EP1304013A2

EP1304013A2 - Modularer optischer netzwerkknoten

Info

Publication number: EP1304013A2
Application number: EP01953890A
Authority: EP
Inventors: Christian Scheerer; Jörg-Peter ELBERS; Christoph Glingener
Original assignee: Siemens AG; Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG; Siemens Corp
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-04-23
Also published as: US20030128985A1; WO2002011489A2; WO2002011489A3; DE10036700A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkknoten, der optische Eingangssignale in optische Subbänder aufteilt, durch ein Zentralelement bzw. mehrere Zentralelemente bearbeitet und die optischen Subbänder dann wieder zu einem optischen Ausgangssignal rekombiniert. Dem Zentralelement bzw. den Zentralelementen des modularen optischen Netzwerkknotens können verschiedene Funktionalitäten, wie eine Add-Drop-Funktionalität, eine Drop-and-Continue-Funktionalität, eine Multicast-Funktionaliät, eine Broadcast-Funktionalität, eine Ring-Interconnect-Funktionalität und eine Cross-Connect-Funktionalität zugewiesen werden. Je nach Zuweisung einer Funktionalität kann der modulare optische Netzwerkknoten in Netzen mit unterschiedlicher Struktur zum Einsatz kommen.

Description

Beschreibung

Modularer optischer Netzwerkknoten

Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkkno^¬ ten, der eine Verschaltung optischer Signale auf Subbandbasis vornehmen kann und ein Verfahren zur Übertragung optischer Signale in optischen Netzeinrichtungen über diesen modularen optischen Netzwerkknoten.

Optische Netze verwenden die große verfügbare Bandbreite (> 10 THz bei Einmodenfasern) von Glasfasern für eine Nachrichtenübertragung. Für eine effektive Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Übertragungskapazität wird die gesamte Band- breite zweckmäßig weiter unterteilt. Das wird in Systemen hoher Übertragungskapazität üblicherweise durch die Verwendung von Wellenlängenmultiplexern, d.h. durch eine Übertragung unterschiedlicher Kanäle auf verschiedenen optischen Trägerwellenlängen, gewährleistet.

Die Übertragung von Information auf der Grundlage von optischen Netzen erfolgt typischerweise durch eine hierarchische Netzstruktur. Die Übergänge zwischen den einzelnen Hierarchiestufen werden über Netzwerkknoten gewährleistet. Netz- werkknoten sind aber auch für den Aufbau vermaschter Netzto- pologien derselben Hierarchiestufe notwendig. Netzwerkknoten können zudem dafür eingesetzt werden, dass optische Netzelemente auf bestimmte Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche zugreifen können. Je nach Einsatz existieren Netzwerkknoten unterschiedlicher Funktionalität (z.B. OADMs, d.h. optische Add-Drop-Multiplexer, .Ring-Interconnects oder optische Cross- Connects) .

In bisherigen Lösungen werden optische Netzwerkknoten für die Vermittlung von Information oder den Zugriff auf Information oder beides in Kombination eingesetzt. Bei der Vermittlung von Information werden optische Multiplexbündelschalter (OXC, d.h. optische Cross-Connects) eingesetzt, die eine Vermittlung auf Wellenlängenbasis vornehmen. Die Wellenlängenvermittlung auf Basis einzelner Wellenlängen führt aber zu sehr komplexen Lösungen für Vermittlungskonzepte und den Aufbau optischer Netzknoten, wenn große Übertragungskapazitäten bei hoher Kanalzahl gewünscht werden.

Blockierungsfreie Multiplexbündelschalter erfordern bei den angestrebten hohen Kanalzahlen eine große Zahl optischer Schalter, die die technische Realisierbarkeit erschweren und zudem erhebliche Kosten verursachen. Darüber hinaus ist das Wellenlängenraster der Kanäle fest durch die Multiplexer und Demultiplexer in den optischen Vermittlungsknoten vorgegeben. Eine Anpassung an z.B. verschiedene Fasertypen oder eine Er- Weiterung durch Erhöhung der Kanalzahl ist damit nur schwer möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine flexible und aufwandsarme Realisierung eines modularen optischen Netzwerkkno- tens für die Übermittlung von Information und/oder den

