DE69634769T2

DE69634769T2 - Optischer Schalter mit Synchronisation

Info

Publication number: DE69634769T2
Application number: DE69634769T
Authority: DE
Inventors: Philip Vincent Dumortier
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: US5978120A; DE69634769D1; EP0790750B1; AU1253597A; AU725007B2; EP0790750A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Schaltanordnung, wie in der Präambel von Anspruch 1 beschrieben, auf optische Netze, die eine solche Anordnung enthalten, wie in der Präambel von Anspruch 6 beschrieben, und auf Verfahren, die durch eine solche Anordnung realisiert werden, wie in der Präambel von Anspruch 7 beschrieben.
Eine solche optische Schaltanordnung ist bereits in der Technik bekannt, z.B. aus dem Beitrag "Transparent Routing: the enabling factor towards all-optical networking", der von A. Fioretti, F. Masetti, M. Sotom von Alcatel Amsthom Recherche France geschrieben und in den Proceedings ECOC 1994, Florenz, Italien, September 1994 veröffentlicht wurde. Darin und spezieller in dem Abschnitt über die Funktionsbeschreibung der Hauptelemente optischer Netze auf Seite 504 und in 3 auf Seite 509 wird ein transparenter optischer Crossconnect beschrieben, der gleich der oben erwähnten optischen Schaltanordnung ist und der optische Verbindungen bereitstellt, indem er sowohl den Wellenlängen-, als auch den Raumbereich nutzt und einen großen Bereich eintreffender optischer Signale von optischen Eingängen zu optischen Ausgängen leitet.
Wegen der erhöhten Übertragungskapazität in optischen Netzen wird die Fähigkeit zu einem Wiederanlauf nach Fehlern extrem wichtig. Eine Möglichkeit, Fehler zu verhindern, ist die Verwendung eines optischen Schutzmechanismus, der explizit einen Reserve-Pfad für jeden aktiven Pfad aufrecht erhält und diesen Reserve-Pfad in einem Selektor auswählt, wenn auf dem aktiven Pfad ein Fehler auftritt.
Identische optische Daten, die sich über physikalisch unterschiedliche Faserstrecken von einem optischen Quell-Knoten zu einem optischen Ziel-Knoten ausbreiten, haben jedoch unterschiedliche Laufzeiten und kommen als Folge davon zu unterschiedlichen Zeiten im Selektor des optischen Ziel-Knotens an. Für Anwendungen, die eine störungsfreie optische Ersatzumschaltung bereitstellen, d.h. die Umschaltung zwischen aktiven Pfaden mit minimalem Informationsverlust, müssen identische optische Signale, die über verschiedene optische Pfade kommen, gleichzeitig am Selektor eintreffen. Eine optische Schaltanordnung, welche die identischen eintreffenden optischen Signale an den entsprechenden optischen Selektor weiterleitet, kann jedoch die gleichzeitige Bereitstellung dieser optischen Signale für den Selektor nicht garantieren.
Eine optische Schaltanordnung und ein Verfahren, wie die oben erwähnten bekannten Verfahren, die aber nicht den oben erwähnten Nachteil haben, d.h. die in der Lage sind, an den optischen Ausgängen gleichzeitig optische Signale zu liefern, sind bereits in der Technik bekannt.
In der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nummer EP-A-0 569 901 (Siemens AG), veröffentlicht am 18.11.93, wird ein optisches Schaltverfahren für den Einsatz in einem optischen Knoten eines optischen Netzwerks offen gelegt, das den Schritt der Weiterleitung eintreffender optischer Signale von optischen Eingängen zu optischen Ausgängen eines optischen Schalters und dadurch Erzeugung von abgehenden optischen Signalen enthält, wobei das optische Schaltverfahren zusätzlich die folgenden Schritte umfasst:

a) Verzögerung mindestens einer Untermenge der abgehenden optischen Signale um vordefinierte Verzögerungszeiten, um verzögerte optische Signale zu erhalten;
b) Steuerung der Weiterleitung und der vordefinierten Verzögerungszeiten auf eine Weise, dass eine Synchronisation der eintreffenden Signale realisiert wird und dadurch synchronisierte abgehende optische Signale erzeugt werden.

Jedes der synchronisierten abgehenden optischen Signale ist einem entsprechenden der eintreffenden optischen Signale zugeordnet und wird abhängig von der Weiterleitung des entsprechenden eintreffenden optischen Signals entweder durch ein entsprechendes der abgehenden optischen Signale gebildet, die an den optischen Ausgängen außerhalb der Untermenge optischer Ausgänge bereitgestellt werden, oder durch ein entsprechendes der verzögerten optischen Signale.
Auch in der deutschen Patentanmeldung DE 43 15 545 wird ein ähnliches Verfahren und eine optische Schaltanordnung wie oben beschrieben offen gelegt.
