Beschreibungdescription
Modularer optischer NetzwerkknotenModular optical network node
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.The invention relates to a modular optical Netzwerkkno ¬ th, which can make an interconnection of optical signals on Subbandbasis and a method for transmitting optical signals in the optical network devices on this modular optical network nodes.
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.Optical networks use the wide available bandwidth (> 10 THz for single-mode fibers) of glass fibers for message transmission. For an effective use of the available transmission capacity, the entire bandwidth is appropriately further divided. This is usually accomplished in systems with high transmission capacity through the use of wavelength division multiplexers, i.e. by transmitting different channels on different optical carrier wavelengths.
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) .The transmission of information based on optical networks typically takes place through a hierarchical network structure. The transitions between the individual hierarchy levels are guaranteed via network nodes. However, network nodes are also necessary for the establishment of meshed network topologies of the same hierarchy level. Network nodes can also be used so that optical network elements can access certain wavelengths or wavelength ranges. Depending on the application, there are network nodes with different functionality (e.g. OADMs, i.e. optical add-drop multiplexers, .ring interconnects or optical 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.In previous solutions, optical network nodes were used to convey information or to access information or both in combination. Optical multiplex bundle switches (OXC, ie optical cross-connections) are used, which carry out a switching on a wavelength basis. However, wavelength switching based on individual wavelengths leads to very complex solutions for switching concepts and the construction of optical network nodes if large transmission capacities with a high number of channels are required.
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.Non-blocking multiplex bundle switches require a large number of optical switches with the desired high number of channels, which complicate the technical feasibility and also cause considerable costs. In addition, the wavelength pattern of the channels is fixed by the multiplexers and demultiplexers in the optical switching nodes. An adaptation to e.g. Different types of fibers or an expansion by increasing the number of channels is therefore difficult.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine flexible und aufwandsarme Realisierung eines modularen optischen Netzwerkkno- tens für die Übermittlung von Information und/oder denThe object of the invention is therefore to provide a flexible and low-effort implementation of a modular optical network node for the transmission of information and / or data
Zugriff auf Information, insbesondere bei großen Übertragungskapazitäten und hohen Kanalzahlen, anzugeben.Specify access to information, especially with large transmission capacities and high number of channels.
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.This object is achieved by a modular optical network node, which can interconnect optical signals on a subband basis, according to claim 1. An associated method and use is specified in independent claims. Advantageous further developments are specified in the subclaims.
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.In particular, the object is achieved by a modular optical network node which comprises at least one module for selecting subbands and the module for selecting subbands has at least one preselection device for preselecting at least one optical subband, at least one subband multiplexing device and at least one subband demultiplexing device and additionally at least one Central element is provided. The preselection device is preferably used to divide the available optical bandwidth of an optical signal. The module for selecting subbands is made possible by the preselection device and the at least one subband demultiplexing device to select subbands of an available optical bandwidth, and to convey them via at least one central element and to process them further as required.
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 öThe preselection device for preselecting at least one optical subband is designed in such a way that the subband structure or division of the available optical bandwidth into individual subbands can be determined or predetermined. The preselection device can divide the optical bandwidth into subbands on the basis of a predefined setting. The preselection device is particularly preferably configurable, ie the determinability of the subbands by the preselection device can be changed. The preselection device is very particularly preferably remotely configurable. There are two preferred options: In centrally controlled networks, remote configurability can be achieved via a network management system using a software solution. The preselection device can then be implemented by a software solution in network management and correspond to values in tables which are forwarded to the demultiplex device or the filter arrangement arranged there in order to preselect the physical manipulated variables in such a way that the available optical bandwidth can be divided into the predetermined subbands is. The preselection device is very particularly preferably a storage device in which values can be stored which correspond to the corresponding subband divisions. In other networks, for example meshed networks, on the other hand, the preselection devices can be configured remotely by means of an intelligence which is present in each preselection device itself. These preselection devices can then be reconfigured using suitable protocols. 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.instruments. With the same functionality, the number of subbands to be processed can be increased in combinations. The functionality of the modular optical network node can be expanded by adding individual central elements.
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.The modular optical network node can be used for conveying information or for accessing information or both in combination. It allows use as an OADM, ring interconnect or OXC. It is particularly preferably used in typical hierarchical network structures consisting of meshed or ring-shaped wide area networks, ring networks for the metro area and tree-shaped network topologies in the access area.
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 a very particularly preferred exemplary embodiment, the modular optical network nodes or some components of the modular optical network node are designed in duplicate in order to ensure the protection of the optical paths and of the network elements.
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.In a particularly preferred embodiment, the functionalities of the central elements of the modular optical network node can be different. Then a scalable, modular optical network node with different central elements is created. Different compositions of the modular optical network nodes through the modules for the selection of subbands with central elements of different functionality allow the basic expansion of the functionalities of the network nodes.
