DE69938225T2

DE69938225T2 - Querverbindungseinrichtung und Verfahren zur auf Raumvermittlung und Gruppierung von Kanälen basierte Vermittlung

Info

Publication number: DE69938225T2
Application number: DE69938225T
Authority: DE
Inventors: Geert Morthier
Original assignee: Universiteit Gent; Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Current assignee: Universiteit Gent; Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: US6678473B1; EP1030481B1; DE69938225D1; EP1030481A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine allgemeine Cross-Connect-Schalteinrichtung (Kreuzverbindungs-Schalteinrichtung) und ein allgemeines Verfahren zum Kreuzverbinden einer beliebigen Zahl von Kommunikationsleitungen, z. B. optischer Fasern, die eine beliebige Zahl von Kanälen transportieren.
Technischer Hintergrund
Bei der optischen Kommunikation gemäß dem Wellenlängenmultiplex-Verfahren (WDM), siehe C. A. Brackett, A. S. Acampora, J. Sweitzer, G. Tangoman, M. T. Smith, W. Lennon, K. Wang, R. H. Hobbs, „A Scalable Multiwavelength Multihop Optical Network: A Proposal for Research an All-Optical Networks", IEEE Journ. Lightw. Techn., Bd. 11, S. 736–753, 1993, werden mehrere Signale gleichzeitig über eine einzige optische Faser übertragen, indem die verschiedenen Signale auf verschiedenen Trägerwellenlängen multiplexiert werden.
WDM-Netze bestehen aus verschiedenen optischen WDM-Verbindungen, die jeweils aus mehreren Fasern bestehen, welche WDM-Signale transportieren, und aus optischen Cross-Connect-Einrichtungen zum Schalten zwischen den verschiedenen Übertragungsstrecken. Ein Beispiel wird schematisch in 1 gezeigt. Die Linien stellen allesamt optische Wellenleiter, oft Fasern, mit WDM-Signalen dar. Die optischen Cross-Connect-Einrichtungen (OXC) weisen vorzugsweise die folgende Funktionalität auf:

– aus jeder Faser können individuelle Kanäle abgezweigt werden (um z. B. in einem lokalen Netzwerk benutzt zu werden),
– in jede Faser können individuelle (aus dem lokalen Netzwerk kommende) Kanäle eingefügt werden,
– individuelle Kanäle aus jeder Faser können auf jede andere Faser geschaltet werden.

Verschiedene Wellenlängenkanäle aus einer Faser können auf verschiedene Ausgangsfasern geschaltet werden. In einigen Fällen wird auch gefordert, dass die individuellen Kanäle wellenlängenkonvertiert werden können, um Wellenlängenkonflikte zu vermeiden, wenn zwei Kanäle mit gleicher Wellenlänge auf dieselbe Ausgangsfaser geschaltet werden müssen.
Eine typische Architektur einer optischen Cross-Connect-Einrichtung mit N_f ankommenden Fasern und N_f abgehenden Fasern ist in den 2A und 2B abgebildet. Es wird auf M. S. Borella et al., „Optical Components for WDM Lightwave Networks", Proc. of the IEEE, Bd. 85, S. 1274–1307, 1997; auf E. Iannone, R. Sabella, „Optical Path Technologies: A Comparison Among Different Cross-Connect Architectures", IEEE Journ. Lightw. Techn., Bd. 14, S. 2184–2196, 1996; und auf J. Zhou et al., „Crosstalk in Multiwavelength Optical Cross-Connect Networks", IEEE Journ. Lightw. Techn., Bd. 14, S. 1423–1435, 1996, verwiesen. Die Kreuzverbindungs-Funktionalität wird dadurch erzielt, dass Signale auf den ankommenden Fasern zunächst in die individuellen Kanäle demultiplexiert werden, anschließend alle individuellen Wellenlängenkanäle raumgeschaltet werden, woran sich möglicherweise eine Wellenlängenkonversion (2B) anschließt, und schließlich die geschalteten individuellen Kanäle multiplexiert oder neukombiniert werden. In der Fachliteratur sind verschiedene Varianten dieser Architektur vorgeschlagen worden. Diesen liegt jedoch allen mehr oder weniger dasselbe Prinzip zugrunde, und sie benötigen alle einen N-dimensionalen Raumschalter, wobei N das Produkt aus der Zahl der ankommenden und abgehenden Fasern und der Zahl der Wellenlängenkanäle je Faser ist. Zum Beispiel wird in der Patentanmeldung JP9224268 eine Cross-Connect-Einrichtung vorgestellt, bei welcher vor dem Schalten zunächst alle Fasern demultiplexiert werden.
Bei den meisten optischen Cross-Connect-Einrichtungen des in 2 gezeigten Typs können die optischen Filter eine feste Wellenlängenabhängigkeit aufweisen. Es gibt dann N_f × N_l dieser Filter, wobei N_f die Zahl der Eingangs- und Ausgangsfasern und N_l die Zahl der Wellenlängenkanäle je Faser sind. Wenn außerdem volle Konnektivität erforderlich ist (d. h., falls es möglich sein muss, unter Verwendung von Wellenlängenkonversion 2 Kanäle mit gleicher Wellenlänge aus verschiedenen Eingangsfasern auf dieselbe Ausgangsfaser zu verbinden), werden insgesamt N_f(N_f – l) × (N_l)²/2 elementare 2×2-Schalter benötigt. Eine Alternative besteht aber darin, durchstimmbare optische Filter zu verwenden (welche die einzelnen Wellenlängenkanäle filtern können). In diesem Falle werden nur N_f(N_f – 1) × (N_l)/2 elementare 2×2-Schalter benötigt. Falls keine Wellenlängenkonversion benutzt wird und für die individuellen Kanäle nur Verbindungen zwischen den verschiedenen Fasern benötigt werden (d. h., dass für jeden individuellen Kanal am Eingang eine Verbindung mit allen Ausgangsfasern notwendig ist), so werden N_f(N – 1) × (N_l)/2 elementare 2×2-Schalter benötigt.
Das Dokument EP0838918 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Einfügen und Abzweigen von Wellenlängenmultiplexkanälen. Um das selektive Abzweigen und Einfügen von Kanälen eines Wellenlängenmultiplex durchführen zu können, ohne aktive Elemente in den Hauptübertragungsweg zwischenzuschalten, weist die Vorrichtung Eirfüge-(Add)-und-Abzweig-(Drop)-Module auf, von denen jedes mindestens einen mit zwei entgegengesetzten Anschlüssen ausgerüsteten Sperrfilter aufweist. Ein mit einem Drop-Ausgang ausgerüsteter optischer Schalter ist mit Drop-Eingängen und mit Add-Ausgängen ausgerüstet, die mit den Modulen assoziiert und jeweils an die entgegengesetzten Anschlüsse der Filter gekoppelt sind. Für jedes Modul ist der Schalter dazu eingerichtet, selektiv einen seiner Drop-Eingänge an einen seiner Add-Ausgänge und/oder den Drop-Ausgang zu koppeln.
Der Hauptnachteil der herkömmlichen Cross-Connect-Einrichtungen ist die benötigte Zahl an Komponenten (Filter, Schalter).
Eine Cross-Connect-Einrichtung mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsmasern, wobei N_f eine gerade Zahl ist, kann als Kombination kleinerer Cross-Connect-Einrichtungen mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern aufgebaut werden. Dies wird in 3 für den Fall von 4 Eingangs- und 4 Ausgangsfasern veranschaulicht. In dieser Figur steht „OXC-(2,2^M)” für eine optische Cross-Connect-Einrichtung mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern, wobei jede Faser 2^M Wellenlängenkanäle transportiert. Die Notation „2 × 2 OXC" stellt eine optische Cross-Connect-Einrichtung mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern dar.
Es ist zu betonen, dass die vorstehende Erörterung nicht auf optische Systeme beschränkt ist. Das Schalten in elektrischen Kommunikationssystemen unter Ausnutzung von Frequenzmultiplex (FDM) zeigt dieselben Eigenschaften. Frequenzkanäle bei der elektrischen Kommunikation sind in dieser Hinsicht Wellenlängenkanälen in optischen Systemen gleichwertig.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, Cross-Connect-Einrichtungen zu schaffen, die weniger Komponenten aufweisen als die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen.
Als weitere Aufgabe liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde, ein Verfahren zum Kreuzverbinden zu schaffen, das die Implementierung von Cross-Connect-Einrichtungen mit weniger Komponenten ermöglicht.
Als weitere Aufgabe liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde, einen Cross-Connect-Schalter und ein Verfahren zum Betreiben desselben zu schaffen, die volle Konnektivität bieten, und dabei die Kosten für die Einrichtung zu senken.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern geschaffen, wobei jede Faser N_l Kanäle transportiert. Die Eingangsfasern transportieren dieselbe Anzahl von Kanälen N_l, so dass die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsfasern verteilt sind. Die Ausgangsfasern transportieren dieselbe Anzahl von Kanälen wie die Eingangsfasern.
Ein Aspekt der Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform besteht darin, dass sie eine Schalteinheit zum Schalten einer Anzahl von Kanälen aufweist, die eine Untermenge der von der Cross-Connect-Schalteinrichtung zu schaltenden Kanäle sind. Ein Aspekt dieser ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Schalteinheit dieselbe Struktur wie die Cross-Connect-Schalteinrichtung selbst haben kann.
Die Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist dazu in der Lage, alle Kanäle zu schalten, d. h. die Anzahl von Kanälen je Eingangsfaser multipliziert mit der Anzahl von Eingangsfasern, also N_f·N_l. Mit „Schalten" ist gemeint, dass ein beliebiger Eingangskanal mit einer beliebigen Ausgangsfaser der Einrichtung verbunden werden kann. Jede der Ausgangsfasern weist eine feste Anzahl von Kanälen auf, und solange keine Wellenlängenkonversion in der Einrichtung vorgesehen ist, können nur Eingangskanäle mit verschiedenen Wellenlängen mit derselben Ausgangsfaser verbunden werden.
Die Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann die folgenden Komponenten aufweisen: 1. einen Raumschalter mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, 2. N_f Verzweiger, die jeweils eine Eingangsfaser und mehrere Ausgangsfasern aufweisen, 3. eine Schalteinheit mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, eine Anzahl von Kanälen zu schalten, die streng kleiner als N_f·N_l ist, 4. mehrere Filter, die jeweils eine Eingangsfaser und eine Ausgangsfaser aufweisen, S. N_f Kombinatoren, die jeweils mehrere Eingangsfasern und eine Ausgangsfaser aufweisen.
Die Eingänge der Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß dieser Ausführungsform sind die Eingänge des Schalters, und die Ausgänge der Einrichtung sind die Ausgänge der Kombinatoren. Außerdem werden die Verzweiger auf die Ausgangsfasern des Schalters angewendet, was bedeutet, dass mit jedem Ausgang ein Verzweiger verbunden ist. Mindestens ein Teil der Ausgangsfasern des Schalters sind mit Filtern verbunden. Die Schalteinheit kann weniger Kanäle als die Cross-Connect-Einrichtung selbst schalten, und darüber hinaus sind die von der Schalteinheit geschalteten Kanäle eine Untermenge der Kanäle auf den Ausgängen des Schalters. Die Kanäle des Schalters sind über die Verzweiger mit den Eingängen der Schalteinheit verbunden.
Die vorliegende Erfindung umfasst somit eine Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangsleitungen und N_f Ausgangsleitungen und N_l Kanälen je Leitung, die dazu in der Lage ist, jeden beliebigen der N_f·N_l Eingangskanäle auf eine der Ausgangsleitungen zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsleitungen verteilt sind, und die Folgendes aufweist:
einen Schalter, der mit mindestens einigen der Eingangsleitungen der Cross-Connect-Schalteinrichtung wirkverbunden ist und dazu ausgelegt ist, mindestens eine Kanalgruppe auf einer Eingangsleitung des Schalters en bloc auf eine Ausgangsleitung des Schalters zu schalten, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen umfasst;
einen partiellen Demultiplexierer, der mit dem Schalter wirkverbunden ist, zum Wählen mindestens eines individuellen Kanals aus mindestens einer Kanalgruppe; und
eine Kombinatoreinheit zum Kombinieren der gewählten individuellen Kanäle auf eine Ausgangsleitung.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangsleitungen und N_f Ausgangsleitungen und N_l Kanälen je Leitung, die dazu in der Lage ist, jeden beliebigen der N_f·N_l Eingangskanäle auf eine der Ausgangsleitungen zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsleitungen verteilt sind, und die Folgendes aufweist:
einen partiellen Demultiplexierer, der mit mindestens einigen der Eingangsleitungen der Cross-Connect-Schalteinrichtung wirkverbunden ist, zum teilweisen Demultiplexieren der Kanäle auf einer Eingangsleitung des partiellen Demultiplexierers in mindestens eine Gruppe von Kanälen und einen individuellen Kanal, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen umfasst;
einen Schalter, der mit der Ausgangsseite des partiellen Demultiplexierers wirkverbunden ist und dazu ausgelegt ist, die mindestens eine Kanalgruppe en bloc auf eine Ausgangsleitung des Schalters zu schalten; und
eine Kombinatoreinheit zum Kombinieren des individuellen Kanals auf eine Ausgangsleitung.
Der Schaltvorgang kann progressives serielles Raumschalten umfassen, und der Schalter kann eine Serie von Raumschaltern aufweisen. Jeder Raumschalter kann dergestalt mit einem partiellen Demultiplexierer zugeordnet sein, dass bei jeder Stufe der Serie eine Gruppe von Kanälen en bloc in Richtung der relevanten Ausgangsfaser geschaltet wird und bestimmte der Kanäle der Gruppe demultiplexiert, d. h. aus der Gruppe gewählt und in Richtung der relevanten Ausgangsfaser übertragen werden.