Weiterhin wird in der europäischen Patentanmeldung mit der Publikations-Nummer EP-A-0 569 901 (Siemens AG), veröffentlicht am 18.11.93, eine Vorrichtung zur störungsfreien Umschaltung und ein Verfahren für optische Netze offen gelegt. Hierin wird eine Vorrichtung zur Durchführung der störungsfreien Umschaltung zwischen optischen Übertragungsleitungen, wie zum Beispiel optische Faserverbindungen beschrieben. Es wird ein optischer Schalter verwendet, der Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse hat und der an den Eingangsanschlüssen eintreffende optische Signale mit einem Selektionsverhältnis, das kontinuierlich geändert werden kann, für die Ausgangsanschlüsse auswählt. An den optischen Schalter ist ein optischer Signalwandler angeschlossen, der ein optisches Signal aus Licht erzeugt, das ein anderes optisches Signal nicht stört. Weiterhin wird eine Signalschleife bereitgestellt, mit der einer der Ausgangsanschlüsse des Schalters und der Eingang des optischen Signalwandlers verbunden werden. Wenn eine störungsfreie Umschaltung zwischen zwei optischen Übertragungsleitungen durchgeführt wird, wird dasselbe Informationssignal zuerst auf die beiden Übertragungsleitungen auf der Senderseite gegeben, dann wird das optische Signal der beiden Leitungen zu einem der Ausgangsanschlüsse des Schalters (beabsichtigter Ausgangsanschluss) und zu einem anderen Ausgangsanschluss, der an die Signalschleife angeschlossen ist, übertragen. Die Phasendifferenz zwischen den optischen Signalen wird gemessen und eingestellt, und der optische Schalter wird so gesteuert, dass das auszuwählende optische Signal am beabsichtigten Ausgangsanschluss entsprechend dem Signal, das die Signalschleife durchläuft, variiert wird.
Dank der in einer solchen optischen Schaltanordnung enthaltenen optischen Verzögerungseinrichtung können vorlaufende optische Signale in der Tat durch den optischen Schalter der Anordnung zu den in der optischen Verzögerungseinrichtung enthaltenen optischen Verzögerungseinheiten geleitet werden, um um eine vordefinierte Verzögerungszeit verzögert zu werden, die so ist, dass diese Signale an den Ausgängen der Verzögerungseinrichtung zum gleichen Zeitpunkt ankommen wie nachlaufende eintreffende optische Signale, die an der Anordnung eintreffen und direkt an die optischen Ausgänge weitergeleitet werden. Als Folge davon ist die optische Schaltanordnung in der Lage, eintreffende optische Signale zu synchronisieren und synchronisierte abgehende optische Signale bereitzustellen.
Optische Verzögerungseinheiten, die gesteuert werden können, um ein Signal mit einer vordefinierten Verzögerungszeit zu verzögern, sind bereits in der Technik bekannt, z.B. aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung EP-0645652 – Device to delay an optical signal, worin ein optisches Signal mittels einer Wellenlängen-Umwandlungs-Vorrichtung und einer wellenlängen-selektiven Verzögerungsleitung verzögert wird. Die Ausnutzung der vollständig optischen Wellenlängen-Umwandlung und der Vermittlung im Raumvielfach im optischen Schalter bedeutet z.B., dass die eintreffenden optischen Signale sowie die abgehenden optischen Signale und die verzögerten optischen Signale gemultiplexte oder nicht gemultiplexte Signale sein können. In dieser bekannten Vorrichtung wird die Verzögerungszeit des optischen Signals jedoch in Schritten als Funktion der entsprechenden von der Wellenlängen-Umwandlungs-Vorrichtung emittierten Wellenlänge gesteuert, wodurch diese optische Verzögerungseinheit sich nicht für Signale im Wellenlängen-Multiplex eignet, die um dieselbe Zeitdauer verzögert werden müssen. Darüber hinaus kann die mit solchen Verzögerungseinheiten eingeführte Verzögerung des optischen Signals nur auf diskrete Weise gesteuert werden, da die benutzten Wellenlängen nur eine begrenzte Anzahl diskreter Werte haben können: Es muss ein Kompromiss zwischen dem Bereich der Verzögerung und der Präzision der Verzögerung eingegangen werden.
Auch als Verzögerungseinheit bekannt ist eine Reihenschaltung von kürzeren und längeren optischen Verzögerungsleitungen, die durch einfache optische Schalter verbunden sind, welche das optische Signal durch eine Kombination dieser Verzögerungsleitungen leiten. In solchen Einheiten muss jedoch eine Auswahl zwischen der Komplexität der Verzögerungseinheit und der Präzision und dem Bereich der Verzögerung getroffen werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Schaltanordnung und ein Verfahren wie die oben angegebenen bereitzustellen, die aber nicht die oben erwähnten Nachteile bezüglich der Verzögerungseinheit haben.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel mittels der optischen Schaltanordnung aus Anspruch 1 erreicht, die das Verfahren aus Anspruch 7 realisiert und in dem optischen Netzwerk enthalten ist, wie in Anspruch 6 beschrieben.
