DE69531594T2

DE69531594T2 - Kommunikationsnetzwerk mit Ringstruktur über einen optischen Träger und rekonfigurierbarer Knoten für diese Struktur

Info

Publication number: DE69531594T2
Application number: DE69531594T
Authority: DE
Inventors: Roberto Cadeddu; Riccardo Calvani; Giuseppe Ferraris; Roberto Lano; Emilio Vezzoni
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-09
Also published as: EP0716521A2; US5647035A; JP3008260B2; EP0716521A3; EP0716521B1; DE69531594D1; JPH08237195A; IT1267645B1; ITTO941008A0; CA2164778A1; DE716521T1; ITTO941008A1; CA2164778C

Description

Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich auf Ringnetz-Kommunikationsstrukturen und betrifft speziell eine Ringnetz-Kommunikationsstruktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
"Ringnetz-Kommunikationsstruktur" bedeutet hier nicht nur ein insgesamt als Ring konfiguriertes Kommunikationsnetz, sondern allgemein einen beliebigen Abschnitt eines Netzes, das eine Mehrzahl von Knoten und Zweigen umfaßt und zumindest vorübergehend in einer Ringkonfiguration angeordnet ist.
Speziell greift die Erfindung das Problem auf, eine Ringstruktur mit guten Selbstheilungsfähigkeiten zu realisieren, d. h. mit guten Fähigkeiten, Fehler zu überstehen, die in den Verbindungen zwischen den Strukturknoten entstehen können.
"Fehler" bedeutet hier einen beliebigen Vorfall, der die körperlichen Träger beeinträchtigen kann, die die beiden Knoten verbinden (beispielsweise ein Bruch oder eine Unterbrechung einer Lichtleitfaser), und/oder die sogenannten optischen Abschlüsse beeinträchtigen können (also die Vorrichtungen, die das optische Signal erzeugen und/oder erfassen), und zwar so, daß eine Situation der Verschlechterung der Übertragung entsteht, die nicht mehr als tolerierbar angesehen wird; der Ausdruck "Fehler" sollte deshalb in keiner Weise so interpretiert werden, als sei er auf Vorfälle beschränkt, die die vollständige Unterbrechung der Verbindung bewirken.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt mit spezieller Beachtung ihrer möglichen Anwendung auf Netze, die SDH-Vorrichtungen verwenden (Synchronous Digital Hierarchy, synchrone digitale Hierarchie). Die SDH-Struktur ist dem Fachmann gut bekannt und braucht hier nicht beschrieben zu werden. Einzelheiten sind in der Empfehlung ITU-T G.782 angegeben.
Im allgemeinen besteht ein SDH-Ring (es ist aber jedenfalls zu beachten, daß das Gebiet der Anwendung der Erfindung nicht auf diese spezifische Konfiguration beschränkt ist) aus einer Gruppe von synchronen Vorrichtungen, die Ein-/Auskoppel-Funktionen von Signalen niedriger Bitrate in und aus Flüssen hoher Bitrate durchführen können. Jeder Knoten ist mit den beiden benachbarten Knoten über eine oder mehrere unidirektionale Verbindungen verbunden, so daß ein geschlossener Pfad gebildet wird. Die Ringarchitektur erlaubt es, einen Schutz gegen Leitungsund Vorrichtungsfehler und gegen eine Verschlechterung der Übertragungsleistung zu schaffen. Im Ring ist ein Teil der Übertragungskapazität dem Zweck des Schutzes gewidmet und wird deshalb normalerweise nicht dazu verwendet, den Verkehr zu transportieren. Die Schutzfähigkeit kann möglicherweise dazu verwendet werden, Verkehr sehr niedriger Priorität zu transportieren, der unterbrochen werden kann, wenn eine Schutzintervention am Ring erforderlich wird.
In bisher untersuchten und realisierten Ringtopologien wird der Schutz durch Betreiben von elektrischen Querverbindungen am Multiplexabschnitt oder in der Pfadebene erreicht, wie es in der ITU-T Empfehlung G.803 beschrieben ist.
Beispielsweise soll bei bidirektionalen Zweifaserringen der Verkehr in einer Richtung auf der einen Faser laufen, während der Verkehr in der entgegengesetzten Richtung auf der anderen Faser laufen soll. Der Schutz wird in der Multiplex-Schnittebene erzielt. Diese Ringe werden auch bezeichnet als "multiplexabschnittgeteilte Schutzringe", da, wenn in ihnen eine Schutz-Intervention durchgeführt wird, die für den Schutz reservierte Übertragungskapazität von den verschiedenen zu schützenden Kanälen geteilt wird.