Alternativ hierzu können die Kanalgruppen zunächst durch Demultiplexieren aller Eingangskanäle und Neugruppieren dieser Kanäle in Gruppen, die einen einzelnen oder mehrere Kanäle umfassen können, ausgebildet werden. Die einzelnen Kanäle und Gruppen können dann unter Verwendung von parallel angeordneten Raumschaltern en bloc in Richtung der relevanten Ausgangsleitung geschaltet werden. Abschließend werden die geschalteten Gruppen und einzelnen Kanäle auf die Ausgangskanäle kombiniert. Um Wellenlängenkonflikte zu vermeiden, können die Kanäle nach dem Demultiplexierschritt in Wellenlängenkonvertern – einer je Kanal – wellenlängenkonvertiert werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, N_f·N_l Kanäle zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsfasern verteilt sind, und die Folgendes aufweist:
einen Schalter mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, wobei die Eingangsfasern des Schalters die Eingangsfasern der Cross-Connect-Schalteinrichtung sind und der Schalter für jede der Eingangsfasern des Schalters alle Kanäle in Richtung einer der Ausgangsfasern des Schalters schaltet;
N_f Verzweiger, von denen jeder eine Eingangsfaser und mehrere Ausgangsfasern aufweist, wobei die Eingangsfaser eine der Ausgangsfasern des Schalters ist;
eine Schalteinheit mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, eine erste Zahl von Kanälen zu schalten, die streng kleiner als N_f·N_l ist, und wobei die erste Zahl von Kanälen eine Untermenge der Kanäle auf den Ausgangsfasern des Schalters sind;
mehrere Filter, die jeweils eine Eingangsfaser und eine Ausgangsfaser aufweisen, wobei ein Teil der Filter auf einen Teil der mehreren Ausgangsfasern der Verzweiger angewendet werden; und
mehrere Kombinatoren, die jeweils mehrere Eingangsfasern und eine Ausgangsfaser aufweisen, wobei die Ausgangsfasern der Kombinatoren die Ausgangsfasern der Cross-Connect-Einrichtung sind und jeder der Kombinatoren die Kanäle auf einer Untermenge der Ausgangsfasern der Verzweiger auf eine der Ausgangsfasern der Komponente kombiniert.
Die Schalteinheit kann auch als Wähl- und Schalteinrichtung bezeichnet werden. Die Wähl- und Schalteinrichtung schaltet eine Untermenge der Kanäle auf die Ausgänge des vorherigen Schalters. Zwischen diesem Schalter und der Wähl- und Schalteinrichtung ist ein Verzweiger angeordnet. Die Eingänge der Wähl- und Schalteinrichtung können alle Kanäle transportieren, aber die Wähl- und Schalteinrichtung kann nur eine Untermenge dieser Kanäle schalten. Daher weist diese Einrichtung ein Wählmittel zum Wählen der zu schaltenden Kanäle auf. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zwar die Ausgänge der Verzweiger von Kombinatoren kombiniert werden, jedoch Filter dazwischen angeordnet sein können.
Ein Aspekt dieser ersten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass es je Faser eine maximale Anzahl abzuzweigender Kanäle D gibt. Die maximale Anzahl D ist gleich der ersten Ganzzahl, die größer oder gleich [N_l/2(N_f – 1)] ist, wobei N_l die Anzahl der Kanäle je Faser und N_f die Anzahl der Fasern ist. Der Designer kann entscheiden, eine Zahl von Kanälen E abzuzweigen, wobei E mindestens ein Kanal je Faser und maximal D Kanäle je Faser beträgt. Die Anzahl der verbleibenden Kanäle, die noch von der Schalteinheit geschaltet werden müssen, beträgt N_f·(N_l – E).
Ein Aspekt dieser ersten Ausführungsform sind die zwischen den Komponenten der Einrichtung hergestellten Verbindungen: 1. Jede der Ausgangsfasern des Schalters ist mit einer der Eingangsfasern der Verzweiger verbunden, 2. jede der Eingangsfasern der Schalteinheit ist mit einer der Ausgangsfasern eines der Verzweiger verbunden, wobei die Eingangsfasern der Schalteinheit nicht mit demselben Verteiler verbunden sind, 3. jede der Eingangsfasern der Filter ist mit einer der Ausgangsfasern eines der Verzweiger verbunden, 4. jede der Ausgangsfasern der Schalteinheit ist mit einer der Eingangsfasern der Kombinatoren verbunden, wobei die Ausgangsfasern der Schalteinheit nicht mit demselben Kombinator verbunden sind, 5. jede der Ausgangsfasern der Filter ist mit einer der Eingangsfasern der Kombinatoren verbunden.
Mit „Verbindung zwischen zwei Komponenten" ist gemeint, dass eine Seite einer Verbindung an der Eingangsfaser einer Komponente befestigt ist und die andere Seite der Verbindung an der Ausgangsfaser einer zweiten Komponente befestigt ist. Eine Eingangs- oder Ausgangsfaser kann nur einmal verbunden werden. Das vorstehend beschriebene Verbindungsmuster umfasst zwar vielfältige Verbindungsmöglichkeiten, jedoch muss die Bedingung, dass nur einmal verbunden werden darf, stets erfüllt sein. Die Faser zum Verbinden einer Eingangsfaser mit einer Ausgangsfaser kann auch einen optischen Verstärker beinhalten.
Ein Aspekt dieser ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Cross-Connect-Schalteinrichtung dazu in der Lage sein muss, 2^N + 2·M Kanäle zu schalten, wobei N eine Ganzzahl ist, die streng größer als 1 ist, 2·M eine Ganzzahl ist, die größer oder gleich null und streng kleiner als 2^N ist, wobei M eine Ganzzahl ist. Der Faktor 2 rührt daher, dass zwei Eingangsfasern betrachtet werden. Die Anzahl der Kanäle je Faser kann eine Zweierpotenz (2^(N – 1) mit M = 0) oder jede beliebige positive Ganzzahl (2^(N – 1) + M) sein. Die Mindestanzahl der mit der Einrichtung zu schaltenden Kanäle beträgt 4.
Die erfindungsgemäße Cross-Connect-Schalteinrichtung kann durch einige Zahlen charakterisiert werden: Eine erste Zahl A ist definiert als die größte Ganzzahl, die kleiner als 2^(N – 2) + M/2 ist. Eine zweite Zahl B ist definiert als eine Ganzzahl, die größer oder gleich der ersten Zahl A und streng kleiner als 2^(N – 1) + M ist. Eine dritte Zahl C ist als die Differenz zwischen 2^(N – 1) + M und der zweiten Zahl B definiert. Es sei angemerkt, dass sich aus der Wahl der zweiten Zahl B eine gewisse Designfreiheit ergibt. Die Einrichtung wird dergestalt konstruiert, dass sie einige Standardkomponenten (Schalter, Filter, Verzweiger und Kombinatoren) und eine weitere Komponente zum Schalten von Kanälen umfasst. Die Schalteinheit weist außerdem zwei Eingangsfasern und zwei Ausgangsfasern auf. Die erste Zahl A beschreibt die untere Grenze für die Anzahl der von den Eingangsfasern der Schalteinheit transportierten Kanälen. Es ist zu beachten, dass die erste Zahl A gleich der Anzahl der von der zu konstruierenden Architektur zu schaltenden Kanäle geteilt durch 4 ist. Dieser Faktor 4 rührt daher, dass die Kanäle je Eingangsfaser betrachtet werden (erste Division durch zwei), und dass erwartet wird, dass die Eingangsfasern der Schalteinheit halb so viele zu schaltende Kanäle aufweisen (zweite Division durch zwei). Naturgemäß muss die Anzahl von Kanälen eine Ganzzahl sein, was die zusätzliche Einschränkung bei der Definition der ersten Zahl A erklärt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schalteinheit von niedrigerer Komplexität sein kann, da nur halb so viele Kanäle geschaltet werden müssen. Die Anzahl der tatsächlich von der Schalteinheit zu schaltenden Kanäle wird durch die zweite Zahl B dargestellt, die nach unten durch die erste Zahl A beschränkt ist (größer oder gleich dieser Zahl ist) und nach oben durch die Anzahl von Kanälen beschränkt ist (streng kleiner als diese Anzahl ist), die von der Anzahl von Kanälen der Eingangsfasern der zu konstruierenden Einrichtung transportiert werden (alle Kanäle geteilt durch zwei). Die Bedingung „streng kleiner als" ist trivial, da die Komponente weniger komplex als die zu konstruierende Einrichtung sein muss.
Ein Aspekt dieser ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Verteiler jeweils eine Eingangsfaser und eine Anzahl von C + 1 Ausgangsfasern aufweisen, die Schalteinheit dazu in der Lage ist, 2·B Kanäle zu schalten, die Cross-Connect-Schalteinrichtung 2·C Filter aufweist, von denen jeder eine Eingangsfaser und eine Ausgangsfaser aufweist, und die zwei Kombinatoren jeweils C + 1 Eingangsfasern und eine Ausgangsfaser aufweisen.
Bei der vorstehenden Einrichtung werden Filter mit einer Eingangsfaser und einer Ausgangsfaser betrachtet. In der Praxis können Filter mehr als eine Ausgangsfaser aufweisen, z. B. kann eine Ausgangsfaser den gewählten Kanal enthalten, während eine andere Ausgangsfaser das Komplement dieses Kanals enthält. Derartige Filter können in der vorstehend definierten Einrichtung ebenfalls eingesetzt werden. Die einzelne Ausgangsfaser des Filters ist dann die Ausgangsfaser, die den gewählten Kanal enthält.
Ein weiterer Aspekt dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Schalteinheit in der Cross-Connect-Schalteinrichtung auf dieselbe Weise wie die Einrichtung selbst konstruiert ist, jedoch zum Schalten von weniger Kanälen je Faser. Die Zahl und die Art der Komponenten, die zum Konstruieren der Schalteinheit auf diese Weise benutzt werden, ist an die Zahl der zu schaltenden Kanäle angepasst. Diese Verwendung einer weiteren, kleineren Cross-Connect-Schalteinrichtung innerhalb einer Cross-Connect-Schalteinrichtung wird gemäß der vorliegenden Erfindung als progressives serielles Schalten beschrieben. Falls insbesondere der erste Schalter ein Raumschalter ist, so wird dieses Konstruktionsprinzip für eine Cross-Connect-Schalteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung „progressives serielles Raumschalten" genannt. Das progressive serielle Raumschalten kann für alle Schalteinheiten im Design wiederholt werden, bis eine abschließende Schalteinheit benutzt wird, um die Kaskade zu terminieren, wobei diese letzte Schalteinheit dazu in der Lage ist, eine vorbestimmte Zahl von Kanälen zu schalten.
Es sei angemerkt, dass das rekursive Anwenden desselben Designs eine Abfolge von Komponenten einer ersten Art ergibt. Die Komponente einer zweiten Art, die eine vor bestimmte Anzahl von Kanälen schalten kann, kann dann eine vollverdrahtete Komponente sein. Die vorbestimmte Anzahl von Kanälen ist mindestens gleich N_f oder somit 1 Kanal je Faser.
Zusammenfassend kann dieser Aspekt der ersten Ausführungsform wie folgt ausgedrückt werden: Cross-Connect-Schalteinrichtung wie vorstehend angeführt, bei welcher die Schalteinheit ferner Teil einer Abfolge seriell verbundener Schalteinheiten einer ersten Artist und die Serie durch eine Schalteinheit einer zweiten Art terminiert wird, die dazu in der Lage ist, eine vorbestimmte Anzahl von Kanälen zu schalten, wobei die Anzahl eine gerade Ganzzahl ist, die streng größer als N_f ist. Die Schalteinheiten können auch als Wähl- und Schalteinrichtungen bezeichnet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in dieser Ausführungsform der Erfindung benutzten Filter entweder durchstimmbare Filter oder Filter mit fester Wellenlänge sein können. Bei den Filtern kann es sich auch um eine Kombination aus einem Filter und einem Wellenlängenkonverter handeln. Außerdem kann es sein, dass ein Teil der Filter Kombinationen aus einem Filter und einem Wellenlängenkonverter sind und ein anderer Teil einfach durchstimmbare Filter sind.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsleitungen verteilt sind, auf N_f·N_l Kanäle, die gleichmäßig über N_f Ausgangsleitungen verteilt sind, wobei es N_l Kanäle je Leitung gibt, wobei das Verfahren welches den Schritt des Benutzens einer Kombination der folgenden Schritte umfasst:

a) Durchführen mindestens eines Schaltvorgangs, bei welchem mindestens eine Kanalgruppe en bloc in Richtung einer der Ausgangsleitungen geschaltet wird, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen aufweist;
b) partielles Demultiplexieren zum Auswählen mindestens eines individuellen Kanals aus mindestens einer Gruppe; und
c) Kombinieren des gewählten individuellen Kanals auf eine Ausgangsleitung.

Die zweite Ausführungsform umfasst außerdem ein Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsleitungen verteilt sind, wobei es N_f·N_l Kanäle gibt, die gleichmäßig über N_f Ausgangsleitungen verteilt sind, welches den Schritt des Benutzens einer Kombination der folgenden Schritte umfasst:

a) partielles Demultiplexieren der Kanäle auf einer Eingangsleitung zu mindestens einem individuellen Kanal und mindestens einer Kanalgruppe, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen umfasst;
b) Durchführen mindestens eines Schaltvorgangs, wobei die mindestens eine Kanalgruppe en bloc in Richtung einer der Ausgangsleitungen geschaltet wird; und
c) Kombinieren des mindestens einen individuellen Kanals auf eine Ausgangsleitung.

