SE500320C2 - Anordning vid telekommunikationsnät för att fördela/styra en eller flera informationskanler i nätet samt metod vid upprättande av kommunikationsnät - Google Patents

Description

Û i) -7 U fl I informationsnät av olika slag utgör knutpunkter, där stora mängder information sammanstrålar, sårbara punkt- er som bör undvikas eller minimeras.

Behov föreligger att undvika eller åtminstone minimera antalet omvandlingar från optisk till elektrisk signal i nätet. I nätet bör således förstärkning och fördelning av signaler ske optiskt.

Nätkonfigurationen bör vidare inte påverka nätet och dess komponenter.

Såväl nu känd teknik som kommande tekniker nätuppbyggnaden skall vara applicerbar utan att kost- samma ändringar i nätet behöver vidtas. Ackumulerat spontanbrus från förstärkarna i nätet skall undvikas eller inom minimeras.

Noder i ett optiskt nät skall kunna utsända och mottaga information på olika frekvenser.

Inställning av nodernas sändare och mottagare skall ske i beroende av det aktuella vilka kanaler som vid ett givet tillfälle finns tillgängliga i nätet.

Sändare och mottagare skall i beroende av det övriga nyttjandet av olika kanaler i nätet kunna utvälja den/de kanaler, inom till nätet tilldelade frekvenser, som är ut- nyttjbara.

Fördelning av signaler i nätet skall inte vara beroende av att signalerna måste fördelas i i förväg bestämda punkter informationsbehovet samt av som bestäms av en i förväg fastlåst fördelningsplan som är beroende av nätstrukturen.

Nod skall kunna motta information från flera andra noder samtidigt.

Olika information skall kunna utsändas från en nod till andra noder i nätet.

Här föreliggande uppfinning avser att lösa ovan angivna problem.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Här föreliggande uppfinning avser metod och anordning för flexibelt kapacitetsutnyttjande i optiskt nät. I nätet 580 2320 finns ett antal noder anordnade. Varje nod tilldelas ett antal frekvensvariabla sändare och mottagare". Med detta arrangemang medges att varje nod kan inställas för mot- tagning respektive sändning på godtyckliga frekvenser.

Begränsning av frekvensval sker endast utifrån de frekvenser som tilldelats systemet.

Optisk signal uttas, termineras, endast i de noder där respektive signal skall utnyttjas.

I nätet ansluts noderna via optiska effektsplittrar. Den totala kapaciteten i det optiska nätet är flyttbar mellan olika noder i beroende av kapacitetsbehovet mellan olika noder. Flyttbarheten möjliggöres genom att mottagarna selekterar den information som skall mottas. Selektionen göres genom att mottagarna utväljer de frekvenser, som motsvarar informationskanaler, som är avsedda för noden.

Arrangemanget medför att transmissionskapacitet som ej utnyttjas i en nod frigöres och omfördelas till andra noder i nätet. Information som utsänds i nätet är mottagbar i samtliga noders mottagare. All information som utsänts i nätet blir sålunda tillgänglig i alla noder.

Möjligheten att transmissionskapaciteten är flyttbar i nätet medför att det är möjligt att anpassa kapaciteten i enskilda punkt till punkt förbindelser efter rådande trafiksituation.

Frekvensselektering i noderna sker med optisk filtrering eller optisk switching. Detta medför att de optiska sig- nalerna inte omvandlas till elektriska signaler annat än i de punkter där respektive signaler termineras och utnytt- jas. Optisk signal som når en nod där den ej skall nyttjas vidaresänds i nätet efter eventuell optisk switching eller optisk filtrering. Man åstadkommer sålunda att ett optiskt nät med optiska splittrar och optiska förstärkare. I nätet utplacerade splittrar medges ha en godtycklig och asymmetrisk placering. Med detta arrangemang ernås ett optimalt utnyttjande av förstärkarna i nätet.

Metoden medger vidare att kaskadkoppling av frekvens- filter undvikes.

U'l ”)f'l, (_31.

I de fall två noder riktar sin information till olika mot- tagare är det möjligt att utnyttja samma frekvens, våg- längd, för olika ändamål i olika delar av nätet.