Bei einem Zweifaserring dieser Art wird die halbe Kapazität jeder Faser für den Arbeitsverkehr vorgesehen und die andere Hälfte für den Schutzverkehr. Wenn beispielsweise jede Faser einen Fluß von 622 Mbit/s transportiert (definiert als STM-4 in den ITU-T Empfehlungen G.708, G.709), der aus der Überlappung von vier sogenannten administrativen Einheiten (AU-4) hervorgeht, werden zwei dieser Einheiten dem Arbeitsverkehr und zwei dem Schutzverkehr zugeordnet.
Bei regulären Betriebsbedingungen verwendet die bidirektionale Kommunikation zwischen den beiden Knoten nur die "Arbeitshälfte" der Faserkapazität: eine administrative Einheit für die eine Richtung und eine für die andere Richtung. Im Fall eines Ausfalls leiten die beiden Knoten, die an den Punkt, in dem der Fehler aufgetreten ist, angrenzen, den Verkehr des Arbeitsteils jeder Faser um auf den Schutzteil der anderen Faser, in welchem die Übertragung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt. Die übrigen Knoten des Rings führen keine neue Wegeleitung aus und arbeiten weiter so, wie sie vor dem Auftreten des Fehlers taten.
Wenn die Ring-Neukonfiguration elektrisch durchgeführt wird, bedeutet dies eine uneffiziente Ausnützung der verfügbaren Kapazität, da die Hälfte der administrativen Einheiten für den Schutz vorgesehen sind.
Aus der US 5 159 595 ist eine optische Ringnetz-Kommunikationsstruktur bekannt, die Knoten umfaßt, welche über zwei multiplexierte Transmissionswege mit entgegengesetzten Übertragungsrichtungen in einem Ring gekoppelt sind. Wenn ein Fehler die Kommunikation beeinträchtigt, hält ein Schutzschalter die bidirektionale Kommunikation aufrecht, indem bestimmte Datenflüsse über Wellenlängen übertragen werden, die voneinander deutlich unterschiedlich sein können, mit dem Ergebnis unterschiedlicher Übertragungsbedingungen oder Fenster, was spezifische Kompensationseingriffe und Rekonfigurationen der Knoten notwendig macht.
Es wird nun die Notwendigkeit empfunden, eine Rekonfigurationsintervention an der Ringstruktur optisch durchführen zu können, was eine vollständige Ausnützung der Übertragungskapazität ermöglichen würde.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ringnetzstruktur und einen Knoten für eine solche Struktur, die die beschriebene Notwendigkeit erfüllt, zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel erreicht mit Hilfe einer Ringnetzstruktur mit den Charakteristiken, die spezifisch in den Ansprüchen 1 bis 3 genannt sind. Die Erfindung betrifft auch einen rekonfigurierbaren Knoten für eine Ringnetzstruktur der oben dargelegten Art, mit den in den Ansprüchen 4 bis 10 genannten Charakteristiken.
In der Praxis erlaubt die erfindungsgemäße Lösung einen Schutz in der Ebene der optischen Träger, wobei man diesen Schutz dadurch ausführt, daß man WDM-Techniken (Wavelength Division Multiplexing, Wellenlängenteilungsmultiplex) und eine Raumkoppelung der Signale durchführt. Wie oben dargelegt, ist die Erfindung speziell vorteilhaft, wenn sie auf Signale angewandt wird, die SDH-Rahmen tragen. Die gleichen Betrachtungen können jedoch auch mit anderen Übertragungsformaten angestellt werden, wie die in der Fachwelt als PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, plesiochrone digitale Hierarchie) oder ATM (Asynchronous Transfer Mode, asynchroner Übertragungsmodus) bekannten, oder mit analogen Formaten usw.
Die Erfindung wird nun, nur anhand eines nicht begrenzenden Beispiels, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen Überblick über die Konfiguration einer Ringnetz-Kommunikationsstruktur gemäß der Erfindung unter regulären Betriebsbedingungen,
2 einen Überblick über die selbe Struktur wie in 1, aber rekonfiguriert bei Vorhandensein eines Fehlers an einer der Verbindungen zwischen den Knoten,
3 einen der Knoten des Netzwerks nach der Erfindung unter regulären Betriebsbedingungen,
4 und 5 die Art, in der der in 3 gezeigte Knoten rekonfiguriert wird, um einen Fehler zu berücksichtigen, der in einer der Verbindungen aufgetreten ist, die am Knoten enden (Ostseite – Westseite), und
6 den Betrieb des in 3 gezeigten Knotens bei Vorhandensein eines Fehlers, der die am Knoten endenden Verbindungen nicht beeinträchtigt.