Das Verfahren kann zum Beispiel mit der in der ersten Ausführungsform der Erfindung beschriebenen Einrichtung implementiert werden. Ein Aspekt der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass der gruppierte Schaltvorgang progressives serielles Raumschalten umfasst. Ein alternativer Aspekt der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass das gruppierte Schalten paralleles Raumschalten umfasst.
Unter einem Aspekt der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsfasern verteilt sind, auf N_f·N_l Kanäle, die gleichmäßig über N_f Ausgangsfasern verteilt sind, geschaffen, das eine endliche Abfolge von Raumschaltschritten und danach einen Schalt- und Wählschritt zum Schalten einer Anzahl von Kanälen umfasst, die gleich N_f multipliziert mit einer Zahl ist, die streng kleiner als N_l ist. Mit „ein Raumschaltschritt" ist gemeint, dass die Kanäle, die von einer in dem Schritt benutzten Eingangsfaser transportiert werden, alle auf dieselbe in dem Schritt benutzte Ausgangsfaser geschaltet werden. Mit „ein Wähl- und Schaltschritt" ist gemeint, dass in diesem Schritt aus allen in dem Schritt als Eingang benutzten Fasern Kanäle gewählt werden und die gewählten Kanäle auf eine beliebige der in dem Schritt benutzten Ausgangsfasern geschaltet werden können. Es sei angemerkt, dass ein Raumschaltschritt von einem Schalter durchgeführt werden kann, während ein Wähl- und Schaltschritt von einer Wähl- und Schalteinrichtung durchgeführt werden kann.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung stellt eine Cross-Connect-Schalteinrichtung einer ersten Art mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern vor. Die Eingangsfasern transportieren jeweils dieselbe Anzahl von Kanälen N_l. Außerdem transportieren die Ausgangsfasern jeweils N_l Kanäle.
Die Cross-Connect-Schalteinrichtung einer ersten Art weist mehrere Cross-Connect-Schalteinrichtungen einer zweiten Art auf, die jeweils eine Anzahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern aufweisen, die streng kleiner als bei der Cross-Connect-Schalteinrichtung einer ersten Art ist. Es sei angemerkt, dass jede der Cross-Connect-Schalteinrichtungen einer zweiten Art eine unterschiedliche Anzahl von Eingangs/Ausgangsfasern aufweisen kann. Beispiele für solche Cross-Connect-Einrichtungen sind in 3 (Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art mit 4 Eingangsfasern und 4 Ausgangsfasern, die Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art mit 2 Eingangsfasern und 2 Ausgangsfasern aufweist) und 13 (Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art mit 5 Eingangsfasern und 5 Ausgangsfasern, die Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art mit verschiedenen Anzahlen von Eingangs/Ausgangsfasern aufweist, spezieller eine mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern, eine mit 3 Eingangs- und 3 Ausgangsfasern und zwei mit 4 Eingangs- und 4 Ausgangsfasern) gezeigt.
Mindestens eine der Cross-Connect-Schalteinrichtungen einer zweiten Art kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum progressiven seriellen Raumschalten konstruiert werden. Somit weist mindestens eine der Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art mindestens mehrere Schalter und eine Wähl- und Schalteinheit auf.
Die Wähl- und Schalteinheit weist eine Zahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern auf, die gleich der Zahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern der Cross-Connect-Schalteinrichtung einer zweiten Art ist, von der die Wähl- und Schalteinheit ein Teil ist, und die Wähl- und Schalteinheit ist dazu in der Lage, eine Anzahl von Kanälen zu schalten, die gleich der Anzahl von Eingangsfasern der Wähl- und Schalteinheit multipliziert mit einer Zahl ist, die streng kleiner als N_l ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl von Schaltern und die Anzahl von Kanälen, die von der Wähl- und Schalteinheit geschaltet werden, in jeder der Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art anders sein kann.
Die Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art können ferner Filter zum Wählen von Kanälen, Verzweiger zum Duplizieren von Kanälen auf Filtern und Kombinatoren zum Kombinieren oder Multiplexieren der geschalteten und/oder gewählten Kanäle auf Ausgangsfasern aufweisen.
Unter einem Aspekt dieser dritten Ausführungsform wird jede der Eingangsfasern der Cross-Connect-Schalteinrichtung einer ersten Art durch mindestens eine der Cross-Connect-Schalteinrichtungen einer zweiten Art geroutet. Wenn volle Konnektivität benötigt wird, muss man in der Tat über die Möglichkeit verfügen, jeden Kanal einer gegebenen Eingangsfaser auf jede beliebige Ausgangsfaser schalten zu können. Mit „Routen" der Faser ist gemeint, dass, wenn die Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art alle verbunden sind, von jeder beliebigen Eingangsfaser der Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art ein Weg zu jeder beliebigen Ausgangsfaser der Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art existieren muss, der über eine der Schalteinrichtungen einer zweiten Art führt. Mit „Verbinden" von Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art ist gemeint, dass jede der Eingangsfasern der einzelnen Einrichtungen einer zweiten Art entweder mit einem Ausgang einer der Einrichtungen einer zweiten Art verbunden oder als Eingang der Einrichtung einer ersten Art definiert ist, und dass jede der Ausgangsfasern der einzelnen Einrichtungen einer zweiten Art entweder mit einer Eingangsfaser einer der Einrichtungen einer zweiten Art verbunden oder als Ausgang der Einrichtung einer ersten Art definiert ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Darstellung eines kreuzverbundenen optischen WDM-Netzwerks.
2 zeigt eine typische Architektur einer herkömmlichen optischen Cross-Connect-Einrichtung: 2A ohne Wellenlängenkonversion und 2B mit Wellenlängenkonversion.
3 zeigt eine herkömmliche optische Cross-Connect-Einrichtung mit 4 Eingangsfasern und 4 Ausgangsfasern, die als Kombination aus 6 optischen Cross-Connect-Einrichtungen mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern aufgebaut ist.
4 ist eine schematische Darstellung einer optischen Cross-Connect-Schalteinrichtung für 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern und 2 Kanäle je Faser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: in 5A mit 4 und in 5B mit 8 Kanälen je Faser, wobei „OXC (2,L)" für eine optische Cross-Connect-Einrichtung mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern steht, die jeweils L Wellenlängenkanäle transportieren.
6 zeigt schematisch eine weitere Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine modulare Implementation der Cross-Connect-Einrichtung aus 5B demonstriert.
7A und B zeigen schematische Darstellungen von optischen Cross-Connect-Einrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Wellenlängenkonversion.
8 zeigt schematisch eine optische Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die durchstimmbare Add-Drop-Multiplexierer benutzt, für 2 Eingangs- und Ausgangsfasern, welche jeweils 4 Kanäle transportieren.
9 zeigt weitere Cross-Connect-Schalteinrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung: in 9A für 4 Kanäle je Faser und in 9B für 7 Kanäle je Faser.
10 ist eine schematische Darstellung einer Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Wellenlängenfiltern mit fester Wellenlänge und vorheriger Wellenlängenkonversion.
11 ist eine schematische Darstellung einer Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Darstellung einer Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangs- und Ausgangsfasern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Darstellung einer Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit N_f Eingangs- und Ausgangsfasern, die aus einer Zahl von Cross-Connect-Einrichtungen mit weniger Eingangs- und Ausgangsfasern aufgebaut ist.
14 zeigt äquivalente Darstellungen von Verzweigern und Kombinatoren, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden.
15 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird anhand bestimmter Ausführungsformen und bestimmter Zeichnungen beschrieben, ist jedoch nicht auf diese, sondern lediglich durch die Ansprüche beschränkt. Außerdem wird die vorliegende Erfindung hauptsächlich anhand optischer Cross-Connect-Einrichtungen beschrieben, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann allgemein bei einer Cross-Connect-Einrichtung und bei einem Schaltverfahren zum Kreuzverbinden einer beliebigen Zahl von Eingangs-Kommunikationsleitungen, die jeweils eine beliebige Zahl von Kanälen transportieren, angewendet werden. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung vorteilhaft bei einer Cross-Connect-Einrichtung für kabelgebundene Kommunikationsleitungen, z. B. Koaxialkabel, oder für hydraulische Logikschaltkreise angewendet werden. Außerdem wird auf durchstimmbare Filter und Schalter Bezug genommen. Die Cross-Connect-Schalteinrichtungen gemäß beliebigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die notwendigen Einrichtungen zum wählbaren Ändern der Einstellung der durchstimmbaren Filter oder zum wählbaren Aktivieren des Schaltens der Schalter umfassen.
Bei der Beschreibung der Erfindung und in den Ansprüchen wird das Wort „Leitung" als generelle Definition für Übertragungsmedien wie etwa eine optische Faser oder Fasern oder andere Wellenleiter zur optischen Kommunikation oder elektrische Kabel wie etwa Koaxialkabel zur elektrischen Kommunikation benutzt. Ein Kanal ist gemäß CCITT definiert als identifizierter Abschnitt einer Schnittstelle. Ein Kanal ist allgemein nach seiner Übertragungskapazität definiert und nicht über die transportierten Informationen. Die elementarste Form eines Kanals ist die geringste Übertragungskapazitätseinheit, die mindestens einen Teil einer Übertragung zwischen Teilen eines Telekommunikationsnetzwerks übertragen kann. Die Kanäle können in einer Hierarchie organisiert werden, d. h., dass Kanäle in einem Zeitmultiplexsystem dergestalt multiplexiert werden können, dass auf einem Kanal, der in der Hierarchie eine Ebene höher angeordnet ist, mehrere elementare Kanäle auf zeitlich versetzte Weise transportiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden verschiedenartige Kanaltypen beschrieben. Ein High-Level-Kommunikationskanal kann viele verschiedene Übertragungen übertragen, von denen jede auf ihrem eigenen Kanal transportiert wird. Es werden verschiedene Verfahren benutzt, um für eine saubere Trennung (manchmal auch „Orthogonalität" genannt) zwischen gleichzeitigen Übertragungen zu sorgen. Ein Zeitteilungskanal ist eine Übertragungskapazitätseinheit, die von anderen derartigen Einheiten, die mit ihr interferieren könnten, dadurch getrennt ist, dass die einzelnen Kommunikationen zeitlich getrennt sind, d. h., jeder Nutzer erhält einen Zeitschlitz in einem Frame. Ein codierter Kanal ist eine Übertragungskapazitätseinheit, die von anderen derartigen Einheiten, die mit ihr interferieren könnten, dadurch getrennt ist, dass sie mit einem speziellen Code codiert ist. Ein Beispiel für einen solchen Kanal ist ein Nutzerkanal in einem Direct-Sequence-System mit Bandspreizung, z. B. mit Codemultiplexzugriff (CDMA). Ein Frequenz- oder Wellenlängenkanal ist eine Übertragungskapazitätseinheit, die von anderen derartigen Einheiten, die mit ihr interferieren könnten, dadurch getrennt ist, dass sie auf eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband (Wellenlänge oder Wellenlängenband) begrenzt ist. Auf einem Frequenzkanal können mehrere orthogonale Übertragungen gesendet werden, z. B. können innerhalb eines Frequenzkanals mehrere codierte Kanäle oder mehrere Zeitteilungskanäle betrieben werden. Bei komplexeren Systemen kann eine hierarchische Kanalorganisation mehrere Frequenzkanäle umfassen, wobei jeder Frequenzkanal mehrere Zeitteilungskanäle unterstützt, die jeweils mehrere codierte Kanäle unterstützen usw., wodurch eine Hierarchie aus Kanälen auf verschiedenen Ebenen generiert wird, die verschiedene Verfahren zur Trennung gegenüber anderen Kanälen benutzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Demultiplexieren" benutzt, um einen Prozess zu bezeichnen, durch welchen mehrere gleichzeitig auf einer Kommunikationsleitung übertragene Übertragungen in die Übertragungskapazitätseinheiten der niedrigsten Ebene in einer Hierarchie, d. h. in elementare Übertragungskapazitätseinheiten bzw. elementare Kanäle, aufgeteilt werden. Somit ist zeitliches Demultiplexieren die Aufteilung eines seriellen Stroms von Zeitteilungskanälen in die einzelnen Kanäle, wobei jeder der aufgeteilten Kanäle mit einem Zeitschlitz assoziiert ist. Code-Demultiplexieren ist die Aufteilung mehrerer gleichzeitig übertragener, aber unterschiedlich codierter Übertragungen in die einzelnen Kanäle, wobei jeder der aufgeteilten Kanäle nur einen Code aufweist. Frequenz-Demultiplexieren ist die Aufteilung mehrerer gleichzeitig auf unterschiedlichen Frequenzen oder in unterschiedlichen Frequenzbändern übertragener Übertragungen in die einzelnen Kanäle, wobei sich jeder der aufgeteilten Kanäle auf einer Frequenz bzw. in einem Frequenzband befindet. Multiplexieren ist die Umkehrung dieser Demultiplexierprozeduren. Alternative Wörter für „Schalten" sind „Routen" oder „Verbinden".
