DE69839307T2

DE69839307T2 - Verbindungssystem für optische netzwerke

Info

Publication number: DE69839307T2
Application number: DE69839307T
Authority: DE
Inventors: Mattijs Oskar Van Deventer
Original assignee: Koninklijke KPN NV
Current assignee: OL Security LLC
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2018-09-05
Also published as: JP2001516998A; EP1013110B1; JP3660871B2; CN1269945A; CA2301648A1; WO1999013656A1; EP1013110A1; AU742543B2; AU9538398A; ATE390805T1; NL1006963C2; US6616344B1; IL134584A0; CA2301648C; DE69839307D1

Description

A. Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung liegt im Gebiet der optischen Netzwerke. Im speziellen betrifft sie ein optisches Verbindungssystem für die Realisierung von Netzwerkelementen in solchen Netzwerken, die mit einem oder mehreren identischen Verbindungselementen ausgestattet sind.
Telekommunikationstechniken verwenden vermehrt optische Signalübermittlung durch Lichtleiter-Verbindungen. Verschiedene Arten von optischen Netzwerken, nicht nur einzelne Punkt-zu-Punkt Verbindungen, sondern auch baumförmige, sternförmige oder ringförmige Verbindungsstrukturen, die passive und/oder aktive Netzwerkkomponenten verwenden, wurden für diesen Zweck schon entwickelt oder sind in Entwicklung. Weiter werden optische Netzwerke immer mehr mit Schutzkonfigurationen erweitert. Solche Diversität in Netzwerk-Strukturen benötigt eine grosse Vielfalt von Netzwerkelementen. Solche Netzwerkelemente können von relativ einfachen Elementen, wie optische Verstärker, Filter und Transponder und passive optische Verteiler, in einigen Fällen kombiniert mit optischen Verstärkern, bis zu komplexeren Elementen, wie optische Hinzufügung/Fallenlassen-Multiplexer (AODMs) und optische Kreuzverbindungen (OXCs) variieren. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sehen sich sowohl Hersteller/Ausrüster als auch Netzwerkbetreiber von optischen Netzwerken mit dem technischen Problem der Realisierung der grösstmöglichen Vielfalt von Netzwerkelementen unter Verwendung der kleinstmöglichen Anzahl von Ausrüstungskomponenten, mit welchen zusätzlich ein hoher Grad an Flexibilität bezüglich der Adaption nach Funktion und Kapazität der Netzwerkelemente erreicht werden muss, konfrontiert. In Druckschrift [1] und insbesondere in Abschnitt 4 der besagten Referenz wird ein Problem dieser Art für synchrone digitale hierarchische Netzwerke (SDH) analysiert. Die Schlussfolgerung von besagter Analyse ist, dass die Anzahl von Arten der Installationracks für die verschiedenen Ausrüstungskomponenten nur minimiert werden kann, wenn die Rack-Struktur mit einer einheitlichen Rückpaneele verwendet wird; und dass eine einheitliche Rückpaneele dank der Anwendung von einem Signalbus verwendet werden kann, in welchen unter anderem sogenannte vereinigte und zusätzliche Schnittstellen eingesteckt werden können, um Signalverbindungen in den verschiedenen Übermittlungs- und Empfangs-Richtungen der Netzwerkelemente zu erreichen. Eine Rack-Struktur mit einer Rückpaneele, die mit einem Signalbus von dieser Art ausgestattet ist, erlaubt nicht nur flexible Anpassung, um das aktuelle Bedürfnis für Kapazität der Netzwerkelemente anzupassen, sondern ermöglicht auch eine flexible Aufrüstung, um weitere komplizierte Netzwerkelemente, z. B. von einem ADM (Multiplexer für add/drop) bis zu einem LXE (Lokaler Kreuzverbinder für local cross-connect) aufzunehmen. Im Prinzip kann eine Signalbus-Rack-Struktur dieser Art auch im optischen Bereich realisiert werden. Beispielsweise beschreibt Druckschrift [2] einen möglichen Entwicklungspfad zu einem „Zukunfts-Knoten", basierend auf einer optischen Busarchitektur, welche ringförmig sein kann. Ein optischer Bus dieser Art umfasst eine Rückpaneele mit einer Anzahl von parallelen optischen Wellenleitern, auf welchen analog zu einer elektronischen Rückpaneele, kartenförmige Module ausgestattet mit optischen Schaltkreisen, nachfolgend als optische Schaltkreismodule bezeichnet, optisch verbunden werden können. Typische Probleme, die auftreten, wenn optische Leistung von optischen Leitern weggezogen wird, können z. B. durch die Anwendung von Lichtleiter-Verstärkern in den Rückpaneelen zwischen den Verbindungspunkten gelöst werden. Für die Koppelung von optischen Schaltkreismodulen mit jedem der parallelen Wellenleiter im optischen Bus wird eine Technik gezeigt, welche beispielsweise von Druckschrift [3] bekannt ist. Mit dieser Druckschrift wird ein optischer Bus beschrieben, der aus einer Anzahl von parallelen optischen Leitern, im Schnitt D-förmig, in einer Rückpaneele, besteht, auf welcher kartenförmige Schaltkreismodule mit jedem der optischen Leiter durch spezifische Verbindungsblöcke gekoppelt sind.
Die Anwendung eines Busprinzips bringt viele Vorteile im elektrischen Bereich. Die Anwendung im optischen Bereich ist jedoch nicht so einfach, da ein Signalbus aus Prinzip ein nichtdirektionales Signal-Transport-Medium ist, wobei ein optischer Lichtleiter, wie ein Glasfaserleiter, ein direktionales Signal-Transport-Medium ist. Zusätzlich benötigt Signalkommunikation durch einen Signalbus ein zusätzliches Busprotokoll, was nach Protokollumwandlungen ruft, die nur im elektrischen Bereich ausführbar sind.