Zugriff auf Information, insbesondere bei großen Übertragungskapazitäten und hohen Kanalzahlen, anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch einen modularen optischen Netzwerk- knoten, der eine Verschaltung optischer Signale auf Subband- basis vornehmen kann, gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In unabhängigen Ansprüchen ist ein dazugehörendes Verfahren und eine dazugehörende Verwendung angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Insbesondere wird die Aufgabe durch einen modularen optischen Netzwerkknoten gelöst, der mindestens eine Baugruppe zur Auswahl von Subbändern umfaßt und wobei die Baugruppe zur Auswahl von Subbändern mindestens eine Vorwahleinrichtung zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes, mindestens eine Subband-Multiplexeinrichtung und mindestens eine Subband- Demultiplexeinrichtung aufweist und zusätzlich mindestens ein Zentralelement vorgesehen ist. Die Vorwahleinrichtung dient dabei bevorzugt zur Aufteilung der anliegenden verfügbaren optischen Bandbreite eines optischen Signals. Der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern ist es durch die Vorwahleinrich- tung und der mindestens einen Subband-Demultiplexeinrichtung möglich, Subbander einer verfügbaren optischen Bandbreite auszuwählen, und über mindestens ein Zentralelement zu vermitteln und nach Bedarf weiter zu verarbeiten.

Die Vorwahleinrichtung zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes ist so ausgestaltet, dass hierdurch die Subband- struktur bzw. Aufteilung der verfügbaren optischen Bandbreite in einzelne Subbander festgelegt bzw. vorbestimmt werden kann. Dabei kann die Vorwahleinrichtung die Aufteilung der optischen Bandbreite in Subbander aufgrund fest vorgegebener Einstellung vornehmen. Besonders bevorzugt ist die Vorwahleinrichtung konfigurierbar, d.h. die Bestimmbarkeit der Subbander durch die Vorwahleinrichtung ist änderbar. Ganz besonders bevorzugt ist die Vorwahleinrichtung fernkonfigurierbar . Dabei gibt es besonders bevorzugt zwei Möglichkeiten: In zentral gesteuerten Netzwerken kann eine Fernkonfigurierbar- keit über ein Netzmanagementsystem mittels einer Softwarelösung erreicht werden. Die Vorwahleinrichtung kann dann durch eine Softwarelösung im Netzwerkmanagement realisiert sein und mit Werten in Tabellen korrespondieren, die an die Demul- tiplexeinrichtung bzw. die dort angeordnete Filteranordnung weitergeleitet werden, um die physikalischen Stellgrößen so vorzuwählen, dass die verfügbare optische Bandbreite in die vorbestimmten Subbander aufteilbar ist. Ganz besonders bevor- zugt ist die Vorwahleinrichtung eine Speichereinrichtung, in der Werte ablegbar sind, die zu den entsprechenden Subband- aufteilungen korrespondieren. In anderen Netzen, z.B. ver- maschten Netzen, bietet sich hingegen eine Fernkonfigurier- barkeit der Vorwahleinrichtungen durch eine Intelligenz an, die in jeder Vorwahleinrichtung selbst vorhanden ist. Die Re- konfigurierbarkeit dieser Vorwahleinrichtungen erfolgt dann mittels geeigneter Protokolle. ö tr rt tr P cn cn σ sQ P α _g cn Hi rt ö P ö

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menten. Durch die gleiche Funktionalität können in Kombinationen die Anzahl der zu bearbeitenden Subbander erhöht werden. Durch das Hinzufügen von einzelnen weiteren Zentralelementen kann der Funktionsumfang des modularen optischen Netzwerkkno- tens erweitert werden.

Der modulare optische Netzwerkknoten ist für die Vermittlung von Information oder den Zugriff auf Information oder beides in Kombination einsetzbar. Er erlaubt eine Verwendung als OADM, Ring-Interconnect oder OXC. Besonders bevorzugt wird er in typischen hierarchischen Netzstrukturen, bestehend aus vermaschten oder ringförmigen Weitverkehrsnetzen, Ringnetzen für den Metrobereich und baumförmigen Netztopologien im Zugangsbereich eingesetzt.

In einem ganz besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die modularen optischen Netzwerkknoten bzw. einige Bestandteile des modularen optischen Netzwerkknotens gedoppelt ausgeführt, um den Schutz der optischen Pfade sowie der Netzele- mente zu gewährleisten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die Funktionalitäten der Zentralelemente des modularen optischen Netzwerkknoten unterschiedlich sein. Dann entsteht ein ska- lierbarer modularer optischer Netzwerkknoten mit unterschiedlichen Zentralelementen. Verschiedene Zusammensetzungen der modularen optischen Netzwerkknoten durch die Baugruppen zur Auswahl von Subbändern mit Zentralelementen unterschiedlicher Funktionalität, erlauben die prinzipielle Erweiterung der Funktionalitäten der Netzwerkknoten.

