NO314920B1 - Optisk nettverk - Google Patents

Abstract

Et optisk nettverk, og spesielt et hel-optisk nettverk omfattende passive bølgelengderutere er beskrevet. Fremgangsmåte for implementering av slike nettverk og også forskjellige ruterkonfigurasjoner som kan brukes i optiske nettverk er også fremlagt. All rutingsfunksjonaliteten i det hel-optiske nettverket utføres i det optiske domenet og ingen svitsjeelementer er inkludert i nodene. Dette oppnås ved rutere som er helt passive og foretrukket operative til å rute bølgelengdebånd. Et maskenett benyttes som nettverkskonfigurasjon. De optiske nettverkene som er beskrevet kan også brukes til å lette transmisjonen av høyere nettverksprotokoller, slik som internett protokoll (IP) pakker eller ATM-celler, fullstendig i det optiske domenet.

Description

Introduksjon

Den foreliggende oppfinnelsen angår optiske nettverk, signalrutende nettverkselementer og slike nettverk og fremgangsmåter for å implementere optiske nettverk. Spesielt angår oppfinnelsen heloptiske nettverk, passive bølgelengderut-ere for slike nettverk, og fremgangsmåte for å implementere heloptiske nettverk. Anvendelser av oppfinnelsen er også fremlagt.

Bakgrunn

Et optisk nett består grunnleggende sett av noder med optiske sendere og mottakere, optiske fibere som transmisjonslinjen som forbinder disse nodene, og signalmtende/svitsjende nettverkselementer (NE) i nodene. Et heloptisk nettverk er et nettverk hvor signalene forblir i det optiske domenet hele veien fra den send-ende til den mottakende enden, dvs. der hvor ingen omgjøring fra det optiske til det elektriske domenet (eller vise versa) finner sted i de mellomliggende nodene. I dagens backbone-nett gjøres overføringen mellom noder optisk, enda er nettet i seg faktisk ikke heloptisk ved at all prosessering og rutingsfunksjonalitet i noden gjøres i det elektriske domenet. Signalet konverteres til det elektriske domenet i hver node og kodeinformasjonen som er innarbeidet i det digitale signalet tjener til å rette det forover til den neste noden for at det skal nå sitt bestemmelsessted. I dette henseende gjøres all rutingen, dvs. banefinningen, gjennom det optiske nettverket i lag som er andre enn det optiske. Introduksjonen av optiske add-drop multipleksere (OADM) gjør det mulig å forbinde noen noder direkte, dvs. ved å omgå noen av de mellomliggende nodene og skape en direkte optisk bane for at et visst signal skal nå noden den er destinert til. Imidlertid er det langt fra visjonen av det heloptiske nettet hvor all rutingsfunksjonaliteten vil bli gjort i det optiske domenet. Implementeringen av heloptiske nett vil ha vesentlige konsekvenser som har blitt utstrakt analysert innenfor feltet optisk kommunikasjon. Introduksjonen av optisk nettverksfunksjonalitet i noden er hovedområdet av interesse i feltet for optisk kommunikasjon og realiseringen av heloptiske eller nesten heloptiske nett med god ytelse er hovedmotivasjonen bak nesten alt arbeid som utføres innenfor dette feltet.

Bølgelengde-delings-multipleksing (Wavelength Division Multiplexing, WDM) brukes for å multiplekse mange optiske kanaler i en fiber. I mottakerenden deles signalet tilbake til sine originale bestanddeler og hver bølgelengde mottas på en separat mottaker som er innstilt iht. den riktige frekvensen/bølgelengden. Antallet kanaler i et WDM transmisjonssystem har økt dramatisk i de siste tre årene. Faste bølgelengdesendere brukes og WDM systemer med 200 WDM kanaler i en fiber, har blitt annonsert av systemprodusenter. WDM er i dag brukt for kapasitets-økning men den reelle drivkraften bak dens voldsomme utvikling er utsikten til optiske nettverk. Bølgelengden til kanalen brukes til å identifisere signalet i det optiske domenet slik at det kan rettes som nødvendig uten nødvendigheten for demulti-pleksing og lesing av innholdet i signalet i seg selv.

En av hovedbyggeblokkene til det (hel-)optiske WDM nettet er den optiske krysskopleren (OXC). Dette er en styrbar NE som brukes i noden for å rette optiske signaler til den riktige utgangen. Et hvilket som helst optisk signal som ankommer i en viss fiberinngang til noden vil bli svitsjet over til fiberutgangen som vil sikre at dette signalet følger den riktige banen mot sin endedestinasjon. En typisk OXC bør da vær i stand til å svitsje hver av de (100) bølgelengdene fra hver av inngangsfibrene (minimum to) til den rette fiberutgangen (mellom et minimum av to utgangsfibere). OXC er ikke kommersielt tilgjengelig, med unntaket av elektroopti-ske versjoner med langt fra ideell ytelse og ganske høye kostnader. Den rene størrelsen, kostnaden og kompleksiteten er slik at det ikke har blitt bevist mulig å realisere en OXC med tillatte spesifikasjoner/ytelse for en reell implementering. Kompleksiteten og kostnaden til en OXC øker dramatisk som en funksjon av stør-relse, idet størrelsen blir definert som en funksjon av det totale antallet bølgeleng-der og også antallet fiberinnganger og utganger. I tillegg plasseres urealistiske stringente ytelseskrav på komponentene som OXC består av (f.eks. optiske svitsjer). Det er ganske sannsynlig at bedre OXC kan realiseres i fremtiden, men det har blitt klart at tekniske begrensninger vil gjøre det praktisk umulig å realisere et stort høykapasitets heloptisk nett som omfatter kaskader av store OXC. Dette ut-gjør en betydelig begrensning for realiseringen av optiske nett som har vært en hovedforsinkelsesfaktor til deres introduksjon.

Kjent teknikk beskrives blant annet i: Borella M S, et al. "Optical compon-ents for WDM Lightwave Networks", Proe. IEEE, Vol 85, No 8, Aug 1997, pp 1274-1306, som gir en omfattende oversikt av kjent teknikk innenfor optiske WDM nettverk samt komponenter som brukes for å bygge disse nettverk.

US 5748350 omfatter en teknologi for å realisere WDM multipleksere og de-multipleksere. Det anvendes optiske sirkulatorer, et antall båndpassfiltre samt Bragg fibergitre som befinner seg i de optiske fibere som tilknytter de nevnte båndpassfiltre med de nevnte Bragg gitre.

I publikasjonen Sato K-l, "Advances in transport network technologies, pho-tonic networks, ATM, and SDH" Norwood (MA), Arthech House, 996, ISBN 0-89006-851-8, Chapter 4, section 4.4 and 4.5, pp. 129-175, 199-206 omfatter optisk rutingteknologi, bølgelengderuting og virtuell bølgelengderuting. De viktigste begrep og prinsipper i optisk nettoppbygging blir introdusert her. Blant annet pre-senteres fordeler med WDM sammenlignet med alternative teknologier, interope-rabilitet med teknologier som for eksempel ATM og SDH, arkitekturer for optisk omkoblingsbeskyttelse, så vel som prinsipper for bølgelengderuting og virtuell bølgelengderuting.

Svitsjløse optiske nett

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for realiseringen av et nett av begrenset størrelse der ingen svitsjeelementer, slik som OXC eller andre er inkludert i noden.

Det har blitt publisert en rapport som i hovedsak angår vidt avstembare lasere i forbindelse med et EU-betalt prosjekt, (ACTS project ACTUAL, Deliverable D01, september 1998, "Report on the usage monitoring and management possibi-lities of widely tunable lasers in WDM networks")-1 denne rapporten fremlegges det også en ny maskenettarkitektur som bruker fastsatt bølgelengderuting og inn-stillbare sendere for å realisere et heloptisk nett.

