungsstrecke zwischen zwei Endgeräten an jeweiligen Knoten betreibbar sind, um eine Übertragung des normalen Verkehrs über die Ersatzkanäle der Kommunikations-Verbindungsstrecken um den Rest des Ringes herum wiederherzustellen und um die Lücken zwischen den Ersatzkanälen an irgendwelchen Knoten um den Rest des Ringes herum zu überbrücken.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Kommunikations-Verbindungsstrecken optische Kommunikations-Verbindungsstrecken umfassen und bei dem die Schalter an den Knoten optische Schalter umfassen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder Ersatzkanal bidirektionale Übertragungen von optischen Signalen bei ersten und zweiten Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, für entgegengesetzte Übertragungsrichtungen bereitstellt, wobei alle Ersatzkanäle der getrennten Kommunikations-Verbindungsstrecken die erste Wellenlänge λ&sub1; für Übertragungen in einer ersten Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum verwenden, und wobei alle Ersatzkanäle die zweite Wellenlänge λ&sub2; für Übertragungen in einer zweiten Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum verwenden.

4. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem das System ein optisches Kommunikationssystem ist, und

wobei die Vielzahl von Kommunikations-Verbindungsstrecken (10-13) jeweils bidirektionale Übertragungen zwischen einem jeweiligen Paar von Endgeräten in zwei unterschiedlichen Knoten ergeben und wobei jede Kommunikations-Verbindungsstrecke eine optische Kommunikations-Verbindungsstrecke ist, die zumindest einen Arbeitskanal (W) für normalen Verkehr und einen Ersatzkanal (P) umfaßt, auf den die Endgeräte den normalen Verkehr eines defekten Arbeitskanals umschalten können,

wobei jeder Schalter (20) an jedem Knoten, über den die Ersatzkanäle mit den jeweiligen Endgeräten im Normalbetrieb gekoppelt werden, ein optischer Schalter ist, wobei die optischen Schalter so angeordnet und gesteuert sind, daß wenn der normale Verkehr eines defekten Arbeitskanals der Kommunikations- Verbindungsstrecke zwischen zwei Endgeräten nicht durch ein Schalten auf den Ersatzkanal dieser Kommunikations-Verbindungsstrecke wiederhergestellt wird, der normale Verkehr zwischen den zwei Endgeräten über die optischen Schalter und die Ersatzkanäle der anderen Kommunikations-Verbindungsstrecken übertragen wird.

5. System nach Anspruch 4, bei dem der Ersatzkanal (P) jeder Kommunikations-Verbindungsstrecke (10-13) eine Lichtleitfaser umfaßt, die zwei unterschiedliche Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2; für die zwei Übertragungsrichtungen auf dem Kanal verwendet, wobei eine erste (λ&sub1;) der Wellenlänge im normalen Betrieb für eine Übertragung in einer Richtung auf jeder Ersatzkanal-Lichtleitfaser verwendet wird, die einer Uhrzeigersinn-Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum entspricht, während eine zweite (λ&sub2;) der Wellenlängen im Normalbetrieb zur Übertragung in einer Richtung auf jeder Ersatzkanal-Lichtleitfaser verwendet wird, die einer Gegenuhrzeiger-Richtung um den diskontinuierlichen Ring herum entspricht.

6. System nach Anspruch 5, bei dem zumindest ein Knoten einen Wellenlängen-Detektor (37) einschließt, der mit der Ersatzkanal-Lichtleitfaser richtgekoppelt ist, um ein optisches Signal an zumindest einer (λ&sub1;) der zwei Wellenlängen zu erfassen und um ein Steuersignal für den optischen Schalter des Knotens zu liefern.

7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Endgeräte so angeordnet sind, daß sie mit unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten auf zumindest zwei der Kommunikations-Verbindungsstrecken kommunizieren.

8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem zumindest eines der Paare von Endgeräten so angeordnet ist, daß es synchrone Signale überträgt, und daß zumindest ein anderes des Paares von Endgeräten zur Übertragung von asynchronen Signalen ausgebildet ist.

9. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem zumindest zwei der Kommunikations-Verbindungsstrecken unterschiedliche Anzahlen von Arbeitskanälen aufweisen.

10. Knoten für ein optisches Kommunikationssystem, wobei der Knoten folgendes umfaßt:

erste und zweite Endgeräte (23, 22) zur jeweiligen Kopplung an erste und zweite bidirektionale optische Kommunikations-Verbindungsstrecken (13, 10), die jeweils zumindest einen Arbeitskanal (W) für normalen Verkehr und einen Ersatzkanal (P) umfassen, auf den das Endgerät den normalen Verkehr eines defekten Arbeitskanals schalten kann,

einen optischen Schalter (20), der optische Ports T1 und T2 aufweist, die jeweils mit optischen Ersatzkanal-Ports der ersten und zweiten Endgeräte gekoppelt sind und optische Ports F1 und F2 zum jeweiligen Koppeln auf den Ersatzkanal der ersten und zweiten Kommunikations-Verbindungsstrecken aufweist, und

eine Steuereinheit (26) zur Steuerung des optischen Schalters derart, daß im Normalbetrieb die Ports F1 und T1 miteinander gekoppelt sind und die Ports F2 und T2 miteinander gekoppelt sind, daß in einem ersten Ersatzzustand (20-1 und/oder 20-4 in Fig. 8) die Ports F1 und T2 und/oder die Ports F2 und T1 miteinander gekoppelt sind, und daß sich in einem zweiten Ersatzzustand (20-2 nach Fig. 8) eine Kopplung zwischen den Ports F1 und F2 ergibt.