Elektronik i optiska nät utgör normalt en begränsande faktor. Genom att inga omvandlingar till elektriska sig- naler sker i transmissionen mellan noderna i nätet und- vikes detta problem.

FIGURBESKRIVNING Fig 1 Visar exempel på ett stjärnformigt nät.

Fig 2 Visar exempel på ett optiskt nät med ett antal noder.

I noderna är mottagare och sändare angivna. Vidare visas exempel på sammankoppling mellan noderna.

Fig 3 Anger exempel på hur en del av ett större nät kan konfigureras.

Fig 4-6 Är exempel på hur regionala uppsamlings-/för- medlingsnoder kan konfigureras. Till förmedlingsnoden är fyra lokalstationer anslutna.

Fig 7 visar principen för en nätverksstruktur i ett nätverk med 3 noder.

Fig 8 visar val av information i en mottagande nod.

Fig 9 visar val av information i en mottagande nod.

Fig 10 visar en optisk switch.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Optiska nät för olika användningsändamål konfigureras på olika sätt. exempel härpå anges i fig 1 där en stjärnformig konfiguration anges. I fig 2 anges en annan konfiguration där kanaler är direktkopplade mellan de olika noderna i nätet. Nät uppkopplade enligt fig l är sårbara i den 508 52 meningen att om förbindelsen i en länk bryts så har denna länk ingen kontakt med det övriga nätet. 'Vid nätkon- figurationer enligt fig 2 är ett avbrott' i en länk inte lik- tydigt med att kommunikationen i denna länk är bruten med det övriga nätet. Detta enär kommunikationen i detta fall kan styras andra vägar till nämnda länk. Uppfinningen som här föreligger är utnyttjningsbar i bl a ovan rela- terade nätkonfigurationer samt andra möjliga nätkon- figurationer.

I ett optisk nät enligt ñg l eller fig 2 ingår ett antal noder, förstärkare och splittrar. Möjligheten att överföra infor- mation i nätet är beroende av det optiska nätets kapacitet samt antalet tillgängliga kanaler.

Varje nod är försedd med ett antal sändare och mottagare.

Nämnda sändare och mottagare utnyttjas för kom- munikation mellan de olika noderna i nätet.

En nod som etablerar kontakt med en annan nod utsänder begäran om kontakt. Nätet tilldelar noderna lämpliga frekvenser för kommunikationen. Frekvenserna i fråga kan utnyttjas uteslutande av de två noderna eller delas med andra noder varvid endast vissa kanaler i de valda frekvenserna utnyttjas av de två noderna. Informationen är vidare överföringsbar till flera noder samtidigt för be- handling.

Nodernas sändare och mottagare är omställningsbara till olika frekvenser. Eftersom en omställning av frekvensval i respektive nod är genomförbar ges möjligheter att ut- nyttja tillgängligt frekvensspektrum på bästa sätt.

När noderna överenskommit om vilka kanaler som skall utnyttjas inställs respektive nods sändare och mottagare på dessa frekvenser. Information utsänds från den ena nodens sändare. Nämnda information överförs i nätet med eller utan ett antal optiska förstärkare. Mottagarsidan mottar informationen och selekterar informationen från annan information som anländer. Separationen av infor- sker genom att endast den/de frekvenser som information som noden skall ta del av ter- Beroende på användarens utrustning överförs signalen ograverad till användaren eller mation innehåller mineras. den optiska O 5GB 2320 omvandlas till för användaren tydbar information. Om- vandling av informationen till elektriska signaler är härvid möjlig.

Frekvenser som inte behandlas i noden vidaresänds från noden till nätet i optisk form. Selektering av frekvenser sker optiskt varefter de frekvenser som ej skall terminera i noden, efter eventuell optisk förstärkning, vidaresänds i nätet.

I större nät med olika vägval, exempelvis olika typer av kommunikationsnät, finns speciella noder anordnade i nätet. Information som når en dylik nod selekteras och vidaresänds i olika trafikriktningar enligt fig 3.