Den muliggjørende teknologien for realiseringen av et høyytelses rekonfigurerbart svitsjløst nett er den avstembare programmerbare senderen. Når verken senderen eller mottakeren er avstembare, da er nettverksfunksjonaliteten ganske ufleksibel. Bredt avstembare lasere er de beste kandidatene som sendere for et fleksibelt rekonfigurerbart svitsjløst nett, og slike moduler kommer eller er kommersielt tilgjengelige selv om de enda ikke er på et fullstendig voksent utviklingstrinn. Andre avstembare kilder slik som oppstillinger av lasere med faste bølgelengder eller lasere som er avstembare innenfor et mindre område kan også implementeres, men med en reduksjon av den totalt oppnåelige ytelsen og/eller størrelsen til nettet. Ideen med et svitsjløst nettverk er ikke fullstendig ny. Når alt kommer til alt, er et enkelt ringnettverk med ikke-konfigurerbare OADM et svitsjløst nett. I tilfellet med et stjernenett, har en stjerne-bølgelengde-demultiplekser blitt benyttet for å tilveiebringe dedikerte bølgelengdeforbindelser fra node til node. Disse to nettverks-arkitekturene kan brukes i tilgangs- eller det regionale områdenettet. I backbone-nettområdet og for storskalanettverk er imidlertid maskearkitekturer praktisk talt påkrevet. Stjernenett lider av uakseptable beskyttelsesproblemer til å bli implementert i backbone-området der full beskyttelse er påkrevet. OADM-ringer tilbyr lav funksjonalitet i forhold til et maskenett, som resulterer i lange overføringsleng-der og en heller bortkastet bruk av den optiske båndbredden. For å realisere et optisk maskenett, er en OXC generelt påkrevet nettopp fordi mange valg av ret-ning er tilstede for hvert signal i hver node. Et av hovedbidragene til den foreliggende oppfinnelsen er å tenke ut en fremgangsmåte for realiseringen av et svitsj-løst maske- nett med muligheten til å oppnå ytelsen som er påkrevet fra dagens nettverk. Dette skisserer samtidig forbindelser mellom alle nodepar, høy båndbredde mellom nodene, 1+1 (1:1) beskyttelse, dynamisk båndbreddeallokering, og effektiv bruk av båndbredden som er tilgjengelig i fiberen. Selvsagt er lavere ytelse også oppnåelig.

Oppsummering av oppfinnelsen

I et første aspekt omfatter oppfinnelsen et optisk nettverk omfattende flere sendere konfigurert til å sende optiske signaler; flere mottakere konfigurert til å motta nevnte optiske signaler; flere noder forbundet med optiske fibere og omfattende passive bølgelengderutere omfattende passive optiske komponenter, idet nevnte passive bølgelengderutere er konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler i nevnte noder til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor det optiske nettverket, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur i nettverket i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømnings-retninger i minst ett lag er distinkt fra valget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler; og hvor ende-til-ende banene til nevnte optiske signaler gjennom det optiske nettverket bestemmes av de nevnte optiske sendere.

I en utførelsesform er de minst to lag sammenkoplet i minst en av nevnte noder. Minst en av de passive bølgelengderuterne kan være konfigurert til å rute minst ett bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler.

Nodene i det optiske nettverket beskrevet over kan være sammenkoplet til å danne et maskenett, hvor maskenettet kan være et regulært gitternettverk. I en annen utførelsesform omfatter minst en av senderne en laser med fast bølge-lengde, en oppstilling av lasere eller en avstembar laser. Minst en av mottakerne kan omfatte en mottaker med fast bølgelengde eller minst en av mottakerne kan omfatte en avstembar bølgelengdemottaker. Minst en av de passive bølgelengde-ruterne kan i en ytterligere utførelsesform omfatte minst en kombinator konfigurert til å kombinere flere optiske signaler som går inn fra flere inngangsporter før de optiske signalene rutes til utganger i de passive bølgelengderuterne.

I ytterligere en annen utførelsesform omfatter minst en av de passive bølge-lengderuterne flere inngangsporter og flere utgangsporter, og optiske signaler fra hver av inngangsportene rutes passivt til forskjellige utgangsretninger ifølge settet med forutbestemte bølgelengdeavhengige regler, og hvor minst en kombinator kombinerer minst to av nevnte utgangsretninger til en enkelt utgangsport. Et antall svitsjeelementer kan konfigureres til å rekonfigurere minst en av nevnte strøm-ningsretningsregler. Et antall svitsjeelementer kan videre være konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte bølgelengdeavhengige regler, mens et antall bøl-gelengdeomformingselementer kan være konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte strømningsretningsregler. I en annen utførelsesform kan et antall bølge-lengdeomformingselementer være konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte bølgelengdeavhengige regler.

De passive bølgelengderuterne kan konfigureres til å motta minst ett første optisk signal i en første inngangsport, motta minst ett andre optisk signal i en andre inngangsport, og rute det første og andre optiske signalet til en enkelt utgangsport i overensstemmelse med nevnte bølgelengdeavhengige regler og nevnte strømningsretningsavhengige regler. De optiske signaler som går inn i nevnte minst ene passive bølgelengderuter fra forskjellige inngangsporter, har en samme bølgelengde. Minst en av nevnte passive rutere kan omfatte minst ett bredbånds bølgelengdefilter konfigurert til å filtrere flere påfølgende bølgelengde-kanaler.

Senderne sender internett protokollpakker eller ATM-celler og transmisjonen i nevnte optiske fibere kan være unidireksjonal eller bidireksjonal.

Videre kan minst et antall av nevnte noder være forbundet for å danne flere undernettverk; og idet nevnte nettverk videre omfatter et toppnettverk konfigurert til å sammenkople undernettverkene. Toppnettverket er forbundet til undernettverkene i et antall noder, idet et antall av nevnte noder omfatter rekonfigurerbare optiske krysskoplere.

I et andre aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for ruting av optiske signaler gjennom et optisk nettverk omfattende flere noder med passive bølgelengderutere, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: å sende flere optiske signaler fra i det minste et antall av nevnte noder; å motta flere optiske signaler i det minste i et antall av nevnte noder, å pålegge nettverkvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler i nevnte noder til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nett, idet strømningsretnin-gene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur til nevnte nettverk i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag; og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler; hvor ende-til-ende baner av nevnte optiske signaler gjennom det optiske nettet er bestemt ved nevnte sendetrinn.

De nevnte strømningsretninger kan videre defineres ved å sammenkople de nevnte minst to lag i minst en av nevnte noder. Ende-til-ende banene til de optiske signalene gjennom det optiske nettverket er bestemt i mottakingstrinnet. Fremgangsmåten kan rute minst ett bølgelengdebånd med nevnte passive rutere, hvor nevnte bølgelengdebånd inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler. Sendetrinnet kan utføres ved å bruke minst en laser med fast bølgelengde, minst en oppstilling av lasere, minst en avstembar laser eller ved å avstemme nevnte vidt avstembare laser. Mottakingstrinnet kan utføres ved å bruke mottakere med fast bølgelengde eller avstembare bølgelengdemottakere.

Fremgangsmåten kan i en annen utførelsesform omfatte trinnet å rekonfigurere nevnte bølgelengdeavhengige regler og å rekonfigurere nevnte strømnings-retningsregler. I en ytterligere utførelsesform omfatter fremgangsmåten trinnene: å sende inn flere optiske signaler i flere inngangsporter i nevnte passive bølgeleng-derutere; og å rette de optiske signalene fra minst to av inngangsportene til en samme utgangsport i nevnte passive bølgelengderutere ved å bruke minst ett passivt bølgelengdefilter, hvor nevnte retting av nevnte optiske signaler utføres i overensstemmelse med nevnte bølgelengdeavhengige regler og nevnte strøm-ningsretningsavhengige regler.