Durch diese Anordnung umfaßt der modulare optische Netzwerkknoten wahlweise eine oder mehrere optische Schaltstufen, e- benso wie mehrere Subband-Demultiplexeinrichtungen bzw. Sub- band-Multiplexeinrichtungen, je nach Anzahl der eingehenden und herausgeführten Fasern und der maximal zu schaltenden Subbander. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist co co t to P> P>

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rial oder Erbium-dotierte Wellenleiter) eine Verstärkung der Signale mitübernehmen können.

Der in Figur 2 beschriebene Add-Drop-Multiplexer für bidirek- tionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

In Figur 3 ist ein gleicher Aufbau wie in Figur 2 dargestellt. Geändert sind allein die Zentralelemente ZEn, ZEn, die eine Schaltung mit Drop-Continue-Funktionalität, bzw. mit Multicast-Funktionalität umfassen. Dabei bestehen die Schaltungen aus einer Raumschaltstufe mit Drop-and-Continue- Fähigkeit .

Die Zentralelemente ZEn, ZEm erlauben eine Wellenlänge bzw. ein Subband im Knoten herauszuziehen und ein neue Wellenlänge bzw. Band hinzuzufügen (Add-Drop-Funktionalität) . Besonders bevorzugt können die ankommenden Subbander einerseits an die Add-Drop-Stufe ADSn, ADSm geleitet und gleichzeitig an die Ausgangsfaser weitergeleitet werden, ohne dass ein neues Subband hinzugefügt wird (Multicast-/Broadcast-Funktionalität, Drop-and-Continue-Funktionalität) . Für die Schaltstufe können unterschiedliche Realisierungen und ein unterschiedlicher Aufbau (einstufig / mehrstufig) verwendet werden. Als Schalt- stufe kommen besonders bevorzugt Schaltmatrizen zur Anwendung, bei denen die Anzahl der Schaltelemente reduziert werden kann, wie z.B. Schaltmatrizen nach CLOS und BENES. Die Schaltmatrizen können je nach Art und Verwendung streng blockierungsfrei bzw. nicht streng blockierungsfrei gewählt wer- den.

Der in Figur 3 beschriebene modulare optische Netzwerkknoten MON mit Drop-and-Continue Funktionalität für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

In Figur 4 ist die Verwendung eines modularen Netzwerkknotens als Ring-Interconnect dargestellt. Es sind nunmehr die Bau- gruppen zur Auswahl von Subbändern BAU1 - BAU4 dargestellt. Jede Baugruppe teilt die verfügbare optische Bandbreite VOS in Subbander SB auf. Jedes der Subbander wird durch ein Zentralelement verarbeitet. In Figur 4 ist die Verarbeitung eines Subbandes pro Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 - BAU4 durch ein Zentralelement ZE1 - ZE4 dargestellt. Jedes der Zentralelemente ZE1 - ZE4 der jeweiligen Baugruppen zur Auswahl von Subbändern BAU1 - BAU4 weist eine Raumschaltstufe auf. Die Raumschaltstufen haben besonders bevorzugt Drop-and- Continue Fähigkeit. Für die Raumschaltstufen können unterschiedliche Realisierungen und ein unterschiedlicher Aufbau (einstufig/mehrstufig) verwendet werden. Zusätzlich ist vorteilhaft, dass an die Zentralelemente ZE1 - ZE4 lokale Add- Drop-Stufen ADS1 - ADS4 (nicht dargestellt) mit den dazu ge- hörigen Eigenschaften angeschlossen werden können. Die Raumschaltstufen sind dergestalt miteinander verbunden, dass ein Zentralelement ZE1 der ersten Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU3 verbunden ist und ein Zentralelement ZE3 der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU3 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 verbunden ist. Weiter ist ein Zentralelement ZE2 der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BÄIT2 mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU4 verbunden und ein Zentralelement ZE4 der Baugruppe zur Auswahl von Subbän- dern BAU4 ist mit der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU2 verbunden.