Information är vidare sammanförbar i vissa knutpunkter vilket visas i fig 4-6. Informationen i en dylik knutpunkt vidersänds därefter i nätet. En uppdelning på olika trafikvägar, beroende på informationens adress sker där- efter. Man erhåller således möjlighet att dirigera infor- mation från olika uppgiftslämnare till gemensamma mot- tagare. Det är härvid möjligt att utnyttja olika frekvenser eller gemensamma frekvenser där varje uppgiftslämnare erhållet vissa kanaler.

Genom att såväl sändare som mottagare i respektive nod är omställningsbar är respektive nod ej hänvisad till fasta förutbestämda frekvenser. Detta innebär att informations- utbyte mellan två noder kapacitetsmässigt är anpassnings- bart till det reella kapacitetsbehovet. En förutsättning är att tillgängliga informationskanaler medger detta. Exem- pelvis innebär detta att ledig(a) kanal(er) är tillgängliga för alla noder i nätet. Om två noder kommunicerar med varandra utan att informationen skall utnyttjas av andra i nätet ges möjlighet för andra i nätet att utnyttja samma frekvens för annat ändamål. Möjligheten härtill ges genom att speciella noder, fördelningsnoder, i nätet styr respek- tive informationsmängder mellan respektive noder utan att informationerna korsar varandra.

I fig 3 visas exempel på asymmetrisk placering av splittrar i ett nät. Nätet kan utgöras av kommunikations- nät, exempelvis ett rikstäckande telefonnät. Av figuren 500 320 framgår att utsänd information delas upp på olika trafikvägar. I Fig 4-6 visar exempel på hur regionala uppsamlings- /fördelingsnoder är konfigurerbara. I ett telekommunika- tionsnät återspeglar figurerna hur 4 förmedlingstationer ansluts till fördelingsnoden. Man ser här hur information från de fyra förmedlingsstationerna sammanförs i för- delingsnoden. Fördelingsnoden delar därefter upp infor- mationen på olika trafikvägar i beroende av vart infor- mationen är adresserad. Detta innebär att information från var och en av förmedlingsstationerna med samma adress sammanförs till en eller flera informationskanaler i för- medlingsnoden. Informationskanalerna utgöres antingen av kanaldelar i en eller flera frekvenser eller samtliga kanaler i en frekvens.

Inkommande trafik, enligt fig 4-6, inkommer till förmed- lingsnoden från olika källor. Informationen sammanförs och fördelas av förmedlingsnoden till de olika fömedlings- stationerna.

I komplicerade nät medger här beskriven uppfinning dels att fasta förutbestämda frekvenser utnyttjas i nätet, dels att frekvenser utnyttjas gemensamt, där behov föreligger.

De gemensamma frekvenserna fördelas i beroende av rådande trafiksituation mellan användarna.

Anordningen innefattar ett optiskt informationsnät t.ex. ett telesystem, datanät etc. Nätets struktur kan vara enkelt eller komplicerat. I det enkla fallet utgör fig l och 2 exempel på konfigureringar som är tänkbara. Nätet består av ett nät som kan överföra frekvenser i ljusområdet. I nätet finns ett antal noder anordnade. Till noderna är användare anslutna. Kommunikationen mellan nod och användare sker på optisk eller elektrisk väg beroende på användarutrustningen.

Till en nod är en eller flera användare anslutbara. En an- vändare vid en nod önskar *etablera kontakt med använ- dare i en annan nod. Härvid anropas den egna noden som erhåller information om den andra (de andra) partens adress. Noderna kommunicerar med varandra samt under- söker vilka kanaler och frekvenser som finns tillgängliga. 500 7frf~l c)¿'c1 När man överenskommit om vilka frekvenser som skall utnyttjas för sändning respektive mottagning av respek- tive användare inställs respektive nods sändnings- och mottagningsutrustning på de tilldelade frekvenserna.

Möjligheten att inställa nodernas sändare respektive mot- tagare på aktuella frekvenser ges av att nämnda sändare och mottagare är frekvensvariabla. För att täcka nodens behov av kommunikation är denna dessutom försedd med ett flertal sändare och mottagare. Detta innebär att ett flertal användare respektive noder är anslutbara till en nod.

