DE69835579T2 - Verfahren und Vorrichtung für optisch transparente Übertragung in einem bidirektionalen Ringnetz mit zwei Fasern, Selbstschutz und Niederprioritätsverwaltung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung für optisch transparente Übertragung in einem bidirektionalen Ringnetz mit zwei Fasern, Selbstschutz und Niederprioritätsverwaltung Download PDF

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    • H04J14/0287Protection in WDM systems
    • H04J14/0293Optical channel protection
    • H04J14/0295Shared protection at the optical channel (1:1, n:m)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein transparentes optisches Kommunikationsnetzwerk in Form eines geschlossenen Rings, das den Schutz des Haupt-Kommunikationskanals jeder unterstützten Wellenlänge und die Verwaltung von Niederprioritätsverkehr bereitstellt.
  • Ein wesentliches Problem bei Lichtwellenleiterkommunikationen zwischen verschiedenen Punkten ist es, angemessenen Schutzes gegenüber möglicher Beschädigung der Übertragungseinrichtung und/oder eines Teils der Kommunikationsvorrichtung zu garantieren, ohne auf Elemente außerhalb des Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise zentralisierte Überwachung, zuzugreifen, und eine gleichzeitige maximale Ausnutzung des Übertragungsbands zu ermöglichen. Es ist auch erforderlich, dass ein Zusammenbruch der Kommunikation zwischen zwei Knoten keinen Zusammenbruch der Kommunikation zwischen den anderen Knoten des Netzwerks herbeiführt.
  • Im Stand der Technik wurde versucht, diese Probleme auf unterschiedliche Weise zu behandeln. Beispielsweise beschreibt die EP 0 729 247 ein synchrones bidirektionales Lichtwellenleiter-Ringnetzwerk, bei dem jede Faser des Rings zwei Signale unterschiedlicher Wellenlänge bearbeitet. Ein 1310 nm Wellenlängensignal wird beispielsweise als Betriebssignal verwendet, und ein 1550 nm Signal wird als Reservesignal verwendet. Das Netzwerk ist so aufgebaut, dass bei fehlerfreien Zuständen die erste Wellenlänge zum Austausch zwischen Netzwerkelementen verwendet werden kann, während gleichzeitig die zweite Wellenlänge ebenfalls verwendet werden kann, um die Übertragungskapazität zu maximieren. Während eines Fehlerzustands wird die zweite Wellenlänge verwendet.
  • Als anderes Beispiel offenbart die EP 0 677 935 ein Kommunikationsnetzwerk, das eine Anzahl von Stationen, S1–S3, umfasst, die um eine geschlossene optische Schleife 30 herum verteilt sind, die zwei Zugriffsknoten N1, N2 auf einer Übertragungsleitung LT oder einem Bogen der Hauptschleife aufweist. Die Informationen von diesen beiden Knoten werden auf unterschiedlichen Wellenlängen getragen. Die Schleife weist auch einen Notfall-Lichtwellenleiter 31 auf und ist vor dem Ausfall jedes Knotens geschützt. Zum Datenempfang wählt eine Station eine der beiden Wellenlängen auf der normalen Schleife oder der Notfall-Schleife, wenn die andere beschädigt ist.
  • Die EP 0,769,859 offenbart ein transparentes optisches selbstheilendes Ringkommunikationsnetzwerk. Das Netzwerk besteht aus zwei optischen Kommunikationsleitungen, die mit wenigstens zwei optischen Signal-Add/Drop-Knoten verbunden sind. In dem Netzwerk kann wenigstens einer der Add/Drop-Knoten selektiv optische Signale von einer der Leitungen fallen lassen und kann auch gleichzeitig wenigstens ein optisches Signal in jede der Leitungen eingeben.
  • Im Stand der Technik, insbesondere in ITU-T Empfehlung G.803, sind verschiedene Schutzschemata angesprochen, insbesondere Path Protection, Multiplex Section Protection (MSP), Multiplex Section Dedicated Protection Ring (MS-DPRING) und Multiplex Section Shared Protection Ring (MS-SPRING).
  • Path Protection wird nur für unidirektionale Ringe angewendet und besteht darin, die Übertragung im Arbeits- und Schutzzweig zu duplizieren und nur in dem Empfänger einen Schalter zu haben. Somit bewirkt ein einziger Knoten Schutz, und es existiert Single-Ended-Betrieb ohne APS (Automatic Protection Switch)-Protokoll. Path Protection ist auch als Subnetwork Connection Protection (Teilnetzwerk-Verbindungsschutz) definiert.
  • Multiplex Section Protection (MSP) basiert auf Fehlerermittlung auf der Ebene des Multiplexerabschnitts. Sie ist gekennzeichnet durch zwei oder mehrere parallele Multiplexerabschnitte, von denen einer für Schutz verwendet wird. Sie weist Dual-Ended-Betrieb auf, weil sie eine Kommunikation zwischen den beiden Knoten an den Enden des Zusammenbruchs zum Austausch auf der Schutzleitung unter Verwendung des APS-Protokolls benötigt.