Minst to av nevnte optiske signaler som går inn i nevnte passive bølgeleng-derutere fra forskjellige inngangsporter kan ha en samme bølgelengde, og hvor fremgangsmåten videre omfatter et trinn for å avgjøre hvilken av nevnte minst to optiske signaler som transmitteres i nettverket. Rettingstrinnet omfatter å reflektere et bølgelengdebånd med nevnte passive bølgelengdefilter, hvor nevnte reflekterte bølgelengdebånd inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler.

I et tredje aspekt tilveiebringer fremgangsmåten en optisk ruter for ruting av optiske signaler i et optisk nettverk, omfattende: minst ett passivt bølgelengdefilter konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nettverk, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur i nevnte optiske nett i minst to lag for en gruppe bølge-lengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengde-avhengige regler for nevnte optiske signaler.

Minst to lag kan være sammenkoplet i minst en av nevnte noder. Minst det ene passive bølgelengdefilter er konfigurert til å reflektere et bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler. Den optisk ruteren angitt over kan videre omfatte en kombinator konfigurert til å kombinere flere optiske signaler fra flere inngangsporter før nevnte passive bølgelengdefilter ruter nevnte optiske signaler. Flere inngangsporter kan konfigureres til å motta flere optiske signaler, og hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter er konfigurert til å rute minst to av nevnte optiske signaler som går inn i forskjellige inngangsporter til en enkelt utgangsport i overensstemmelse med nevnte bølgelengdeavhengige regler og nevnte strømningsretningsavhengige regler. Nevnte minst to optiske signaler har samme bølgelengde.

Det nevnte minst ene passive bølgelengdefilter kan omfatte et bredbånds bølgelengdefilter som filtrerer flere påfølgende bølgelengdekanaler, og det nevnte minst ene passive bølgelengdefilter kan omfatte et bredbånds tynnfilmfilter eller et bredbånds Bragg-filter.

I et fjerde aspekt tilveiebringer fremgangsmåten et optisk nettverk omfattende: nettverkselementer i noder i nevnte optiske nettverk, idet nettverkselement-ene er konfigurert til å rute minst ett bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølg-ende bølgelengdekanaler, og hvor hver av nevnte nettverkselementer omfatter: minst ett passivt bølgelengdefilter konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av optiske signaler til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nettverk, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur i nevnte optiske nettverk i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler.

De nevnte minst to lag kan være sammenkoplet i minst en av nevnte noder.

Det beskrives også et optisk nett som omfatter flere noder, optiske fiber-overføringslinjer som forbinder nodene, minst en sender og/eller minst en mottaker i hver node, og minst en bølgelengderuter. Det optiske nettet er kjennetegnet ved at ruteren er operativ til å rute minst ett bølgelengdebånd. Det optiske nettet kan være et maske, et ring, et stjerne eller et buss-nettverk.

Videre beskrives et hel-optisk nett som omfatter flere noder, optiske fiber-transmisjonslinjer som forbinder nodene, minst en sender og/eller minst en mottaker i hver node, og minst en passiv bølgelengderuter, kjennetegnet ved at nettet er et transparent/passivt medium med et sett av faste bølgelengdeavhengige regler, med flere baner som forbinder nodene, idet nettet er et maskenett, en bane til et optisk signal som forplanter seg gjennom nettet blir bestemt i senderen ved å velge den overførte bølgelengden til det optiske signalet, idet banene til nettet blir forutbestemt ifølge settet med faste bølgelengdeavhengige regler.

I en foretrukket utførelsesform er senderen i minst noen av nodene avstembare lasere. Mottakerne i minst noen av nodene kan være passive mottakere med faste bølgelengder eller avstembare bølgelengdemottakere.

Settet med faste bølgelengderegler omfatter foretrukket begrensninger av retningene til et overført optisk signal, først i rent geometriske/romlige termer og for det andre som avhengig av bølgelengden til signalet.

I en annen foretrukket utførelsesform er ruteren en bølgelengdebåndsruter, og bølgelengdebåndene er da rutet rundt i nettverket. For å tilveiebringe rekonfigu-rabilitet av bølgelengderuterne som er anordnet i minst noen av nodene, er minst en svitsj anordnet i disse nodene. Det er også mulig å øke bølgelengde-gjenbru-ken og fleksibiliteten til nettet dersom minst en bølgelengdeomformer er anordnet i minst noen av nodene.

I en annen foretrukket utførelsesform av det hel-optiske nettet kan to optiske fibere være anordnet mellom hvert par av nabonoder, idet ruterne tilveiebringer to fysiske lag i nettet, idet hvert fysisk lag inkluderer foretrukket alle nodene, for å tilveiebringe bidireksjonal forbindelse mellom alle nodene i nettet, idet over-føringen i hver fiber er unidireksjonal.

Man kan også tilveiebringe flere optiske fibere mellom hvert par av nabonoder, idet ruterne tilveiebringer flere fysiske lag i nettet, og hvert fysisk lag inkluderer foretrukket alle nodene, for å tilveiebringe toveis forbindelse mellom alle nodene i nettet, idet transmisjonen i hver fiber er enveis.

Overføringen i fiberne i nettet kan være bidireksjonal.

Det beskrives også en passiv bølgelengderuter for et optisk nett, kjennetegnet ved minst en kombinator for å kombinere et antall optiske inngangssignaler, og minst en sirkulator for å tilveiebringe et antall optiske utgangssignaler til et antall utganger, idet reflektive filtere er implementert i et antall av utgangene.

En passiv bølgelengderuter for et optisk nett som tilveiebringer toveis forbindelse mellom nodene i nettet, idet overføringen i hver fiber er unidireksjonal beskrives også. Ruteren omfatter en første og en andre enkeltlagsruter, idet hver enkeltlagsruter omfatter minst en kombinator for å kombinere et antall optiske inngangssignaler, minst en sirkulator for å tilveiebringe optiske utgangssignaler til et antall utganger, idet reflektive filtere er implementert i et antall av utgangene, hvor forskjellige innganger og utganger til den første og andre enkeltlagsruteren blir forbundet.

Det beskrives videre en passiv bølgelengderuter for et optisk nett som tilveiebringer toveis forbindelse mellom nodene i nettet, idet transmisjonen i hver fiber er ensrettet. Ruteren omfatter et antall enkeltlagsrutere og et antall sirkulatorer, idet hver enkeltlagsruter omfatter minst en kombinator for å kombinere et antall optiske inngangssignaler, minst en sirkulator for å tilveiebringe et antall optiske inngangssignaler til et antall utganger, idet bølgelengdereflektive filtere blir implementert i et antall av utgangene, hvor forskjellige innganger og utganger til forskjellige enkeltlagsrutere blir forbundet.

Videre beskrives det en passiv bølgelengderuter for et optisk nett som tilveiebringer foretrukket bidireksjonell forbindelse mellom noder i nettet, kjennetegnet ved at ruteren omfatter et antall enkeltlagsrutere og et antall sirkulatorer, idet hver enkeltlagsruter omfatter minst en kombinator for å kombinere et antall optiske inngangssignaler, minst en sirkulator for å tilveiebringe et antall av optiske inngangssignaler til et antall utganger, idet bølgelengdereflektive filtere blir implementert i et antall av utgangene, hvor forskjellige innganger og utganger til forskjellige enkeltlagsrutere er forbundet ved enkle fiberforbindelser eller via ytterligere sirkulatorer.