In einem speziellen Netzwerk, in dem zum Installations-Zeitpunkt der optischen Netzwerk-Infrastruktur die Laufzeit der optischen Signale über jede optische Verbindung zwischen den optischen Knoten des optischen Netzwerks zu einem Vielfachen eines vordefinierten Zeitintervalls gemacht wird, werden die oben genannten Nachteile bezüglich der Verzögerungseinheit durch die in Anspruch 1, 6 und 7 beschriebene zusätzliche Eigenschaft der Erfindung vermieden. Die Geschwindigkeit eines optischen Signals, das ein definiertes optisches Medium durchläuft, ist in der Tat konstant, und folglich bleibt auch die Laufzeit zwischen optischen Knoten konstant. Ein spezielles Netzwerk wie das oben erwähnte kann erreicht werden, indem Laufzeit hinzugefügt wird, so dass die Gesamt-Laufzeit zwischen optischen Knoten immer ein Vielfaches eines vordefinierten Zeitintervalls ist. Indem die vordefinierte Verzögerungszeit jeder Verzögerungseinheit ebenfalls mindestens ein Vielfaches des vordefinierten Zeitintervalls gemacht wird, kann daher die vordefinierte Verzögerungszeit leicht und einfach gesteuert werden. Darüber hinaus muss darauf hingewiesen werden, dass mit einer einmaligen präzisen Installation des Netzwerks und einer Verzögerungs-Vorrichtung mit einer kleinen Auflösung, d.h. in großen Schritten einstellbar, ein großer Unterschied im Verzögerungsbereich abgedeckt und eine Verzögerungs-Einstellung mit hoher Präzision durchgeführt werden kann. Zusätzlich dazu kann in Anwendungen, wie der dynamischen Rekonfiguration des optischen Netzwerks leicht eine schnelle Neujustierung der Verzögerung zwischen dem optischen aktiven Pfad und einem neuen optischen Reserve-Pfad durchgeführt werden.
Eine weitere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist, dass mindestens ein Teil der optischen Verzögerungseinheiten zu den optischen Eingängen des optischen Schalters zurück gekoppelt wird, wie in den Ansprüchen 2 und 8 beschrieben. Als Folge davon können die verzögerten optischen Signale wiederholt durch den optischen Schalter zur optischen Verzögerungs-Einrichtung geleitet werden, um die erforderliche Verzögerungszeit zu realisieren. Somit ist eine intensivere Ausnutzung der optischen Verzögerungseinheit möglich.
Noch eine weitere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist, dass jede optische Verzögerungseinheit eine optische Faser-Verzögerungsleitung enthält, deren Länge ein ganzzahliges Vielfaches einer vordefinierten Faser-Leitungslänge ist. Diese vordefinierte Faser-Leitungslänge kann durch die Faser-Leitungslänge einer optischen Faser-Leitung definiert werden, deren von dieser Faser verursachte Laufzeit eines optischen Signals gleich dem vordefinierten Zeitintervall ist.
Eine Anwendung einer optischen Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem optischen Ersatzumschaltungs-Modul, das in einem Knoten eines optischen Netzwerks enthalten ist und aus der Reihenschaltung der optischen Schaltanordnung und einer Vielzahl von optischen Selektoren besteht. Dieses optische Ersatzumschaltungs-Modul arbeitet nach einem optischen Ersatzumschaltungs-Mechanismus, wie oben beschrieben, unter Steuerung z.B. eines Netzwerkmanagement-Moduls oder einer lokalen Steuereinheit.
Noch eine weitere Anwendung einer optischen Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Modul zur störungsfreien optischen Ersatzumschaltung, das auf eine ähnliche Weise aufgebaut ist, wie im vorigen Abschnitt beschrieben. Der Ersatzumschaltungs-Mechanismus ist störungsfrei, weil eine Auswahl innerhalb von synchronisierten identischen eintreffenden optischen Signalen getroffen wird, die somit zur gleichen Zeit an den optischen Selektor angelegt werden. Als Folge davon ist eine Umschaltung zwischen den aktiven Pfaden mit minimalen Unterbrechungen möglich.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass eine Vorrichtung zur fehlerfreien Leitungs-Ersatzumschaltung bereits in der Technik bekannt ist, z.B. die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP-05662410 A2 Errorless line protection switching in asynchronous transfer mode (ATM) communication systems. Diese Ersatzumschaltungs-Vorrichtung ist jedoch nicht auf eine vollständig optische Umgebung anwendbar.