  • Multiplex Section Dedicated Protection Rings (MS-DPRING) sind unidirektionale Ringe mit 1 + 1 Schutz. Bei einem Ausfallzustand wird der komplette Datenstrom durch die beiden Knoten auf jeder Seite des Ausfalls in den Schutzkanal geloopt. Der Betrieb dieser Art von Ringklasse ist stets ein Dual-Ended-Betrieb. Auf SDH-Ebene wird das APS-Protokoll benötigt.
  • Multiplex Section Shared Protection Rings (MS-SPRING) sind bidirektionale Ringe, bei denen die Hälfte der Kapazität des inneren und des äußeren Rings zum Schutz reserviert ist. Diese Kapazität kann von mehreren Links geteilt werden und somit wird der Durchsatz des Netzwerks vergrößert. Ein derartiges System kann jedoch nur für TDM-Multiplexing (Zeit-Multiplexing) und nicht für WDM-Multiplexing (Wellenlängen-Multiplexing) verwendet werden.
  • Die Anmelder haben das Bedürfnis nach einem optischen Kommunikationsnetzwerk mit Wellenlängen-Multiplexing entdeckt, bei dem der Hauptkanal auf den Gelegenheits- oder Reservekanal umgeleitet werden kann, wenn es einen Zusammenbruch oder eine Verschlechterung in dem Hauptkanal gibt, ohne eine andere Wellenlänge übertragen zu müssen, ohne zentrale Steuerung und ohne die elektrooptische Konvertierung der Kommunikationskanäle.
  • Die Anmelder haben ebenso herausgefunden, dass ein optisches Kommunikationsnetzwerk so konfiguriert werden kann, dass in einem fehlerfreien Zustand 100% der Kommunikationskapazität verwendet werden können, indem Prioritätssignale durch einen ersten Kommunikationsbogen des Netzwerks mit einer bestimmten Wellenlänge übertragen und empfangen werden, und indem gelegentlicher Verkehr durch einen zweiten Bogen der Kommunikationsnetzwerks mit gleicher Wellenlänge übertragen und empfangen wird.
  • Die US-A-5 159 595 offenbart ein Übertragungssystem, das Knoten aufweist, die in einem Ring über zwei gemultiplexte Übertragungspfade verbunden sind, die entgegengesetzte Übertragungsrichtungen haben. Bidirektionale Kommunikationen zwischen zwei beliebigen Knoten werden im Normalbetrieb unter Verwendung beider Pfade um einen ersten, unmittelbarsten Teil des Rings herum bereitgestellt. Im Fall einer durch einen Kabeleinschnitt verursachten Unterbrechung in dem Kommunikationspfad wird ein Schutzschalter veranlasst, bidirektionale Kommunikationen zwischen den beiden Knoten unter Verwendung beider Pfade um einen zweiten, verbleibenden Teil des Rings herum aufrecht zu erhalten.
  • Vodhanel R S et al.: "Network Operations and Management Issues for Transparent WDM Networks" [Netzwerkbetrieb und Verwaltungsbelange für transparente WDM-Netzwerke], Proceedings of the Lasers and Electro-Optics Society Annual Meeting (LEOS), Band 2, Meeting 7 (31. Oktober 1994) offenbart ein optisches Ringnetzwerk, das so angeordnet ist, dass es mittels Path Protection Switching auf einen Faserbruch anspricht und optische Verstärker an den Knoteneingängen aufweist.
  • Die WO 96 32787 A offenbart ein optisches Mehrkanalsystem, bei dem jeder Knoten des Netzwerks wenigstens einen An-/Aus-Knoten-Schalter aufweist, der bei einem Faserbruch gesetzt wird, um die Bereitstellung von Kommunikationen in dem System fortzusetzen. Ein Faserbruch kann durch Messen der optischen Leistung, die an einem Knoten ankommt, ermittelt werden.
  • Glista A S: „A Shunted Ring Fiber Optic Network Topology Providing Fault Detection, Isolation and Circumvention", [Shunt-Ringfaseroptiknetzwerk-Topologie, die Fehlerermittlung, Isolierung und Verhinderung bereitstellt], Proceedings of the National Aerospace and Electronics Conference (NAECON), Band 1 (24. Mail 1993) offenbart elektrooptische und alle optischen Implementationen einer Shunt-Ringnetzwerk-Topologie, die Lichtwellenleiter-Shunts verwendet, um Fehler in Ringnetzwerken zu umgeben. Die Lichtwellenleiter-Shunts werden in das aktive Netzwerk geschaltet, wenn das optische Signal in der Hauptfaser unter einen vorgeschriebenen Schwellenwert sinkt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß kann die vorliegende Erfindung zur Kommunikation zwischen verschiedenen Stellen verwendet werden, im Allgemeinen, wenn eine hohe Übertragungskapazität erforderlich ist. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung einen Mechanismus zum Schutz von Prioritätskommunikation im Fall von Schädigung oder Zusammenbruch bereit. Die Verwaltung des Gelegenheitskanals ermöglicht eine 100%-ige Ausnutzung der Übertragungskapazität für die Gesamtdauer der Betriebszeit, wenn kein Schaden in dem Netzwerk vorliegt. Im Fall eines Zusammenbruchs oder einer Verschlechterung in dem Hauptkanal wird der Prioritätsverkehr auf den Gelegenheitskanal umgeleitet.