Druckschrift [6] offenbart einen Verbindungsapparat, welcher eine Rack-Stuktur mit einer Anordnung von Modulpositionen zum Einstecken von logischen Kartenmodulen (modulare Prozessor-Platten) umfasst. Die Rack-Struktur bringt eine Kombination einer optischen Rückwandplatine und einer elektrischen Rückwandplatine mit sich. Die optische Rückwandplatine wurde mit einem Paar von optischen Strahlteilern ausgestattet, wobei jeder einen Hauptwellenleiter und eine Vielzahl von Teilungsarmen hat, wobei die elektrische Rückwandplatine mit einer Anzahl von parallelen elektrischen Drähten ausgestattet wurde. Die zwei Hauptwellenleiter und die entsprechenden Teilungsarme wurden für jedes Paar von Strahlteilern paarweise angeordnet. Jede Modulposition hat an einer Seite optische Verbindungen zu einem einzelnen Paar von optischen Teilungsarmen und auf der anderen Seite elektrische Verbindungen zu allen parallelen elektrischen Drähten. Demnach stellt eine modulare Prozessorplatine, die in eine Modulposition eingesteckt ist, eine optoelektronische Schnittstelle zwischen den Haupt-Wellenleitern auf der optischen Rückwandplatine und den parallelen elektrischen Drähten der elektrischen Rückwandplatine" bereit. Jedoch ist dieser bekannte Verbindungsapparat als solcher nicht in der Lage, eine Realisierung von verschiedenen Netzwerkelementen im optischen Netzwerk zu erlauben.
B. Darstellung der Erfindung
Der Zweck der Erfindung ist die Bereitstellung eines optischen Verbindungssystems, das eine flexible Realisierung von Netzwerkelementen ermöglicht. In der Umsetzung verhindert es die Anwendung eines optischen Signalbusses, während es weiterhin die Verwendung einer Rack-Struktur mit einem oder mehreren identischen Verbindungselementen erlaubt. Es verwendet die Erkenntnis, dass Netzwerkelemente in optischen Netzwerken in den meisten Fällen eine Signal-Teilungsfunktion beinhalten, und dass eine entsprechende Manipulation des optischen Signals innerhalb der optischen Verbindungen zum und vom verwendeten Teilungselement, z. B. Verstärkung, Filterung oder Regeneration, möglich ist.
Ein optisches Verbindungssystem für die Realisierung von Netzwerkelementen in optischen Netzwerken gemäss dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1, wobei für deren Definition Druckschrift [6] verwendet wurde, hat gemäss der Erfindung die charakteristischen Merkmale gemäss Anspruch 1.
Um eine weitere Möglichkeit zur Manipulation bei den Hauptanschlüssen der optischen Signalteiler zu ermöglichen, hat ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel die charakteristischen Merkmale gemäss Anspruch 2.
Das optische Verbindungssystem gemäss der Erfindung kann auch mehr als ein Verbindungselement umfassen. Diese Elemente können zusammen nach verschiedenen Arten verbunden werden. Gemäss einer ersten Variante einer Verbindung dieser Art kann dies durch Verbindung eines Paars von Nebenanschlüssen eines Elementes mit einem Paar von Verbindungsanschlüssen eines weiteren Elementes implementiert werden. Für diesen Zweck hat ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel die charakteristischen Merkmale gemäss Anspruch 3. Die Kupplung kann auch durch Bereitstellen des Elementes mit einer Rückpaneele, auf welche die Reihe der Modulpositionen passt, in Kombination mit einer entsprechenden Positionierung der Rückpaneele auf einer Anzahl von Verbindungselementen relativ zu einander in einem Rack oder Rahmen, und ein Design der Schaltkreismodule, die zu dieser Positionierung adaptiert ist, erzielt werden. Für diesen Zweck hat ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel die charakteristischen Merkmale von Anspruch 8.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele wurden in weiteren Unteransprüchen zusammengefasst.
Druckschrift [4] offenbart eine optische Verbindungsvorrichtung zur Verbindung, über eine Rückpaneele unter Verwendung von mehrfachen Faser-Steckern, einer Anzahl von bedruckten Leiterplatten, die mit elektrischen Drähten ausgestattet sind. Diese bedruckten Leiterplatten werden mit elektro-optischen und opto-elektrischen Umwandlern ausgerüstet, die miteinander mittels mehrfachen optischen Randsteckern, die mit optischen Faser-Steckern verbunden werden, die in den Rillen der Rückpaneele angeordnet sind, und auch zu externen optischen Leitungen durch separate optische Verbindungspunkte verbunden. Es gibt jedoch keine optischen Teilungsvorrichtungen in der Rückpaneele und der Zweck der Erfindung ist von daher nicht bekannt.
Druckschrift [5] offenbart eine Verbindungsvorrichtung, die optische und/oder elektrische Signalverbindungen mit einer Anzahl von Eingangsanschlüssen zu einer Anzahl von Ausgangsanschlüssen durch einen segmentierbaren Signalbus bereitstellt. In diesem Fall wird eine Verbindungspaneele mit einer Reihe von Modulpositionen zum Einstecken der Schaltkreismodule, in Kombination mit einem Satz von Schaltkreismodulen, die mit Signalschaltkreisen mit unterschiedlichen Busfunktionen ausgestattet sind, verwendet. Der Signalbus kann aus Busteilen zusammengestellt sein, die durch permanente Signalverbindungen zwischen nachfolgenden Modulen und durch die Signalschaltkreise der Schaltkreismodule, die in die Modulpositionen eingesteckt sind, gebildet werden.
Das Verbindungssystem gemäss der Erfindung stellt eine relativ ökonomische Basiskonfiguration für die Implementierung einer grossen Vielfalt von Netzwerkelementen für verschiedene Arten von optischen Netzwerken bereit, welche zudem in einer modularen Weise ohne Unterbrechung einer Dienstleistung, sogar bis 100% der Lichtleiterkapazität der verbundenen optischen Faserverbindungen, erweitert werden kann.