In den Zeichnungen ist eine Kommunikationsstruktur über einen optischen Träger (Lichtleitfaser), die gemäß einer allgemeinen Ringkonfiguration organisiert ist, insgesamt mit 1 bezeichnet. Wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung dargelegt ist, eignet sich die erfindungsgemäße Lösung dazu, im wesentlichen unverändert sowohl für Netze, die insgesamt eine Ringkonfiguration aufweisen, als auch für solche Elemente eines Netzes beliebiger Art, die wenn auch nur vorübergehend als Ring konfiguriert sind, gebraucht zu werden.
Die Struktur 1 umfaßt demnach eine Anzahl von Knoten, die paarweise miteinander über bidirektionale Verbindungen verbunden sind. Als Beispiel bezieht sich 1 auf eine Struktur mit sechs Knoten, die aufeinanderfolgend mit 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F bezeichnet sind und paarweise über zwei optische Träger verbunden sind, die hier schematisch als eine erste Lichtleitfaser 3A und eine zweite Lichtleitfaser 3B dargestellt sind: Diese Bezugszeichen werden unverändert für die beiden Fasern durch die gesamte Ringstruktur verwendet.
Die Bezugnahme auf Verbindungen mit zwei Lichtleitfasern ist nur als Beispiel anzusehen, da die erfindungsgemäße Lösung sich auch zur Verwendung in Ringstrukturen eignet, in denen die Knoten durch eine höhere Zahl von optischen Trägern verbunden sind.
Gemäß einem wichtigen Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Kommunikation über die optischen Träger 3A und 3B gemäß einem Wellenlängenteilungsmultiplex-Schema (WDM, Wavelength Division Multiplexing), das auf den beiden Fasern verschiedene Wellenlängen verwendet.
In der schematisch in 1 dargestellten Ausführungsform wird auf der Faser 3A eine Wellenlänge λ₁ für den Arbeitsverkehr (im folgenden auch einfach als "Verkehr" bezeichnet) verwendet, der im Uhrzeigersinn läuft (hierbei wird natürlich Bezug genommen auf die Bedingungen der Betrachtung des Netzes in 1). Auf der Faser 3B wird indessen eine Wellenlänge λ₂ für den Verkehr in der entgegengesetzten Richtung (Gegenuhrzeigersinn) verwendet.
Unter regulären Arbeitsbedingungen des Netzes werden in jedem Knoten die in den beiden Fasern übertragenen Signale erfaßt, bedarfsgemäß in Einheiten einer höheren hierarchischen Ebene verarbeitet, wieder in Lichtsignale umgewandelt und zum folgenden Knoten weitergesendet.
In Bezug auf die Schutzfunktion ist indessen die Konfiguration genau umgekehrt: Die Wellenlänge λ₂ wird auf der Faser 3A und die Wellenlänge λ₁ auf der Faser 3B verwendet. Diese andere Zuordnung der Wellenlängen λ₁ und λ₂ für den Arbeitsverkehr und den Schutzverkehr ist schematisch in den angeschlossenen Zeichnungen dargestellt, indem der Teil jeder Faser 3A, 3B, der der Schutzfunktion zugeordnet ist, mit einer Punktschraffur dargestellt ist. Der Teil, der den Verkehr unter regulären Betriebsbedingungen transportieren soll, ist ohne Punkte dargestellt.
Die spezifischen Konstruktionseigenschaften der einzelnen Knoten 2A... 2F, die den gerade beschriebenen Betrieb durchzuführen erlauben, werden im folgenden mehr im einzelnen dargestellt. Es ist jedenfalls daran zu erinnern, daß die Modalitäten zum Wählen der Wellenlängen für die Übertragung, auch innerhalb eines WDM-Schemas, und die Kriterien zum In-Effekt-Setzen dieser Modalitäten innerhalb der einzelnen Knoten in der Fachwelt weithin bekannt sind und hier nicht im einzelnen beschrieben werden müssen, insbesondere da sie – für sich selbst – für die Erfindung nicht von Bedeutung sind.