Ruterne er foretrukket å være operative for å rute bølgelengdebånd og de bølgelengdereflektive filterne er foretrukket bredbånds bølgelengdereflektive filtere eller bredbånds Bragg-filtere. Kombinatoren er i det generelle tilfellet en enkelt effektkombinator, men kan også være bølgelengdeavhengig.

I overensstemmelse med et syvende aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å implementere et hel-optisk nett, idet nettet omfatter flere noder; optiske fiberoverføringslinjer som forbinder nodene; minst en sender og/eller minst en mottaker i hver node, og en passiv bølgelengderuter; idet nettet er et passivt medium med et sett av faste bølgelengdeavhengige regler, og der nettet er et maskenett med flere baner som forbinder nodene; idet fremgangsmåten er kjennetegnet ved å bestemme banen til et optisk signal som forplanter seg gjennom nettet ved å velge i senderen senderbølgelengden til det nevnte signal, idet banene til nettet blir forutbestemt iht. settet av faste bølgelengdeavhengige regler.

Settet med fastsatte bølgelengdeavhengige regler omfatter foretrukket å be-grense retningene til et overført optisk signal, først i rent geometriske/romlige termer og for det andre avhengig av bølgelengden til signalet.

Bølgelengdebånd er foretrukket rutet i nettet.

Tidsdelingsmultipleksing kan implementeres ved hurtig svitsjing av sender-bølgelengden, allokering av en tidsluke til hver bane som håndteres av den nevnte sender. Nettet kan overføre internett protokollpakker (IP) og asynkron overførings-modusceller (asynchronous transfer mode cells, ATM).

Ved å introdusere minst en svitsj i minst noen av ruterne er en viss rekonfi-gurabilitet til ruterne tilveiebrakt og implementering av bølgelengdeomforming ved å tilveiebringe en bølgelengdeomformer i minst noen av nodene øker bølge-lengde-gjenbruken innenfor nettverket og fleksibiliteten til nettverket.

Full konnektivitet mellom alle nodene i nettverket kan realiseres ved å splitte infrastrukturen i et todimensjonalt optisk nett i to fysiske lag og deretter forbinde sammen de to lagene gjennom ruterne og derved lage et tredimensjonalt nett.

Det beskrives videre en fremgangsmåte for å sammenkople minst to optiske nett, idet de optiske nettene er av typen definert over, kjennetegnet ved å bruke et nettverkslag omfattende rekonfigurerbare bølgelengderuting nettverkselementer i minst en av nodene som et hovednettverkslag, og å bruke de optiske nettverkene som undernettverk av hoved nettverket, idet forbindelsene mellom hovednettverket og undernettverkene blir tilveiebrakt i minst en av nodene i hovednettverket. Foretrukket brukes optiske krysskoplere (OXC) som de rekonfigurerbare bølgelengderutings-nettverkselementene i nodene til hovednettet.

Det optiske nettet som angitt over og fremgangsmåten for å implementere et hel-optisk nett som angitt over kan brukes for å tilveiebringe et nasjonalt backbone-nett, et regionalt, et storby eller aksessnett.

Kort beskrivelse av tegningene

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i det følgende med re-feranse til de medfølgende tegningene, hvor

fig. 1 viser et eksempel på et regulært maskenett,

fig. 2 viser et NxM svitsjløst nett realisert ved to fysiske nett,

fig. 3a er en skisse av bånd-allokeringer innenfor hvert lag i et optisk nett ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 3b er en skjematisk skisse som viser primærbevegelsene i fig. 3a,

fig. 4 viser to eksempler på sammenkoplinger mellom lag i et optisk nett ifølge oppfinnelsen,

fig. 5 illustrerer funksjonaliteten til en passiv ruter ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser en generisk bygningsblokk for ruteren i fig. 5, og

fig. 7 viser et svitsjet optisk nett omfattende svitsjløse undernettverk ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Svitsjløst maskenett

Det underliggende prinsippet for å realisere et svitsjløst maskenett er at passive filtere med faste bølgelengder i nodene skaper fastsatte bølgelengdeav-hengige baner ("fargemotorveier") tvers over nettet. Et hvilket som helst punkt i nettverket er retningen et optisk signal kan følge eksplisitt bestemt ved dets bølge-lengde. Fibemettet i seg selv er et passivt medium med et sett av fastsatte regler. For å etablere en forbindelse mellom en node A og en annen node B må en passende bølgelengde velges i senderen slik at signalet rettes langs en av fargemotorveiene der både A og B hører til. For anvendelser i backbone-området må minst to uavhengige fysiske ruter være tilgjengelige for hvert nodepar for beskyttelses-hensikter, mens denne regelen kan lempes i andre deler av nettet. Mottakerenden krever et bølgelengdefilter slik at det korrekte signalet kan ekstraheres. Dedikerte bølgelengder kan allokeres for mottaking i hver node og mottakerne kan da omfatte faste bølgelengdefiltere for signalekstraksjon. Alternativt kan avstembare programmerbare filtere implementeres i mottakerenden slik at båndbredden kan deles blant nodene og allokeres ved påkrav. Dette tillater dynamisk allokering av nett-verksressursene og gode muligheter for gjenbruk av bølgelengde. På den annen side behøver mottakeren å bli underrettet for å kunne etablere en forbindelse.

Bølgelengdebudsjett langs en fargemotorvei og båndbredde-ved-krav

Anta et NxM maskenett og som et eksempel anta et nett som består av 20 noder, som vist i fig. 1. Anta videre en forbindelse mellom to kantnoder som hører til en forskjellig rad og kolonne. En forbindelsesbane kan velges som vist i fig. 1. Et sett med bølgelengder kan da allokeres for alle kommunikasjoner mellom en hvilken som helst av nodene innenfor denne banen i retningen fra A til S. I dette eksempelet består banen av syv noder, nemlig A, B, C, G, K, O, S og et totale på 21 forbindelser mellom noder behøves for å tilveiebringe en optisk kanal til hvert nodepar i retningen fra A til S. Imidlertid, siden ikke alle disse forbindelsene deler den samme fiberen kan bølgelengder gjenbrukes. F.eks. kan den samme bølge-lengden brukes i forbindelsen AB som i BC, CG, GK, KO, OS. En annen bølge-lengde kan brukes for AC, CK og KS. Derfor er det minimale totale antallet bølge-lengder som kreves for å dekke disse 21 nodeparforbindelsene faktisk 13.1 steden for allokering av minimumet på 13 bølgelengder som sikrer at alle forbindelser er mulige innenfor denne "enveis motorveien" kan et antall ekstra bølgelengder tilde-les til denne ruten, f.eks. dobbelt så mange bølgelengder som det minimalt påkrevede antall. Denne ekstra kapasiteten kan da allokeres ved behov slik at lokale forbindelsesbehov innenfor denne gruppen av noder kan møtes når de oppstår. Hvis bidireksjonal overføring på en fiber betraktes, da må bølgelengdebudsjettet dobles.

Beskrivelse av foretrakkede utførelsesformer

I. Et svitsjløst maskenett som bruker unidireksjonal overføring i hver fiber, og ett fiberpar mellom nabonoder

Det er mange måter å realisere et svitsjløst maskenett på, avhengig av antallet noder, kapasitetsbehovene mellom disse nodene, antallet fibere som forbinder nodene, antallet tilgjengelige bølgelengder og kapasiteten som bæres av hver bølgelengde.