Die oben erwähnten und weitere Ziele und Eigenschaften der Erfindung werden deutlicher, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden, wenn man auf die folgende Beschreibung einer Ausführung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen Bezug nimmt, in denen:
1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung einer optischen Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführung einer optischen Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
3 ein Blockschaltbild einer Ausführung eines optischen Moduls zur störungsfreien Ersatzumschaltung ist, worin eine optische Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ein Blockschaltbild einer Ausführung eines Teils eines speziellen Netzwerks ist, worin das Modul aus 3 verwendet wird.
Mit Bezug auf 1 wird eine optische Schaltanordnung mit Synchronisationseigenschafen beschrieben. Zuerst wird die Funktion der optischen Schaltanordnung mittels einer Funktionsbeschreibung der in 1 gezeigten Blöcke erläutert. Auf der Grundlage dieser Beschreibung wird die Implementation der Funktionsblöcke in 1 einem Fachmann offensichtlich sein und wird daher nicht detailliert beschrieben. Zusätzlich dazu wird die prinzipielle Funktion der optischen Schaltanordnung detaillierter beschrieben.
Die optische Schaltanordnung OSA enthält einen optischen Schalter OS, eine optische Verzögerungseinrichtung ODD und eine Steuereinheit CTRL.
Der optische Schalter OS wird durch einen transparenten optischen Crossconnect realisiert, der sowohl den Wellenlängen-, als auch den Raumbereich nutzt, um eintreffende optische Signale von optischen Eingängen IN1, ..., INn, INn + 1, ..., INn + m auf optische Ausgänge OUT1, ..., OUTn, OUTn + 1, ..., OUTn + m zu leiten und erzeugt abgehende optische Signale.
Wie bereits oben erwähnt, können die eintreffenden optischen Signale, sowie die abgehenden und die verzögerten optischen Signale gemultiplext sein oder nicht, z.B. im Wellenlängenbereich, was den optischen Knoten, welche eine solche optische Anordnung enthalten, einen hohen Grad an Transparenz gibt, um einen weiten Bereich an Digitalsignalen mit unterschiedlichen Rahmenformaten, Codierungsverfahren oder Bitraten aufzunehmen. So können sich vor oder nach der optischen Schaltanordnung OSA zusätzliche Multiplexer, Demultiplexer oder Wellenlängen-Umwandler zur Umwandlung der optischen Signale befinden und bieten zusätzliche Flexibilität bei der Konfiguration des optischen Netzwerks.
Es muss darauf hingewiesen werden, dass, obwohl in 1 die Anzahl optischer Eingänge gleich der Anzahl optischer Ausgänge ist und obwohl in dieser Beschreibung nur die Weiterleitungs-Funktion des optischen Schalters OS beschrieben wird, es deutlich verstanden werden muss, dass dies keine Beschränkung der Erfindung ist und dass ein optischer Schalter OS, der andere Funktionen enthält, z.B. zum Multicast oder eine unterschiedliche Anzahl von Eingängen und Ausgängen aufweist, ebenso gut in der optischen Schaltanordnung OSA verwendet werden kann.
Die optische Verzögerungseinrichtung ODD enthält optische Verzögerungseinheiten ODU1, ..., ODUm, die mit einem entsprechenden optischen Ausgang einer Untermenge der optischen Ausgänge OUTn + 1, ..., OUTn + m des optischen Schalters OS verbunden sind, um abgehende optische Signale um eine vordefinierte Verzögerungszeit zu verzögern, um verzögerte optische Signale zu erzeugen, und die in weiteren Abschnitten detaillierter erklärt werden.
Die Steuereinheit ist mit dem optischen Schalter OS und der optischen Verzögerungseinheit ODD verbunden, um die Weiterleitung und die vordefinierte Verzögerungszeit als Reaktion auf Steuerdaten (nicht gezeigt) zu steuern, die vom Netzwerkmanagement geliefert und/oder lokal erzeugt werden.
Ein eintreffendes optisches Signal, das an einem der optischen Eingänge IN1, ..., INn, INn + 1, ..., INn + m bereitgestellt wird, wird durch den optischen Schalter OS entweder zu einem optischen Ausgang OUT1, ..., OUTn, der nicht mit einer der optischen Verzögerungseinheiten verbunden ist, oder zu einem optischen Ausgang OUTn + 1, ..., OUTn + m geleitet, der mit einer der optischen Verzögerungseinheiten verbunden ist, und um die vordefinierte Zeit verzögert.
Die optische Verzögerungseinrichtung ODD versetzt die optische Schaltanordnung OSA in die Lage, eintreffende optische Signale zu synchronisieren und synchronisierte abgehende optische Signale zu liefern. Vorauseilende eintreffende optische Signale werden in der Tat entsprechend dem vorherigen Abschnitt zur optischen Verzögerungseinrichtung ODD geleitet und um eine vordefinierte Verzögerungszeit verzögert, die so ist, dass die verzögerten optischen Signale an den Ausgängen der optischen Verzögerungseinrichtung ODD zur gleichen Zeit wie die nachlaufenden eintreffenden optischen Signale geliefert werden, die an der Anordnung eintreffen und direkt an einen der optischen Ausgänge OUT1, ..., OUTn des optischen Schalters OS geleitet werden.