C. Druckschriften

[1] A. Herzberger et al., „PHASE – A Comprehensive system for synchronous networks", Philips Telecommunication Review, Vol. 51, No. 2, Seiten 4–17;
[2] I. M. Burnett and D. W. Smith, "Future switching requirements for telecommunication networks: Challenges for photonics", ECOC '93(?), TuP3.1, Seiten 38–44;
[3] WO 95/20772 ;
[4] EP-A-0 511 779 ;
[5] WO 98/56191 (Publikationsdatum: 10. Dezember 1998)
[6] M. J. Goodwin, „Optical interconnect technologies for high performance electronic processor systems", The GEC Journal of Research, 10(1993) No. 2, Chelmsford, Essex, Vereinigtes Königreich, Seiten 85–90.

D. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird mittels einer Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels mit Bezug zu einer Zeichnung, die folgende Figuren enthält, im Detail beschrieben:
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines optischen Verbindungssystems gemäss der Erfindung;
2 zeigt in Teilen (a)–(k) schematische Diagramme von zehn Arten von Schaltkreismodulen für ein Verbindungssystem gemäss 1;
3a zeigt in Teilen (a)–(e) fünf Symbole zur Verwendung in
3b und in 7–9
3b zeigt in Teilen (a)–(j) schematische Diagramme von neun Anwendungen des Verbindungssystems gemäss 1 unter Verwendung der Schaltkreismodule wie in 2 gezeigt;
4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verbindung zwischen Verbindungspaneelen;
5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Rahmens mit Verbindungspaneelen, welche mittels mehrfachen Schaltkreismodulen gekoppelt werden können;
6 zeigt in Teilen (a) und (b) zwei weitere Symbole zur Verwendung in Figuren 7, 8 und 9;
7 zeigt schematische Diagramme in Teilen (a)–(c) einer ersten Gruppe und in Teilen (d)–(f) einer zweiten Gruppe von mehrfachen Schaltkreismodulen;
8 zeigt in Teilen (a)–(g) schematische Diagramme von sieben Anwendungen eines Verbindungssystem, das mit einem Rahmen gemäss 5 ausgestattet ist;
9 zeigt in Teilen (a)–(c) schematische Diagramme von drei Anwendungen eines Verbindungssystems, das mit einem Rahmen gemäss 5 ausgestattet ist.
E. Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verbindungssystems gemäss der Erfindung. Es umfasst ein Verbindungselement 10, welches in der Form einer Paneele sein kann, nachfolgend als Verbindungspaneele bezeichnet. Verbindungspaneele 10 ist in eine Verbindungspaneele 10.1 und eine Rückpaneele 10.2 unterteilt. Die Verbindungspaneele ist mit einem Paar von Verbindungsanschlüssen 11 und N Paaren (N = 1, 2, ...) von Nebenanschlüssen 12.1–12.N ausgestattet. Jedes Paar von Nebenanschlüssen hat einen Eingangsanschluss p und einen Ausgangsanschluss q, welche für die Verbindung von eingehenden und ausgehenden optischen Signaltransportleitungen ausgestattet sind. Die Rückpaneele 10.2 ist mit N + 2 Modulpositionen, d. h. zwei Hauptmodulpositionen 13.1 und 13.2, und N Nebenmodulpositionen 14.1 und 14.N ausgestattet. Jede der N + 2 Modulpositionen ist ausgerüstet, um einsteckbare optische Schaltkreismodule 15 aufzunehmen. Für diesen Zweck wird ein Schaltkreismodul 15 mit vier optischen Steckern m1–m4 ausgestattet, und jede Modulposition ist mit vier optischen Aufnahmen f1–f4 ausgestattet. Zusätzlich ist die Rückpaneele 10.2 mit optischen Strahlteiler-Vorkehrungen ausgestattet, in diesem Fall zwei optische Signalteiler 16 und 17. Jeder der zwei Signalteiler hat einen Hauptanschluss, 16A und 17A, und N Nebenanschlüsse 16.1–16.N bzw. 17.1–17.N. Die Anschlüsse der optischen Signalteiler haben folgende permanente optische Signalverbindungen zu der Position des Moduls. Die Hauptanschlüsse 16A und 17A sind zu den Aufnahmen f4 bzw. f3 der Hauptmodulposition 13.2 verbunden; die ersten Nebenanschlüsse 16.1 bzw. 17.1 sind mit den Aufnahmen f1 bzw. f2 der ersten Nebenmodulposition 14.1 verbunden; die zweiten Nebenanschlüsse 16.2 bzw. 17.2 sind mit den Aufnahmen f1 bzw. f2 der zweiten Nebenmodulposition 14.2 verbunden; etc. und letztendlich sind die N-ten Nebenanschlüsse 16.N bzw. 17.N mit den Aufnahmen f1 bzw. f2 der N-ten Nebenmodulposition 14.N verbunden. Die Paare der Verbindungsanschlüsse auf den Verbindungspaneelen haben auch folgende permanente optische Signalverbindungen zu den Modulpositionen. Die Verbindungsanschlüsse p und q der Paare der Haupt- und Nebenverbindungsanschlüsse 11 bzw. 12.1–12.N werden mit den Aufnahmen f3 bzw. f4 der Haupt- und Nebenmodulpositionen 13.1 bzw. 14.1–14.N verbunden. Auf den Modulpositionen werden nur die zwei Hauptmodulpositionen 13.1. und 13.2 wie folgt miteinander verbunden. Die Aufnahmen f1 und f2 der ersten Hauptmodulposition 13.1 haben permanente optische Signalverbindungen 18 und 19 mit den Aufnahmen f2 bzw. f1 der zweiten Hauptmodulposition 13.2.