Es muß außerdem festgestellt werden, daß das oben unter Bezugnahme auf die beiden Wellenlängen λ₁ und λ₂ beschriebene WDM-Übertragungsschema auf eine beliebige Zahl von Wellenlängen verallgemeinert werden kann. Im wesentlichen genügt es generell, wie noch genauer gezeigt wird, daß, wenn eine Wellenlänge l_i (i = 1 ... N) normalerweise für den Verkehr auf einer der Fasern (z. B. auf der Faser 3A) verwendet wird, die selbe Wellenlänge (für die Schutzfunktion auf der anderen Faser (in diesem Fall der Faser 3B) reserviert werden sollte.
2 zeigt schematisch die Kriterien, gemäß denen die Rekonfiguration der Ringstruktur 1 bei Auftreten eines Fehlers an einer der Verbindungen durchgeführt wird: Im dargestellten Fall bezieht sich 2 auf die Verbindung zwischen den Knoten 2B und 2C. Unter diesen Bedingungen wird der Verkehr mit der Wellenlänge λ₁, der (über die ausgefallene Verbindung) vom Knoten 2B zum Knoten 2C auf der Faser 3A laufen sollte, zum Knoten 2A geschickt, wobei die Wellenlänge λ₁ verwendet wird, die auf der anderen Faser (im dargestellten Beispiel der Faser 3B) für den Schutz verfügbar ist. In der umgekehrten Richtung wird der Verkehr mit der Wellenlänge λ₂, der (über die ausgefallene Verbindung) vom Knoten 2C zum Knoten 2B auf der Faser 3B laufen sollte, zum Knoten 2D geschickt, wobei die Wellenlänge λ₂ verwendet wird, die auf der anderen Faser (in diesem Fall Faser 3A) für den Schutz verfügbar ist.
Hierdurch ergibt sich, daß am Knoten 2B ein Fluß von ankommendem Verkehr mit der Wellenlänge λ₂ vorliegt (die als Schutzwellenlänge auf der Faser 3A verwendet worden ist): Sowohl dieser Verkehr als auch der Verkehr, der möglicherweise im Knoten 2B erzeugt worden ist und mit der Wellenlänge λ₂ gesendet werden soll, werden zum Knoten 2A zurückgesendet, wobei die Verkehrswellenlänge λ₂ auf der Faser 3B verwendet wird. Die gleiche Sache erfolgt in der Entsprechung von Knoten 2C, bei dem sowohl der ankommende Verkehr mit der Wellenlänge λ₁ (Schutzwellenlänge auf der Faser 3B) als auch der im Knoten 2C erzeugte und mit der Wellenlänge λ₁ zu sendende Verkehr auf der Faser 3A zum Knoten 2D gesendet werden, wofür die Verkehrswellenlänge λ₁ verwendet wird.
Das Schutzverfahren schafft eine Ringkonfiguration, die derjenigen ähnlich ist, die man erhalten kann, wenn der Schutz in einer Multiplexabschnittebene mit SDH-Übertragungstechniken erhalten wird, es vermeidet jedoch die Halbierung der Transportkapazität des STM-Flusses. Ein bemerkenswerter Synergieeffekt zwischen dem SDH-Multiplexieren und dem optischen Schutz kann erhalten werden, wenn in Übereinstimmung mit jedem Knoten eine Signal-Einkoppel-Auskoppel-Vorrichtung (ADM Vorrichtung oder Add-Drop-Multiplexer) vorgesehen ist, die östliche und westliche Schnittstellenschaltungen hat, die mit den in den optischen Knoten einlaufenden und von ihm auslaufenden Fasern verbunden sind. In diesem Fall kann der Ring mit voller Kapazität sowohl bei regulären Betriebsbedingungen als auch bei Vorhandensein von Fehlern funktionieren.
Die für den Schutz benötigte Redundanz wird damit von der SDH-Ebene zur optischen Ebene verschoben, indem eine Mehrzahl von Wellenlängen verwendet wird. Das Erhalten der für die Ringoperation erforderlichen Eigenschaften erfordert, vom Systemstandpunkt aus, die Integration einer relativ kleinen Zahl von passiven optischen Komponenten. Die Ringschutz- und -rekonfigurationsfunktionen finden statt durch Anwenden des Multiplexierens und der Wegeleitung auf der Basis der Wellenlänge, und sie werden erhalten mit Hilfe des kombinierten Gebrauchs von Wellenlängen-Demultiplexern, Wellenleiter-Raumschaltern und Faserkopplern: Diese Komponenten sind in der Fachwelt weithin bekannt und im Handel erhältlich.