Die in der optischen Verzögerungseinrichtung ODD enthaltenen optischen Verzögerungseinheiten ODU1, ..., ODUm können wie oben beschrieben auf verschiedene Arten realisiert werden. In einem speziellen Netzwerk, in dem zum Installations-Zeitpunkt des optischen Netzwerks die Laufzeit der optischen Signale über jede optische Verbindung zwischen den optischen Knoten des optischen Netzwerks zu einem Vielfachen eines vordefinierten Zeitintervalls gemacht wird, werden die optischen Verzögerungseinheiten ODU1, ... ODUm jedoch vorteilhaft entsprechend dieser Ausführung realisiert, indem die vordefinierte Verzögerungszeit jeder Verzögerungseinheit auch zu einem Vielfachen des vordefinierten Zeitintervalls gemacht wird. Ein Teil eines solchen modularen Netzwerks ist in 4 gezeigt und wird in den folgenden Abschnitten beschrieben.
In dieser Ausführung wird das Vielfache des vordefinierten Zeitintervalls eingehalten, indem in die optischen Verzögerungseinheiten ODU1, ..., ODUm eine optische Faserstrecke aufgenommen wird, deren Faserlänge gleich einem Vielfachen einer vordefinierten Faserlänge ist (um ein Überladen der Figur zu vermeiden, sind die Faserstrecken nicht gezeigt). Diese vordefinierte Faserstrecke entspricht der Faserlänge einer optischen Faserstrecke, deren Laufzeit für ein über diese Faser übertragenes optisches Signal gleich dem oben erwähnten vordefinierten Zeitintervall ist.
Im folgenden Abschnitt wird der Vorteil des Vielfachen der vordefinierten Faserlänge bezüglich der Transparenz, wie oben erwähnt, der optischen Schaltanordnung OSA für Signale im Wellenlängen-Multiplex erklärt.
Als Beispiel kann ein eintreffendes optisches Signal im Wellenlängen-Multiplex, bei dem alle Wellenlängen-Kanäle um dasselbe Vielfache des vordefinierten Zeitintervalls verzögert werden müssen, direkt, d.h. ohne Wellenlängen-Multiplex oder Demultiplex, durch den optischen Schalter zur optischen Verzögerungseinrichtung weitergeleitet werden, die am Ausgang das Signal im Wellenlängen-Multiplex mit der erforderlichen Verzögerung liefert. Auf diese Weise wird kein Multiplex/Demultiplex benötigt, und dieselben Faser-Verzögerungsleitungen werden dazu benutzt, alle Wellenlängen-Kanäle zu verzögern.
Die Größe des vordefinierten Zeitintervalls kann zum Beispiel als 125 Mikrosekunden gewählt werden, was unter Berücksichtigung, dass optische Signale, die eine optische Faser durchlaufen, eine Geschwindigkeit von 200000 km/s haben, einer vordefinierten Faserlänge von ungefähr 25 km entspricht. Ungenauigkeiten durch z.B. den Einfluss der Temperatur auf die optische Faser, die zu einer Ungenauigkeit in der Größenordnung von einigen Picosekunden führen, oder die Laufzeit durch den optischen Schalter, die eine Ungenauigkeit in der Größenordnung von ungefähr 10 Nanosekunden ergibt, oder ein Fehler von z.B. 1 m bei der Installation des modularen Netzwerks, der eine Ungenauigkeit in der Größenordnung von ungefähr 5 Nanosekunden ergibt, sind nicht nachteilig für den Betrieb der Anordnung.
Mit Bezug auf 2 wird eine zweite Ausführung einer optischen Schaltanordnung mit Synchronisationsfunktion OSA' beschrieben. Wegen der Ähnlichkeit mit der obigen ersten Ausführung und unter Berücksichtigung, dass die Funktionalität von ODD', ODU1', ODUm', CTRL', OS', INn + 1' und INn + m', die in 2 gezeigt werden, mit der Funktionalität von ODD, ODU1, ODUm, CTRL, OS, INn + 1 und INn + m aus 1 übereinstimmt, kann die Funktion der zweiten Ausführung der optischen Schaltanordnung OSA' durch eine Funktionsbeschreibung der in 1 gezeigten Blöcke, die sich in den obigen Abschnitten befindet, erklärt werden. Auf der Grundlage dieser Beschreibung ist die Implementation der Funktionsblöcke in 2 einem Fachmann offensichtlich.