Die Signalteiler 16 und 17 sind vorzugsweise optische (1:N) Leistungsteiler, können aber auch von einer anderen Art sein, z. B. WDM (De)Multiplexers oder WDM-Router. Die optischen Leistungsteiler werden vorzugsweise symmetrisch ausgewählt, wobei die optische Leistung in Teilungsrichtung gleichmässig auf die Anschlüsse verteilt wird. Sie können jedoch im Prinzip auch asymmetrisch sein, z. B. bestehend aus N-Leistungsteilern, in Serie geschaltet, in welchen jeder Mangel von optischer Leistungssymmetrie mittels einer optischen Verstärkung bei einer entsprechend ausgewählten Modulposition kompensiert wird.
Das Verbindungssystem kann verwendet werden, um halb permanente optische Signalverbindungen zwischen dem Paar von Hauptverbindungsanschlüssen 11 und dem Paar von Nebenverbindungsanschlüssen 12.1–12.N, aber auch zwischen den Paaren von Hauptverbindungsanschlüssen, abhängig von den Schaltkreismodulen, die in die Modulpositionen eingesteckt sind, zu implementieren. Eine erste Signaltransportrichtung von einem Hauptverbindungsanschluss über den Signalteiler 16 in Richtung von einem oder mehreren Nebenverbindungsanschlüssen wurde mit Pfeilen s gezeigt. Eine zweite Signaltransportrichtung von einem oder mehreren Nebenverbindungsanschlüssen über den Signalteiler 17 in Richtung des Hauptverbindungsanschlusses, d. h. in entgegen gesetzte Richtung, wurde mit Pfeilen t gezeigt. Für den Zweck der Implementierung der halbpermanenten Signalverbindung umfasst das Verbindungssystem einen Satz Schaltkreismodule. Dieser Satz wird in zwei Untersätze unterteilt, ein Untersatz aus einem einzelnen Schaltkreismodul, und ein Untersatz aus mehrfachen Schaltkreismodulen. Der Untersatz der mehrfachen Schaltkreismodule wird weiter diskutiert. Das in 1 gezeigte Schaltkreismodul 15 ist ein Einzel-Schaltkreismodul, das mit einem optischen Schaltkreis 20, welcher zusätzlich zu einer signalleitenden Funktion auch eine signalmanipulierende Funktion (siehe unten) haben kann, ausgestattet. Der Untersatz des Einzel-Schaltkreismodules wird dann in zwei Gruppen unterteilt. Die Schaltkreismodule der ersten Gruppe sind so, dass der optische Schaltkreis 20 optische Verbindungen zwischen den Steckern m3 und m2 in der ersten Signaltransportrichtung (Pfeile s) und zwischen den Steckern m1 und m4 in der zweiten Signaltransportrichtung (Pfeil t) bereitstellt. Von den Schaltkreismodulen von der zweiten Gruppe stellt der optische Schaltkreis 20 eine optische Verbindung zwischen den Steckern m1 und m2 bereit, als ein Resultat davon wird die Signaltransportrichtung von der ersten in die zweite, oder von der zweiten in die erste Signaltransportrichtung umgekehrt. 2 zeigt in Teilen (a)–(f) sechs unterschiedliche Arten von Schaltkreismodulen der ersten Gruppe und in Teilen (g)–(k) vier unterschiedliche Arten der zweiten Gruppe. Teil (a) zeigt ein Schaltkreismodul mit Verbindungen 21 und 22 in beide Signaltransportrichtungen: Art-Bezeichnung D₀; Teil (b) zeigt auch ein Schaltkreismodul mit einer zwischenverbindenden Funktion in beide Richtungen, in welcher Verbindung 22 ein optischer Wellenlängenfilter 23 beinhaltet ist: Art-Bezeichnung D₁; das Schaltkreismodul des Teils (c) ist identisch zum Teil (b), in welchem zusätzlich ein Transponder 24 in die Verbindung 21 integriert wurde: Art-Bezeichnung D₂. Teile (d), (e) und (f) zeigen auch Schaltkreismodule mit einer Verbindungsfunktion in beide Richtungen, in welche ein optischer Verstärker 25 in die Verbindung 21 integriert wurde, oder in die Verbindung 22 oder in beide Verbindungen: Art-Bezeichnungen A₂, A₃ bzw. A₄. Teil (g) zeigt ein Schaltkreismodul mit einer Verbindung 26, welche die Signaltransportrichtung umkehrt: Art-Bezeichnung T₀; die Teile (h), (j) und (k) zeigen auch Schaltkreismodule mit ähnlichen Verbindungen 26, in welchen jedoch entweder ein optisches Filter 23 oder eine Kombination eines optischen Filters 23 und eines Transponders 24 in Serie, oder ein optischer Verstärker 25 integriert wurde: Art-Bezeichnung T₁, T₂ bzw. A₁.
Natürlich können die Verbindungsanschlüsse für die eingehenden und ausgehenden Signaltransportleitungen auch in zwei unterschiedlichen Verbindungspaneelen implementiert sein. Prinzipiell können die Modulpositionen auch dupliziert werden, d. h. N + 2 für jede Signaltransportrichtung und unter Verwendung von nur zwei Aufnahmen und zugeordneten Schaltkreismodulen anstelle von vier implementiert werden. Jedoch ist eine Verbindungspaneele dieser Art weniger kompakt und eine relativ einfache Umkehrung der Signaltransportrichtung, wie durch die Einzel-Schaltkreismodule der zweiten Gruppe, ist nicht möglich. Zusätzlich müssen die Verbindungspaneelen nicht ein ganzes mit der Rückpaneele bilden oder in der gleichen Ebene wie die Rückpaneele angeordnet sein. Auch können die Modulpositionen entlang einer Ecke auf einer Seite einer Rückpaneele angeordnet sein, welche eine rechteckige Form haben kann, in einer ähnlichen Weise wie in Druckschrift [4] beschrieben, mit den Verbindungspunkten, die als optische Verbindungspunkte entlang einer Ecke einer gegenüberliegenden Seite des Vierecks angeordnet sind, und wobei die optischen Signalteiler und deren zugeordnete optische Verbindungen mit den Modulpositionen und Verbindungspunkten auf oder in der Rückpaneele angeordnet sind. In diesem Kontext können die Signalteiler und die zugeordneten optischen Verbindungen diskrete Komponenten sein, aber sie können auch ganz oder teilweise in integrierter Form implementiert sein. Die Schaltkreismodule können beispielsweise als eine Karte oder als eine bedruckte Leiterplatte implementiert sein, die mit Eckverbindungen für optische Signalverbindungen gemäss einer technischen Lehre, die per se bekannt ist, wie beispielsweise in Druckschrift [4] beschrieben, ausgestattet ist.