Information som inkommer till en nod utsänds i nätet. I en nätkonfiguration enligt fig 1 distribueras informationen till en central punkt där all information möts och distribueras till respektive användare. Information från olika noder sammanförs och uppdelas på de olika trafikvägarna be- roende på vart informationen skall överföras. I noden som mottar informationen sker därefter en uppdelning på användare som är anslutna till noden. Omformning av optisk signal till elektrisk signal sker endast mellan respektive nod och användare som är ansluten till denna nod. Överföring i nätet mellan noderna sker uteslutande optiskt. I vissa noder, fördelningsnoder, sker en omför- delning av inkommande frekvenser på olika trafik- vägar/trafikriktningar. Urvalet av vilka frekvenser som skall terminera i noden respektive omfördelas i nätet sker med optiskt filtrering och/eller optisk switching.

Information som utsänds i nätet är mottagbar av alla noder i nätet. I de fall information inom specifika frek- venser ej är av intresse för vissa noder ges nätet möjlighet att utnyttja dessa frekvenser för kommunikation mellan andra noder i nätet. Detta förutsatt att informationen mellan respektive nodgrupper ej är i konflikt med varandra. Denna möjlighet att återutnyttja frekvenser för olika ändamål är av stor betydelse i större nätverk som telekommunikationsnät, datanät etc. Man utökar på detta sätt nätets användbara kapacitet väsentligt. En bidragande faktor till att nätet utnyttjas optimalt är dessutom 500 320 möjligheten att ändra frekvenser i de olika noderna efter det totala behovet att kommunicera i nätet. ' Vid kommunikation i nät enligt fig 2 finns direkta kommunikationskanaler upprättade mellan noderna i nätet. Tänker man sig att fig l respektive 2 åskådliggör ett rikstäckande informationsnät utgör angivna noder punkter där överföring till olika delar i nätet är möjlig. Härvid skall givetvis endast relevant information överföras i denna del av nätet. Var och en av noderna i fig 1 respektive 2 står i kontakt med ett antal regionala noder exempelvis kon- figurerade enligt fig 3-6. De regionala noderna är i sin tur anslutna till ett antal lokala noder som är underställda respektive regional nod. Regionala noder är försedda med kommunikationslinjer sinsemellan i enlighet med fig 3. De lokala noderna har på samma sätt förbindelser sins- emellan för lokalt kommunikationsutbyte.

Styrning av trafik mellan olika delar i nätet sker i för- delningsnoder. Dylika fördelningsnoder är placerbara i strategiska punkter i nätet.

Förstärkare är vidare placerade i nätet samt i noderna för förstärkning av de optiska signalerna i nätet.

Uppdelning, splittring, av signaler medges ske i i nätet godtyckligt placerade fördelningsnoder.

Fördelning av information i nätet sker vidare i splittrar.

All information som inkommer till en splitter delas upp på ett antal trafikvägar. Informationen som utsänds på res- pektive trafikväg är i detta fall identisk med den infor- mation som inkommit till splittern.

Uppbyggnaden av nätet medger att all information är tillgänglig överallt i nätet om så önskas. Vidare är det möjligt att förändra kapacitetsutnyttjandet i nätets olika delar genom omfördelning av utnyttjade kanaler i nätets olika delar.

Varje nod uttar vidare endast den information man har behov av. Detta sker med filtrering eller optisk switching.

Kaskadkoppling av frekvensfilter undviks.

Beskrivningen ovan kan, som fackmannen lätt inser, ut- vecklas och utnyttjas i många olika konfigurationer. Att på detta sätt uppbygga hela telekommunikationsnät, datanät 1 r; Liz." etc med komplicerade trafikala förgreningar utgör inga svårigheter. I Uppfinningen föreslår ett koncept baserat på stamnät med asymmetriskt placerade effektsplittrar. Fördelen med den- na struktur är dynamisk bandbreddstilldelning, frekvens- återanvändning och enkel nät, exempelvis SDH/SONET, till kommande system exempelvis HDWDM.

Optiska system har utvecklats enormt under det senaste årtiondet. WDM-komponenter, inställbara lasrar och filter har möjliggjort nätverksstrukturer som utnyttjar hög transmissionskapacitet på fibrer för omkopplings och väg- valsfunktioner. Konventionella punkt till punkt förbin- delser med elektrisk omkoppling och vägval är inte nöd- vändigtvis de effektivaste nätstrukturerna.