Zusätzlich zu der optischen Schaltanordnung OSA aus 1 enthält die OSA' in 2 die Rückkopplung der optischen Verzögerungseinheiten ODU1', ..., ODUm' auf die optischen Eingänge INn + 1', ..., INn + m' der optischen Schaltanordnung OSA'. Als Folge davon kann das optische Signal wiederholt durch den optischen Schalter zur optischen Verzögerungseinrichtung ODD' geleitet werden, um die erforderliche Verzögerungszeit zu realisieren. Es wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass eine intensivere Nutzung der optischen Verzögerungseinheiten möglich ist, und dass auf diese Weise viel an optischen Faserstrecken eingespart wird.
Mit Bezug auf 3 wird ein optisches Modul zur störungsfreien Ersatzumschaltung OHPSW beschrieben, in dem eine optische Schaltanordnung OSA'' gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Zur Unterstützung dieser Beschreibung wird das Blockdiagramm in 4 benutzt. OHPSW ist ein Teil des Knotens B, und gleiche Module werden in den anderen Knoten benutzt. Um das Überladen der letztgenannten Figur zu vermeiden, wird ein sehr einfaches Netzwerk gewählt. Offensichtlich ist die Erfindung nicht auf dieses einfache Netzwerk beschränkt.
Zuerst wird die Funktion des optischen Moduls zur störungsfreien Ersatzumschaltung OHPSM mittels einer Funktionsbeschreibung der in den 3 und 4 gezeigten Blöcke erklärt. Auf der Grundlage dieser Beschreibung ist die Implementation der Funktionsblöcke in den 3 und 4 einem Fachmann offensichtlich. Zusätzlich dazu wird die prinzipielle Funktionsweise des optischen Moduls zur störungsfreien Ersatzumschaltung OHPSM detaillierter erklärt.
Das Netzwerk in 4 enthält drei optische Knoten: Einen Knoten A als Quellknoten, Knoten B als Zielknoten und Knoten C. Die Länge der Verbindungen zwischen den Knoten wird so gewählt, dass die Laufzeit eines optischen Signals über jede Verbindung zwischen zwei optischen Knoten ein Vielfaches eines vordefinierten Zeitintervalls T ist: Zwischen Knoten A und Knoten B ist die Verzögerung zwei Zeiten T, zwischen Knoten A und Knoten C ist die Verzögerung eine Zeit T und zwischen Knoten B und Knoten C ist die Verzögerung zwei Zeiten T.
Knoten A sendet ein optisches Signal, das voreilendes optisches Signal genannt wird, über einen aktiven Pfad direkt an Knoten B und sendet gleichzeitig das identische optische Signal, das nacheilendes optisches Signal genannt wird, über einen aktiven Reserve-Pfad über Knoten C zu Knoten B.
Das optische Modul zur störungsfreien Ersatzumschaltung OHPSW in 4, das in Knoten B enthalten ist, enthält eine optische Schaltanordnung OSA'' und einen optischen Selektor SEL.
Die optische Schaltanordnung OSA'' wird durch die zweite Ausführung realisiert, wie in 2 beschrieben, wobei berücksichtigt wird, dass die Funktionalität von OS'', ODD'', ODU'' und CTRL'', die in 4 gezeigt werden, der Funktionalität von OS', ODD', ODU' und CTRL' in 2 entspricht. Gemäß der Erfindung enthält die optische Verzögerungseinrichtung ODD'' optische Verzögerungseinheiten, wofür die vordefinierte Verzögerungszeit ein Vielfaches des vordefinierten Zeitintervalls T ist. Die Figur zeigt nur eine optische Verzögerungseinheit ODU'', wofür in dieser speziellen Situation die vordefinierte Verzögerungszeit gleich einmal das vordefinierte Zeitintervall T ist.
Der optische Selektor SEL ist mit den optischen Ausgängen der optischen Schaltanordnung OSA'' und mit der optischen Steuereinheit CTRL'' verbunden. Der optische Selektor SEL wählt gesteuert durch die Steuereinheit CTRL'' eines aus den beiden synchronisierten optischen Signalen aus, die von der optischen Schaltanordnung OSA'' geliefert werden.
Das voreilende optische Signal kommt an der optischen Schaltanordnung OSA'' eine Zeit T früher an als das nacheilende optische Signal. Die optische Schaltanordnung synchronisiert beide Signale, indem sie das voreilende optische Signal zu einem optischen Ausgang führt, der mit der optischen Verzögerungseinheit ODU'' verbunden ist, die es um die vordefinierte Verzögerungszeit verzögert, die eine Zeit T beträgt, und es zu einem optischen Ausgang leitet, der nicht mit der optischen Verzögerungseinheit verbunden ist, und indem sie das nacheilende Signal direkt zu einem optischen Ausgang leitet, der nicht mit der optischen Verzögerungseinheit verbunden ist. Das voreilende und das nacheilende optische Signal, die identische Informationen enthalten, werden somit synchronisiert und an den optischen Selektor SEL geliefert. Der optische Selektor SEL wählt das optische Signal, das über den aktiven Pfad direkt von Knoten A zu Knoten B kam, und für den Fall eines Fehlers dieser Verbindung, z.B. bei einem Bruch der optischen Faser, schaltet der Selektor direkt auf die Auswahl des optischen Signals, das über den aktiven Reserve-Pfad kam, ohne dass Information verloren geht. Wie die Steuereinheit von dem Status der Verbindungen informiert wird, ist eine wohlbekannte Sache des Netzwerkmanagements, die nicht zu der Erfindung gehört und daher nicht detailliert beschrieben wird.