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „partielles Demultiplexieren" benutzt, um einen Prozess zu bezeichnen, durch welchen mehrere gleichzeitig auf einer Kommunikationsleitung übertragene Übertragungen in Übertragungskapazitätseinheiten aufgeteilt werden, von welchen einige auf einer höheren als der niedrigsten Ebene in einer Hierarchie liegen, d. h. nicht vollständig in elementare Übertragungskapazitätseinheiten bzw. elementare Kanäle. Das Ergebnis des partiellen Demultiplexierens ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Prozess, durch welchen mehrere gleichzeitig auf einer Kommunikationsleitung übertragene Übertragungen in eine Gruppe oder in Gruppen elementarer Kapazitätseinheiten auf einer oder mehreren Kommunikationsleitungen und in eine individuelle elementare Kapazitätseinheit oder Kapazitätseinheiten auf einer Übertragungsleitung aufgeteilt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden eine Cross-Connect-Einrichtung mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern und ein Verfahren zum Cross-Connect-Schalten auf Basis von seriellem Raumschalten beschrieben, wobei jede Faser N_l Wellenlängenkanäle transportiert. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung progressives Raumschalten, wobei eine Cross-Connect-Einrichtung als lineare Serie aus Modulen konfiguriert ist und jedes Modul einen Anteil an dem gesamten Raumschalten ausführt. Die Einrichtung lässt sich ohne weiteres auf eine Cross-Connect-Einrichtung mit mehr Eingangsfasern erweitern. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden eine Cross-Connect-Einrichtung mit und ein Verfahren für N_f Eingangs- und Ausgangsfasern betrachtet, wobei jede Faser N_l Wellenlängenkanäle transportiert. Die Einrichtung basiert nicht auf einer Zerlegung in Einrichtungen mit zwei Eingängen und Ausgängen, sondern auf seriellem Raumschalten, insbesondere auf progressivem seriellem Raumschalten. In einer dritten und vierten Ausführungsform werden Schaltverfahren für N_f bzw. zwei Wellenlängenkanäle betrachtet.
Wie oben angedeutet, demultiplexieren herkömmliche Cross-Connect-Einrichtungen alle Kanäle vor dem Schalten und multiplexieren nach dem Schalten die geschalteten Kanäle auf die Ausgangsfasern. 4A zeigt schematisch eine optische Cross-Connect-Schalteinrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit 2 optischen Eingangsfasern (101, 102) und 2 optischen Ausgangsfasern (201, 202), wobei jede der Fasern 101, 102, 201, 202 je Faser 2 Wellenlängenkanäle transportiert. Die Einrichtung 100 benutzt nicht das herkömmliche Demultiplexieren aller Kanäle vor dem Schalten. Die Cross-Connect-Schalteinrichtung 100 weist einen Raumschalter 18 auf, der einem Demultiplexierschritt oder einem partiellen Demultiplexierschritt unter Verwendung von Filtern 20 vorausgeht, an welchen sich eine weitere, kleinere Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 anschließt. Der 2×2-Raumschalter 18 ist dergestalt konfiguriert, dass er die Gruppe der Kanäle auf ganzen Fasern 101, 102 schaltet, wenn mehr als die Hälfte (2 in 4) aller Kanäle von einer Eingangsfaser 101 bzw. 102 auf die jeweils andere Ausgangsfaser 202 bzw. 201 kreuzverbunden werden muss (und umgekehrt, d. h., wenn mehr als die Hälfte aller Kanäle von der Eingangsfaser 102 auf die Ausgangsfaser 201 kreuzverbunden werden müssen). Hat ein solches Schalten stattgefunden, impliziert dies, dass die Hälfte der Kanäle von dem Raumschalter 18 auf die korrekte Ausgangsfaser 201, 202 geschaltet worden sind und in der weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 maximal noch die Hälfte der Wellenlängenkanäle geschaltet werden müssen. Die Kanäle, die von dem Raumschalter 18 auf ihre korrekte Ausgangsfaser 201, 202 geschaltet worden sind, werden durch partielles Demultiplexieren selektiv durch die weitere Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 übertragen, d. h., indem diese Kanäle mittels der Verzweiger 21-1, 21-2 und der Filter 20-1, 20-4 entlang der Fasern 113, 114 gewählt und diese partiell demultiplexierten oder gewählten Kanäle direkt an Kombinatoren oder Multiplexierer 22-1 und 22-2 und damit zu den jeweiligen Ausgangsfasern 201, 202 geführt werden. Ein Verzweiger 21-1, 21-2 dupliziert alle Kanäle von einer Ausgangsfaser 101, 102 des Raumschalters 18 auf seine Ausgangsfaser 111, 112. Ein Verzweiger 21 und ein Filter 20 wählen zusammen einen Kanal aus, d. h., sie demultiplexieren die Gruppe aus Kanälen partiell, um einen Kanal daraus zu erhalten. Die Ausgangsfasern 111, 112 des Raumschalters 18 sind ebenfalls mit der weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 verbunden. Um den Kommunikationskanal mit der Wellenlänge auszuwählen, der entlang Faser 113 bzw. 114 direkt an die Ausgangsfaser 201 bzw. 202 übertragen werden kann, wird der relevante Filter 20-1...20-4 eingestellt. Vorzugsweise sind die Filter 20-1...20-4 durchstimmbar, so dass die Cross-Connect-Schalteinrichtung 100 an den sich verändernden Datenverkehr angepasst werden kann. Somit führt der kombinierte Einsatz durchstimmbarer Filter 20 und Verzweiger 21 zu selektivem partiellem Demultiplexieren, wobei individuelle Kanäle selektiv aus einer Gruppe von Kanälen heraus demultiplexiert werden können.
Wie gezeigt, umfasst die Cross-Connect-Schalteinrichtung 100 keine Wellenlängenkonversion. Die kleinere weitere Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 schaltet nur die halbe Zahl von Kanälen (2) je Faser, die in den Raumschalter 18 eingegeben werden, und kann daher halb so groß sein wie ein herkömmlicher Cross-Connect-Schalter, der auf einen Demultiplexierer folgt. In der Cross-Connect-Einrichtung 100 der Ausführungsform aus 4A müssen von der weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 nur 2 Kanäle kreuzverbunden werden. Es ist jedoch nicht bekannt, welche 2 der 4 Kanäle kreuzverbunden werden müssen. Daher werden auf den Fasern 111 und 112 bzw. nach den Verzweigern 21-1, 21-2 bevorzugt durchstimmbare Filter 20-2 und 20-3 bereitgestellt, um die Kanäle auswählen zu können, die in einem weiteren Raumschalter 13 geschaltet werden. Die Ausgänge aus der weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 und den Filtern 20-1 und 20-4 werden zum Multiplexieren der Kanäle auf die relevanten Ausgangsfasern 201 bzw. 202 zu Multiplexierern 22-1 bzw. 22-2 geführt.
In der in 4A gezeigten Ausführungsform werden auf jeder der Fasern 111, 112, die von den Verzweigern 21-1, 21-2 zu der weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 führen, vorzugsweise durchstimmbare Filter 20-2 und 20-3 benutzt. Gemäß einer in 4B gezeigten Modifikation dieser Ausführungsform können die Filter 20-2, 20-3 auf den Fasern 111, 112 nach dem Raumschalter 13 und vor den Multiplexierern 21-1, 21-2 angeordnet werden und dabei aufgrund der linearen Natur der Filter- und Schaltvorgänge weiterhin dieselbe Funktionalität bereitstellen. Aus den Ausführungsformen in 4A und 4B lässt sich sehen, dass der weitere Raumschalter 13 und die Filter 20-2 und 20-3 eine Wähl- und Cross-Connect-Schalteinheit 19 gemäß der vorliegenden Erfindung ausbilden. Im speziellen Falle dieser Ausführungsform handelt es sich bei der Wähl- und Cross-Connect-Einheit 19 um eine optische 2×2-(2,1)-Cross-Connect-Einrichtung (OXC (2,1)), wobei es sich um den abschließenden Schaltvorgang vor dem Multiplexieren auf die Ausgangsfasern 201, 202 handelt. In einem allgemeineren Falle mit mehr als zwei Eingangsfasern 101, 102 und mehr als 2 Wellenlängenkanälen je Faser schaltet die Wähl- und Cross-Connect-Schalteinheit 19 mehr Kanäle und kann selbst aus weiteren Raumschaltern und weiteren Wähl- und Cross-Connect-Einheiten aufgebaut sein.
Aus der vorstehenden Beschreibung lassen sich bestimmte Aspekte der vorliegenden Erfindung verstehen. Die Kommunikationskanäle auf den Eingangsleitungen 101, 102 werden gruppiert und im Raumschalter 18 in diesen Gruppen en bloc geschaltet. Zusätzlich werden unter Verwendung einer durch einen Filter 20 und einen Verzweiger 21 ausgebildeten Wähleinrichtung individuelle Kanäle partiell aus der Gruppe heraus demultiplexiert. Der gewählte Kanal bzw. die gewählten Kanäle wird/werden an die relevante Ausgangsfaser 201, 202 geleitet. Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, mehrere Kommunikationskanäle zu einer oder mehreren Gruppen zu gruppieren und diese Gruppen in Gänze zu schalten, und ein zweiter Aspekt besteht darin, individuelle Kanäle aus mindestens einer Gruppe von Kanälen heraus partiell zu demultiplexieren (zu wählen), und der erste und der zweite Aspekt werden solchermaßen kombiniert, dass jeder Kommunikationskanal auf einer Eingangsfaser einer erfindungsgemäßen Cross-Connect-Schalteinrichtung auf jede beliebige Ausgangsfaser der Einrichtung geschaltet werden kann.
Die Cross-Connect-Schalteinrichtung 100 aus 4 lässt sich zu einer Cross-Connect-Schalteinrichtung für eine größere Zahl von Wellenlängenkanälen je Faser erweitern. Dies wird in 5A und B veranschaulicht, welche die Erweiterung auf eine Cross-Connect-Schalteinrichtung 200, 300 mit 4 bzw. 8 Wellenlängenkanälen je Faser zeigen.
Im Allgemeinen kann für ein System aus zwei Eingangsfasern mit einer beliebigen Zahl von Wellenlängenkanälen je Faser ein erster 2×2-Raumschalter 18 benutzt werden, um die mit gesamten Fasern assoziierten Gruppen von Kanälen zu schalten, falls mehr als die Hälfte aller Wellenlängenkanäle dieser Fasern auf eine andere Faser kreuzverbunden werden müssen. Auf den Raumschalter 18 folgt eine weitere, kleinere Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 mit 2 Eingangs- und 2 Ausgangsfasern, jedoch nur der halben Zahl von zu schaltenden Kanälen je Faser im Vergleich zu der Cross-Connect-Schalteinrichtung 100, 200, 300. Die Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 weist eine geringere Dimension auf als die Cross-Connect-Schalteinrichtung 100, 200, 300 und kann entweder aus einem herkömmlichen 2×2-Cross-Connect-Schalter bestehen oder ihrerseits aus einer Cross-Connect-Schalteinrichtung bestehen, die in ihrer Struktur der Einrichtung 100 ähnelt, jedoch von niedriger Dimension ist, d. h., sie kann einen weiteren 2×2-Raumschalter 18 aufweisen, der über Verteiler mit einer noch kleineren Cross-Connect-Schalteinrichtung verbunden ist, usw. Bei diesen Ausführungsformen verfügen die Filter vorzugsweise über die notwendige Durchstimmbarkeit, mit der sie in der Lage dazu sind, einen beliebigen der Kanäle auf den Eingangsfasern 101, 102 auszuwählen.
Zum Beispiel ist in 5A schematisch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die eine Cross-Connect-Schalteinrichtung 200 mit zwei Eingangsfasern 101, 102 aufweist, die vier Wellenlängenkanäle je Faser an einen 2×2-Raumschalter 18 führt. Der 2×2-Raumschalter 18 wird dazu benutzt, die Gruppen von Kanälen ganzer Fasern (en bloc) zu schalten, falls mehr als die Hälfte aller Wellenlängenkanäle auf diesen Fasern auf eine andere Ausgangsfaser 202, 201 kreuzverbunden werden müssen. Mit Hilfe einer Kombination aus Verzweigern und Filtern werden über partielles Demultiplexieren individuelle Kanäle extrahiert. Die Ausgangsfasern 111, 112 des Raumschalters 18 sind mit Verzweigern 21-1 bzw. 21-2 versehen. Die Verzweiger 21-2 und 21-2 duplizieren die vier Kanäle auf jeder der Fasern 111 bzw. 112 auf zwei Fasern 113, 115 bzw. 114, 116, wobei die Kanäle auf den Fasern 111 und 112 auch direkt zu einer 2×2-Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 (OXC (2,2)) geführt werden. Von den Filtern 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 auf den Fasern 113, 115 bzw. 114, 116 werden diejenigen Wellenlängenkanäle ausgewählt, die ohne ein Schalten in der Einrichtung 19 für eine Ausgangsfaser 201, 202 bestimmt sind. Die verbleibende Hälfte der Kanäle (zwei je Faser) auf den Fasern 111 bzw. 112 wird von der 2×2-Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 geschaltet, welche jeden beliebigen der zwei Kanäle je Eingangsfaser auf jede beliebige ihrer Ausgangsfasern schalten kann. Die Ausgänge aus dem Schalter 19 und den Filtern 20-1...20-4 werden in Kombinatoren oder Multiplexierern 22-1 und 22-2 auf Ausgangsfasern 201, 202 multiplexiert oder kombiniert.