  • Demgemäß richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beretristellen eines transparenten optischen Kommunikationsnetzwerks mit einem bidirektionalen Zweifaserring mit Selbstschutz und Verwaltung von gelegentlichem Verkehr, die eine oder mehrere der Einschränkungen und Nachteile der oben genannten Anordnungen des Stands der Technik im Wesentlichen umgehen. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden durch die Elemente und Kombinationen, die in den beigefügten Ansprüchen besonders herausgestellt sind, realisiert und erreicht. Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind teils in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und werden teils aus der Beschreibung offensichtlich, oder können durch Praktizieren der Erfindung erfahren werden.
  • Um diese und weitere Aufgaben und Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie er hier ausgedrückt und allgemein beschrieben ist, umfasst die vorliegende Erfindung ein optisches Kommunikationsnetzwerk, das optische Signale mit einer Vielzahl von Wellenlängen bidirektional tragen kann, wobei das Netzwerk aufweist: eine interne Faseroptikverbindung, die die Vielzahl von Wellenlängen in einer ersten Richtung tragen kann; eine externe Faseroptikverbindung, die die Vielzahl von Wellenlängen in einer zweiten Richtung, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, tragen kann; einen ersten Kommunikationskanal für wenigstens eine erste Wellenlänge in der Vielzahl, der erste Abschnitte der internen und externen Faseroptikverbindungen aufweist, wobei der erste Kommunikationskanal von zwei Knoten beendet wird; einen zweiten Kommunikationskanal für die erste Wellenlänge, der zweite Abschnitte der internen und externen Faseroptikverbindungen aufweist, wobei der zweite Kommunikationskanal von den beiden Knoten beendet wird; Ermittlungsschaltungen zum Ermitteln von Verschlechterungen in dem ersten Kommunikationskanal; eine Vielzahl optischer Schalter, die von den Ermittlungsschaltungen aktiviert werden, um Kommunikationen mit der ersten Wellenlänge von dem ersten Kommunikationskanal zu dem zweiten Kommunikationskanal umzuleiten, wenn Verschlechterungen in dem ersten Kommunikationskanal ermittelt werden.
  • In einem anderen Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Korrigieren eines Ausfalls einer Faseroptikverbindung in einem optischen Kommunikationsnetzwerk, das umfasst: Bereitstellen von wenigstens zwei Faseroptikverbindungen, die eine Vielzahl von Wellenlängen von Licht tragen können; Ausbilden, aus den Faseroptikverbindungen, von wenigstens zwei optischen Kommunikationskanälen für wenigstens eine erste Wellenlänge in der Vielzahl; Ermitteln der Verschlechterung der Übertragungsqualität in einem der optischen Kanäle; und Betätigen optischer Schalter, um die Übertragung der ersten Wellenlänge von dem Kanal, in dem die Verschlechterung ermittelt wurde, zu einem anderen Kanal zu schalten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen werden und einen Teil davon bilden, zeigen mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Erfindung zu erläutern. Es zeigt:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Ringkommunikationsnetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein Blockdiagramm, das weitere Einzelheiten des in 1 gezeigten Ringkommunikationsnetzwerks darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nun wird im Einzelnen auf die vorliegend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile hinzuweisen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Übertragungskapazität von zwei Lichtwellenleitern, die die externen und internen Ringe eines Kommunikationsnetzwerks umfassen voll auszunutzen, unter Verwendung jeder Wellenlänge der Kommunikation zwischen zwei Knoten für die Zuteilung von zwei unterschiedlichen Sende- und Übertragungskanälen (hauptsächlicher und gelegentlicher), die die beiden Knoten verbinden, indem sie getrennten Pfaden folgen, die durch die Ringarchitektur des Netzwerks hervorgerufen werden. Im Zustand des Normalbetriebs kann die Kommunikation zwischen den beiden Knoten auf beiden Kanälen erfolgen, während im Fall eines Zusammenbruchs oder einer Verschlechterung in dem Hauptkanal die Kommunikationen des Hauptkanals auf den Pfad umgeleitet werden können, dem normalerweise der Gelegenheitskanal folgt. Durch eine solche Umleitung wird die Übertragung auf dem Gelegenheitskanal für die Dauer des Zusammenbruchs oder der Verschlechterung unterbrochen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt der Prozess der Rekonfiguration der Verbindungen zwischen den Knoten auf der optischen Ebene auf, d.h. ohne elektrooptische Konvertierung der Kommunikationskanäle, und erfordert kein System zentralisierter Überwachung oder Steuerungskommunikation zwischen den betreffenden Knoten. Da jeder Kanal, der einer Wellenlänge zugeordnet ist, unabhängig von den anderen mit unterschiedlichen Wellenlängen ist, beeinflusst der Prozess der Rekonfiguration der Verbindungen zwischen den beiden Knoten den Zustand der Kommunikation zwischen den anderen Knoten des Netzwerks nicht. Ein Schutz der Kanäle wird somit erreicht, während eine Übertragungskapazität, die während der normalen Funktionsweise des Netzwerks viel größer ist, immer noch sichergestellt ist.