Ein Ring-Interconnect kann anstatt der Zentralelemente ZE1 - ZE4 besonders bevorzugt weitere Zentralelemente aufweisen, die Kombinationen der Zentralelemente ZE1 - ZE4 darstellen

(z.B. ein Zentralelement für die Hinrichtung aus ZE1 und ZE3 und ein Zentralelement für die Rückrichtung aus ZE2 und ZE4) . Ganz besonders bevorzugt weist der Ring-Interconnect ein Zentralelement Schaltstufe ZES auf. Der in Figur 4 beschriebene Ring-Interconnect für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

Figur 5 stellt die Verwendung einen modularen optischen Netzwerkknotens MON als Cross-Connect dar. Dabei sind vier Bau^¬ gruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 - BAU4 dargestellt. Die jeweiligen Zentralelemente der Baugruppe zur Auswahl von Subbändern BAU1 - BAU4 sind als ein Zentralelement Schaltstu- fe ZES dargestellt. Das Zentralelement Schaltstufe ZES weist eine Schaltmatrix auf, die z.B. mit mikromechanischen Schaltern, integriert optischen Schaltern, Flüssigkristall- Schaltern aufgebaut sein kann und eine Vermittlung der Subbander zwischen den ankommenden und den abgehenden Fasern er- möglicht. Die Schaltmatrix kann neben einer reinen Vermittlungseigenschaft auch Drop-and-Continue- oder Multicast- oder Add-Drop-Möglichkeiten besitzen.

Der in Figur 5 beschriebene Cross-Connect für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.

Mit dem erfindungsgemäßen modularen optischen Netzwerkknoten wurde eine flexible und aufwandsarme Realisierung für große Übertragungskapazitäten und hohe Kanalzahlen bereitgestellt. Die Erfindung betrifft einen modularen optischen Netzwerkknoten, der optische Eingangssignale in optische Subbander aufteilt, durch ein Zentralelement bzw. mehrere Zentralelemente bearbeitet und die optischen Subbander dann wieder zu einem optischen Ausgangssignal rekombiniert. Dem Zentralelement bzw. den Zentralelementen des modularen optischen Netzwerkknotens können verschiedene Funktionalitäten, wie eine Add- Drop-Funktionalität, eine Drop-and-Continue-Funktionalität, eine Multicast-Funktionaliät, eine Broadcast-Funktionalität, eine Ring-Interconnect-Funktionalität und eine Cross-Connect- Funktionalität zugewiesen werden. Je nach Zuweisung einer

Funktionalität kann der modulare optische Netzwerkknoten in Netzen mit unterschiedlicher Struktur zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche

1. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) umfassend mindes- tens eine Baugruppe (BAU) zur Auswahl von Subbändern, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (BAU) , mindestens eine Vorwahleinrichtung (VE) zur Vorwahl mindestens eines optischen Subbandes (SB) , mindestens eine Subband-Multiplexeinrichtung (SMUX) und mindes- tens eine Subband-Demultiplexeinrichtung (SDMUX) aufweist und zusätzlich mindestens ein Zentralelement (ZE) vorgesehen ist.

2. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach dem vor- hergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Subbander (SB) durch die Baugruppe (BAU) dynamisch auswählbar sind.

3. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Subbander (SB) durch die Baugruppe (BAU) um mindestens eine Zentralfrequenz auswählbar sind.

4. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralelement (ZE) eine Schaltung mit Add-Drop-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Drop-Continue-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Multicast-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Broadcast-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Ring-Interconnect-Funktionalität; und/oder eine Schaltung mit Cross-Connect-Funktionalität umfaßt.

5. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic net, dass das Zentralelement (ZE) mindestens eine lokale Add-Drop-Stufe (ADS) aufweist.

6. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (BAU) mindestens eine Einrichtungen zur Anpassung der Leistungspegel (SPE, SCPE) aufweist.

7. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwahleinrichtung (VE) in die Subband- Multiplexeinrichtung (SMUX) und/oder die Subband- Demultiplexeinrichtung (SDMUX) integriert ist.

8. Modularer optischer Netzwerkknoten (MON), dadurch gekennzeichnet, dass der modulare optische Netzwerkknoten (MON) mindestens zwei Baugruppen (BAU) umfaßt.

9. Verfahren zur Übertragung von optischen Signalen in optischen Netzeinrichtungen über einen modularen optischen Netzwerkknoten (MON) nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Verfahrensschritte umfaßt: - Zerlegung eines optischen Eingangssignals in optische Subbander (SB)

Verarbeiten der optischen Subbander (SB) durch mindestens ein Zentralelement (ZE)

Rekombination der optischen Subbander (SB) zu einem op- tisches Ausgangssignal .

10.Verwendung von modularen optischen Netzwerkknoten (MON) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Realisierung einer Schaltung mit Add-Drop-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Drop-and-Continue Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Multicast-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Broadcast-Funktionalität; und/oder einer Schaltung mit Ring-Interconnect-Funtkionalität; und/oder einer Schaltung mit Cross-Connect-Funktionaltiät .