Die Erweiterung dieser Ausführungsform auf 8 Kanäle je Eingangsfaser 101, 102 wird in 5B gezeigt. Bei der Cross-Connect-Schalteinrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform kann ein erster 2×2-Raumschalter 18 benutzt werden, um die Gruppen von Wellenlängenkanälen ganzer Fasern zu schalten, falls mehr als die Hälfte aller Wellenlängenkanäle dieser Fasern auf eine andere Faser kreuzverbunden werden müssen. Die Verzweiger 21-1 und 21-2 duplizieren die Kanäle auf den Ausgangsfasern 111, 112 des Raumschalters 18 auf vier zusätzliche Fasern 113, 115, 117, 119 bzw. 114, 116, 118, 120. Die Wellenlängenkanäle, die direkt auf die Ausgangsfaser 201 übertragen werden sollen, werden von durchstimmbaren Filtern 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 gewählt, und die Wellenlängenkanäle, die direkt auf die Ausgangsfaser 202 übertragen werden sollen, werden von durchstimmbaren Filtern 20-5, 20-6, 20-7, 20-8 gewählt. Durchstimmbare Filter 20 und Verzweiger 21 bilden einen partiellen Demultiplexierer für das selektive Extrahieren einzelner Kanäle aus Gruppen von Kanälen auf den Eingangsfasern aus. Die verbleibenden Kanäle (d. h., diejenigen Kanäle, die in dem partiellen Demultiplexierschritt nicht gewählt wurden – dies ist die Hälfte der Gesamtzahl von Kanälen je Faser, also 4), werden von der optischen Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 geschaltet, bei welcher es sich in diesem Falle um einen Schalter mit zwei Eingangsfasern und vier Kanälen je Faser (OXC (2,4)) handelt. Die Ausgänge aus den Filtern 20-1...20-8 und der Cross-Connect-Schalteinrichtung 19 werden in Multiplexierern oder Kombinatoren 22-1 und 22-2 auf die jeweilige Ausgangsfaser 201, 202 kombiniert oder multiplexiert.
Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Cross-Connect-Schalteinrichtungen 100, 200, 300 bestehen darin, dass sich jede Cross-Connect-Einrichtung 100, 200, 300 unter Verwendung von progressivem seriellem Raumschalten, das nachstehend eingehender beschrieben werden wird, einfach auf eine höhere Zahl von Wellenlängenkanälen je Faser aktualisieren lässt. Ferner ergibt sich eine wesentliche Reduktion der Zahl erforderlicher Raumschalter. Für eine Cross-Connect-Einrichtung, die einen modularen Aufbau und progressives serielles Raumschalten gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt, sind keine Einschränkungen hinsichtlich des eingesetzten Typs von Raumschalter und/oder durchstimmbarem Filter vorgesehen. Cross-Connect-Schalteinrichtungen 100, 200, 300 können gemäß der vorliegenden Erfindung auch als mindestens eine der optischen 2,2^M-Cross-Connect-Einrichtungen (OXC(2,2^M)) der in 3 gezeigten Struktur für mehr als 2 Eingangs- und Ausgangsfasern benutzt werden. Die reduzierte Zahl elementarer 2×2-Raumschalter kann anhand von High-Density-WDM mit 64 Wellenlängenkanälen je Faser und für eine Cross-Connect-Einrichtung mit 4 Eingangs- und Ausgangsfasern veranschaulicht werden. Die normale Architektur (3) benötigt 384 Schalter; die vorliegende Erfindung benötigt lediglich 42 Raumschalter, um dieselben Ergebnisse zu erzielen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Cross-Connect-Einrichtung 100, 200, 300 eine sehr einfache Struktur aufweisen kann, wenn ihre Dimension fest ist.
In 6 wird schematisch eine Cross-Connect-Einrichtung 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Fall von 2 Fasern und 8 Kanälen je Faser gezeigt, die progressives serielles Raumschalten einsetzt. Diese Cross-Connect-Einrichtung 400 besteht aus 3 Stufen 410, 420, 430. Die erste Stufe 410 besteht aus einer Serie verschachtelter 2×2-Raumschalter 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, die jeweils mit ihren eigenen Verzweigern 21-1-1, 21-2-1...21-2-3 kombiniert sind, und diese Stufe kann als integrierter photonischer Schaltkreis (PIC) fabriziert werden. Die zweite Stufe 420 weist mehrere Filter 20-1...20-16 auf.
Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Filtern um durchstimmbare Filter. Die Filter 20-1...20-16 wählen diejenigen Wellenlängenkanäle aus, die, ohne den nächsten Raumfilter 18 in der Kaskade zu durchlaufen, an die jeweilige Ausgangsfaser 201, 202 weitergeleitet werden müssen, und bilden somit zusammen mit den Verzweigern einen verteilten partiellen Demultiplexierer aus. Es sei darauf hingewiesen, dass die direkt mit dem letzten Schalter 18-4 der Kaskade aus Schaltern 18-1...18-4 verbundenen Filter 20 nach dem Raumschalter 18-4 angeordnet sind. Aufgrund der Linearität der Schalt- und Filtervorgänge ändert dies nichts an der Funktionalität der Einrichtung. Jeder Raumschalter 18-1...18-4 wird dazu benutzt, alle Wellenlängenkanäle ganzer Eingangsfasern zu schalten, wenn mehr als die Hälfte aller Wellenlängenkanäle dieser Fasern auf eine andere Faser kreuzverbunden werden müssen. Jeder 2×2-Raumschalter 18-1...18-4 weist zwei Eingangsfasern auf, aber die Zahl der Kanäle je Faser, die aktiv gewählt werden müssen, verringert sich bei jeder Stufe der seriellen Kaskade aus Raumschaltern 18-1...18-4 um einen Faktor zwei. Daher wird diese Art des Schaltens gemäß der vorliegenden Erfindung als progressives serielles Raumschalten beschrieben.
Bei den obenstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde die Wellenlängenkonversion ausgelassen, um die Erklärung zu vereinfachen. Das Prinzip, Gruppen von Kanälen zunächst in der Raumdomäne zu schalten, lässt sich auch anwenden, wenn volle Konnektivität und Wellenlängenkonversion benötigt werden. 7A und B zeigen schematisch Cross-Connect-Schalteinrichtungen 100, die weitere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind. Für eine allgemeine Beschreibung der Cross-Connect-Einrichtungen 100 aus 7A und 7B wird auf 4A verwiesen. Nachstehend werden nur die Unterschiede behandelt. Wie in 7A schematisch gezeigt ist, wird in jede Faser mit durchstimmbarem Filter 20 ein Wellenlängenkonverter 23-1, 23-2, 23-3, 23-4 aufgenommen, bevor die Kanäle auf diesen Fasern in Multiplexierern 22-1 und 22-2 kombiniert oder multiplexiert werden. Die Ausführungsform aus 7A behält die volle Modularität bei, d. h., die Cross-Connect-Untereinheit 13 kann im Allgemeinen durch progressives serielles Raumschalten gemäß der vorliegenden Erfindung aus weiteren Cross-Connect-Schalteinrichtungen 100, die jedoch eine kleinere Zahl von Kanälen je Faser aufweisen, ausgebildet werden. Cross-Connect-Schalteinrichtungen 100 gemäß dieser Ausführungsform können analog zu den vorstehend anhand von 6 beschriebenen Einrichtungen ohne Wellenlängenkonversion auf modulare Weise aufgebaut werden.
Wenn, wie in 7A gezeigt, in jeder Faser ein Wellenlängenkonverter 23 angeordnet wird, werden mehr Konverter 23 benutzt, als minimal nötig sind. Eine weitere Reduktion der Komponentenanzahl ist möglich, wenn man beachtet, dass höchstens die Hälfte der Kanäle wellenlängenkonvertiert werden müssen. Die folgt aus der Tatsache, dass die Kanalanzahl für alle Ausgangsfasern identisch ist. In 7B wird schematisch eine Cross-Connect-Einrichtung 100 gezeigt, bei der es sich ebenfalls um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, die eine Reduktion der Zahl erforderlicher Wellenlängenkonverter um einen Faktor 2 bietet. In den Ausgangsfasern des Schalters 13 werden nur zwei Wellenlängenkonverter 23-2 und 23-3 benutzt. Ein Nachteil einer solchen Cross-Connect-Einrichtung 100 wie der in 7B gezeigten besteht darin, dass sie nicht genauso modular wie die Einrichtung aus 7A ist, d. h., wenn die Cross-Connect-Einrichtung 100 aus 7B auf eine höhere Zahl von Kanälen je Faser aufgerüstet wird (z. B. auf den Fall von 4 Wellenlängenkanälen je Faser unter Verwendung von progressivem seriellem Raumschalten, wie anhand der Ausführungsform aus 6 erläutert wurde), so muss die Cross-Connect-Einrichtung 100 aus 7B für 2 Wellenlängenkanäle je Faser angepasst werden, bevor diese Cross-Connect-Einrichtung 100 auf eine Cross-Connect-Einrichtung für 4 Kanäle je Faser erweitert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird besonders bevorzugt das von der Ausführungsform aus 6 veranschaulichte progressive serielle Raumschaltkonzept benutzt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Eine Cross-Connect-Einrichtung 100 für 2 Fasern und 2^M Kanäle kann auch aus einem 2×2-Raumschalter 18 und einer herkömmlichen Cross-Connect-Einrichtung 19 für 2 Fasern und 2⁽ ^M-1 ⁾ Kanäle aufgebaut werden, wie in 5B schematisch für M = 3 gezeigt. Die Reduktion der Komponentenanzahl fällt dadurch geringer, jedoch immer noch merklich aus. Bei einer solchen Cross-Connect-Einrichtung wird mindestens das Schalten ganzer Gruppen ausgeführt (Raumschalter 18) sowie mindestens ein Schritt des Auswählens individueller Wellenlängenkanäle (durchstimmbare Filter 20).
Die Verzweiger 21, Kombinatoren oder Multiplexierer 23 und die durchstimmbaren Filter 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können durch Einrichtungen mit äquivalenter Funktion wie etwa durchstimmbare Demultiplexierer und Multiplexierer, z. B. Add-Drop-Multiplexierer (OADM), ersetzt werden. Wenn eine Cross-Connect- Schalteinrichtung für 2 Fasern und 2⁽ ^M-1 ⁾ Kanäle gemäß der vorliegenden Erfindung durchstimmbare Add-Drop-Multiplexierer nutzt, wird nur die halbe Zahl von optischen Add-Drop-Multiplexierern benötigt, als andernfalls in einem herkömmlichen Schalter notwendig gewesen wären. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Cross-Connect-Schalteinrichtung 500 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein 2×2-Raumschalter 18 weist zwei Eingangsfasern 101, 102 auf und kann benutzt werden, um die Gruppe von Kommunikationskanälen auf ganzen Fasern zu schalten, falls mehr als die Hälfte aller Wellenlängenkanäle dieser Fasern auf eine andere Faser kreuzverbunden werden müssen. Die Ausgangsfasern 111, 112 des Raumschalters 18 transportieren alle Wellenlängenkanäle auf jeder dieser Fasern in Richtung der jeweiligen Ausgangsfasern 201, 202. Ein OADM 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 wird benutzt, um einen der Kanäle aus der jeweiligen Faser 111, 112 zu extrahieren (abzuzweigen) und einem 4×4-Schalter 25 zuzuführen. Alle Kanäle, die nach dem ersten Raumschalter 18 nicht von den OADM 24 abgezweigt werden (dies sind mindestens 50% der Kanäle), werden aus der kleineren Cross-Connect-Einrichtung 25 heraus geroutet und können in einer Wellenlängenkanalgruppe beieinander gehalten werden, die kleiner als die im Raumschalter 18 geschaltete Gruppe ist. Diese Reduktion der Anzahl durchstimmbarer optischer Add-Drop-Multiplexierer 24 ist jedoch nur anwendbar, wenn eine Cross-Connect-Einrichtung mit 2^M Fasern und 2^M Kanälen aus einem 2×2-Raumschalter und einer Cross-Connect-Einrichtung für 2^M Fasern und 2^(M-1) Kanäle aufgebaut wird.