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Ringkommunikationsnetzwerks gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kommunikationsnetzwerk 100 weist bevorzugt zwei optische Fasern auf, die die verschiedenen Knoten miteinander verbinden. Wie gezeigt ist, sind die beiden optischen Fasern eine externe Faser 110 und eine interne Faser 120. Der zwischen den verschiedenen Konten ausgetauschte Datenfluss durchquert das Kommunikationsnetzwerk 100 auf den beiden optischen Fasern 110 und 120 in entgegengesetzten Richtungen. Im Fall des optischen Netzwerks kommuniziert ein generisches Paar Knoten A und B in dem Netzwerk 100 bidirektional und verwendet als Träger eine Wellenlänge eines geeigneten WDM Kamms (comb). Eine derartige Wellenlänge kann für die Übertragung durch andere Knoten des Netzwerks 100 nicht verwendet werden. Das Abgreifen und Ermitteln der Wellenlänge durch andere Knoten (Rundsendungsübertragungsmodus) ist möglich, jedoch kann ein Schutz vor Fehlern nicht garantiert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für den Austausch von Daten auf der externen optischen Faser 110 von dem ersten Knoten A zu dem zweiten Knoten B ein Bogenübertragungspfad verwendet. Derselbe Pfad wird in umgekehrter Richtung auf der internen optischen Faser 120 für den Austausch von Daten von dem zweiten Knoten B zu dem ersten Knoten A verwendet. Zwischen den Knoten A und B wird somit eine bidirektionale Kommunikation realisiert, indem nur ein Teil oder ein Bogen des Kommunikationsrings 100 verwendet wird. Der zu dem gerade beschriebenen Pfad oder Bogen komplementäre Pfad oder Bogen kann als zweiter bidirektionaler Kommunikationspfad zwischen den Knoten A und B unter Verwendung derselben Wellenlänge wie bei dem vorhergehenden Kanal verwendet werden. Dies ermöglicht eine 100%-ige Ausnutzung der Übertragungskapazität des Netzwerks 100.
  • Optische Verstärker können zwischen Knoten vorgesehen werden, um eine Abschwächung entlang der Fasern 110, 120 auszugleichen.
  • Genauer gesagt kommunizieren gemäß der vorliegenden Erfindung die Knoten A und B in dem Netzwerk 100 mit einer Wellenlänge λ1, und dadurch wird ein erster bidirektionaler Kommunikationskanal zwischen dem Sender TX1 des Knotens A und dem Empfänger RX1 des Knotens B und umgekehrt durch den generischen Knoten X realisiert. Ähnlich wird zwischen dem Sender TX2 des Knotens A und RX2 des Knotens B und umgekehrt durch den generischen Knoten Y ebenfalls mit der Wellenlänge λ1 ein zweiter bidirektionaler Kommunikationskanal realisiert.
  • Die Knoten A und B sind bei ungeeigneten Wellenlängen, die der Kommunikation zwischen anderen Knoten vorbehalten sind, optisch transparent. Auf dieselbe Weise ist jeder andere Knoten in dem Kommunikationsnetzwerk 100 für die Wellenlänge λ1, die den Knoten A und B vorbehalten ist, transparent. Wie in 1 gezeigt ist, zeigen die durchgezogenen Pfeile in den anderen Knoten als A und B den normalen Pfad der Kommunikationskanäle zwischen den Knoten. Dieser Übertragungspfad erleichtert die volle Ausnutzung der Übertragungskapazität des Kommunikationsnetzwerks 100 unter normalen Betriebsbedingungen. Bei einer Rundsendungsübertragungs-Ausführungsform können andere Knoten als A und B mit einer wellenlängenselektiven Anzapfung versehen sein, um einen kleinen Anteil des optischen Signals mit der Wellenlänge λ1 von den Fasern 110 und/oder 120 abzuziehen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die beiden bidirektionalen Kanäle auf den Knoten A(B) separat definiert. Insbesondere ist der Kanal „1" zwischen TX1 und RX1 bevorzugt definiert als der „hauptsächliche" Kanal und der Kanal „2" zwischen TX2 und RX2 ist bevorzugt definiert als der „sekundäre" oder gelegentliche Kanal. Eine derartige Definition setzt die Verwendung des Kanals 1 zur Verwaltung von Hochprioritätsverkehr voraus, der kompletten Schutz erfordert, während der Kanal 2 zur Verwaltung von Niederprioritätsverkehr verwendet wird, der keinen derartigen Schutz benötigt.