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
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rial oder Erbium-dotierte Wellenleiter) eine Verstärkung der Signale mitübernehmen können.rial or erbium-doped waveguide) can amplify the signals.
Der in Figur 2 beschriebene Add-Drop-Multiplexer für bidirek- tionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.The add-drop multiplexer for bidirectional networks described in FIG. 2 can also be used in unidirectional networks.
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 .FIG. 3 shows the same structure as in FIG. 2. Only the central elements ZEn, ZEn have been changed, which comprise a circuit with drop-continue functionality or with multicast functionality. The circuits consist of a room switching stage with drop-and-continue capability.
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.The central elements ZEn, ZEm allow a wavelength or a sub-band to be extracted in the node and a new wavelength or band to be added (add-drop functionality). The incoming subbands can particularly preferably be routed on the one hand to the add-drop stage ADSn, ADSm and at the same time forwarded to the output fiber without a new subband being added (multicast / broadcast functionality, drop-and-continue functionality). Different implementations and a different structure (single-stage / multi-stage) can be used for the switching stage. Switching matrices are particularly preferred as the switching stage, in which the number of switching elements can be reduced, e.g. Switching matrices according to CLOS and BENES. Depending on the type and use, the switching matrices can be selected to be strictly non-blocking or not strictly non-blocking.
Der in Figur 3 beschriebene modulare optische Netzwerkknoten MON mit Drop-and-Continue Funktionalität für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.The modular optical network node MON described in FIG. 3 with drop-and-continue functionality for bidirectional networks can also be used in unidirectional networks.
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.FIG. 4 shows the use of a modular network node as a ring interconnect. It is now the construction groups for selecting subbands BAU1 - BAU4. Each module divides the available optical bandwidth VOS into subbander SB. Each of the subbands is processed by a central element. FIG. 4 shows the processing of a subband per assembly for the selection of subbands BAU1 - BAU4 by a central element ZE1 - ZE4. Each of the central elements ZE1 - ZE4 of the respective modules for selecting subbands BAU1 - BAU4 has a room switching stage. The room switching stages particularly preferably have drop-and-continue capability. Different implementations and a different structure (single-stage / multi-stage) can be used for the room switching stages. In addition, it is advantageous that local add-drop stages ADS1-ADS4 (not shown) with the associated properties can be connected to the central elements ZE1-ZE4. The room switching stages are connected to one another in such a way that a central element ZE1 of the first module for selecting subbands BAU1 is connected to the module for selecting subbands BAU3 and a central element ZE3 of the module for selecting subbands BAU3 is connected to the module for selecting subbands BAU1 , Furthermore, a central element ZE2 of the module for selecting subbands BÄIT2 is connected to the module for selecting subbands BAU4, and a central element ZE4 of the module for selecting subbands BAU4 is connected to the module for selecting subbands BAU2.
Ein Ring-Interconnect kann anstatt der Zentralelemente ZE1 - ZE4 besonders bevorzugt weitere Zentralelemente aufweisen, die Kombinationen der Zentralelemente ZE1 - ZE4 darstellenInstead of the central elements ZE1-ZE4, a ring interconnect can particularly preferably have further central elements which represent combinations of the central elements ZE1-ZE4
(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.(Eg a central element for the execution from ZE1 and ZE3 and a central element for the backward direction from ZE2 and ZE4). The ring interconnect very particularly preferably has a central element switching stage ZES. The ring interconnect described in FIG. 4 for bidirectional networks can also be used in unidirectional networks.
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.Figure 5 illustrates the use of a modular optical network node MON as a cross-connect this case are four construction ¬ group for selection of sub-bands progress1 -. BAU4 shown. The respective central elements of the module for selecting subbands BAU1 - BAU4 are shown as a central element switching stage ZES. The central element switching stage ZES has a switching matrix which can be constructed, for example, with micromechanical switches, integrated optical switches, liquid crystal switches and enables the subbands to be switched between the incoming and outgoing fibers. In addition to a pure switching property, the switching matrix can also have drop-and-continue or multicast or add-drop options.
Der in Figur 5 beschriebene Cross-Connect für bidirektionale Netze läßt sich auch in unidirektionalen Netzen anwenden.The cross-connect described in FIG. 5 for bidirectional networks can also be used in unidirectional networks.
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 einerWith the modular optical network node according to the invention, a flexible and low-effort implementation for large transmission capacities and high number of channels was provided. The invention relates to a modular optical network node that divides optical input signals into optical subbands, processes them through a central element or a plurality of central elements, and then recombines the optical subbands into an optical output signal. The central element or the central elements of the modular optical network node can have various functionalities, such as an add-drop functionality, a drop-and-continue functionality, a multicast functionality, a broadcast functionality, a ring interconnect functionality and a cross -Connect functionality. Depending on the assignment one
Funktionalität kann der modulare optische Netzwerkknoten in Netzen mit unterschiedlicher Struktur zum Einsatz kommen.
Functionality, the modular optical network node can be used in networks with different structures.