Cross-Connect-Schalteinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf Systeme mit einer Zweierpotenz als Kanalanzahl je Faser beschränkt. Vielmehr benötigen Cross-Connect-Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung für 2^M + 1, 2^M + 2, ..., 2^M+1 – 1 Kanäle je Faser dieselbe Zahl von Raumschaltern 18 wie eine Cross-Connect-Einrichtung für 2^M Kanäle je Faser; sie benötigen lediglich mehr Filter 20 und andere Verzweiger 21 und Kombinatoren 22. Dies wird durch einen Vergleich zwischen einer Cross-Connect-Schalteinrichtung 400 für 4 Kanäle je Faser in 9A und einer Cross-Connect-Schalteinrichtung 400 für 7 Kanäle je Faser in 9B veranschaulicht; beide sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 9A und 9B weisen drei Stufen 410, 420, 430 auf, wie bereits für die Ausführungsform aus
6 beschrieben wurde. Die zweite Stufe 420 weist mehrere durchstimmbare Filter 20 auf, und die dritte Stufe 430 weist die Kombinatoren oder Multiplexierer 22 auf. Die Hauptunterschiede liegen in der ersten Stufe 410. In 9A duplizieren die Verzweiger 21 der ersten Stufe der Kaskade 18-1 bis 18-3 aus seriell angeordneten 2×2-Raumschaltern 18 die 4 Kanäle je Faser auf den Ausgangsfasern 111, 112 des ersten Raumschalters 18-1 auf die Fasern 113, 115; 114, 116. Die Duplikate der Kanäle je Faser, d. h. 4, werden direkt in Richtung der Ausgangsfasern 201, 202 geführt, und daraus werden von den Filtern 20-1, 20-2, 20-7, 20-8 zwei der Kanäle gewählt (partiell demultiplexiert). Die Kanäle auf den Fasern 111, 112 werden an einen zweiten Raumschalter 18-2 geführt. In der zweiten und dritten Stufe der Kaskade aus Raumschaltern 18 wird der obenstehende Prozess des Schaltens von Gruppen von Kanälen und der Auswahl individueller Kanäle ausgeführt, wobei von den Filtern 20-3, 20-6 und 20-4, 20-5 in der zweiten bzw. dritten Stufe der Kaskade zwei weitere Kanäle je Ausgangsfaser gewählt werden. In der Ausführungsform aus 9B duplizieren die Verzweiger 21 der ersten Stufe der Kaskade die Kanäle auf den Ausgangsfasern 111, 112 des ersten Raumschalters 18-1 auf 4 parallele Fasern, während die Kanäle auf den Ausgangsfasern 111, 112 direkt an den nächsten Raumschalter 18-2 in der Serie geführt werden. Auf den acht Fasern 113, 115, 117, 119; 114, 116, 118, 120 wird von den Filtern 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 bzw. 20-11, 20-12, 20-13, 20-14 jeweils ein Kanal je Ausgangsfaser gewählt. In der zweiten Stufe der Kaskade nach dem Raumschalter 18-2 werden die Kanäle auf den Ausgangsfasern des Schalters 18-2 auf zwei Fasern dupliziert, aus welchen durch die Filter 20-5, 20-6, 20-9, 20-10 zwei Kanäle für die relevante Ausgangsfaser 201, 202 gewählt werden. Die letzten beiden Kanäle werden in der dritten Stufe der Kaskade von den Filtern 20-7 und 20-8 gewählt. Wenn in die Eingangsfasern 101, 102 ein weiterer Kanal eingefügt wird, um 8 Kanäle je Faser zu erreichen, muss entweder die Kaskade aus Raumschaltern 18 um eine zusätzliche Stufe erweitert werden (siehe 6 als Beispiel für diese Struktur), oder einer der Raumschalter 18, insbesondere der letzte in der Kaskade 18-3, muss durch einen herkömmlichen Cross-Connect-Schalter ersetzt werden, der über 2 Ausgangsfasern verfügt, und jeder der an dieser letzten Stufe ankommenden 2 Kanäle je Faser kann auf eine der beiden Ausgangsfasern geschaltet werden. Beide genannten Alternativen sind separate Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Eine Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Wellenlängenfiltern mit fester Wellenlänge 20 implementiert werden, falls alle Kanäle vor dem Eintritt in die Cross-Connect-Einrichtung wellenlängenkonvertiert werden können. Durch geeignete Wahl der Wellenlängenkonversion kann die erforderliche Auswahl der Wellenlängenkanäle durch eine Cross-Connect-Einrichtung mit nicht durchstimmbaren Filtern ebenso anpassbar wie bei einer Cross-Connect-Einrichtung mit durchstimmbaren Filtern gemacht werden. Eine derartige Wellenlängenkonversion kann absichtlich aufgenommen werden, oder sie kann bereits vorhanden sein, z. B. als Teil von Regenerationsschaltkreisen. 10 zeigt schematisch eine Cross-Connect-Einrichtung 600 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Wellenlängenfiltern mit fester Wellenlänge 20 und vorheriger Wellenlängenkonversion. Diese Einrichtung umfasst die drei Stufen 410, 420, 430 aus 6, 9A oder 9B mit einer Modifikation in der zweiten Stufe 420, nämlich dass die Filter 20 eine feste Wellenlänge aufweisen. Außerdem gibt es eine zusätzliche vierte Stufe 440, in welcher die Gruppen von Kanälen auf den beiden Eingangsfasern 101, 102 zuerst jeweils in Demultiplexierern 26-1 bzw. 26-2 demultiplexiert werden, und jeder der mehreren abgehenden Wellenlängenkanäle kann in Wellenlängenkonvertern 27 wellenlängenkonvertiert, daraufhin in Multiplexierern 28 auf zwei Fasern multiplexiert und danach an den Raumschalter 18-1 geführt werden. Eine zusätzlichen Möglichkeit zur Wellenlängenkonversion muss nach oder in der Cross-Connect-Einrichtung 600 aufgenommen werden, wenn die Kanäle auf den Ausgangsfasern 201, 202 dieselbe Wellenlänge aufweisen müssen wie die ankommenden Kanäle auf den Eingangsfasern 101, 102.
Wenn eine reduzierte Funktionalität toleriert werden kann, kann die Cross-Connect-Einrichtung 600 aus 10 auch ohne Wellenlängenkonversion benutzt werden. Eine solche Cross-Connect-Einrichtung 700, bei welcher es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, wird schematisch in 11 gezeigt. Die Cross-Connect-Einrichtung 700 weist die anhand von 6 und 9 beschriebene Kaskade aus Raumschaltern 18-1...18-3 auf, jedoch werden die Kanäle auf den Ausgangsfasern der Verzweiger 21 und des abschließenden Schalters 18-3 von den Multiplexierern 29-1, 29-2, deren Funktion äquivalent zu der Funktion der Filter 20 mit fester Wellenlänge und der Multiplexierer 23 der Cross-Connect-Einrichtung 600 aus 10 ist, nach der Wellenlänge gewählt und kombiniert oder multiplexiert. Die Cross-Connect-Einrichtung 700 aus 11 weist den Nachteil auf, dass Gruppen von Kanälen nur gemäß festen Wellenlängen kreuzverbunden werden können, statt adaptiv durch durchstimmbare Filter gewählt zu werden, jedoch weist diese Cross-Connect-Einrichtung 700 den großen Vorteil einer einfachen Struktur auf, die sich am besten für die Implementation als integrierter photonischer Schaltkreis (PIC) eignet.
Bei der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden nur zwei Eingangsfasern 101, 102 betrachtet. Die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt und kann jede beliebige Zahl von Eingangsfasern aufweisen. Cross-Connect-Einrichtungen mit mehr als zwei Eingangs- und Ausgangsfasern können zum Beispiel, wie in 3 angedeutet, unter Verwendung mehrerer 2×2-Cross-Connect-Schalteinrichtungen (OXC in 3), von denen mindestens eine eine Schalteinrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, konstruiert werden.
Alternativ hierzu können die Cross-Connect-Einrichtung und/oder das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das aus abwechselndem Raumschalten und Demultiplexieren besteht und möglicherweise auch Filtern und progressives serielles Raumschalten umfasst, auch direkt auf den Fall angewendet werden, dass mehr als 2 Eingangs- und Ausgangsfasern vorliegen. 12 zeigt schematisch eine Cross-Connect-Einrichtung 800 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für 4 Eingangs- und 4 Ausgangsfasern 101, 102, 103, 104. Zu Erläuterungszwecken kann angenommen werden, dass jede der Fasern 8 Wellenlängenkanäle transportiert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Einrichtung 800 weist einen ersten 4×4-Raumschalter 7 auf. In dem Schalter 7 werden die Gruppen von Wellenlängenkanälen ganzer Fasern geschaltet, was bedeutet, dass die zu derselben Eingangsfaser 101, 102, 103, 104 gehörenden Kanäle in Richtung derselben Ausgangsfaser 201, 202, 203, 204 geschaltet werden. Die Gruppe von Kanälen auf jeder Eingangsfaser 101...104 wird geschaltet, wenn mehr als eine Zahl „A" von Kanälen in Richtung einer Ausgangsfaser geschaltet werden muss, wobei die Zahl „A" größer oder gleich dem Quotienten aus der Zahl von Kanälen je Faser und der Zahl von Eingangsfasern ist (hier sind dies 25%). Nach dem ersten Schalter 7 duplizieren Verzweiger 8-1, 8-2, 8-3 und 8-4 die Kanäle jeder der Ausgangsfasern 111, 112, 113, 114 des Schalters 7 auf zwei weitere Fasern. Auf diesen Fasern werden von durchstimmbaren Filtern 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6, 10-7, 10-8 zwei Kanäle je Faser (insgesamt 8) ausgefiltert (partiell demultiplexiert). Dann wird eine Cross-Connect-Einrichtung 9 mit 4 Eingangs- und 4 Ausgangsfasern, die 6 Kanäle je Faser transportieren, benutzt, um die verbleibenden Kanäle zu schalten. Abschließend werden die gewählten Kanäle von Multiplexierern oder Kombinatoren 11-1, 11-2, 11-3, 11-4 multiplexiert oder kombiniert. Zwischen der Cross-Connect-Einrichtung 800 aus 12 und der Einrichtung 300 aus 5B lässt sich eine konzeptuelle Ähnlichkeit erkennen, jedoch mit dem Unterschied, dass jetzt vier Eingangs- und Ausgangsfasern vorliegen. Genau so, wie anhand von 6 beschrieben wurde, kann auch die Cross-Connect-Einrichtung 9 unter Verwendung von progressivem seriellem Raumschalten auf progressive modulare Weise als kleinere, aber gleichartige Version der originalen Cross-Connect-Einrichtung 800 konstruiert werden. Zum Beispiel kann diese Cross-Connect-Einrichtung 9 einen weiteren 4×4-Raumschalter, Mittel zum Abzweigen von 2 Kanälen je Ausgangsfaser des weiteren 4×4-Raumschalters und eine weitere 4×4-Cross-Connect-Einrichtung mit Fasern, die jeweils 4 Kanäle transportieren, aufweisen. Das Prinzip des progressiven seriellen Raumschaltens gemäß der vorliegenden Erfindung kann fortgesetzt werden, indem 1 Kanal je Faser aus den Ausgängen des weiteren 4×4-Cross-Connect-Schalters abgezweigt und diese Prozedur wiederholt wird, bis man eine 4×4-Cross-Connect-Einrichtung mit vier Ausgangsfasern erhält, die je 1 Kanal transportieren. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie oben bemerkt wurde, die verschachtelte Konstruktion von Raumschalten in einer seriellen Kaskade, wie sie von 6 veranschaulicht wird, auch an einer Zwischenposition gestoppt und mit einer herkömmlichen Cross-Connect-Einrichtung abgeschlossen werden kann, die dazu in der Lage ist, aus einer vorbestimmten Zahl von Kanälen je Faser beliebige Kanäle auf eine beliebige der Ausgangsfasern zu schalten.
Im Allgemeinen wird gemäß einer generalisierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Cross-Connect-Einrichtung mit N_f Eingangs- und Ausgangsfasern und N_l Kanälen je Faser ein N_f×N_f-Raumschalter bereitgestellt, nach welchem ein Maximum von [N_l/2(N_f – 1)] Fasern je. Ausgangsfaser des N_f×_f-Raumschalters abgezweigt oder partiell demultiplexiert werden, wobei [N_l/2(N_f – 1)] die kleinste Ganzzahl ist, die größer oder gleich N_l/2(N_f – 1) ist. Nach dieser Stufe wird eine Cross-Connect-Einrichtung mit N_f Eingangs- und Ausgangsfasern mit mindestens N_l – [N_l/2(N_f– 1)] Kanälen je Faser bereitgestellt, usw.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kombination aus progressivem und nicht progressivem seriellem Raumschalten (direktes und indirektes serielles Raumschalten) angewendet werden. Zum Beispiel kann die in 12 gezeigte Cross-Connect-Einrichtung 800 mit 4 Eingangs- und 4 Ausgangsfasern, die jeweils 6 Kanäle transportieren, äquivalent unter Verwendung mehrerer OXC konstruiert werden, wie in 3 gezeigt ist, wobei mindestens eine der OXC eine Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Eine solche Cross-Connect-Schalteinrichtung 900 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird schematisch in 13 gezeigt. Die komplette Einrichtung 900 weist 5 Eingangsfasern 101 bis 105 und fünf Ausgangsfasern 201 bis 205 auf. In der Einrichtung 900 sind mehrere Schaltmodule 1-1...1-4 bereitgestellt. Mindestens eines dieser Module 1 weist eine geringere Zahl von Eingangs- und Ausgangsfasern als die Haupteinrichtung 900 auf. Zum Beispiel weist das Modul 1-1 zwei Eingangsfasern (101, 102) und zwei Ausgangsfasern (301, 302) auf. Das Modul 1-1 ist eine Cross-Connect-Schalteinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie z. B. in 6 gezeigt. Es kann zum Beispiel drei Raumschalter 18 in einer Kaskade mit Verzweigern 21, durchstimmbaren oder nicht durchstimmbaren Filtern 20 und Kombinatoren 22 aufweisen.
Bei der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden Verzweiger 20 und Multiplexierer oder Kombinatoren 22 benutzt. In den verschiedenen Zeichnungen und Ausführungsformen werden Verzweiger 20 und Kombinatoren 22 wie in 14 (linker Teil) dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass stattdessen die in 14 (rechter Teil) gezeigte und aus funktioneller Sicht äquivalente Struktur benutzt werden kann. Ferner können die unter Bezugnahme auf beliebige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erwähnten Verzweiger ein frei wählbares Teilerverhältnis aufweisen, d. h. das Verzeichnis, das die über die Ausgangsfasern des Verzweigers verteilte Leistungsverteilung angibt. Bei allen Cross-Connect-Einrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedes geeignete Teilerverhältnis akzeptabel.