  • Der in 1 gezeigte Schutzmechanismus der vorliegenden Erfindung besteht in der Umleitung des Verkehrs des Kanals 1 auf den Pfad, der normalerweise von dem Kanal 2 verwendet wird, falls ein Zusammenbruch oder eine Verschlechterung der Kommunikationen auf dem Kanal 1 auftritt. Um eine solche Umleitung zu erreichen, wird der Verkehr auf dem Kanal 2 unterbrochen. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Kommunikationsnetzwerk 100 eine Vielzahl optischer Schalter 131134 auf, die zwischen den Kommunikationsendpunkten der Knoten A und B und dem optischen Add/Drop-Komplex der Wellenleiter angeordnet sind, die für die Umleitung verwendet werden und die unten im Einzelnen beschrieben sind.
  • Das Verfahren zum Schutz des hauptsächlichen Kanals 1 gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet in zeitlicher Abfolge wie folgt. Zunächst wird ein Zusammenbruch in dem Kommunikationspfad zwischen den Knoten A und B auf dem Kanal 1 als Ausbleiben eines optischen Signals oder Verschlechterung des Signals, das in den Empfänger RX1 eintritt, empfangen. Ein Zusammenbruch kann beispielsweise durch eine gebrochene optische Faser oder durch einen Fehler in einem optischen Verstärker verursacht werden. Dann aktiviert eine geeignete Steuerlogik in den Knoten A(B) die optischen Schalter 131134, damit der optische Eingang des Empfängers RX1 und der optische Ausgang des Senders TX1 von dem verwendeten Ringpfad getrennt werden, indem sie mit dem komplementären Pfad verbunden werden. Dieselbe Operation trennt den Empfänger RX2 und den Sender TX2 von dem Kommunikationsnetzwerk 100. Wenn die Störung nur eine der beiden Ausbreitungsrichtungen des hauptsächlichen bidirektionalen Kanals 1 betrifft, drängt die Operation, die zuvor durch den Knoten A(B) vorgenommen wurde, der den Zusammenbruch auf dem Empfangspfad erlitten hat, den Zustand des Ausbleibens des optischen Signals auf den Empfänger RX1 des Knotens B(A). Dies löst in der Folge den oben beschriebenen Schutzmechanismus aus. Dann verwendet der hauptsächliche Kanal 1 in beiden Ausbreitungsrichtungen den komplementären Netzwerkpfad, der zuvor von dem sekundären Kanal verwendet worden ist. Niederprioritätsverkehr geht verloren, bis die Situation wieder in den Normalzustand zurückkehrt.
  • In 1 stellen die unterbrochenen Pfeile zwischen den Knoten A und B den umgeleiteten Pfad des hauptsächlichen Kanals 1 nach einer Rekonfiguration des Netzwerks 100 dar, nachdem ein Zusammenbruch oder eine Verschlechterung des Kanals 1 ermittelt worden ist. Wie in 1 gezeigt ist, wird der Sender TX1 des Knotens A auf den Sender TX2 des Knotens A umgeleitet und wird dann entlang der externen Faser 110 durch den generischen Knoten Y an den Empfänger RX2 des Knotens B übertragen. Ähnlich wird der Sender TX1 des Knotens B auf den Sender TX2 des Knotens B zur Übertragung auf der internen Faser 120 an den Empfänger RX2 des Knotens A umgeleitet, der auf den Empfänger RX1 umgeleitet wird. Auf diese Weise wird der hauptsächliche Kanal, der typischerweise auf dem linken Bogen des Netzwerks 100 übertragen wird, statt dessen auf dem rechten Bogen übertragen, der typischerweise für gelegentlichen Verkehr verwendet wird.
  • 2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm des in 1 gezeigten Kommunikationsnetzwerks. Insbesondere zeigt 2 beispielhaft eine detailliertere Konfiguration des in 1 gezeigten Knotens A im Fall eines WDM-Ringnetzwerks mit vier Wellenlängen. Es kann jedoch eine andere Anzahl von Wellenlängen verwendet werden, z.B. 8 oder 16 oder 32. Wenn erforderlich, kann der Fachmann offensichtliche Veränderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vornehmen und eine Anzahl von Wellenlängen, die sich von vier unterscheidet, aufnehmen. Der Knoten B ist bevorzugt ähnlich zu dem Knoten A konfiguriert. Wie in 2 gezeigt ist, tragen die externe Faser 110 und die interne Faser 120 jeweils vier Wellenlängen, λ1, λ2, λ3 und λ4. Daher kann die vorliegende Konfiguration acht bidirektionale Verbindungen zwischen acht Knoten bereitstellen. Eine Hälfte der Kapazität des Netzwerks wird für hauptsächlichen Verkehr verwendet, und die andere Hälfte des Netzwerks wird für gelegentlichen Verkehr verwendet.
