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Die
Erfindung betrifft ein optisches Telekommunikationszugangsnetz,
das O-CDMA-Multiplexen verwendet und wenigstens eine Ortsvermittlungseinheit
(LE) aufweist, die über
ein passives optisches Netz, welches eine Spaltungs- und Vereinigungseinheit
zum Aufspalten in Abwärtsrichtung
des Datenverkehrs, der durch die jeweiligen Netzendgeräte (NT)
empfangen werden soll, und zum Vereinigen in Aufwärtsrichtung
der Signale, die von den Netzendgeräten (ONU/NT) gesendet werden
sollen, zu einem einzigen Datenstrom, der durch die Ortsvermittlungseinheit
empfangen werden soll, aufweist, mit einer Vielfalt von Netzendgeräten (NT)
verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben solch
eines optischen Telekommunikationszugangsnetzes.
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Telekommunikationsnetze,
welche auf einer passiven optischen Netztechnologie (PON) mit ATM basieren,
sind vom Stand der Technik bekannt (Journal of Lightwave, Juni 1999,
59 bis 66). Diese Art von Telekommunikationsnetz ist eine zellbasierte
optische Punkt-zu-Mehrpunkt-Zugangsarchitektur,
welche Breitbandkommunikationen zwischen einer Ortsvermittlungseinheit
(einem optischen Leitungsendgerät
LE) im Vermittlungsamt und mehreren entfernten optischen Netzeinheiten
(ONUs für
engl. optical network units) über
ein rein passives optisches Verteilnetz mit einer Reichweite von
normalerweise bis zu 20 km ermöglicht.
In einem ATM-PON-System können
sich viele NEs die Kapazität
einer einzigen Faser unter Verwendung der ATM-Transport- und der
passiven optischen Splitter/Kombinierertechnologie teilen. Aufgrund
der Punkt-Mehrpunkt-Kommunikationsbeschaffenheit des PON-Netzes werden jedoch die
Zellen, welche in Abwärtsrichtung
laufen, an alle ONUs gesendet. Um Sicherheit gegen ein mögliches Abhören bereitzustellen,
kann eine so genannte „Abwanderungsfunktion" für Punkt- zu-Punkt-Verbindungen
individuell aktiviert werden. Diese Funktion ist eine Byte-orientierte
Codierungsart, das auf dem Austausch eines privaten Schlüssels (Abwanderungsschlüssels) zwischen
einer bestimmten ONU und der Ortsvermittlungseinheit LE basiert.
Der Betreiberwechselschlüssel
wird durch die ONU erzeugt und der Ortsvermittlungseinheit auf Anfrage
zugestellt. Als eine zusätzliche
Sicherheitsmaßnahme verlangt
die Ortsvermittlungseinheit, dass der Abwanderungsschlüssel auf
regelmäßiger Basis
mit einem neuen Wert aktualisiert wird. Andererseits wird bei Verwenden
dieser Funktion noch immer der ganze Datenstrom zu jedem Netzendgerät gesendet
und durch jedes Netzendgerät
empfangen, was zu dem Ergebnis führt,
dass jeder Kunde von Natur aus jedermanns Verkehr hört (Abhören).
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Dasselbe
Problem tritt in Verbindung mit TDM/TDMA-basierten passiven optischen Netzen (PONs)
auf. Bei Verwenden von Netzen mit WDM-Technologie kann die Sicherheit
durch Verwenden verschiedener Wellenlängen für verschiedene Netzendgeräte/verschiedene
Kunden wesentlich erhöht
werden. Diese Lösung
erzeugt jedoch aufgrund der verschiedenen Wellenlängen viele
logistische Probleme (Journal of Lightwave Technology, Bd. 17, Nr.
8, August 1999, Seiten 1284 bis 1292).
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einem System/Verfahren,
wie zuvor beschrieben, die Sicherheit der Datenübertragung auf eine sehr kosteneffektive
Art und Weise zu verbessern.
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Dieses
Problem wird auf solch eine Art und Weise gelöst, dass passive optische Filtermittel (OCF)
zwischen der Spaltungs/Vereinigungseinheit und den Netzendgeräten (NT)
angeordnet werden, wobei die Filtermittel individuelle Codes verwenden, welche
jeweils einem jeweiligen Netzendgerät (NT) zugeordnet werden, wodurch
der Datenverkehr ausgefiltert wird, der ausschließlich mit
dem jeweiligen Netzendgerät
(NT) verbunden ist.