Ett passivt stjärnnätverk kan uppfylla dessa villkor det kommer emellertid alltid att finnas ett bestämt antal kanaler i stjärnnätet. En kritisk punkt i nätet är stjärnans mitt där all trafik i nätverket skall passera. Där föreligger också klara begränsningar i delningsförhållanden och avstånd. överföring från dagens Fig 7 visar ett grundläggande optiskt multipunkt till multipunktnät men i stället för en passiv central stjärna är signalerna distribuerade asymmetriskt placerade splittrar. En typisk nodaslutning består av en utgående fiber och flera inkommande fibrer till var och en av de övriga noderna tack vare asymmetrin. Detta ger varje nod tillgång till all information som utsänts i nätet. Omkoppling och adressvalsfunktioner erhålls genom informationsurval placerad vid mottagarna. Informationsvalet i en mottagar- nod visas i fig 7 och 8 utnyttjar t.ex. tidsområden i de- multiplexerande delar i en SDH-ram eller i frekvens- området genom val av frekvenskanaler. Införandet av optiska kopplingselement medger omkoppling av inkom- vilken mottagare som helst. Detta mottagare och ökar bandbredds- via mande kanaler till optimerar antalet flexibiliteten. 10 500 320 Det optiska multipunkt till multipunktnätets struktur har en hög flexibilitet och nätverkskapaciteten 'är effektivt utnyttjad eftersom den delas av alla noder. Bandbredder tilldelas noderna dynamiskt i nätet. Den flexibla kapacitetsfördelningen förenklar skyddskoppling. Om- koppling och vägvalsfunktioner förutsätter inga bandbe- gränsande komponenter i nätet. Såväl punkt till punkt som punkt till flerpunktstrafik medges.

I motsats till typiska optiskt multipunkt till multipunktnät ger den distribuerade splitterfunktionen fördelar som utbyggbarhet, våglängdsåteranvändning och nättillför- litlighet. Nätet är vidare utbyggbart i avseende på avstånd och antal noder som använder optiska förstärkare. Genom att ta fördel av både konventionell TDM teknik och mer framtidsorienterad WDM teknik representerar den före- slagna strukturen ett framtida nätverk vars topologi lätt överförs från dagens SDH/SONET till morgondagens WDM/HDWDM genom att endast uppdatera nodutrust- ningarna.

Genom att bygga nätverk med den föreslagna strukturen är det möjligt att utnyttja den flexibilitet som optiken erbjuder, och därvid erhålla framtida fördelar i fiber- strukturen, dynamisk bandbreddstilldening och HDWDM uppgraderbarhet.

Uppfinningen är endast begränsad av nedan angivna patentkrav. ll

Claims (26)

U'I (D Cl* PATENTKRAV att för- nätet

1. Anordning vid telekommunikationsnät för dela/styra en eller flera informationskanaler i kännetecknad av att innefattar eller bildar ett passivt och optiskt arbetande stamnätverk, att noderna är försedda med sändare och mottagare, som är inställbara för i nätet förekommande frekvenser, varvid etablerande av kom- munikation mellan två eller flera noder, fastställer vil- ken/vilka frekvenser som skall utnyttjas varvid berörda sändare och mottagare inställs för kommunikation på ak- tuella frekvenser, och information till en nod är upp- delningsbar och/eller distribuerbar till en eller flera noder, och att kapaciteten är förändringsbar i nätets olika delar genom förändring av kanalernas utnyttjande i nätets olika delar. kommunikationsnätet nätet, vid

2. Anordning enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k - nad av att mottagarna selekterar frekvenser innehåll- ande information avsedda för noden.

3. Anordning enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t ec k n a d av att transmissionskapacitet från en nod fördelas mellan övriga noder. av föregående patentkrav från

4. Anordning enligt något kännetecknad av att en nod når mottagaren i samtliga noder. sändinformation av föregående patentkrav information i nätet

5. Anordning enligt något kännetecknad av att all är tillgänglig i alla noder. något av föregående patentkrav att kapacitet

6. Anordning enligt kännetecknad av mellan en- 12 500 skilda punkt till punkt förbindelser medges följa trafikala variationer i nätet.