  • Wie in 2 gezeigt ist, tritt ein optisches Signal in den Knoten A entweder von der internen Faser 120 oder der externen Faser 110 des Kommunikationsnetzwerks 100 ein. Die Signale auf der externen Faser 110 oder der internen Faser 120 werden in eine Wave Division Multiplexer (WDM)/Demultiplexer-Einheit 211, 212 eingegeben. Die Demultiplexer-Einheiten 211 und 212 trennen die Wellenlängen und geben die ausgewählte Wellenlänge λ1 an den optischen Schalter 132 aus. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die optischen Schalter 131, 132 jeweils ein JDS FITEL SW22B4-20FP optisches Schaltmodul oder eine ähnliche Vorrichtung umfassen.
  • Demultiplexieren wird für getrennte unterschiedliche Wellenlängen oder Gruppen unterschiedlicher Wellenlängen entlang unterschiedlicher Pfade durchgeführt. Somit wird, wie in 2 gezeigt ist, durch den optischen Schalter 132, λ1 auf der internen Faser 120 von der Demultiplexer-Einheit 211 in den Empfänger RX2 einge geben, während λ1 auf der externen Faser 110 von der Demultiplexer-Einheit 212 in den Empfänger RX1 eingegeben wird.
  • Filtern kann bereitgestellt werden, um Überschussrauschen herauszufiltern, bevor das Signal in die Ermittlungsschaltungen eingegeben wird, wie unten beschrieben wird. Die Anmelderin merkt an, dass, wenn in dem Ringnetzwerk optische Verstärker vorgesehen sind, Filtern das Niveau der in den optischen Verstärkern erzeugten ASE (Amplified Spontaneous Emission; verstärkte spontane Emission) niedrig halten kann. Filter können entlang jedes der optischen Pfade am Ausgang der Demultiplexer-Einheiten 211, 212 vorgesehen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Filterfunktion jedoch direkt durch die Demultiplexer-Einheiten 211, 212 und/oder die Multiplexer-Einheiten 213, 214 bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Demultiplexer-Einheiten 211 und 212 jeweils eine Pirelli 4WS Demultiplexer-Einheit oder eine ähnliche Vorrichtung umfassen. Bei einem anderen Beispiel können die Demultiplexer-Einheiten 211, 212 Arrayed Waveguide Grating (AWG)-Vorrichtungen sein.
  • Die Wellenlängen auf den internen und externen Fasern 120 und 110, die nicht von den Knoten A und B aufgenommen werden, d.h. diejenigen, die sich von λ1 unterscheiden, werden direkt an die WDM-Multiplexer-Einheiten 213, 214 des entsprechenden Pfads übertragen. Die Multiplexer-Einheiten 213 und 214 rekonfigurieren das Signal von seinen Komponenten-Wellenlängen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Multiplexer-Einheiten 213 und 214 jeweils eine Pirelli 4WM Multiplexer-Einheit oder eine ähnliche Vorrichtung umfassen, sowie eine Arrayed Waveguide Grating (AWG)-Vorrichtung.
  • Die Sender TX1 und TX2 des Knotens A sind jeweils mit Transpondern 215 und 216 verbunden, die für die Umwandlung der von TX1 und TX2 ausgegebenen Wellenlänge in die Wellenlänge λ1 sorgen, die für den Knoten A geeignet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Transponder 215, 216 jeweils eine Pirelli TXT/EM Transponder-Einheit oder eine ähnliche Vorrichtung umfassen.
  • Die Ausgänge der Transponder 215, 216 sind mit dem optischen Sendeschalter 131 verbunden, dessen Ausgang mit den entsprechenden Multiplexer-Einheiten 213, 214 verbunden ist. Die von den Multiplexer-Einheiten 213, 214 ausgegebenen WDM-gemultiplexten optischen Signale werden jeweils von den optischen Verstärkern 217, 218 verstärkt, bevor sie wieder in das Kommunikationsnetzwerk eingeführt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die optischen Verstärker 217 und 218 jeweils einen Pirelli OLA/E-MW optischen Leitungsverstärker oder eine ähnliche Vorrichtung umfassen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist der optische Empfangsschalter 132 so verbunden, dass er ermöglicht, dass der Empfänger RX1 des hauptsächlichen Kanals jeweils mit der WDM Demultiplexer-Einheit 211, 212 des externen oder internen Pfads 110, 120 verbunden wird. Der optische Sendeschalter 131 ist so verbunden, dass er ermöglicht, dass der Sender TX1 des hauptsächlichen Kanals jeweils mit der WDM Multiplexer-Einheit 214, 213 des externen oder internen Pfads 110, 120 verbunden wird.