Nachfolgend wird eine Anzahl von Netzwerkelementen schematisch für N = 3 beschrieben, welche Netzwerkelemente unter Verwendung eines Verbindungssystem, das eine Verbindungspaneele 10 gemäss 1 und ein Satz von Schaltkreismodulen wie in 2 gezeigt, umfassen. In diesem Zusammenhang wird auf 3A und 3B Bezug genommen. 3A zeigt in Teilen (a)–(e) fünf Zeichnungssymbole, welche in 3B verwendet wurden, um Ausrüstungskomponenten zu bezeichnen. Teil (a) zeigt ein Symbol für einen optischen (1:3) Teiler, welcher in 3 verwendet wird, um auf die Signalteiler 16 und 17 von 1 für N = 3 hinzuweisen. Teile (b), (c) und (d) zeigen die Symbole eines optischen Verstärkers, eines optischen Filters, und eines Transponders, welche in 3B verwendet werden, um auf die optischen Verstärker 25, die optischen Filter 23 und die Transponder 24 auf den Schaltkreismodulen, wie in 2 gezeigt, hinzuweisen. Teil (e) zeigt eine schematische Darstellung einer Verbindungspaneele 10 von 1, die auf eine Matrix mit einer Reihe mit fünf Positionen reduziert wurde, die durch Felder 1–5 dargestellt wird, welche die Modulpositionen für N = 3, d. h. die Hauptmodulpositionen 13.1 und 13.2 und die Nebenmodulpositionen 14.1, 14.2 und 14.3 darstellen. Das Platzieren einer der Typenbezeichnungen auf den Schaltkreismodulen von 2 in einem der Felder zeigt, dass das entsprechende Schaltkreismodul in die Modulposition, die dem Feld entspricht, eingesteckt wurde. Beispielsweise heisst die Bezeichnung A₄ des ersten Feldes, dass ein Schaltkreismodul, wie in Teil (f) der 2 gezeigt, in die erste Hauptmodulposition 13.1 gesteckt wurde. Unter Verwendung der Symbole von 3A zeigen die Teile (a)–(j) von 3B neun Beispiele von Netzwerkelementen (NE), wobei jeder Teil links ein schematisches Diagramm des optischen Schaltkreis eines NE und rechts die Matrixdarstellung der Implementation unter Verwendung des beschriebenen Verbindungssystems zeigt. Zusätzlich wurden Signaltransportrichtungen in den optischen Schaltkreisen links (Teile s und t) gezeigt. Teile (a) und (b) zeigen Netzwerkelemente, die aus einem Vorverstärker bzw. einem Booster-Verstärker bestehen. In diesen Fällen werden nur die zwei Hauptmodulpositionen der Verbindungspaneele verwendet. Teil (c) zeigt als Netzwerkelement einen seriellen Verstärker. Teile (d) und (e) zeigen als Netzwerkelement einen Knotenpunkt mit einer Teilerfunktion, ohne Verstärkung für ein passives optisches Netzwerk (PON) bzw. mit Verstärkung für ein Super PON. Teile (f) und (g) zeigen als Netzwerkelement einen optischen Endgerät-Multiplexer (OTM), ohne bzw. mit Transponder. Teile (h) und (j) zeigen Netzwerkelemente eines optischen Add-Drop-Multiplexer (OADM) ohne bzw. mit Transpondern.
Zwei oder mehr Verbindungspaneelen können gemäss unterschiedlichen Arten gekoppelt werden. Ein erstes Ausführungsbeispiel von dem, genannt „Rahmen-Ausdehnung", wird schematisch in 4 in einer ähnlichen Weise zu der von 3B gezeigt. Besagte Verbindung wird zwischen zwei Verbindungspaneelen 40 und 41 (der gleichen Art wie Verbindungspaneele 10) mittels optischen Verbindungen 42 und 43 zwischen einem Paar von Nebenverbindungsanschlüssen (wie das Paar 14.3 in 1) der Verbindungspaneele 40 und dem Paar der Hauptanschlüsse (wie 13.1 in 1) der Verbindungspaneele 41 ausgeführt. Die Verwendung von solch einer „Rahmen-Ausdehnung" ermöglicht, beispielsweise für einen Super-PON, ein Netzwerkelement mit einer kombinierten (1:N²) Verstärkungs/Teilungsfunktion, welches mit nur N + 1 Verbindungspaneelen bereitzustellen ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Kupplung von zwei oder mehreren Verbindungspaneelen wird durch Bereitstellen der Schaltkreismodule mit einer Form und einem Signalschaltkreis möglich, so dass sie optische Verbindungen zwischen Modulpositionen von verschiedenen Verbindungspaneelen bilden können. 5 zeigt ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Ausführungsbeispiels von dem. Für diesen Zweck umfasst die Verbindungsvorrichtung einen Rahmen 50, in welchem M (M = 2, 3, ...) Verbindungspaneelen PN₁–PN_M (der gleichen Art wie Verbindungspaneele 10) eingepasst werden. Die M Verbindungspaneelen PN₁–PN_M im Rahmen bilden eine mehrfache Verbindungspaneele MPN. In der Figur wurde der Rahmen 5 beispielhaft und für den Zweck der Einfachheit als Leitungsrahmen gezeigt. Jede Verbindungspaneele hat eine Reihe von N + 2 Modulpositionen (mit N ≥ 2), d. h. zwei Hauptmodulpositionen 51.1 und 51.2 und N Nebenmodulpositionen 52.1–52.N. Die M Verbindungspaneelen wurden in den Rahmen in Positionen integriert, so dass diese relativ zu einander fixiert sind, in