3 zeigt in Form eines Blockdiagramms die typische Konfiguration einer der Knoten der Ringstruktur 1 unter regulären Betriebsbedingungen. Das dargestellte Beispiel betrifft speziell den Knoten 2B.
Das Blockdiagramm von 3 (und auch die entsprechenden Übersichtsdarstellungen in den 4 und 6) zeigt, daß die Lichtleitfasern, die – unter regulären Betriebsbedingungen – den einlaufenden Verkehr transportieren (die Faser 3A auf der linken Seite, üblicherweise als Westseite bezeichnet, und die Faser 3B auf der rechten Seite, üblicherweise als Ostseite bezeichnet), jeweils mit einem Wellenlängendemultiplexer 10A bzw. 10B verbunden sind. Die Demultiplexer 10A und 10B sind mit Raumschaltern 11A bzw. 11B (erste Schaltstufe) verbunden, die beispielsweise aus thermooptischen oder optomechanischen Schaltern bestehen und die in der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform angenommen werden als 2 × 2-Schalter: Die gleiche Konfiguration kann jedoch auch realisiert werden mit Hilfe von Schaltern mit einer größeren Zahl von Eingängen/Ausgängen zur Reduzierung der Zahl von Komponenten. Zwei gleiche Schalter 12A und 12B (zweite Schaltstufe) sind über jeweilige Wellenlängenmultiplexer 120A und 120B den Fasern zugeordnet, die den vom Knoten ausgehenden Verkehr führen (die Faser 3A auf der rechten oder Ostseite und die Faser 3B auf der linken oder Westseite).
Mit den Schaltern 11A, 11B, 12A und 12B sind jeweilige Sender-/Empfängergruppen einer ADM Vorrichtung verbunden, die insgesamt mit 13 bezeichnet ist. Genauer dargestellt, ist eine Sender-/Empfängergruppe vorhanden, die – unter regulären Betriebsbedingungen – auf der Westseite arbeitet und einen Empfänger 14A und einen Sender 14B umfaßt, und ist eine analoge Sender-/Empfängergruppe vorhanden, die – wiederum unter regulären Betriebsbedingungen – auf der Ostseite arbeitet und einen Sender 15A und einen Empfänger 15B umfaßt.
Da unter regulären Betriebsbedingungen die Wellenlänge λ₁ für die Kommunikation am Ring nur in einer Richtung verwendet wird (in 1 im Uhrzeigersinn) und die Wellenlänge λ₂ in der entgegengesetzten Richtung verwendet wird (in 1 im Gegenuhrzeigersinn), arbeiten der Empfänger 14A und der Sender 15A auf der Wellenlänge λ₁ und der Sender 14B und der Empfänger 15B auf der Wellenlänge λ₂.
Alle unter Bezugnahme auf den Aufbau des in 3 dargestellten Knotens beschriebenen Komponenten sind weithin bekannt und im Handel erhältlich. Die ADM Vorrichtung 13 kann beispielsweise die Vorrichtung MSH11, hergestellt von Marconi, sein, bei der die Empfänger-/Sendergruppen 14A, 14B und 15A, 15B bei Wellenlängen λ₁, λ₂ arbeiten, die beispielsweise im sogenannten dritten Fenster liegen (Wellenlängen von rund 1550 Nanometern).
Es ist jedoch angemessen, nochmal entschieden darauf hinzuweisen, daß das hier beschriebene Ausführungsbeispiel, das sich auf nur die beiden Wellenlängen λ₁, λ₂ bezieht, auf eine beliebige Anzahl von Wellenlängen mit einer entsprechenden Erweiterung der in den 3 bis 6 dargestellten Verbindungsstruktur verallgemeinern läßt: In diesem Fall können Schaltmatrizen des Typs nxn verwendet werden.
Die Beschreibung kehrt zurück zur detaillierten Erläuterung der Übersicht in 3 (diese Figur bezieht sich auf die Konfiguration des Knotens 2B unter regulären Betriebsbedingungen der Ringstruktur, wobei die Kommunikation in einer Richtung unter Verwendung der Wellenlänge λ₁ auf der Faser 3A und in der entgegengesetzten Richtung unter Verwendung der Wellenlänge λ₂ auf der anderen Faser 3B erfolgt, während die Wellenlänge λ₂ auf der Faser 3A und die Wellenlänge λ₁ auf der Faser 3B für die Schutzfunktion reserviert sind). Ersichtlich läuft der Verkehr mit der Wellenlänge λ₁, der am Knoten 2B auf der Faser 3A auf der Westseite eintrifft, durch den Multiplexer 10A und den Schalter 11A und läuft dann über den auf der Wellenlänge λ₁ arbeitenden Empfänger 14A in die ADM Vorrichtung 13 ein. Der an der Ostseite mit der selben Wellenlänge auslaufende Verkehr wird von der ADM Vorrichtung 13 über den Sender 15A abgegeben, er läuft dann über den Schalter 12B und wird an der Ostseite über den Multiplexer 120A in die Faser 3A eingeleitet.