  • Die Abwesenheit oder Verschlechterung des entlang des hauptsächlichen Kanals übermittelten Signals kann durch Ermittlungsschaltungen ermittelt werden, die einen Teiler 222 aufweisen, der einen kleinen Anteil der empfangenen optischen Leistung abzieht, z.B. 5% oder weniger. Der Ausgang des Teilers wird in eine Photodiode 219 eingegeben, die die Höhe der optischen Leistung bestimmt. Der Ausgang der Photodiode 219 ist ein elektrisches Signal, das mit dem Schwellwert-Detektor 220 gekoppelt ist, dessen Ausgang mit der Steuerlogik 221 verbunden ist. Die Steuerlogik 221 gibt ein als unterbrochene Linie gezeigtes elektrisches Schalterantriebssignal an die optischen Schalter 131 und 132 aus, um bei Bedarf eine Rekonfiguration zu bewirken. Die Ermittlungsschaltungen, die den Teiler 222, die Photodiode 219, den Schwellwert-Detektor 228 und die Steuerlogik aufweisen, können auf derselben Karte untergebracht werden, die die optischen Schalter 131 und 132 unterstützt. Es wird angemerkt, dass ähnliche Ermittlungsschaltungen auch verwendet werden können, um einen Zusammenbruch oder eine Verschlechterung der Kommunikation auf der internen Faser 120 zu ermitteln, was hier nicht gezeigt ist.
  • Alternativ oder in Kombination kann der Empfänger RX1 eine Störung oder Verschlechterung, z.B. eine BER (Bit Error Rate; Bitfehlerrate) > 10–6 des empfangenen Signals ermitteln und ein Empfangsalarmsignal an die Steuerlogik 221 ausgeben. Wie oben gibt die Steuerlogik 221 dann ein Schalterantriebssignal an die optischen Schalter 131, 132 zur Rekonfiguration des Übertragungspfads des hauptsächlichen Kanals, wie oben beschrieben, aus.
  • Bei einem Beispiel kann ein erfindungsgemäßes bidirektionales Ringnetzwerk 8 Knoten aufweisen, die durch Doppelüberspannungen einer optischen Einzelmodus-Faser verbunden sind, die jeweils eine Länge von ca. 64 km aufweisen, um einen Ringumfang von ca. 512 km zu erreichen. Bei dem Beispiel stellt jeder Knoten 6 dB Abschwächung für vier Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen in dem Verstärkungsband von Erbium bereit. Insgesamt 16 Erbium-dotierte optische Verstärker (Pirelli OLA-MW), die eine Verstärkung von ca. 22 dB liefern, sind an dem Ausgang jedes Knotens angeordnet, sowohl auf dem internen als auch auf dem externen Faser ring. Insgesamt werden so vier geschützte und vier nicht-geschützte bidirektionale Verbindungen zwischen Knotenpaaren bei 2,5 Gb/s (SDH-STM16) bereitgestellt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich der optische Sendeschalter 131 zwischen den Sendern TX1 und TX2 des Knotens A und den Transponder-Einheiten 215, 216 befinden, um es dem hauptsächlichen Kanal zu ermöglichen, im Fall der Rekonfiguration die Transponder-Einheit 216 des Reservekanals zu verwenden. Auf diese Weise kann die Transponder-Einheit 215 des hauptsächlichen Kanals geschützt werden. Somit kann ein fehlerhafter Transponder auf dem hauptsächlichen Kanal umgangen werden.
  • Es wird angemerkt, dass das oben gezeigte und beschriebene System auf ein WDM-Netzwerk mit einer beliebigen Anzahl von Wellenlängen und Knoten anwendbar ist, vorausgesetzt, dass die optischen Leistungsdynamiken am Eingang zu den Empfängern und den optischen Verstärkern beachtet werden. Außerdem bindet die Struktur der vorliegenden Erfindung den generischen Knoten nicht an die Verwendung einer einzigen Wellenlänge. Aus 2 wird klar, dass ein zweites Paar Empfänger/Sender RX1/TX1 und RX2/TX2 mit einer anderen Wellenlänge verbunden werden kann, die durch die WDM Demultiplexer- und Multiplexer-Einheiten extrahiert und wieder in das Netzwerk eingefügt worden ist, mit getrennter Schutzlogik, aktualisiert mittels eines zweiten Paars optischer Schalter. Es ist somit möglich, einen einzigen Knoten mit verschiedenen zusätzlichen Knoten zu verbinden, wobei stets bidirektionale Kanäle einzeln unter Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen für jeden Kanal geschützt werden.
  • Außerdem ist die Verwendung des sekundären Kanals für das korrekte Funktionieren des Netzwerks nicht erforderlich, und es wird im Fall der Abwesenheit des Letzteren oder einer Störung in seinem Kommunikationspfad keine Rekonfiguration vorgenommen.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden für den Fachmann offensichtlich, wenn er die Beschreibung und die Praxis der hierin offenbarten Erfindung betrachtet. Die hier gelehrten Konzepte können beispielsweise an ein rein elektrisches Kommunikationsnetzwerk angepasst werden. In einem solchen Fall werden die Photodiode und der optische Signalteiler durch einen Filter ersetzt, und der optische Schalter wird zu einem elektrischen Schalter. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur beispielhaft angesehen werden, und dass der echte Umfang und Geist der Erfindung in den folgenden Ansprüchen angegeben ist.