Den generelle metoden er å bruke mer enn ett fysisk lag i parallell for å realisere hvert svitsjløst maskenett. Hvert fysisk lag kan bestå av alle eller deler av det totale antallet noder. Innenfor hvert lag er retningene et signal kan overføres begrenset først i rent geometriske termer og for det andre som avhengig av signal-ets bølgelengde. For et rent svitsjløst maskenett finnes det ingen mulighet til å rekonfigurere nodefunksjonaliteten så vidt angår rutingsretningen og den eneste funksjonen som kan konfigureres i noden er add-drop funksjonen (valgfri). Ende-til-ende optiske forbindelser bestemmes eksplisitt i endenodene, eller mer nøyak-tig på sendersiden mens mottakeren må varsles i tilfellene hvor full dynamisk båndbreddeallokering benyttes.

Vi fortsetter med å finne en passende løsning for tilfellet hvor unidireksjonal overføring brukes i hver fiber og antar at det ikke er flere enn to tilgjengelige fibere mellom hvert par av nabonoder. Dette er et eksempel på en nettverksutforming som tjener til å klargjøre designprinsippet og metoden.

To separate fysiske lag som omfatter NxM noder hver er realisert, hver med dedikert fiberinfrastruktur. I fig. 2 er nodene angitt ved sirkler og er avbildet en gang for hvert lag. Det bør imidlertid bemerkes at det kun er NxM noder totalt i fig. 2, men avbildet som forklart over for å lette den følgende forklaringen. Linjene som forbinder nodene er optiske fibere. Innenfor lag X1 velges en av diagonalene og også en strømningsretning innenfor denne diagonalen. For eksempelet i fig. 2 kan diagonalen fra node (1,1) til node (N,M) velges, som vist ved den tykke grå pilen. Den motsatte retningen velges deretter i lag X1, dvs. fra (N,M) til (1,1) i dette eksempelet. De fire retningene som er mulige i dette systemet er vist i toppen av det høyre hjørnet i fig. 2 og angitt med N for nord, E for øst, S for sør, W for vest. Kun flyt "parallell" med den tilordnede diagonalen er deretter tillatt i hvert lag. Dette vil bety at kun forbindelser som involverer øst- og/eller sørgående bevegelser er tillatt i lag X1, og vest- og/eller nordgående er tillatt i lag X2. "Fargemotorveier" er etablert i hvert lag i strømningsretningene nevnt over. Eksempler på slike motor-veier er vist ved de tynne prikkete pilene i fig. 2. Forbindelser innenfor den samme raden eller kolonnen er det enkleste i denne konteksten ved at ingen vending eller retningsendring er involvert. Dette kan realiseres ved å sende signalet i den korrekte retningen og å informere mottakeren til å avstemme seg til den riktige kanalen. Derfor, innenfor disse to lagene, kan alle nodepar som hører til den samme raden eller kolonnen direkte forbindes, og også 50% av resten av forbindelsene. F .eks., forbindelsen fra node E til node B (i fig. 1) er ikke tillatt med denne løsnin-gen siden østgående bevegelser kun er tillatte i lag X1, mens den nordgående er kun tillatt i lag X2. Imidlertid blir alle internode forbindelser mulige hvis de to lagene er sammenkoplet enten i hver node eller i et utvalg av noder. Tilfellet hvor alle nodene tilveiebringer forbindelser mellom lag vil bli benyttet som et eksempel i det følgende, selv om en lignende løsning kan finnes for andre undersett av noder som utfører denne oppgaven.

Som nevnt tidligere er kombinasjonene av øst-sør (sør-øst) og nord-vest (vest-nor) mulige med de to fysisk separate lagene i dette eksempelet. For å være i stand til å forbinde alle nodepar er det påkrevet at kombinasjonene øst-nord (nord-øst) og sør-vest (vest-sør) også er mulige, som skjematisk vist i fig. 3a. Dette krever sammenkoplinger mellom de to lagene. En ytterligere årsak for sammenkoplinger mellom lag er å tilveiebringe alternative ruter for beskyttelseshensik-ter. Merk at tilgjengeligheten av to uavhengige ruter er et hardt krav i tilfelle av backbone-nett hvor alle nodene snakker til hverandre ved alle tider og tung trafikk bæres i hver link. Mens to uavhengige ruter er tilgjengelige for de fleste nodepar i oppsettet som er konstruert så langt, kan forbindelser mellom to noder som er i den samme raden eller kolonnen kun oppnås ved den direkte (dvs. korteste) ruten. Som et eksempel i tilfelle av et fiberkutt mellom B og C, i fig. 1 kan for eksempel de direkte forbindelsene AC, BC, BD beskyttes hvis A-E-F-G-C, B-F-G-C, B-F-G-H-D er mulige henholdsvis. Dette kan løses som vist i fig. 4 som viser to eksempler på forbindelser mellom lag. Slike forbindelser krever lagkryssing i begge retninger mellom lag X1 og X2.

Rutingsalgoritme

En stor del av rutingsstrategien er allerede beskrevet over. Imidlertid hvis dedikerte bølgelengder brukes innenfor hver av "fargemotorveiene" i fig. 2, er det totale minimale antallet påkrevede bølgelengder flere hundre for eksempelnettet - et antall som er urealistisk med dagens teknologi og selv om hvis den skal realiseres i fremtiden vil det uansett forårsake mange tekniske konstruksjonsproblemer. Dette antallet kan reduseres dramatisk hvis en smart algoritme brukes for bølge-lengdeallokering. Det er igjen mer enn én oppskrift for å oppnå dette men fremgangsmåten er i essensen den samme. En slik oppskrift er gitt i det følgende.

Forbindelser innenfor ett lag

Et bånd med bølgelengder er allokert for forbindelser innenfor hvert sett med noder som avbildet i fig. 3a. De dobbelt-endede pilene i fig. 3a viser hvilke noder som vil være sammenkoplet av det tilsvarende bølgelengdebåndet. Merk at antallet bølgelengder innenfor hvert bånd er en designparameter og skal være en funksjon av antallet noder som skal tjenes av dette båndet. Bølgelengdebånd H (horisontal) brukes for forbindelser innenfor en rad, mens V (vertikal) brukes for forbindelser innenfor en kolonne. Ytterligere bølgelengdebånd er allokert, hvor bånd Ei for i=1 ...N angir å snu øst og brukes spesielt for forbindelser som involverer først en bevegelse innenfor en kolonne fulgt av en bevegelse innenfor en rad for hver av de N radene, mens bånd Sj for j=1...M angir vending sørover og brukes spesielt for forbindelser som involverer først en bevegelse innenfor en rad fulgt av en bevegelse innenfor en kolonne for hver av de M kolonnene. På samme måte er bånd H og V tilordnet i lag X2, og også bånd Wi for å angi vending vest og bånd Nj for å angi vending nord. Disse forbindelsene er interne i hvert lag slik at de samme settene med bølgelengder kan brukes innenfor lag X1 som innenfor X2. Bånd Ei,

Sj, Wi og Nj er delvis overlappende.

Som vist i fig. 3b må åtte primære bevegelser være mulige i et regulært maskenett for å oppnå direkte forbindelser mellom alle nodepar. Kun fire av dem er dekket av det lagdelte nettet i fig. 3a, nemlig de som er vist med hele linjer i fig. 3b.

Forbindelser mellom de to lagene

Forbindelser mellom lag er nødvendige for å realisere alle nodeforbindels-ene og for å tilveiebringe alternative ruter for alle forbindelsene. To eksempler på slike forbindelser mellom lag er vist med de to pilene i fig. 4. Siden de samme bøl-gelengdene deles i de to lagene kreves en algoritme for bølgelengdene som brukes i kryssingen mellom lagene. Dette kan tilveiebringes ved den følgende regel: hvert signal som krysser fra et lag til det andre vil måtte utføre en sluttforbindelses-bevegelse innenfor det andre laget. Retningen på denne bevegelsen og også nummeret på kolonnen eller raden hvor dette finner sted vil eksplisitt definere båndet hvor signalet skal bæres. F .eks., for forbindelsen fra node E til node B i fig. 1, er sluttretningen nordgående i kolonne 2 slik at bånd N2 må benyttes. I fig. 4 viser den heltrukne pilen en forbindelse fra node (1 ,M) til node (3,2). Denne bølgeleng-den behøver å bli addert til bånd S2. Den prikkede pilen må adderes til bånd N3 slik at - blant annet - forbindelsen fra node (3,2) til (3,3) vil bli beskyttet.