welche die Modulpositionen der M Verbindungspaneelen eine vorzugsweise rechteckige Matrix (r, k) mit M Reihen (r = 1, ..., M) und N + 2 Spalten (k = 1, ..., N + 2) haben. Die Figur zeigt jede Paneele PN₁–PN_M in einer auf die Reihe der Modulpositionen reduzierten Form, in einer Weise ähnlich zum Teil (e) von 3A für M = 1. Bei jeder separaten Modulposition (r, k) der Matrix kann ein Schaltkreismodul des Untersatzes der einzelnen Schaltkreismodule, wie der Art in 2 gezeigt, wie oben beschrieben eingesteckt werden. Ein Einzelschaltkreismodul hat nur einen einzelnen Vierer von optischen Verbindern, m1–m4. Ein Mehrfachschaltkreismodul 53 ist mit mehr als einem Vierer von solchen optischen Verbindern ausgestattet. Ein Doppelschaltkreismodul ist mit zwei Vierern 54.1 und 54.2 ausgestattet, ein dreifaches Modul hat drei solcher Vierer etc.; und ein M-faches Modul hat M Vierer 54.1–54.M. Ein Mehrfachschaltkreismodul 53 ist mit einem optischen Steuerungsschaltkreis 55 ausgestattet, welcher zusätzlich zur Signalleitung und Signalmanipulierungsfunktionen auch eine Umschalterfunktion haben kann. Ein Mehrfachschaltkreismodul 53 kann bei zwei oder mehreren Schaltkreispositionen simultan innerhalb einer Spalte der Matrix eingesteckt werden. Mit Bezug zu den 7, 8 und 9 werden Beispiele für M = 2 und M = 3 beschrieben.
Zusätzlich zu 3A zeigt 6 vier weitere Symbole, welche in diesem Zusammenhang verwendet werden, um eine Anzahl von anderen Ausrüstungskomponenten zu zeigen. Teil (a) betrifft einen optischen Kreuzschalter 60 mit zwei Schaltpositionen: einer ersten Schalterposition S1 (durchgezogene Linien), in welcher ein erster und ein zweiter Eingangsanschluss 61.1 bzw. 61.2 mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss 62.1 bzw. 62.2 verbunden werden; und eine zweite Schalterposition S2 (gestrichelte Linien), in welcher der erste und zweite Eingangsanschluss 61.1 und 61.2 mit dem zweiten und dem ersten Ausgangsanschluss 62.2 bzw. 62.1 verbunden sind. Teil (b) zeigt das Symbol für einen (1:2) Schalter 60', welcher dem Kreuzschalter 60 von Teil (a) entspricht, wobei aber der Ausgangsanschluss 62.2 von demjenigen nicht verwendet wird (und wobei dieser demnach in der Figur ausgelassen wurde). Teil (c) zeigt ein Symbol eines Kreuzschalters 60'', welcher mit dem Schalter 60 von Teil (a) übereinstimmt, wobei diesem die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 61.1/61.2 und 62.1/62.2 unterschiedlich angeordnet wurden. Teil (d) betrifft einen optischen Matrixschalter 63, in diesem Fall einen 6×6 optischen Raumschalter mit sechs Eingangsanschlüssen und sechs Ausgangsanschlüssen. (Merke: Im Symbol für den optischen Matrixschalter werden die Eingangs- und Ausgangs-Anschlüsse als zwölf Anschlüsse, gruppiert in drei Gruppen von vier gezeigt; eine weitere Gruppenanordnung von drei, sechs und drei wird auch verwendet, wie in Teilen (b) und (c) der 9).
7 zeigt in den Teilen (a), (b) und (c) drei doppelte und in Teilen (d), (e) und (f) drei dreifache Schaltkreismodule. Das doppelte Schaltkreismodul von Teil (a) mit der Arten-Bezeichnung P₀ ist eigentlich eine Zusammensetzung von zwei einzelnen Schaltkreismodulen der Art D₀ (siehe Teil (a) von 2), von dem die Verbindungen 71 und 72, und 71' und 72' mittels der Kreuz-Schalter 73 bzw. 74 gekoppelt worden sind (beide sind durch das Symbol wie in Teil (a) von 6 gezeigt). Die Verbindung ist derart, dass, wenn beide Schalter 73 und 74 in Schaltposition S1 gesetzt sind, das Schaltkreismodul der Art P₀ als zwei separate einzelne Schaltkreismodule der Art D₀ agieren wird, wobei mit beiden Schaltern in der zweiten Schalterposition S2 gesetzt, die Verbindungen 71 und 72 mit den Verbindungen 71' bzw. 72' verbunden werden. Teile (b) und (c) zeigen doppelte Schaltkreismodule mit der Arten-Bezeichnung P₁ bzw. Per welche in einer identischen Weise zum doppelten Schaltkreismodul der Art P₀, eine Zusammensetzung von zwei einzelnen Schaltkreismodulen der Arten D₁ und D₂ (siehe Teile (b) und (c) von 2) sind. Teil (d) zeigt ein dreifaches Schaltkreismodul mit der Arten-Bezeichnung X₀, welche eigentlich eine Zusammensetzung von drei einzelnen Schaltkreismodulen der Art D₀ ist, wobei dessen Verbindungen über einen 6×6 Matrixschalter mit sechs Eingangsanschlüssen und sechs Ausgangsanschlüssen gekoppelt sind. Die Teile (e) und (f) zeigen dreifache Schaltkreismodule mit Arten-Bezeichnungen X₁ bzw. X₂, welche in einer identischen Weise zu der des doppelten Schaltkreismoduls der Art X₀ eine Komposition von drei einzelnen Schaltkreismodulen der Arten D₁ und D₂ (siehe Teile (b) und (c) von 2) sind.