Eine Cross-Connect-Schalteinrichtung 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird schematisch in 15 gezeigt. Mehrere der vorstehenden Ausführungsformen wurden unter Bezugnahme auf serielles Raumschalten beschrieben. Die Einrichtung 50 dagegen nutzt paralleles Raumschalten. Die Cross-Connect-Einrichtung 50 lässt sich als fünf Stufen 501 bis 505 darstellen. In der ersten Stufe 501 werden die Kanäle auf ankommenden Leitungen oder Fasern 101, 102 demultiplexiert. Zum Beispiel gibt es, wie in 15 gezeigt, 8 Kanäle je Faser 101, 102, und diese werden mittels Verzweigern 51 und durchstimmbaren Filtern 52 – je einer für jeden Kanal – demultiplexiert. In einer optionalen Stufe 502 können die Wellenlängen der einzelnen demultiplexierten Kanäle unter Verwendung von Wellenlängenkonvertern 53 – einer je demultiplexierter Kanal – konvertiert werden. Die Wellenlängenkonversion wird eingesetzt, um Konflikte beim Neukombinieren von Kanälen mit gleicher Wellenlänge auf eine Ausgangsfaser zu vermeiden. In der Stufe 503 werden die demultiplexierten Kanäle unter Verwendung von Kombinatoren oder Multiplexierern zu Gruppen von Kanälen kombiniert. Diese Gruppen können einen einzelnen Kanal oder eine Untermenge der Gesamtzahl von Kanälen umfassen. Die Wirkung der Stufen 501 bis 503 besteht darin, Gruppen von Kanälen auf den Eingangsfasern 101, 102 partiell zu individuellen Kanälen und neuen Gruppen von Kanälen zu demultiplexieren. Dies wird durch einen kompletten Demultiplexierschritt in Stufe 501 gefolgt von einem partiellen Neukombinierschritt in Stufe 503 erzielt. Dies steht im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen, bei welchen der partielle Demultiplexierschritt zur Auswahl einzelner Kanäle durch Verzweigen und Filtern erfolgt. In Stufe 504 werden die gruppierten Kanäle zu parallel angeordneten 2×2-Raumschaltern 55 geführt, welche alle Wellenlängen einer Gruppe auf einer Eingangsfaser 101, 102 in Richtung von Ausgangsfasern 201, 202 schalten, falls mehr als die Hälfte der Kanäle auf einer Eingangsfaser 101, 102 in Richtung einer gegebenen Ausgangsfaser 202, 201 geschaltet werden müssen. Schließlich werden in Schritt 505 die geschalteten Gruppen in Kombinatoren oder Multiplexierern 56 auf die Ausgangsfasern 201, 202 kombiniert.
Diese Ausführungsform ist unter Verwendung der Schritte des Demultiplexierens, Gruppierens, gruppierten Schaltens und Neukombinierens dazu in der Lage, jeden beliebigen Kanal von einer Eingangsfaser 101, 102 auf eine beliebige Ausgangsfaser 201, 202 zu schalten. Das gruppierte Schalten erfolgt in parallelen Raumschaltern 55. Falls mehr als zwei Eingangsfasern vorliegen, so erfolgt für N_i Eingangsfasern und N_c Kanäle je Faser das gruppierte Schalten, falls mehr als N_i/N_c Kanäle auf eine andere Ausgangsfaser geschaltet werden müssen.
Zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind:
Aspekt 1: Cross-Connect-Einrichtung mit N_f ersten Eingangsfasern und N_f ersten Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, N_f·N_l Kanäle zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die ersten Eingangsfasern verteilt sind, und die Folgendes aufweist:
einen Schalter, der die N_f ersten Eingangsfasern als Eingangsfasern und N_f zweite Ausgangsfasern aufweist und für jede der ersten Eingangsfasern alle Kanäle auf eine der zweiten Ausgangsfasern schaltet;
N_f Verzweiger, die jeweils eine der zweiten Ausgangsfasern als zweite Eingangsfaser und mehrere dritte Ausgangsfasern aufweisen;
eine Wähl- und Schalteinrichtung mit N_f dritten Eingangsfasern und N_f vierten Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, eine erste Zahl von Kanälen zu schalten, die streng kleiner als N_f·N_l ist, und wobei die Wähl- und Schalteinrichtung eine Untermenge der Kanäle der zweiten Ausgangsfasern schaltet;
mehrere Filter, wobei ein Teil der Filter eine der dritten Ausgangsfasern als vierte Eingangsfaser und eine fünfte Ausgangsfaser aufweist; und
mehrere Kombinatoren, die jeweils mehrere fünfte Eingangsfasern und eine der ersten Ausgangsfasern als Ausgangsfaser aufweisen und jeweils eine Untermenge der dritten Ausgangsfasern mit einer der vierten Ausgangsfasern kombinieren.
Aspekt 2: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 1, wobei eine Zahl D die kleinste Ganzzahl ist, die größer oder gleich N_l/2(N_f – 1) ist, eine Zahl E eine von null verschiedene Ganzzahl ist, die kleiner oder gleich D ist, und die erste Zahl größer oder gleich N_f·(N_l – E) ist.
Aspekt 3: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 2, wobei die Verzweiger E + 1 Ausgangsfasern aufweisen, die Kombinatoren E + 1 Eingangsfasern aufweisen und die Zahl der mehreren Filter gleich N_f·E ist.
Aspekt 4: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 3, wobei
jede der zweiten Ausgangsfasern mit einer der zweiten Eingangsfasern verbunden ist;
jede der dritten Eingangsfasern mit einer der dritten Ausgangsfasern verbunden ist, wobei die dritten Eingangsfasern nicht mit demselben Verzweiger verbunden sind; und
jede der vierten Eingangsfasern mit einer der dritten Ausgangsfasern verbunden ist.
Aspekt 5: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 4, wobei
jede der vierten Ausgangsfasern mit einer der fünften Eingangsfasern verbunden ist, wobei die vierten Ausgangsfasern nicht mit demselben Kombinator verbunden sind; und
jede der fünften Ausgangsfasern mit einer der fünften Eingangsfasern verbunden ist.
Aspekt 6: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 5, wobei die Wähl- und Schalteinrichtung auf solche Weise konfiguriert ist, dass sie im Wesentlichen dieselbe Funktionalität und Struktur wie die Cross-Connect-Einrichtung aufweist.
Aspekt 7: Cross-Connect-Einrichtung mit zwei ersten Eingangsfasern und zwei ersten Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, eine erste gerade Anzahl von Kanälen zu schalten, wobei die erste Anzahl größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die beiden Eingangsfasern verteilt sind, und die Folgendes aufweist:
einen Schalter, der die ersten Eingangsfasern als Eingangsfasern und zwei zweite Ausgangsfasern aufweist und für jede der ersten Eingangsfasern alle Kanäle auf eine der zweiten Ausgangsfasern schaltet;
zwei Verzweiger, die jeweils eine der zweiten Ausgangsfasern als zweiten Eingang und mehrere dritte Ausgangsfasern aufweisen;
eine Wähl- und Schalteinrichtung mit zwei dritten Eingangsfasern und zwei vierten Ausgangsfasern, die dazu in der Lage ist, eine zweite gerade Anzahl von Kanälen zu schalten, welche größer oder gleich der Hälfte der ersten geraden Anzahl von Kanälen ist, und wobei die Schalt- und Wähleinrichtung eine Untermenge der Kanäle der zweiten Ausgangsfasern schaltet;
mehrere Filter, wobei ein Teil der Filter eine der dritten Ausgangsfasern als vierte Eingangsfaser und eine fünfte Ausgangsfaser aufweist; und
zwei Kombinatoren, die jeweils mehrere fünfte Eingangsfasern und eine der ersten Ausgangsfasern als Ausgangsfaser aufweisen und jeweils eine Untermenge der dritten Ausgangsfasern mit einer der vierten Ausgangsfasern kombinieren.
Aspekt 8: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 7, wobei die erste gerade Anzahl von Kanälen gleich 2^N + 2·M ist, wobei N eine Ganzzahl ist, die streng größer als 1 ist, und 2·M eine Ganzzahl ist, die größer oder gleich null und streng kleiner als 2^N ist mit einer Ganzzahl M, wobei eine erste Zahl A die größte Ganzzahl ist, die kleiner als 2^(N – 2) + M/2 ist, eine zweite Zahl B eine Ganzzahl ist, die größer oder gleich der ersten Zahl A und streng kleiner als 2^(N – 1) + M ist, und die zweite gerade Anzahl von Kanälen 2·B ist.
Aspekt 9: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 8, wobei eine dritte Zahl C die Differenz zwischen 2^(N – 1) + M und der zweiten Zahl B ist, die Verzweiger C + 1 Ausgangsfasern aufweisen, die Kombinatoren C + 1 Eingangsfasern aufweisen und die Zahl der mehreren Filter 2·C ist.
Aspekt 10: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 9, wobei
jede der zweiten Ausgangsfasern mit einer der zweiten Eingangsfasern verbunden ist;
jede der dritten Eingangsfasern mit einer der fünften Ausgangsfasern verbunden ist, wobei die dritten Eingangsfasern nicht mit demselben Verzweiger verbunden sind; und
jede der vierten Eingangsfasern mit einer der dritten Ausgangsfasern verbunden ist.
Aspekt 11: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 10, wobei
jede der vierten Ausgangsfasern mit einer der fünften Eingangsfasern verbunden ist, wobei die fünften Ausgangsfasern niemals mit demselben Kombinator verbunden sind; und
jede der fünften Ausgangsfasern mit einer der fünften Eingangsfasern verbunden ist.
Aspekt 12: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 11, wobei die Wähl- und Schalteinrichtungen solchermaßen konfiguriert sind, dass sie im Wesentlichen dieselbe Funktionalität und Struktur wie die Cross-Connect-Einrichtung aufweisen, mit Ausnahme der abschließenden Schalt- und Wähleinrichtung, welche dazu in der Lage ist, eine vorbestimmte Anzahl von Kanälen zu schalten, wobei die Anzahl eine geradzahlige Ganzzahl ist, die streng größer als eins ist.
Aspekt 13: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei die vorbestimmte Anzahl von Kanälen gleich zwei ist;
die zweite Wähl- und Schalteinrichtung mit zwei ersten Eingangsfasern und zwei ersten Ausgangsfasern Folgendes aufweist:
einen Schalter, der die ersten Ausgangsfasern als Ausgänge und zwei zweite Eingangsfasern aufweist;
zwei Filter, die jeweils eine der ersten Eingangsfasern als Eingangsfaser und eine zweite Ausgangsfaser aufweisen; und
wobei jede der zweiten Eingangsfasern mit einer der zweiten Ausgangsfasern verbunden ist.
Aspekt 14: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei die vorbestimmte Anzahl von Kanälen gleich zwei ist;
die zweite Wähl- und Schalteinrichtung mit zwei ersten Eingangsfasern und zwei ersten Ausgangsfasern Folgendes aufweist:
einen Schalter, der die ersten Eingangsfasern als Eingänge und zwei zweite Ausgangsfasern aufweist;
zwei Filter, die jeweils eine der ersten Ausgangsfasern als Ausgangsfasern und eine zweite Eingangsfaser aufweisen; und
wobei jede der zweiten Eingangsfasern mit einer der zweiten Ausgangsfasern verbunden ist.
Aspekt 15: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 14, wobei die Cross-Connect-Einrichtung in einem integrierten photonischen Schaltkreis implementiert ist.
Aspekt 16: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei die Filter durchstimmbar sind.
Aspekt 17: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei die Filter nicht durchstimmbar sind.
Aspekt 18: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei jeder der Filter eine Kaskade aus einem durchstimmbaren Filter und einem Wellenlängenkonverter aufweist.
Aspekt 19: Cross-Connect-Einrichtung gemäß Aspekt 12, wobei eine Hälfte der Filter Kaskaden aus einem durchstimmbaren Filter und einem Wellenlängenkonverter aufweisen und die andere Hälfte der Filter durchstimmbar sind.
Aspekt 20: Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsfasern verteilt sind, auf N_f·N_l Kanäle, die gleichmäßig über N_f Ausgangsfasern verteilt sind, welches die folgenden Schritte umfasst: Definieren einer Menge aus N_f Zwischenfasern einer ersten Art; Definieren einer Menge aus N_f Zwischenfasern einer zweiten Art; Schalten der Kanäle für jede der Eingangsfasern auf eine der ersten Zwischenfasern einer ersten Art, wobei Kanäle verschiedener Eingangsfasern nicht auf dieselbe Zwischenfaser einer ersten Art geschaltet werden; und danach
Anwenden eines Verfahrens zum Schalten einer Anzahl von Kanälen, die gleichmäßig über die Zwischenfasern einer ersten Art verteilt sind, auf die Zwischenfasern einer zweiten Art.
Aspekt 21: Verfahren gemäß Aspekt 20, wobei die Zahl von Kanälen der Zwischenfasern einer ersten Art durch Verzweigen der Zwischenfasern einer ersten Art in mehrere Zwischenfasern einer dritten Art bestimmt wird.
Aspekt 22: Verfahren gemäß Aspekt 21, wobei jede der Ausgangsfasern mindestens die Kanäle einer der Zwischenfasern einer zweiten Art umfasst.
Aspekt 23: Verfahren gemäß Aspekt 22, wobei das Verfahren zum Schalten einer Anzahl von Kanälen auf die Kanäle der N_f Zwischenfasern einer dritten Art angewendet wird.