Claims (7)

  1. Optisches Kommunikationsnetzwerk (100), das optische Signale mit einer Vielzahl von Wellenlängen bidirektional tragen kann, wobei das Netzwerk (100) eine interne Faseroptikverbindung (120) und eine externe Faseroptikverbindung (110) aufweist, die Kommunikationen zwischen zwei Knoten (A, B) über erste und zweite Kommunikationskanäle bereitstellen, wobei die interne Faseroptikverbindung (120) die Vielzahl von Wellenlängen in einer ersten Richtung tragen kann; die externe Faseroptikverbindung (110) die Vielzahl von Wellenlängen in einer zweiten Richtung tragen kann, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist; der erste Kommunikationskanal für wenigstens eine erste Wellenlänge in der Vielzahl erste Abschnitte der internen und externen Faseroptikverbindungen (110, 120) aufweist, wobei der erste Kommunikationskanal von den beiden Knoten (A, B) beendet wird; der zweite Kommunikationskanal für die erste Wellenlänge zweite Abschnitte der internen und externen Faseroptikverbindungen (110, 120) aufweist, wobei der zweite Kommunikationskanal von den beiden Knoten (A, B) beendet wird; und das Netzwerk des Weiteren Ermittlungsschaltungen (222, 219, 220, 221) zum Ermitteln von Verschlechterungen in dem ersten Kommunikationskanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungsschaltungen Verschlechterungen in den Kommunikationen mit der ersten Wellenlänge unabhängig von anderen der Vielzahl von Wellenlängen ermitteln, und das Netzwerk des Weiteren eine Vielzahl optischer Schalter (131, 132) aufweist, die von den Ermittlungsschaltungen (222, 219, 220, 221) aktiviert werden, um Kommunikationen mit der ersten Wellenlänge von dem ersten Kommunikationskanal zu dem zweiten Kommunikationskanal umzuleiten, wenn Verschlechterungen in dem ersten Kommunikationskanal ermittelt werden, ohne andere der Vielzahl von Wellenlängen umzuleiten.
  2. Optisches Kommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 1, wobei die Ermittlungsschaltungen aufweisen: einen optischen Teiler (222), der ein Leistungssignal aus dem ersten Kommunikationskanal abziehen kann; eine Photodiode (219), die mit dem optischen Teiler (222) gekoppelt ist und den Pegel des Leistungssignals ermitteln kann; einen Schwellwert-Detektor (220), der mit der Photodiode (219) gekoppelt ist und einen Schwellwert des Leistungssignals ermitteln kann; und Steuerlogik (221), die mit dem Schwellwert-Detektor (220) gekoppelt ist und ein Schalterantriebssignal an ausgewählte der Vielzahl optischer Schalter (131, 132) ausgeben kann.
  3. Optisches Kommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Kommunikationskanal ein erstes Sender-/Empfänger-Paar (Tx1, Rx1) in dem ersten Knoten (A) und ein zweites Sender-/Empfänger-Paar (Tx1, Rx1) in dem zweiten Knoten (B) aufweist.
  4. Optisches Kommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wellenlängen auf der internen Faseroptikverbindung (120) in eine erste Demultiplexer-Einheit (211) eingegeben werden und die Vielzahl von Wellenlängen auf der externen Faseroptikverbindung (110) in eine zweite Demultiplexer-Einheit (212) eingegeben werden.
  5. Optisches Kommunikationsnetzwerk (100) nach Anspruch 4, wobei die erste und die zweite Demultiplexer-Einheit (211, 212) so ausgelegt sind, dass sie die erste Wellenlänge extrahieren und den Rest der Vielzahl von Wellenlängen weiterleiten.
  6. Optisches Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1, wobei die interne und die externe Faseroptikverbindung (110, 120) optische Verstärker (218, 217) aufweisen.
  7. Verfahren zum Korrigieren eines Fehlers in einem optischen Kommunikationsnetzwerk (100), das wenigstens zwei Faseroptikverbindungen (110, 120) aufweist, die bidirektionale Kommunikationen zwischen wenigstens zwei Knoten über wenigstens zwei optische Kommunikationskanäle bereitstellen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen von wenigstens zwei Faseroptikverbindungen (110, 120), die eine Vielzahl von Wellenlängen von Licht tragen können; Ausbilden, aus den Faseroptikverbindungen (110, 120), von wenigstens zwei optischen Kommunikationskanälen für wenigstens eine erste Wellenlänge in der Vielzahl; und dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ermitteln der Verschlechterung der Übertragungsqualität in einem der optischen Kommunikationskanäle mit der ersten Wellenlänge unabhängig von anderen der Vielzahl von Wellenlängen; und Betätigen optischer Schalter (131, 132), um die Übertragung der ersten Wellenlänge von dem Kanal, in dem die Verschlechterung ermittelt wurde, zu einem anderen Kanal zu schalten, ohne andere der Vielzahl von Wellenlängen umzuleiten.
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