11. Knoten nach Anspruch 10, bei dem die Steuereinheit auf ein Alarmsignal von dem ersten oder zweiten Endgerät, das ein Fehlschlagen einer Ersatzschaltung an dem Endgerät zur Wiederherstellung des Verkehrs von einem defekten Arbeitskanal über den Ersatzkanal der jeweiligen Kommunikations- Verbindungsstrecke anzeigt, anspricht, um den ersten Ersatzzustand auszubilden.

12. Knoten nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Steuereinheit auf einen Verlust eines optischen Signals, das von dem ersten oder zweiten Endgerät über den Ersatzkanal der jeweiligen Kommunikations-Verbindungsstrecke empfangen wird, anspricht, um den zweiten Ersatzzustand auszubilden.

13. Knoten nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das erste Endgerät (23) optische Signale über die optischen Ports seines Ersatzkanals an ersten bzw. zweiten Wellenlängen (λ&sub2;, λ&sub1;) sendet und empfängt, bei dem das zweite Endgerät (22) optische Signale über die optischen Ports seines Ersatzkanals bei der zweiten bzw. der ersten Wellenlänge (λ&sub1;, λ&sub2;) sendet und empfängt, und bei dem der Knoten zumindest einen Detektor (27) einschließt, der mit dem Ersatzkanal von zumindest einem (10) der ersten und zweiten Kommunikations-Verbindungsstrecken richtgekoppelt ist, um optische Signale mit der ersten oder zweiten Wellenlänge zu erfassen, wobei die Steuereinheit auf den Detektor zur Steuerung des optischen Schalters anspricht.

14. Knoten nach einem der Ansprüche 10 bis 13, der einen bidirektionalen optischen Verstärker (21) oder Regenerator einschließt, über den die Ports F1 und F2 in dem zweiten Ersatzzustand gekoppelt sind.

15. Verfahren zum Schutz einer Vielzahl von getrennten bidirektionalen optischen Kommunikations-Verbindungsstrecken (10-13), wobei jede Kommunikations-Verbindungsstrecke zumindest einen Arbeitskanal (W) für einen normalen Verkehr zwischen einem Paar von Endgeräten (22, 23) und einen Ersatzkanal (P) umfaßt, auf den die Endgeräte den normalen Verkehr eines Arbeitskanals im Fall eines Fehlers in dem Arbeitskanal umschalten können, mit den folgenden Schritten:

an jedem einer Vielzahl von Knoten (1-4), die jeweils zwei der Endgeräte umfassen, die zwei getrennten Kommunikations-Verbindungsstrecken zugeordnet sind, wobei die Vielzahl von Knoten und Kommunikations-Verbindungsstrecken einen Ring bildet, Bereitstellen eines optischen Schalters (20), der im Normalbetrieb so angeordnet ist, daß er den Ersatzkanal der zwei Kommunikations- Verbindungsstrecken mit Ersatzkanal-Ports der jeweiligen Endgeräte koppelt, und

(i) an zumindest einem der Vielzahl von Knoten in dem Fall, daß eine Ersatzschaltung an einem der zwei Endgeräte eines Knotens, die den normalen Verkehrs von einem fehlerhaften Arbeitskanal der zugehörigen Kommunikations- Verbindungsstrecke auf den Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke umschaltet, den normalen Verkehr nicht wiederherstellen kann, Steuern des optischen Schalters zum Koppeln des Ersatzkanal-Ports dieses einen der zwei Endgeräte mit dem Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke, die dem anderen der zwei Endgeräte des Knotens zugeordnet ist, und

(ii) an zumindest einem anderen Knoten als Folge des Koppelns in (i), Steuern des optischen Schalter dieses anderen Knotens derart, daß sich eine Kopplung zwischen den Ersatzkanälen der zwei Kommunikations- Verbindungsstrecken an diesem anderen Knoten ergibt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt (i) an jedem der zwei Knoten benachbart zu einem Fehler ausgeführt wird, der dazu führt, daß eine Ersatzschaltung an jedem der zwei Knoten auf den Ersatzkanal der Kommunikations-Verbindungsstrecke zwischen den zwei Knoten ausgeführt und die der Wiederherstellung des normalen Verkehrs zwischen den zwei Knoten durch die Ersatzschaltung fehlschlägt, und der Schritt (ii) an jedem anderen Knoten ausgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Schritt (ii) an zumindest einem Knoten den Schritt der Regeneration oder der Verstärkung optischer Signale umfaßt, die zwischen den Ersatzkanälen der zwei Kommunikations- Verbindungsstrecken an dem jeweiligen Knoten gekoppelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Schritt (ii) an jedem anderen Knoten in Abhängigkeit von einem optischen Signal auf dem Ersatzkanal einer Kommunikations-Verbindungsstrecke ausgeführt wird, die einem Endgerät des jeweiligen Knotens zugeordnet ist.

19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest ein Knoten einen Signal-Regenerator oder Verstärker (21) einschließt, über den der Schalter an diesem Knoten die Ersatzkanäle koppeln kann, um die Lücke zwischen den Ersatzkanälen an diesem Knoten zu überbrücken.

20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die unterschiedlichen Kommunikations-Verbindungsstrecken und jeweiligen Endgeräte so angeordnet sind, daß sie unterschiedliche Kombinationen von synchronen und asynchronen Signalen, unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Anzahlen von Arbeitskanälen übertragen.