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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1 ein
Blockdiagramm eines Ringkommunikationsnetzwerks gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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2 ein
Blockdiagramm, das weitere Einzelheiten des in 1 gezeigten
Ringkommunikationsnetzwerks darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Optische
Verstärker
können
zwischen Knoten vorgesehen werden, um eine Abschwächung entlang
der Fasern 110, 120 auszugleichen.
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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.
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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.
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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.
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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 131–134 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.
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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 131–134, 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.