Aspekt 24: Verfahren zum Schalten einer ersten geraden Anzahl von Kanälen, die gleichmäßig über eine erste und eine zweite Eingangsfaser verteilt sind, auf eine erste gerade Anzahl von Kanälen, die gleichmäßig über eine erste und eine zweite Ausgangsfaser verteilt sind, welches die folgenden Schritte umfasst:
Definieren einer ersten und einer zweiten Zwischenfaser einer ersten Art;
Definieren einer ersten und einer zweiten Zwischenfaser einer zweiten Art;
Schalten aller Kanäle der ersten Eingangsfaser auf die erste Zwischenfaser einer ersten Art und aller Kanäle der zweiten Eingangsfaser auf die zweite Zwischenfaser einer ersten Art, wenn weniger als die Hälfte oder genau die Hälfte der Kanäle der ersten Eingangsfaser auf die erste Ausgangsfaser geschaltet werden müssen;
Schalten aller Kanäle der ersten Eingangsfaser auf die zweite Zwischenfaser einer ersten Art und aller Kanäle der zweiten Eingangsfaser auf die zweite Zwischenfaser einer zweiten Art, wenn mehr als die Hälfte der Kanäle der ersten Eingangsfaser auf die zweite Ausgangsfaser geschaltet werden müssen; danach
Anwenden eines Verfahrens zum Schalten einer zweiten Anzahl von Kanälen, die gleichmäßig über die erste und die zweite Zwischenfaser einer ersten Art verteilt sind, auf die erste und die zweite Zwischenfaser einer zweiten Art, wobei die zweite Anzahl mindestens die Hälfte der ersten Anzahl ist.
Aspekt 25: Verfahren gemäß Aspekt 24, wobei die zweite Anzahl von Kanälen der ersten und der zweiten Zwischenfasern einer ersten Art durch Verzweigen der ersten Zwischenfaser einer ersten Art in mehrere Zwischenfasern einer dritten Art und der zweiten Zwischenfaser einer ersten Art in mehrere Zwischenfasern einer vierten Art bestimmt wird.
Aspekt 26: Verfahren gemäß Aspekt 25, wobei die Anzahl von Kanälen der ersten Ausgangsfaser mindestens alle Kanäle auf der ersten Zwischenfaser einer zweiten Art umfasst und die Anzahl der Kanäle auf der zweiten Ausgangsfaser mindestens alle Kanäle auf der zweiten Zwischenfaser einer zweiten Art umfasst.
Aspekt 27: Verfahren gemäß Aspekt 26, wobei das Verfahren zum Schalten einer zweiten Anzahl von Kanälen auf die Kanäle einer der Zwischenfasern einer dritten Art und auf die Kanäle einer der Zwischenfasern einer vierten Art angewendet wird.
Aspekt 28: Verfahren gemäß Aspekt 27, wobei die Anzahl von Kanälen auf der ersten Ausgangsfaser ferner die Kanäle auf den Zwischenfasern einer dritten Art umfasst mit Ausnahme derjenigen Faser einer dritten Art, deren Kanäle von dem Verfahren zum Schalten einer zweiten Anzahl von Kanälen geschaltet werden, und die Anzahl der Kanäle auf der zweiten Ausgangsfaser ferner die Kanäle auf den Zwischenfasern einer vierten Art umfasst mit Ausnahme derjenigen Faser einer vierten Art, deren Kanäle von dem Verfahren zum Schalten einer zweiten Anzahl von Kanälen geschaltet werden.
Aspekt 29: Verfahren gemäß Aspekt 28, wobei mindestens eine der Zwischenfasern einer dritten Art gefiltert wird und mindestens eine der Zwischenfasern einer vierten Art gefiltert wird.
Aspekt 30: Verfahren gemäß Aspekt 29, wobei die erste und die zweite Zwischenausgangsfaser einer zweiten Art gefiltert werden.
Aspekt 31: Cross-Connect-Schalteinrichtung einer ersten Art mit N_f Eingangsfasern und N_f Ausgangsfasern, wobei jede Eingangsfaser N_l Kanäle transportiert, die Folgendes aufweist:
mehrere Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art, die jeweils eine Anzahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern aufweisen, die streng kleiner als bei der Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art ist; und
mindestens eine der Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art mindestens Folgendes aufweist:
mehrere Schalter; und
eine Wähl- und Schaltkomponente mit einer Anzahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern, die gleich der Anzahl von Eingangsfasern und Ausgangsfasern der Cross-Connect-Einrichtung einer zweiten Art, zu der die Wähl- und Schaltkomponente gehört, ist, und die Wähl- und Schaltkomponente ist dazu in der Lage, eine Anzahl von Kanälen zu schalten, die gleich der Anzahl von Eingangsfasern der Wähl- und Schaltkomponente multipliziert mit einer Zahl ist, die streng kleiner als N_l ist.
Aspekt 32: Einrichtung gemäß Aspekt 31, wobei jede der Eingangsfasern der Cross-Connect-Einrichtung einer ersten Art mindestens einmal unter Verwendung der Cross-Connect-Einrichtungen einer zweiten Art kombiniert wird.
Aspekt 33: Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsfasern verteilt sind, auf N_f·N_l Kanäle, die gleichmäßig über N_f Ausgangsfasern verteilt sind, das folgende Schritte umfasst:
eine endliche Abfolge von Raumschaltschritten; und danach
einen Schalt- und Wählschritt zum Schalten einer Anzahl von Kanälen, die gleich N_f multipliziert mit einer Zahl ist, die streng kleiner als N_l ist.

Claims

Cross-Connect-Schalteinrichtung (100) mit N_f Eingangsleitungen (101, 102) und N_f Ausgangsleitungen (201, 202) und N_l Kanälen je Leitung, die dazu in der Lage ist, jeden beliebigen der N_f·N_l Eingangskanäle auf eine der Ausgangsleitungen (201, 202) zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsleitungen (101, 102) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: einen Raumschalter (18), der mit den Eingangsleitungen (101, 102) der Cross-Connect-Schalteinrichtung (100) wirkverbunden ist und dazu ausgelegt ist, alle Kanäle auf einer Eingangsleitung (101, 102) des Raumschalters (18) en bloc auf eine Ausgangsleitung (111, 112) des Raumschalters (18) zu schalten; einen partiellen Demultiplexierer (20, 21), der zum Wählen mindestens eines individuellen Kanals aus mindestens einer Kanalgruppe mit dem Raumschalter (18) wirkverbunden ist, wobei der partielle Demultiplexierer (20, 21) dazu ausgelegt ist, eine weitere Kanalgruppe sowie den einen gewählten Kanal zu generieren; einen weiteren Schalter (19), der zwischen dem partiellen Demultiplexierer (20, 21) und einer Kombinatoreinheit (22) angeordnet ist und die weitere Kanalgruppe des partiellen Demultiplexierers (20, 21) empfängt und dazu ausgelegt ist, die weitere Kanalgruppe en bloc in Richtung der Kombinatoreinheit (22) zu schalten; und die Kombinatoreinheit (22) zum Kombinieren des gewählten individuellen Kanals und der weiteren Kanalgruppe auf eine Ausgangsleitung (201, 202) der Cross-Connect-Schalteinrichtung (100).
Cross-Connect-Schalteinrichtung mit N_f Eingangsleitungen (101, 102) und N_f Ausgangsleitungen (201, 202) und N_l Kanälen je Leitung, die dazu in der Lage ist, jeden beliebigen der N_f·N_l Eingangskanäle auf eine der Ausgangsleitungen (201, 202) zu schalten, wobei N_f·N_l größer oder gleich vier ist und die Kanäle gleichmäßig über die Eingangsleitungen (101, 102) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: einen partiellen Demultiplexierer (501, 502, 503), der mit den Eingangsleitungen (101, 102) der Cross-Connect-Schalteinrichtung wirkverbunden ist, zum partiellen Demultiplexieren der Kanäle auf einer Eingangsleitung (101, 102) des partiellen Demultiplexierers in mindestens eine Gruppe von Kanälen und einen individuellen Kanal, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l – 1 Kanälen umfasst; mehrere parallel angeordnete Schalter (55), die mit der Ausgangsseite des partiellen Demultiplexierers (501, 502, 503) wirkverbunden sind, wobei mindestens einer der mehreren parallel angeordneten Schalter (55) dazu ausgelegt ist, mindestens eine Kanalgruppe en bloc in Richtung einer Ausgangsleitung des Schalters (55) zu schalten, und mindestens einer der mehreren parallel angeordneten Schalter (55) dazu ausgelegt ist, mindestens einen individuellen Kanal in Richtung einer Ausgangsleitung des Schalters (55) zu schalten; und eine Kombinatoreinheit (505) zum Kombinieren mindestens eines der geschalteten individuellen Kanäle und mindestens einer der geschalteten Gruppen von Kanälen auf eine Ausgangsleitung (201, 202) der Cross-Connect-Schalteinrichtung.
Cross-Connect-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Schalter N_f Eingangsleitungen mit N_c Kanälen je Leitung aufweist und der Schalter dazu ausgelegt ist, die Gruppe aus N_c Kanälen je Eingangsleitung auf eine Ausgangsleitung des Schalters zu schalten, falls mehr als N_c/N_f Kanäle der Eingangskanäle je Leitung auf die betreffende Schalterausgangsleitung geschaltet werden müssen.
Cross-Connect-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der partielle Demultiplexierer (20, 21; 501, 502, 503) eine Verzweigereinrichtung (21-1, 21-2; 51) mit einer Eingangsleitung (111, 112; 101, 102) aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Kanäle auf ihrer Eingangsleitung auf mehrere ihrer Ausgangsfasern zu duplizieren, sowie eine Wähleinrichtung zum Wählen des individuellen Kanals.
Cross-Connect-Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Cross-Connect-Einrichtung eine optische Cross-Connect-Schalteinrichtung ist.
Cross-Connect-Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, soweit dieser von Anspruch 4 abhängig ist, wobei die Wähleinrichtung einen Filter (20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 52) aufweist.
Cross-Connect-Einrichtung nach Anspruch 6, wobei der Filter (20-1, 20-2, 20-3, 20-4; 52) ein durchstimmbarer Filter ist.
Cross-Connect-Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem von Anspruch 1 abhängigen Anspruch, wobei der Raumschalter (18) N_f Ausgangsleitungen (111, 112) und als Eingangsleitungen die N_f ersten Eingangsleitungen (101, 102) aufweist und der Raumschalter (18) für jede der ersten Eingangsleitungen (101, 102) alle Kanäle auf eine der zweiten Ausgangsleitungen (111, 112) schaltet; der partielle Demultiplexierer (20, 21) weist Folgendes auf: N_f Verzweiger (21), die jeweils eine der zweiten Ausgangsleitungen (111, 112) als zweite Eingangsleitung und mehrere dritte Ausgangsleitungen aufweisen, und mehrere Filter (20), wobei ein Teil der Filter eine der dritten Ausgangsleitungen als vierte Eingangsleitung und eine fünfte Ausgangsleitung aufweist; eine Wähl- und Schalteinheit (19) mit N_f dritten Eingangsleitungen und N_f vierten Ausgangsleitungen, die dazu in der Lage ist, eine erste Zahl von Kanälen zu schalten, die streng kleiner als N_f·N_l ist, wobei die Wähl- und Schalteinheit (19) eine Untermenge der Kanäle der zweiten Ausgangsleitungen (111, 112) schaltet; und die Kombinatoreinheit (22) weist Folgendes auf: mehrere Kombinatoren (22-1), die jeweils mehrere fünfte Eingangsleitungen und als Ausgangsleitung eine der ersten Ausgangsleitungen (201, 202) aufweisen, wobei jeder der Kombinatoren (22) Kanäle auf einer Untermenge der dritten Ausgangsleitungen mit einer der vierten Ausgangsleitungen kombiniert.
Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsleitungen (101, 102) verteilt sind, auf N_f·N_l Kanäle, die gleichmäßig über N_f Ausgangsleitungen (201, 202) verteilt sind, wobei es N_l Kanäle je Leitung gibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: a) Durchführen mindestens eines Schaltvorgangs von einer Eingangsleitung (101, 102) auf eine Raumschalter-Ausgangsfaser (111, 112), wobei mindestens eine Kanalgruppe en bloc in Richtung einer der Raumfaser-Ausgangsfasern (111, 112) geschaltet wird, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen umfasst; b) partielles Demultiplexieren, um mindestens einen individuellen Kanal aus mindestens einer Gruppe auf der Raumschalter-Ausgangsfaser (111, 112) zu wählen und eine weitere Kanalgruppe sowie den einen individuellen Kanal zu generieren; c) Durchführen eines weiteren Schaltvorgangs auf der weiteren Kanalgruppe und Schalten der weiteren Kanalgruppe en bloc in Richtung einer der Ausgangsleitungen (201, 202); und d) Kombinieren des gewählten individuellen Kanals und der Gruppe von Kanälen auf eine Ausgangsleitung (201, 202).
Verfahren zum Schalten von N_f·N_l Kanälen, die gleichmäßig über N_f Eingangsleitungen (101, 102) verteilt sind, wobei es N_f·N_l Kanäle gibt, die gleichmäßig über N_f Ausgangsleitungen (201, 202) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: a) partielles Demultiplexieren der Kanäle auf einer Eingangsleitung (101, 102) in mindestens einen individuellen Kanal und mindestens eine Gruppe von Kanälen, wobei eine Kanalgruppe mehrere Kanäle bis zu einem Maximum von N_l Kanälen umfasst; b) paralleles Durchführen mehrerer Schaltvorgänge, wobei mindestens eine Kanalgruppe en bloc in Richtung einer der Ausgangsleitungen (201, 202) geschaltet wird und wobei mindestens ein individueller Kanal in Richtung einer der Ausgangsleitungen (201, 202) geschaltet wird; und c) Kombinieren des mindestens einen individuellen Kanals und der Gruppe von Kanälen auf eine Ausgangsleitung (201, 202).
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei es N_f Kanalgruppen auf N_f Eingangsleitungen (101, 102) mit jeweils N_c Kanälen je Gruppe gibt und eine Gruppe bei dem Schaltvorgang auf eine Ausgangsleitung geschaltet wird, wenn mehr als N_c/N_f Kanäle der Eingangskanäle je Leitung auf die betreffende Ausgangsleitung geschaltet werden müssen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Leitungen optische Fasern sind.