Die Arten der gezeigten doppelten Schaltkreismodule sind besonders passend zur Verwendung in geschützten Konfigurationen. Sieben Beispiele von diesen werden in Teilen (a)–(g) von 8 gezeigt. In einer ähnlichen Weise, wie in 3B, zeigt jeder Teil links ein schematisches Diagramm des optischen Schaltkreises eines NE und rechts die Matrixdarstellung einer Realisierung von der Verwendung einer mehrfachen Verbindungspaneele MPN für M = 2 und M = 3. Die Mehrfach-Verbindungspaneele MPN wird symbolisch durch eine Matrix von (2×5) Feldern dargestellt, welche die Modulpositionen von zwei Verbindungspaneelen PN1 und PN2 in der Mehrfach-Verbindungspaneele MPN darstellt. Diese Teile (a)–(e) zeigen Schutzkonfigurationen, in welchen ein doppeltes Schaltkreismodul der Art F₀ in der zweiten Spalte der Matrix, d. h. bei der zweiten Modulposition (13.2 in 1) von beiden Paneelen PN1 und PN2 verwendet wird. Teil (a) zeigt eine NE mit einer Schutzkonfiguration, in diesem Fall eine (1 + 1) Schutzart, für ein Paar bidirektionale optische Verbindungen. Teil (b) zeigt eine NE mit Schutzkonfiguration, in diesem Fall eine (1:1) Schutzart, für zwei Paare von direktionalen optischen Verbindungen. Durch Einstecken von weiteren Modulen der Art D₀ bei nichtbesetzten Modulpositionen werden Schutzkonfigurationen für das NE, das in Teil (e) der 3B gezeigt wird, erhalten. In einer ähnlichen Weise zeigen Teil (c) und Teil (d) ein NE mit Schutzkonfiguration, in diesem Fall eine (1+1) Schutzart bzw. eine (1:1) Schutzart, für eine optische Multiplexer-Kreuzung (OMS), wie die OTM, die in Teil (g) von 3B gezeigt wird. Teil (e) zeigt einen NE mit einer Schutzkonfiguration für die OADM, die in Teil (j) von 3B gezeigt wird. Für Schutzzwecke können anstelle des Paares der Hauptmodulpositionen in der zweiten Spalte der Matrix zwei Nebenmodulpositionen in der gleichen Spalte der Matrix ebenfalls verwendet werden, wobei dies die Bildung von so genanntem optischen Kanalschutz (OCH-Schutz) erlaubt. Teil (f) zeigt einen NE mit OCH-Schutz für ein OTM (siehe Teil (g) von 3B), und Teil (g) zeigt einen NE mit OCH-Schutz für eine OADM (siehe Teil (j) von 3B).
Die Dreifachschaltkreismodularten sind passend zur Realisierung von NEs mit optischer Kreuzverbindungsfunktion (OXC). Drei Beispiele von diesen werden in Teilen (a)–(c) von 9 gezeigt. Jeder Teil zeigt links ein schematisches Diagramm des optischen Schaltkreises eines NE mit solch einer Funktion, während rechts die Matrixdarstellung einer Realisierung unter Verwendung der Mehrfach-Verbindungspaneele MPN für M = 3 und N = 3 gezeigt wird. Teil (a) zeigt ein NE mit einer Lichtleiter-Router-Funktion mit Verstärkung, eigentlich die einfachste Form eines OXC (drei Paare Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des 6×6 Matrixschalters wurden verbunden). Für diesen Zweck wurde das dreifache Schaltkreismodul der Art X₀ in der zweiten Spalte der Matrix platziert, in Kombination mit drei einzelnen Schaltkreismodulen der Art T₀ in der dritten Spalte und Schaltkreismodule der Art A₄ in der ersten Spalte. Teile (b) und (c) zeigen ein NE für ein OXC ohne bzw. mit Transpondern (TR). Für diesen Zweck wurde ein dreifaches Schaltkreismodul der Art X₁ in Teil (b) und der Art X₂ in Teil (c) sowohl in der dritten als auch in der vierten Spalte der Matrix platziert, während in beiden Konfigurationen die erste Spalte mit Schaltkreismodulen der Art A₄ und der zweiten Spalte mit Schaltkreismodulen der Art D₀ gefüllt wurden.
Oben wurden nur optische Signalverbindungen und Verbindungsmöglichkeiten von Verbindungssystemen in der Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen gezeigt. Jegliche nötige elektrische Verdrahtung für Leistungsversorgungszwecke, z. B. für Verstärker und Transponder und für Steuerungszwecke, z. B. zu optischen Schaltern, werden implizit als vorhanden angenommen, die unter Verwendung von bekannten Techniken realisiert worden sind und sie bilden demnach nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich können die Schaltkreismodule mit Schaltkreisen für Verwaltungszwecke, z. B. zum Ausführen von Leistungsmessungen für Zwecke der Fehlererkennung und Leistungssteuerung ausgestattet sein.
Die Filter, die auf den Schaltkreismodulen verwendet wurden, sind vorzugsweise einstellbare Filter. Die Verwendung von Transpondern erlaubt die Möglichkeit von Wellenlängenumwandlung und/oder 3R Regeneration.
Natürlich ist der Bereich von möglichen Arten mit den in 2 und in 7 gezeigten Arten nicht abschliessend. Ebenfalls können die optischen Teiler 16 und 17 auf der Verbindungspaneele 10 in der gleichen Signal-Transport-Richtung verwendet werden. Beispielsweise kann durch Bereitstellen eines Schaltkreismoduls mit einer (1:2)-Teilerfunktion und Platzieren desselben in einer der Hauptmodulpositionen eine Verbindungspaneele als ein (1:2N)-Teiler aufgebaut werden kann.