I tillegg, siden rutene (banene) fulgt av signalet er godt oppstilt, kan bølge-lengdegjenbruk anvendes. F.eks. kan bølgelengdebåndet som brukes for signaler som har sitt opphav fra lag X2 og som går inn i lag X1 ved (1,2) være den samme som bølgelengdebåndet som brukes for forbindelser mellom nabonoden (1,3) og kolonne 4 i lag X1. Disse signalene krysser aldri eller går parallelt med hverandre og derfor kan de samme bølgelengdene benyttes.

Ruterfunksionalitet

Den påkrevde ruterfunksjonaliteten for nettverkseksempelet studert så langt og som er avbildet i fig. 2, 3a, 3b og 4, er vist i fig. 5. Ruteren kan ses som bestå-ende av to svært lignende deler, en innenfor lag X1 og en innenfor X2. Hver av disse to generiske delene har tre innganger og tre utganger, som et resultat av den antatte geometrien til nettverket i fig. 1. Som det er vist i fig. 5 er en av utgangene i lag X1 forbundet til en av inngangene til lag X2, og en av utgangene til lag X2 er forbundet til en av inngangene til lag X1. Dette medfører at en av utgangene og en av inngangene til hver generisk del ruter mellom de to lagene, mens to av inngangene og to av utgangene tilveiebringer ruter innenfor hvert lag. Lignende strukturer kan benyttes for en annen nettverksgeometri.

Ruterrealisering

Ruteren i fig. 5 kan realiseres basert på to enkeltlags rutere som den éne vist i fig. 6. Denne grunnleggende bygningsblokken vist i fig. 6 omfatter et sett med bølgelengdefiltere og en sirkulator. Tre innganger er påkrevet i dette tilfellet som nevnt i det tidligere avsnittet. Disse kombineres i dette eksempelet ved å bruke en enkelt effektkombinator men kombinatoren kan også være bølgelengdeavhengig. Reflekterende bølgelengdefiltere benyttes deretter sammen med en sirkulator for å tilveiebringe de påkrevede tre utganger. Eksisterende, faktisk kommersielt tilgjengelige, relativt billige komponenter med utmerket ytelse kan brukes. Siden bølge-lengdebånd - i motsetning til enkeltbølgelengder - rutes, er bredbåndsfiltere de beste kandidater da de øker toleransene til systemet. Bredbånds Bragg-filtere med skarpt fall og svært høye undertrykkelsesforhold mellom de sendte og reflekterte kanalene kan brukes.

Irregulære maskenett

Maskestrukturen i fig. 1 er et regulært maskenett. En slik regulær strukturer ikke alltid anvendelig i et reelt nettverk. Imidlertid kan det logiske nettet alltid byg-ges som et regulært maskenett siden rutere kan plasseres i et hvilket som helst fysisk punkt i maskenettet uavhengig av om en node er til stede der eller ikke. I tillegg er rutingsprinsippet anvendelig i et "ikke-ortogonalt" maskenett eller faktisk i et hvilket som helst maskenett.

II. Andre nettverksløsninger

Bidireksjonal overføring

Bidireksjonal overføring kan også benyttes. Prinsippet med bølgelengdeal-lokering er eksakt som før. Den eneste forskjellen er at det totale antallet påkrevde bølgelengder for en viss ytelse er øket pga. det faktum at den samme bølgeleng-den ikke kan brukes i begge retninger i en enkelt fiber. Realiseringen av ruteren blir noe mer utfordrende siden inngangene og utgangene har blitt effektivt øket pga. bidireksjonaliteten. Den grunnleggende bygningsblokken er igjen som vist i fig. 6. Et antall sirkulatorer er påkrevet for å tilveiebringe forbindelser mellom add-drop funksjonene, dvs. hvor signaler som terminerer i noden ekstraheres og signaler som har sitt opphav fra noden adderes, og de forskjellige delene av ruterne og også for å rette signalene korrekt til inngangene og utgangene til ruteren.

Nettverk med høyere nodeorden

I fig. 1 har hver node et maksimum på fire nærnabonoder. I det generelle tilfellet kan flere enn fire nærnabonoder være påkrevet. Av denne årsak og også av andre designårsaker kan i det generelle tilfellet ruteren være påkrevet å tilveiebringe en mer kompleks funksjonalitet enn den ene avbildet i fig. 5, med et øket antall innganger og/eller utganger og også et øket antall komponentkombinasjo-ner. F.eks. kan en full 2x2 eller 3x3 konnektivitet mellom alle inngangene og utgangene være påkrevet. Dette kan også realiseres basert på det generiske arran-gementet i fig. 6, dvs. basert på en kombinasjon av kombinatorer, sirkulatorer og bølgelengdefiltere i forskjellige konfigurasjoner.

Tredimensjonale nettverk

Så langt har vi betraktet todimensjonale "flate" maskenettverk. Ved å splitte den fysiske infrastrukturen i to separate lag og deretter kople sammen de to, konverteres det todimensjonale nettet til et tredimensjonalt. Dette tillater direkte forbindelser mellom alle noder på tross av restriksjonene som er innført innenfor hvert lag. Direkte fiberforbindelser mellom et antall kantnoder er en annen måte å realisere et tredimensjonalt nettverk på. F.eks. skaper en direkte fiberforbindelse fra node (i,1) for alle i-1 ...N, og fra node (N,j) til node (1 ,j) for alle j=1 ...M et sylinderformet nett. Denne løsningen krever en noe enklere rutingsalgoritme fordi den i det vesentlige er et sylinderformet, dvs. et tredimensjonalt, nett. Dette er imidlertid sannsynligvis ikke den mest praktiske løsningen da svært lange baner to ganger tvers over nettet er nødvendige for noen av forbindelsene.

Andre rutinqsløsninqer

Som nevnt finnes det mer enn en måte å realisere et svitsjløst maskenett på. Bruken av to lag med én fiber mellom nabonoder i hvert lag er ett utgangs-punkt. Alle forbindelser kan imidlertid lett realiseres hvis fire separate fysiske lag benyttes. De komplementære strømningene, ES/SE, WN/NW, SW/WS, EN/NE er direkte tillatt i hvert av lagene slik at ingen forbindelser mellom lagene er påkrevet. Ulempen er at et dedikert antall transmittere og mottakere må være tilordnet til hvert lag i hver node. Andre lignende løsninger er mulige med forskjellig antall lag og/fibere i nettet. Det totale prinsippet er det samme. Merk at det tolags svitsjløse maskenettet kan være det beste kompromisset mht. nodekompleksitet og infra-strukturkrav.