7. Anordning enligt något av föregående patentkrav k ä n n e te c k n a d av att frekvensselektering sker med optisk filtrering och eller optisk switching. av föregående patentkrav endast optiska splittrar

8. Anordning enligt något kännetecknad av att och förstärkare utnyttjas. av föregående patentkrav kaskadkoppling av

9. Anordning enligt något kännetecknad av att frekvensfilter undviks.

10. Anordning enligt något av föregående patentkrav k ä n n e te c k n a d av att våglängdsåteran- vändning medges om två noder ej riktar sig till samma mottagande nod.

11. ll. Anordning enligt något av föregående patentkrav 6 k ä n n e t e c k n a d av att flaskhalsar, som elektronik utgör i optiska nät, undvikes.

12. Anordning enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d av att mottagen information i en nod separeras på olika frekvenser och fördelas till olika mottagande noder/användare. k ä n n e t e c k - noder med

13. Anordning enligt patentkrav 1 nad av att nätet innefattar ett antal frekvensvariabla sändare och mottagare, att optisk signal endast termineras när information skall utvinnas, att noderna är anslutna via optiska effektsplittrar, och att kapaciteten i nätet är flyttbar genom selektion på mottagarsidan. 13

14. Anordning enligt patentkrav 13 känneteck- nad av att förmedlingsnoder i nätet mottar information på en eller flera frekvenser samt att nämnda nod efter sammanställning av inkommande information uppdelar denna till en eller flera mottagare/noder varvid varje erhåller information denne mottagare/nod endast den skall ta del av.

15. Metod vid upprättande av det i kravet l angivna för att fördela/styra en eller flera nätet kännetecknad kommunikationsnät informationskanaler i av att ett passivt och optiskt arbetande stamnätverk bildas i eller i anslutning till kommunikationsnätet, att respektive nod tilldelad(e) informationsmängd utväljes och vidareförmedlas med flexibilitet i noden, att överföringen mellan noderna frekvensbaseras, och att asymmetriskt anordnade effektsplittrar är uppsatta i och/eller utanför noderna.

16. Metod enligt patentkrav 15 k ä n n e t e c k - n a d av att mottagarna selekterar frekvenser inne- hållande information avsedda för noden.

17. Metod enligt något av patentkraven 15-16 kän- n e t e c k n a d av att transmissionskapacitet från en nod fördelas mellan övriga noder.

18. Metod enligt något av patentkraven 15-17 kän- n e t e c k n a d av att sändinformation från en nod når mottagaren i samtliga noder.

19. Metod enligt något av patentkraven 15-18 kän- netecknad av att all information i nätet är till- gänglig i alla noder.

20. Metod enligt något av patentkraven 15-19 kän- n e t e c k n a d av att kapacitet mellan enskilda 14 500 528 punkt till punkt förbindelser medges följa trafikala variationer i nätet.

21. Metod enligt något av patentkraven 15-20 k ä n - n e t e c k n a d av att frekvensselektering sker med optisk filtrering och eller optisk switching.

22. Metod enligt något av patentkraven 15-21 kän- netecknad av att endast optiska splittrar och förstärkare utnyttjas.

23. Metod enligt något av patentkraven 15-22 k ä n - n e t e c k n a d av att kaskadkoppling av frekvens- filter undviks.

24. Metod enligt något av patentkraven 15-23 kän- n e t e c k n a d av att våglängdsåteranvändning meges om två noder ej riktar sig till samma mottagande nod.

25. Metod enligt något av patentkraven 15-24 k ä n n e te c k n a d av att nod fördelar infor- mation på olika informationskanaler och flaskhalsar, som elektronik utgör i optiska nät, undvikes.

26. Metod enligt patentkrav 15 k ä n n e te c k - nad av att noder i nätet tilldelas ett antal frekvens- variabla sändare och mottagare, att optisk signal endast termineras när information skall utvinnas, att noderna ansluts via optiska effektsplittrar, och att kapaciteten i nätet är omfördelbar genom selektion av information på mottagarsidan. 15