In komplementärer Weise läuft der an der Ostseite auf der Faser 3B ankommende Verkehr über den Demultiplexer 10B und den Schalter 11B in die ADM Vorrichtung 13 über den auf der Wellenlänge λ₂ arbeitenden Empfänger 15B ein. Der auf der Westseite mit der Wellenlänge λ₂ auslaufende Verkehr verläßt die ADM Vorrichtung 13 über den Sender 14B, läuft dann über den Schalter 12A und wird auf der Westseite über den Multiplexer 120B in die Faser 3B eingeleitet.
Querverbindungen zwischen den Schaltern 11A, 11B, 12A und 12B (die in der schematischen Zeichnung von 3 als dünne Linien eingezeichnet sind) bleiben hierfür inaktiv.
Die beschriebene Konfiguration wiederholt sich in analoger Weise für alle Knoten der Ringstruktur.
Die 4 und 5 veranschaulichen hingegen die Rekonfiguration der Knoten 2B und 2C bei Vorhandensein eines Ausfalls oder Fehlers (für die Bedeutung des Ausdrucks "Fehler" siehe die terminologische Erläuterung im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung). Es wird hier angenommen, daß der Fehler, wie in 2 eingezeichnet ist, im Ringabschnitt zwischen den Knoten 2B und 2C aufgetreten ist, somit also für den Knoten 2B an der Ostseite und für den Knoten 2C an der Westseite.
Das Eintreten des Fehlers wird in Übereinstimmung der verschiedenen Knoten des Netzes unter Anwendung von Techniken festgestellt, die hier nicht spezifisch erläutert werden müssen (beispielsweise einer Technik, die auf der Erkennung von Pilottönen beruht, siehe den Artikel von G. R. Hill u. a. "A Transport Network Layer Based on Optical Network Elements", Journal of Lightwave Technology, Band 11, Nr. 5/6, Mai-Juni 1993) : Im übrigen sind die Natur und die Charakteri stiken dieser Techniken der Fehlerfeststellung und der Übertragung der Information über den Fehler für sich nicht von Bedeutung für das Verständnis und die Realisierung der Erfindung.
Hinsichtlich des Knotens 2B führt das Auftreten des Fehlers auf der Ostseite dazu, daß man auf den an der Ostseite des Knotens befindlichen Fasern 3A und 3B keine Informationen mehr senden und empfangen kann.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß – genaugenommen – der Fehler tatsächlich auch nur eine der Fasern oder optischen Träger 3A, 3B (oder nur eines der zugeordneten optischen Endgeräte) betreffen kann; jedenfalls ermöglicht es die erfindungsgemäße Rekonfigurationslösung, eine Schutzintervention durchzuführen, indem alle Fasern oder optischen Träger, die in der Verbindung vorhanden sind, in der der Fehler aufgetreten ist, als inaktiv angesehen werden. Diese Lösung erlaubt es z. B., den Fehler zu reparieren, während die Verbindung vollständig abgeschaltet ist, so daß man nicht besorgt sein muß, möglicherweise als Effekt der Reparaturintervention am Fehler eine Kommunikation zu stören, die auf dem anderen Träger oder den anderen Trägern, die in der gleichen Verbindung enthalten sind, noch andauert.