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Es
ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass der Datenverkehr
in Abwärtsrichtung
durch die optischen Filtermittel auf der optischen Ebene gefiltert
wird, bevor das Signal am jeweiligen Netzendgerät empfangen wird. Daher werden
nur die Informationen, die an dieses Endgerät gerichtet sind, empfangen,
was Abhören
vermeidet. Dennoch können
alle Empfänger
auf der Seite der Netzendgeräte
miteinander identisch sein, was das System sehr kosteneffektiv macht.
Außerdem
braucht das Netz gemäß der vorliegenden
Erfindung keine elektronischen Geräte zwischen der Ortsvermittlungsstelle
und dem Standort des Kunden/Netzendgeräts. Stattdessen verwendet das
System rein passive optische Komponenten. Im Vergleich zu üblichen
TDM/TDMA-Systemen kann das Netz gemäß der vorliegenden Erfindung auch
Kapazität
hinzufügen,
da jeder Kanal mit einer verhältnismäßig hohen
Bitrate verwendet werden kann. Darüber hinaus vereinfacht das
System die Empfängerelektronik,
da es hauptsächlich
auf der Bitratenebene jedes Kunden arbeiten muss. Dies kann auch
den Leistungsverbrauch und die Komplexität und infolgedessen die Kosten
des Netzendgeräts
reduzieren.
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Der
Standort der optischen Filtermittel kann irgendwo zwischen der Splitter/Kombinierereinheit und
dem Netzendgerätempfänger sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform
ist jedoch, dass die passiven optischen Mittel in der Spaltungs-
und Vereinigungseinheit integriert werden, was Kosten und Verluste spart.
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Eine
weitere Ausführungsform
zeigt, dass die passiven optischen Filtermittel wenigstens einen Bragg-Reflektor
und/oder wenigstens ein Zirkulatorelement aufweisen. Alle diese
Mittel sind Standardkomponenten.
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Außerdem wird
der O-CDMA-Datenstrom in Abwärtsrichtung,
der durch die Ortsvermittlungseinheit (LE) codiert wird, durch die
passiven optischen Filtermittel durch Verwenden von individuellen
Codes für
jedes der Netzendgeräte
decodiert, wobei die decodierten Signale im optischen Format an
das Netzendgerät
gesendet werden. Diese Ausführungsform spiegelt
wider, dass es eine zentrale Idee der Erfindung ist, die Decodiermittel
vom elektronischen Teil innerhalb der Netzendgeräte zum optischen Teil innerhalb
des Filter/Kombiniermittels zu verlagern.
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Die
O-CDMA-Datensignale in Aufwärtsrichtung,
welche von den Netzendgeräten
gesendet werden, werden durch die passiven optischen Filtermittel durch
Verwenden von individuellen Codes für jedes der Netzendgeräte codiert.
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Die
Bitrate für
jeden Kanal des Netzendgeräts
kann veränderlich
sein, was ein beträchtlicher wirtschaftlicher
Vorteil im Vergleich zu TDM/TDMA-Systemen
ist.
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Die
optische Codemultiplexzugriffscodierung wird durch ein O-CDMA-Schema
mit Frequenz- und/oder Zeitsprung realisiert. Demnach können bereits
entwickelte Codierungsarten in dieses System eingebunden werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein hierarchisches System aufgebaut, in welchem wenigstens
ein Netzendgerät
als eine weitere Ortsvermittlungseinheit dient, welche über ein
weiteres passives optisches Netz mit einer weiteren Vielfalt von Netzendgeräten verbunden
ist.
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Die
Erfindung wird anhand eines Beispiels einer Ausführungsform in den Zeichnungen
beschrieben, welche alle Blockdiagramme darstellen.
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1 stellt
ein herkömmliches
optisches Telekommunikationszugangsnetz dar,
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2 stellt
eine erste Ausführungsform
eines optischen Telekommunikationszugangsnetzes gemäß der vorliegenden
Erfindung dar,
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3 stellt
eine zweite Ausführungsform
eines optischen Telekommunikationszugangsnetzes gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, und
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4 stellt
eine Skizze dar, welche eine bevorzugte Realisierung der optischen
Codefiltermittel veranschaulicht.