Claims

Ein optisches Verbindungssystem zur Realisierung von Netzwerkelementen in optischen Netzwerken, umfassend: – einen Satz aus funktionalen optischen Schaltkreismodulen (15); – ein optisches Verbindungselement (10; 40) ausgestattet mit – einem Paar von optischen Strahlteilermitteln (16, 17), mit einem Paar von Hauptanschlüssen (16a; 17a) und einer Vielzahl von Paaren von Nebenanschlüssen (16.1, 17.1, ..., 16.N, 17.N), und – Modulpositionen (14.1, –, 14.N), wobei jede mit einem Paar von optischen Aufnahmen (f1, f2), die mit einem Paar von Nebenanschlüssen des Paars von optischen Strahlteilermitteln verbunden sind und ausgestaltet sind, um optische Schaltkreismodule aus dem Satz der Schaltkreismodule einzustecken, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Verbindungselement weiterhin ausgestattet ist – mit mindestens einer weiteren Modulposition (13.1; 13.2), die mit dem Paar von Hauptanschlüssen verbunden ist, und – mit einer Vielzahl von Paaren von optischen Verbindungsanschlüssen, d. h. ein Paar von Hauptverbindungsanschlüssen (11) und Paare von Nebenverbindungsanschlüssen (12.1, –, 12.N), zur Verbindung von externen optischen Signalübermittlungsleitungen, und wobei jede Modulposition mit einem weiteren Paar von optischen Aufnahmen (f3, f4) ausgestattet ist, wobei separate Paare von besagten Verbindungsanschlüssen separate optische Verbindungen zu den weiteren Paaren von optischen Aufnahmen (f3, f4) von separaten Modulpositionen haben.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulpositionen zwei weitere Modulpositionen (13.1, 13.2), nachfolgend erste und zweite Hauptmodulpositionen genannt, beinhalten, wobei jede mit ersten und zweiten Paaren von optischen Aufnahmen ausgestattet ist, wobei das erste Paar von optischen Aufnahmen der ersten Hauptmodulposition optische Verbindungen (18, 19) zum ersten Paar von optischen Aufnahmen der zweiten Hauptmodulposition hat, wobei das Paar von Hauptverbindungsanschlüssen optische Verbindungen zum zweiten Paar von optischen Aufnahmen der ersten Hauptmodulposition hat, und wobei das Paar von Hauptanschlüssen des optischen Teilungs-Mittels optische Verbindungen zum zweiten Paar von optischen Aufnahmen der zweiten Hauptmodulposition hat.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein weiteres Verbindungselement (41) der gleichen Art wie das erstgenannte Verbindungselement (40) umfasst, und dass ein Paar von Nebenverbindungsanschlüssen des erstgenannten Verbindungselementes optische Verbindungen (42, 43) mit dem Paar von Hauptverbindungsanschlüssen des weiteren Verbindungselementes hat.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Schaltkreismodulen umfasst: – eine erste Gruppe von Schaltkreismodulen, die mit einer ersten Art von Signalschaltkreisen ausgestattet sind, beinhaltend eine erste optische Verbindung (21) in einer ersten Signaltransportrichtung und eine zweite optische Verbindung (22) in einer zweiten Signaltransportrichtung, und – eine zweite Gruppe von Schaltkreismodulen, die mit einer zweiten Art von Signalschaltkreisen mit einer dritten optischen Verbindung (26) ausgestattet sind, welche die erste Signaltransportrichtung in die zweite Signaltransportrichtung umwandelt.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Verstärker (25) in mindestens einer der Verbindungen der Signalschaltkreise auf den Schaltkreismodulen integriert ist.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches Filter (23) in mindestens einer der Verbindungen der Signalschaltkreise auf den Schaltkreismodulen integriert ist.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Transponder (24) in mindestens einer der Verbindungen der Signalschaltkreise der Schaltkreismodule integriert ist.
Optisches Verbindungssystem gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System M Verbindungselemente (PNI bis PNM) mit M > 2 der gleichen Art wie die erstgenannten Verbindungselemente umfasst; wobei – jedes Verbindungselement mit einer Rückpaneele ausgestattet ist, auf welche die Reihe von Modulpositionen eingepasst wurde; – die M Rückenpaneelen in einem Rahmen (50) in Positionen parallel zueinander integriert wurden, in welchem die Modulpositionen der M-Verbindungspaneelen eine Matrix ({r, k}) der Modulpositionen mit M Reihen und N + 2 Spalten bilden, und – der Satz der Schaltkreismodule einen ersten Untersatz von einzelnen Schaltkreismodulen (15) und einen zweiten Untersatz von mehrfachen Schaltkreismodulen (53) umfasst, in welchem ein einzelnes Schaltkreismodul in jede der Modulpositionen der Matrix eingesteckt werden kann, und in welchen ein mehrfaches Schaltkreismodul in zwei oder mehrere, mit einem Maximum von M, Modulpositionen innerhalb jeder einzelnen Spalte der Matrix eingesteckt werden kann.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Gruppe der Schaltkreismodule Teil des ersten Untersatzes der Schaltkreismodule bilden.
Optisches Schaltkreissystem gemäss Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkreismodule des zweiten Untersatzes der mehrfachen Schaltkreismodule mit zwei oder mehr, mit einem Maximum von M, Signalschaltkreisen der gleichen Art wie die Signalschaltkreise der ersten Gruppe der Schaltkreismodule ausgestattet sind, wobei besagte zwei oder mehr Signalschaltkreise mittels optischen Umschaltvorrichtungen (73; 75) gekoppelt sind.
Optisches Verbindungssystem gemäss Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Unterset umfasst: – eine erste Gruppe von mehrfachen Schaltkreismodulen, welche mit zwei Signalschaltkreisen ausgestattet sind, die mittels optischen Kreuzschienenschaltern (73) verbunden sind, und – eine zweite Gruppe von mehrfachen Schaltkreismodulen, welche mit drei Signalschaltkreisen ausgestattet sind, die mittels einem optischen Matrix-Schalter (75) verbunden sind.