Beim spezifischen in 4 dargestellten Fall (Rekonfiguration des Knotens 2B, der den Fehler auf der Ostseite hat) wird die Schutzintervention durch das Schalten der Schalter 11B und 12B bewirkt. Dies bedeutet, daß die Schalter 11A und 12A die oben dargestellten Positionen beibehalten, so daß zum Empfänger 14A der Verkehr mit der Wellenlänge λ₁ geleitet wird, der auf der Faser 3A auf der Westseite eintrifft, und zur Faser 3B auf der Westseite der Verkehr gesendet wird, der von der ADM Vorrichtung 13 kommt, und zwar über den Sender 14B, der auf der Wellenlänge λ₂ arbeitet. Der Schalter 11B ist indessen so gestellt, daß er die Verbindung mit dem Multiplexer 10B (der tatsächlich inaktiv ist, da er mit der Faser 3B auf der fehlerbehafteten Ostseite verbunden ist) unterbricht und hierdurch Verkehr mit der Wellenlänge λ₂ (der Schutzwellenlänge auf der Faser 3A) empfängt, der auf der Faser 3A auf der Westseite über den Demultiplexer 10A eintrifft. Dieser Verkehr wird dann zum Empfänger 15B geleitet, der auf der Wellenlänge λ₂ arbeitet.
In analoger Weise wird der Verkehr mit der Wellenlänge λ₁, der vom Sender 15A erzeugt wird, zum Schalter 12B geleitet, der, anstatt ihn zur Faser 3A auf der Ostseite zu übertragen – wie es vorher der Fall war (3) –, ihn zur Faser 3B auf der Westseite über den Multiplexer 120B leitet, während der Multiplexer 120A tatsächlich inaktiv ist.
5 zeigt die ähnliche und im wesentlichen komplementäre Rekonfiguration, die am Knoten 2C durchgeführt wird, d. h. am Knoten, der den Fehler auf seiner Westseite hat. In diesem Fall betrifft der Schaltvorgang die Schalter 11A und 12A, während die Schalter 11B und 12B in der Konfiguration des regulären Betriebs verbleiben. Dabei ist der Demultiplexer 10A inaktiv und der mit der Wellenlänge λ₂ auf der Faser 3B auf der Ostseite ankommende Verkehr läuft durch den Multiplexer 10B und den Schalter 11B (der nicht umgeschaltet worden ist) zum Empfänger 15B, wie zuvor. In analoger Weise läuft der Verkehr mit der Wellenlänge λ₁, der aus dem Sender 15A kommt, über den Schalter 12B und den Multiplexer 120A aus und erreicht die Faser 3A auf der Ostseite. Im Gegensatz hierzu läuft der auf der Faser 3B an der Ostseite ankommende Verkehr mit der Wellenlänge λ₁ (Schutzwellenlänge) durch den Multiplexer 10B und den Schalter 11A (der umgeschaltet worden ist) und trifft dann am Empfänger 14A ein. In komplementärer Weise läuft der aus dem Sender 14B, der auf der Wellenlänge λ₂ arbeitet, ausgehende Verkehr über den Schalter 12A (umgeschaltet) und somit zum Multiplexer 120A und zur Faser 3A (in Bezug zu der die Wellenlänge λ₂ die Schutzwellenlänge darstellt) auf der Ostseite. Unter diesen Bedingungen sind sowohl der Demultiplexer 10A als auch der Multiplexer 120B inaktiv.
Aus einem Vergleich zwischen der 3 (die die Konfiguration irgendeines der Netzknoten unter regulären Betriebsbedingungen darstellt) und der 6 (die die Betriebsbedingungen – bei Vorhandensein eines Fehlers – der anderen Ringknoten als der unmittelbar in den Fehler verwickelten Knoten 2B und 2C zeigt) ist leicht verständlich, wie die Rekonfiguration des Rings zu einem Schutzzustand nur die unmittelbar an den Fehler angrenzenden Knoten (somit die Knoten 2B und 2C im hier dargestellten Beispiel) beeinträchtigt und weder eine Rekonfiguration der anderen Knoten noch die Intervention der anderen ADM Vorrichtungen, die ungestört bleiben, erfordert. In der optischen Schicht oder Ebene der Knoten ist dies möglich aufgrund der Durchlässigkeit für die Schutzsignale, die nur transitartig durch die verschiedenen Komponenten des Knotens durchlaufen und die ADM-Vorrichtung umgehen, wie es in 6 dargestellt ist.