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1 stellt
das Blockdiagramm eines herkömmlichen
optischen Telekommunikationszugangsnetzes dar. Der codierte Datenstrom
wird von einer Ortsvermittlungseinheit (LE) über ein passives optisches
Netz durch eine Splitter/Kombinierereinheit an eine Vielfalt von
Netzendgeräten
(NT) gesendet. In der Spaltungs/Vereinigungseinheit wird der Datenstrom,
der von der LE gesendet wird, gemäß der Anzahl von Kanälen der
jeweiligen Netzendgeräte
reproduziert. Jedes der Netzendgeräte weist einen Transceiver
zum Empfangen des ganzen Datenstroms auf. Um Sicherheit gegen Abhören bereitzustellen,
weist jedes Netzendgerät
einen privaten Schlüssel
auf, der zwischen dem jeweiligen Netzendgerät und der Ortsvermittlungseinheit
ausgetauscht wird.
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In
der umgekehrten Richtung (aufwärts), welche
in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sendet jedes Netzendgerät (NT) Signale,
welche in der Splitter/Kombinierereinheit zu einem Datenstrom vereinigt
werden, der durch die Ortsvermittlungsstelle (LE) empfangen wird.
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2,
welche ein Blockdiagramm eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ist, stellt zusätzlich
zu dem System in 1 dar, dass ein optisches Codefilter
(OCF) enthalten ist, das zwischen der Splitter/Kombinierereinheit
und der Vielfalt von Netzendgeräten
angeordnet ist. Demgemäß werden
optisch codierte Multiplexzugriffscodierungssignale (O-CDMA-Signale für engl.
optically coded division multiple access signals) von der Ortsvermittlungsstelle
(LE) in einer einzigen Faser an die Splitter/Kombinierereinheit
und das optische Codefilter (OCF) gesendet, wo sie durch ein passives
optisches Glied, das für
gewöhnlich
durch eine Kette von Bragg-Reflektoren und ein Zirkulatorelement
realisiert ist, decodiert werden. Der Decodierungsvorgang erfolgt
durch Verwenden von verschiedenen Codes für jede der Netzendgerätausgaben.
Das decodierte Signal wird dann noch immer im optischen Format an
den jeweiligen Kunden gesendet. Jeder der optischen Wege zwischen
dem optischen Codefilter (OCF) und dem jeweiligen Netzendgerät überträgt nur die
Daten, die für
die verbundene NT-Einheit bestimmt sind. Die optischen Daten werden
dann an der jeweiligen Transceivereinheit des Netzendgeräts empfangen.
Demgemäß kann jeder
der Transceiver auf der Kundenseite mit dem anderen identisch sein.
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Obwohl
der wichtigste Sicherheitsvorteil der vorliegenden Erfindung bei
der Abwärtsübertragung realisiert
wird, kann dasselbe Konzept für
die Aufwärtsübertragung
in umgekehrter Weise (durch die Pfeile nicht dargestellt) verwendet
werden.
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3 stellt
die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Im Vergleich zu der Ausführungsform
von 2 weist die Ortsvermittlungseinheit LE1M eine parallele Ortsvermittlungseinheit auf,
die als eine untergeordnete Einheit (LE1S)
fungiert, um die Steuerung zu übernehmen,
wenn die LE1M-Haupteinheit ausfällt. Das
optische Codefilter OCF1 mit der eingebundenen
Splitter/Kombiniererfunktion wirkt zu vier verschiedenen Ausgängen, wobei
drei Netzendgeräte
mit verbundenen Transceivern sind und einer eine zweite Ortsvermittlungseinheit
(LE2M) ist, von welcher die Daten an eine
zweite optische Codefiltereinheit (OCF2)
mit einer weiteren eingebundenen Splitter/Kombinierereinheit gesendet werden.
Vom Ausgang der zweiten optischen Codefiltereinheit (OCF2) werden die Datenströme an drei weitere Netzendgeräte gesendet.
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Daher
stellt dieser Aufbau ein hierarchisches System dar, das aus wenigstens
zweien der Blöcke aufgebaut
ist, die in 2 dargestellt sind.
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4 stellt
eine Veranschaulichungsskizze für
die passiven optischen Codefiltermittel OCF, OCF1,
OCF2 dar, die in 2, 3 dargestellt
sind. Das optische Codefilter weist einen Zirkulator C und eine
Reihe von Bragg-Reflektoren BR auf. Der ankommende optische Datenstrom
wird gemäß den in 4 dargestellten
Pfeilen durch den Zirkulator C durchgeführt. Durch Verwenden der Kette/Reihe
von Bragg-Reflektoren BR wird das Codieren/Decodieren der optischen
Daten realisiert.