Es muss hier auch darauf hingewiesen werden, dass die Ungenauigkeit der störungsfreien Umschaltung, die sich durch die Umschaltung des Selektors auf eine andere Auswahl ergibt, nur eine Größenordnung von 10 Nanosekunden hat.
Die vorliegende Erfindung eignet sich auch für den Einsatz in einem Modul zur optischen Ersatzumschaltung. Ein solches Umschalt-Modul wird jedoch nicht detailliert beschrieben, da der einzige Unterschied zur Anwendung eines optischen Moduls zur störungsfreien Ersatzumschaltung OHPSW, wie in den obigen Abschnitten zu den 3 und 4 beschrieben, darin besteht, dass die optische Schaltanordnung OSA'' nicht die Fähigkeit zur Synchronisation der identischen eintreffenden optischen Signale nutzt.
Obwohl die Prinzipien der Erfindung oben in Verbindung mit einer speziellen Vorrichtung beschrieben wurden, muss deutlich verstanden werden, dass diese Beschreibung nur als Beispiel erfolgt und nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.

Claims

Optische Schaltanordnung (OSA) zur Aufnahme in einen optischen Knoten eines optischen Netzwerks, die einen optischen Schalter (OS) mit optischen Eingängen (IN1, ..., INn, INn + 1,..., INn + m) und optischen Ausgängen (OUT1, ..., OUTn, OUTn + 1, ..., OUTn + m) enthält, wobei der optische Schalter (OS) so angepasst ist, dass er eintreffende optische Signale von den optischen Eingängen (IN1, ..., INn, INn + 1, ..., INn + m) zu den optischen Ausgängen (OUT1, ..., OUTn, OUTn + 1, ..., OUTn + m) leitet und dadurch abgehende optische Signale erzeugt, wobei die optische Schaltanordnung (OSA) zusätzlich folgendes enthält: – eine optische Verzögerungseinrichtung (ODD), die mit dem optischen Schalter (OS) verbunden ist und verzögerte optische Signale erzeugt, wobei die optische Verzögerungseinrichtung (ODD) optische Verzögerungseinheiten (ODU1, ..., ODUm) enthält, wobei jede der optischen Verzögerungseinheiten (ODU1, ..., ODUm) mit einem entsprechenden optischen Ausgang von mindestens einer Untermenge der optischen Ausgänge (OUTn + 1, ..., OUTn + m) verbunden und so angepasst ist, dass er ein abgehendes optisches Signal der abgehenden optischen Signale, die an dem entsprechenden Ausgang bereitgestellt werden, um eine vordefinierte Verzögerungszeit verzögert und dadurch eines der verzögerten optischen Signale erzeugt; – eine Steuereinheit (CTRL), die mit dem optischen Schalter (OS) und mit der optischen Verzögerungseinrichtung (ODD) verbunden ist, um die Weiterleitung, bzw. die vordefinierte Verzögerungszeit zu steuern; Die optische Schaltanordnung (OSA) wird dadurch in die Lage versetzt, die eintreffenden optischen Signale zu synchronisieren und synchronisierte abgehende optische Signale zu erzeugen, wobei jedes der synchronisierten abgehenden optischen Signale einem entsprechenden der eintreffenden optischen Signale zugeordnet ist und abhängig von der Leitweglenkung des entsprechenden eintreffenden optischen Signals entweder durch ein entsprechendes der abgehenden optischen Signale gebildet wird, die an den optischen Ausgängen außerhalb der Untermenge der optischen Ausgänge (OUT1, ..., OUTn) bereitgestellt werden, oder durch ein entsprechendes der verzögerten optischen Signale gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Verzögerungszeit ein ganzzahliges Vielfaches eines vordefinierten Zeitintervalls (T) ist und dass das optische Netzwerk optische Verbindungen zwischen seinen optischen Knoten umfasst, wofür die Laufzeit der optischen Signale ein Vielfaches des vordefinierten Zeitintervalls ist.
Die optische Schaltanordnung (OSA) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der optischen Verzögerungseinheiten (ODU1, ..., ODUm) zu einem der optischen Eingänge (INn + 1, ..., INn + m) zurück gekoppelt ist.