Nytt nettverkskonsept for det optiske laget

I det foregående har måten å realisere et svitsjløst nettverk på blitt beskrevet. Størrelsen av et slikt nett er begrenset som nevnt tidligere. Derfor er en svit-sjemekanisme påkrevet for å supplementere dette konseptet. Et nytt nettverkskonsept er foreslått her for det optiske laget som vil løse et antall av problemene som er tilknyttet dagens konvensjonelle konsept for et hel-optisk nett som er basert på bølgelengderuting utført av OXC. Vi foreslår at det fysiske laget er inndelt i (minst) to integrerende lag som vist i fig. 7. Det lavere laget består av undemett som er svitsjløse, dvs. hvor rutingsfunksjonen i de mellomliggende nodene i en ende-til-ende forbindelse er utført ved å bruke passive komponenter i motsetning til aktive konfigurerbare svitsjer og OXC. Disse svitsjløse øyene sammenkoples i det svitsjede laget via OXC eller andre svitsjende og/eller re konfigurerbare elementer. Det svitsjløse undemettverket kan være så stort som et typisk nasjonalt europeisk backbone-nett. På denne måten kan et heleuropeisk nett realiseres ved å bruke svitsjløse nett i det nasjonale nivået som er forbundet via et andre lag. Kravene som legges på OXC i dette konseptet er mye enklere enn de som impliseres av det konvensjonelle WDM nettet - hvor dvs. rutingen utføres av OXC. Antallet kanaler som må håndteres, antallet forbindelser og antallet fiberinnganger og utganger involvert i det svitsjede laget som er foreslått her reduseres vesentlig. I tillegg er typisk transmisjonslengdene som er involvert mellom nodene i OXC-laget i fig. 7 slik at regenerering av signalene er påkrevet. Den gode kvaliteten til signalene som ankommer i det svitsjede/OXC laget resulterer i svekking av mange av dagens begrensende faktorer i OXC-realisering f.eks. krysstale etc. De felles portene mellom det svitsjede laget og det svitsjløse laget er også naturlige punkter hvor muligens full regenerering kan utføres, et første trinn elektrisk og senere optisk. Videre bindes dette konseptet godt sammen med de nye betraktningene på nett-verksutvikling hvor det er forventet at transparente øyer vil bli definert ikke bare pga. tekniske begrensninger men også pga. rent administrative årsaker.

Implikasjonen av introduksjonen av nettverkskonseptet(ene) som vi har konstruert kan være ganske dramatiske. Høy-ytelses optiske nett på størrelsen av et typisk nasjonalt nett blir mulige å realisere med eksisterende eller den nyeste teknologi. Visjonen om et dynamisk fleksibelt nett blir teknisk plausibelt og med realistisk økonomi siden den grunnleggende essensen til konseptet er i seg selv lavkostnad. Faktisk er store komplekse og vanskelige å opprettholde OXC til en vesentlig utstrekning erstattet med enkle lavkostnads passive filtere. Hvis den er implementert kan dette nettverkskonseptet bli et landemerke i utviklingen av optiske nett og også kommunikasjon generelt.

Nettverkskarakteristikker og utstrekninger

Skalerbarhet

Det er klart at det svitsjløse nettet ikke er skalerbart i det uendelige. Muligheten for tillegg av noder må tas i betraktning i den opprinnelige planen av nettet. Det er også en iboende begrensning i antallet noder som kan rommes som er eksplisitt bestemt av antallet tilgjengelige bølgelengder for en gitt fysisk arkitektur og et gitt sett av ytelseskrav. Imidlertid med de eksisterende nyere teknikkene i optiske overføringssystemer svarer denne øvre grensen til et fornuftig stort nettverk slik som det norske nasjonale nettet slik vi forventer at det skal vokse i de neste 3-5 årene. En videre økning av trafikkbehovene vil være rommet ved bruken av flere svitsjløse nett som er gjensidig sammenkoplede ved å bruke et svitsjet (mulig OXC) lag. Videre forbedringer kan i tillegg være mulig i fremtiden pga. fremganger i feltet optisk transmisjon, tettere mellomrom mellom kanaler og en økning av kapasiteten båret i hver kanal.

Utvidelse til et delvis svitsjet nett

Tillegget av et par enkle svitsjer og/eller et antall bølgelengdeomformere i noden vil tilveiebringe et begrenset potensial til å rekonfigurere det svitsjløse nettet f.eks. for å oppgradere eller i den hensikt å skalere. Svitsjingsfunksjonalitet trenger ikke å bli benyttet for vanlig signalruting men heller for rekonfigurering av selve den svitsjløse plattformen.

Oppqraderbarhet

Når bølgelengdebånd rutes, er det svitsjløse maskenettet relativt lett opp-graderbart så langt det angår antallet bølgelengder. Kanalmellomrommet kan reduseres drastisk og bestemmes ved sender- og mottakerendene uten å kreve endringer i rutingselementene. Endringer i kodings- eller deteksjonsteknikker, f.eks. fra direkte deteksjon til koherente deteksjonsteknikker, kan svært lett innar-beides uten å føre til en endring av rutingselementene. Det eneste unntaket er kanalene som er i kantene av ruterbåndet der fall (roll-off) i filteret er en begrensende faktor. Imidlertid kan vaktbånd implementeres i disse bølgelengdeområdene for å omgå dette problemet - skjønt med et antall bølgelengder som muligens blir ubenyttet. Til sist vil en oppgradering av selve filterne kreve høye investeringer.

Båndbreddedeling og pakkesvitsiing ved å bruke tidsdelt multipleksing

Båndbredde-ved-behov kan allokeres av denne typen nett, et kjennetegn som er faktisk en av fordelene med nettverkskonseptet. Når forbindelsene i nettverket ikke er semipermanente, slik som det så langt har blitt antatt her, men heller av en høy skurkarakter, da er den ytterligere bruken av tidsdelt multipleksing for-delaktig. Senderen bør da svitsje fra en bølgelengde til en annen raskt nok slik at påfølgende signaler sendes til forskjellige mottakernoder. Pakkesvitsjing kan også rommes hvor bølgelengdene som signalene bæres ved faktisk er en eksplisitt ruter"tag" tvers over nettet. Senderen må avstemmes til en ny bølgelengde i be-gynnelsen av pakken for å tilveiebringe en direkte ende-til-ende forbindelse for pakken tvers over nettet. På denne måten kan det svitsjløse nettet tilveiebringe en transparent allsidig plattform for høyere nettverkslag og lette ende-til-ende overfør-ing for f.eks. internett protokollpakker (IP) eller asynkron overføringsmodus (ATM) celler.

Claims (51)

1. Et optisk nettverk omfattende: flere sendere konfigurert til å sende optiske signaler; flere mottakere konfigurert til å motta nevnte optiske signaler; flere noder forbundet med optiske fibere og omfattende passive bølgeleng-derutere omfattende passive optiske komponenter, idet nevnte passive bølgeleng-derutere er konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler i nevnte noder til et utvalg av mulige strøm-ningsretninger innenfor det optiske nettverket, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastmktur i nettverket i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra valget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler; og hvor ende-til-ende banene til nevnte optiske signaler gjennom det optiske nettverket bestemmes av de nevnte optiske sendere.

2. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor de minst to lag er sammenkoplet i minst en av nevnte noder.

3. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av de passive bølgelengderut-erne er konfigurert til å rute minst ett bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølg-ende bølgelengdekanaler.

4. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor nodene er sammenkoplet til å danne et maskenett.

5. Optisk nettverk ifølge krav 4, hvor maskenettet er et regulært gitternettverk.

6. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av senderne omfatter en laser med fast bølgelengde.

7. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av senderne omfatter en oppstilling av lasere.

8. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av senderne omfatter en avstembar laser.

9. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av mottakerne omfatter en mottaker med fast bølgelengde.

10. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av mottakerne omfatter en avstembar bølgelengdemottaker.

11. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av de passive bølgelengderut-erne omfatter minst en kombinator konfigurert til å kombinere flere optiske signaler som går inn fra flere inngangsporter før de optiske signalene rutes til utganger i de passive bølgelengderuterne.

12. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av de passive bølgelengderut-erne omfatter flere inngangsporter og flere utgangsporter, og optiske signaler fra hver av inngangsportene rutes passivt til forskjellige utgangsretninger ifølge settet med forutbestemte bølgelengdeavhengige regler, og hvor minst en kombinator kombinerer minst to av nevnte utgangsretninger til en enkelt utgangsport.

13. Optisk nettverk ifølge krav 1, videre omfattende et antall svitsjeelementer konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte strømningsretningsregler.

14. Optisk nettverk ifølge krav 1, videre omfattende et antall svitsjeelementer konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte bølgelengdeavhengige regler.

15. Optisk nettverk ifølge krav 1, videre omfattende et antall bølgelengdeomfor-mingselementer konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte strømningsret-ningsregler.

16. Optisk nettverk ifølge krav 1, videre omfattende et antall bølgelengdeomfor-mingselementer konfigurert til å rekonfigurere minst en av nevnte bølgelengdeav-hengige regler.

17. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor de passive bølgelengderuterne er konfigurert til å motta minst ett første optisk signal i en første inngangsport, å motta minst ett andre optisk signal i en andre inngangsport, og å rute det første og andre optiske signalet til en enkelt utgangsport i overensstemmelse med nevnte bølge-lengdeavhengige regler og nevnte strømningsretningsavhengige regler.

18. Optisk nettverk ifølge krav 17, hvor optiske signaler som går inn i nevnte minst ene passive bølgelengderuter fra forskjellige inngangsporter, har en samme bølgelengde.

19. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor minst en av nevnte passive rutere omfatter minst ett bredbånds bølgelengdefilter konfigurert til å filtrere flere påfølgende bølgelengdekanaler.

20. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor senderne sender internett protokollpakker.

21. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor senderne sender ATM-celler.

22. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor transmisjonen i nevnte optiske fibere er unidireksjonal.

23. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor transmisjonen i nevnte optiske fibere er bidireksjonal.

24. Optisk nettverk ifølge krav 1, hvor: minst et antall av nevnte noder er forbundet for å danne flere undernettverk; og idet nevnte nettverk videre omfatter et toppnettverk konfigurert til å sammenkople undernettverkene.

25. Optisk nettverk ifølge krav 25, hvor toppnettverket er forbundet til undernettverkene i et antall noder, idet et antall av nevnte noder omfatter rekonfigurerbare optiske krysskoplere.

26. En fremgangsmåte for ruting av optiske signaler gjennom et optisk nettverk omfattende flere noder med passive bølgelengderutere, idet fremgangsmåten omfatter trinnene: å sende flere optiske signaler fra i det minste et antall av nevnte noder; å motta flere optiske signaler i det minste i et antall av nevnte noder; å pålegge nettverkvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler i nevnte noder til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nett, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur til nevnte nettverk i minst to lag for en gruppe bøl-gelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag; og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler; hvor ende-til-ende baner av nevnte optiske signaler gjennom det optiske nettet er bestemt ved nevnte transmitteringstrinn.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor nevnte strømningsretninger videre er definert ved å sammenkople de nevnte minst to lag i minst en av nevnte noder.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor ende-til-ende banene til de optiske signalene gjennom det optiske nettverket er bestemt i mottakingstrinnet.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 26, videre omfattende ruting av minst ett bølge-lengdebånd med nevnte passive rutere, hvor nevnte bølgelengdebånd inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor sendetrinnet utføres ved å bruke minst en laser med fast bølgelengde.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor sendetrinnet utføres ved å bruke minst en oppstilling av lasere.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor sendetrinnet er utført ved å bruke minst en avstembar laser.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32, hvor sendetrinnet utføres ved å avstemme nevnte vidt avstembare laser.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor nevnte mottakingstrinn utføres ved å bruke mottakere med fast bølgelengde.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 26, hvor nevnte mottakingstrinn utføres ved å bruke avstembare bølgelengdemottakere.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 26, videre omfattende trinnet å rekonfigurere nevnte bølgelengdeavhengige regler.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 26, videre omfattende trinnet å rekonfigurere nevnte strømningsretningsregler.

38. Fremgangsmåte ifølge krav 26, videre omfattende trinnene: å sende inn flere optiske signaler i flere inngangsporter i nevnte passive bølgelengderutere; og å rette de optiske signalene fra minst to av inngangsportene til en samme utgangsport i nevnte passive bølgelengderutere ved å bruke minst ett passivt bølgelengdefilter, hvor nevnte retting av nevnte optiske signaler utføres i overensstemmelse med nevnte bølgelengdeavhengige regler og nevnte strømningsretningsavhengige regler.

39. Fremgangsmåte ifølge krav 38, hvor minst to av nevnte optiske signaler som går inn i nevnte passive bølgelengderutere fra forskjellige inngangsporter har en samme bølgelengde, og hvor fremgangsmåten videre omfatter et trinn for å avgjøre hvilken av nevnte minst to optiske signaler som transmitteres i nettverket.

40. Fremgangsmåte ifølge krav 38, hvor rettingstrinnet omfatter å reflektere et bølgelengdebånd med nevnte passive bølgelengdefilter, hvor nevnte reflekterte bølgelengdebånd inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler.

41. En optisk ruter for ruting av optiske signaler i et optisk nettverk, omfattende: minst ett passivt bølgelengdefilter konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av nevnte optiske signaler til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nettverk, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur i nevnte optiske nett i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler.

42. Optisk ruter ifølge krav 41, hvor nevnte minst to lag er sammenkoplet i minst en av nevnte noder.

43. Optisk ruter ifølge krav 41, hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter er konfigurert til å reflektere et bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølgende bølgelengdekanaler.

44. Optisk ruter ifølge krav 41, videre omfattende en kombinator konfigurert til å kombinere flere optiske signaler fra flere inngangsporter før nevnte passive bølge-lengdefilter ruter nevnte optiske signaler.

45. Optisk ruter ifølge kav 41, videre omfattende: flere inngangsporter konfigurert til å motta flere optiske signaler, og hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter er konfigurert til å rute minst to av nevnte optiske signaler som går inn i forskjellige inngangsporter til en enkelt utgangsport i overensstemmelse med nevnte bølgelengdeavhengige regler og nevnte strømningsretningsavhengige regler.

46. Optisk ruter ifølge krav 43, hvor nevnte minst to optiske signaler har samme bølgelengde.

47. Optisk ruter ifølge krav 41, hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter omfatter et bredbånds bølgelengdefilter som filtrerer flere påfølgende bølgeleng-dekanaler.

48. Optisk ruter ifølge krav 41, hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter omfatter et bredbånds tynnfilmfilter.

49. Optisk ruter ifølge krav 41, hvor nevnte minst ene passive bølgelengdefilter omfatter et bredbånds Bragg-filter.

50. Et optisk nettverk omfattende: nettverkselementer i noder i nevnte optiske nettverk, idet nettverkselement-ene er konfigurert til å rute minst ett bølgelengdebånd som inkluderer flere påfølg-ende bølgelengdekanaler, og hvor hver av nevnte nettverkselementer omfatter: minst ett passivt bølgelengdefilter konfigurert til: å pålegge nettverksvide rutingsbegrensninger som begrenser rutingen av optiske signaler til et utvalg av mulige strømningsretninger innenfor nevnte optiske nettverk, idet strømningsretningene blir definert ved å logisk dele en fysisk fiberinfrastruktur i nevnte optiske nettverk i minst to lag for en gruppe bølgelengder, hvor utvalget av strømningsretninger i minst ett lag er distinkt fra utvalget av strømningsretninger i et hvilket som helst annet lag, og å pålegge bølgelengdeavhengige regler for nevnte optiske signaler.

51. Optisk nettverk ifølge krav 50, hvor nevnte minst to lag er sammenkoplet i minst en av nevnte noder.