Die optische Schaltanordnung (OSA) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der optischen Verzögerungseinheiten (ODU1, ..., ODUm) eine optische Faserstrecke enthält, deren Länge ein ganzzahliges Vielfaches einer vordefinierten Faserlänge ist und dass die vordefinierte Faserlänge durch die Länge einer Faserstrecke definiert ist, die so ist, dass die Laufzeit eines optischen Signals über die Faserstrecke gleich dem vordefinierten Zeitintervall (T) ist.
Die optische Schaltanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schaltanordnung weiterhin einen optischen Selektor enthält, der so angepasst ist, dass er gesteuert durch eine zweite Steuereinheit eines aus einer Vielzahl von abgehenden optischen Signalen oder aus den verzögerten optischen Signalen auswählt und dadurch ein ausgewähltes optisches Signal erzeugt, wobei die Vielzahl der abgehenden optischen Signale oder der verzögerten optischen Signale einer Vielzahl von identischen eintreffenden optischen Signalen entspricht.
Die optische Schaltanordnung (OHPSW) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Schaltanordnung weiterhin einen optischen Selektor (SEL) enthält, der so angepasst ist, dass er gesteuert durch eine zweite Steuereinheit eines aus der Vielzahl synchronisierter abgehender optischer Signale, die durch die optische Schaltanordnung (OHPSW) erzeugt werden, auswählt, und dadurch ein ausgewähltes optisches Signal erzeugt, wobei die Vielzahl synchronisierter abgehender optischer Signale einer Vielzahl identischer eintreffender optischer Signale entspricht.
Optisches Netzwerk mit optischen Knoten, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein optischer Knoten der optischen Knoten mindestens eine optische Schaltanordnung (OSA) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält, und dass das optische Netzwerk optische Verbindungen zwischen seinen optischen Knoten enthält, wobei die Laufzeit der optischen Signale ein Vielfaches des vordefinierten Zeitintervalls ist.
Ein optisches Schaltverfahren zum Einsatz in einem optischen Knoten eines optischen Netzwerks, das folgende Schritte umfasst: – Leitweglenkung der eintreffenden optischen Signale von optischen Eingängen (IN1, ..., INn, INn + 1, ..., INn + m) zu optischen Ausgängen (OUT1, ..., OUTn, OUTn + 1, ..., OUTn + m) eines optischen Schalters (OS) und dadurch Erzeugung abgehender optischer Signale; und – Verzögerung mindestens einer Untermenge der abgehenden optischen Signale um vordefinierte Verzögerungszeiten, um verzögerte optische Signale zu erhalten; und – Synchronisation der eintreffenden optischen Signale durch Steuerung der Leitweglenkung und der vordefinierten Verzögerungszeiten und dadurch Erzeugung synchronisierter abgehender optischer Signale, wobei jedes der synchronisierten abgehenden optischen Signale einem entsprechenden der eintreffenden optischen Signale zugeordnet ist und abhängig von der Leitweglenkung des entsprechenden eintreffenden optischen Signals entweder durch ein entsprechendes der abgehenden optischen Signale außerhalb der Untermenge der abgehenden optischen Signale oder durch ein entsprechendes der verzögerten optischen Signale gebildet wird, was von der Leitweglenkung des entsprechenden eintreffenden optischen Signals abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Schaltverfahren die Definition der vordefinierten Verzögerungszeiten als ganzzahliges Vielfaches eines vordefinierten Zeitintervalls (T) umfasst, und wobei das optische Netzwerk optische Verbindungen zwischen seinen optischen Knoten enthält, für welche die Laufzeit der optischen Signale ein Vielfaches des vordefinierten Zeitintervalls ist.
Ein optisches Schaltverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Schaltverfahren zusätzlich einen Schritt der Rückkopplung mindestens eines Teils der verzögerten optischen Signale auf einen der optischen Eingänge (INn + 1, ..., INn + m) umfasst.
Ein optisches Schaltverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Verzögerung mindestens einer Untermenge der abgehenden optischen Signale um die vordefinierten Verzögerungszeiten durch optische Faserstrecken realisiert wird, wobei die Faserlänge ein ganzzahliges Vielfaches einer vordefinierten Faserlänge ist und die vordefinierte Faserlänge durch die Faserlänge einer optischen Faserstrecke definiert ist, die so ist, dass die Laufzeit eines optischen Signals über die Faserstrecke gleich dem vordefinierten Zeitintervall (T) ist.
Das optische Schaltverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Schritt der Auswahl einer Vielzahl von abgehenden optischen Signalen oder der verzögerten optischen Signale umfasst, die einer Vielzahl von identischen eintreffenden optischen Signalen entsprechen.
Das optische Schaltverfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Schritt der Auswahl einer Vielzahl von synchronisierten abgehenden optischen Signalen umfasst, die einer Vielzahl von identischen eintreffenden optischen Signalen entsprechen.