Im einzelnen zeigt 6 (beispielhaft unter Bezugnahme auf den Knoten 2E), daß bei Vorhandensein eines Fehlers auf der Verbindung zwischen den Knoten 2B und 2C (die in der vorher beschriebenen Weise rekonfiguriert sind) der auf der Westseite der Faser 3A eingehende Verkehr mit der Wellenlänge λ₁ über den Demultiplexer 10A, den Schalter 11A und den Empfänger 14A läuft, wie unter den regulären Betriebsbedingungen. Der aus dem Sender 15A austretende Verkehr, wiederum mit der Wellenlänge λ₁, läuft zum Multiplexer 120A über den Schalter 12B, der ihn zur Faser 3A auf der Ostseite leitet, wie unter den regulären Betriebsbedingungen. Der an der Ostseite eintreffende Verkehr mit der Wellenlänge λ₂ läuft durch den Demultiplexer 10B und den Schalter 11B und trifft am Empfänger 15B ein, wiederum vollständig wie im Fall des regulären Betriebs. In analoger Weise verläßt der auf der Westseite (Faser 3B) ausgehende Verkehr mit der Wellenlänge λ₂ den Sender 14B, um durch den Schalter 12A und von diesem auf der Faser 3B auf der Westseite über den Multiplexer 120B durchzulaufen.
Der Effekt der Rekonfiguration (es ist daran zu erinnern, daß die Rede ist von der Rekonfiguration der Knoten 2B und 2C, die unmittelbar in den Fehler involviert sind) beeinflußt die anderen Knoten wie den in 6 dargestellten Knoten 2E insofern, als diese anderen Knoten auf der Westseite den auf der Faser 3A ankommenden Verkehr auch auf der Wellenlänge λ₂ sehen und den ausgehenden Verkehr auf der Faser 3B auch auf der Wellenlänge λ₁ abgeben. Auf der Ostseite sehen die selben Knoten den auf der Faser 3B ankommenden Verkehr auf der Wellenlänge λ₁ und emittieren den auf der Faser 3A auslaufenden Verkehr auch mit der Wellenlänge λ₂.
Der auf der Faser 3A auf der Westseite ankommende Verkehr mit der Wellenlänge λ₂ läuft durch den Demultiplexer 10A, weiter zum Schalter 11B und zum Schalter 12A und tritt, immer noch mit der Wellenlänge λ₂, zur Faser 3A auf der Ostseite über den Multiplexer 120A über. Der auf der Ostseite auf der Faser 3B ankommende Verkehr mit der Wellenlänge λ₁läuft durch den Demultiplexer 10B, dann weiter zum Schalter 11A und zum Schalter 12B und tritt dann, nach wie vor mit der Wellenlänge λ₁, auf die Faser 3B auf der Westseite über den Multiplexer 120B über. Der aus dem Knoten austretende Verkehr (der Sender 15A mit der Wellenlänge λ₁ und der Sender 14B mit der Wellenlänge λ₂) wird regulär zur Faser 3A auf der Ostseite und zur Faser 3B auf der Westseite geleitet.
Wenn die Rekonfiguration durchgeführt wird, erlaubt die erfindungsgemäße Knotenarchitektur das Aufteilen und Multiplexieren der Signale auf die Knoteneingangs-/-ausgangsfasern, wobei die Übertragungskontinuität sichergestellt ist.
Vorzugsweise werden beide Wellenlängen λ₁ und λ₂ im dritten Fenster gewählt, da dies ermöglicht, optische Verstärker des Typs EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifiers, erbiumdotierte Faserverstärker) zu verwenden, um verlorene Signale wieder herzustellen. Solche Signalverluste können nach der Rekonfiguration auftreten aufgrund des Durchgangs durch die Knoten am Schutzweg und der höheren Gesamtlänge des Faserabschnitts.
Ersichtlich können, während das Prinzip der Erfindung unverändert bleibt, Einzelheiten ihrer Ausführung und der Formen, in denen sie implementiert wird, in weitem Umfang im Vergleich zu dem variieren, was beschrieben und dargestellt wurde, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Ringnetz-Kommunikationsstruktur (1) mit einer Vielzahl von Knoten (2A ..., 2F), die miteinander paarweise mit Hilfe jeweiliger fehlbarer Verbindungen verbunden sind, von denen jede wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) und einen zweiten optischen Träger (3B) umfaßt, wobei für die Kommunikation auf der Ringstruktur in der einen Richtung wenigstens eine erste Wellenlänge (λ₁) auf dem wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) verwendet wird und für eine Kommunikation in der entgegengesetzten Richtung wenigstens eine zweite Wellenlänge (λ₂) auf dem wenigstens einen zweiten optischen Träger (3B) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß: – die erste Wellenlänge (λ₁) und die zweite Wellenlänge (λ₂) voneinander unterschiedlich sind, – für den Schutz auf der Ringstruktur die zweite Wellenlänge (λ₂) auf dem ersten Träger (3A) verwendet wird, während die erste Wellenlänge (λ₁) auf dem zweiten Träger (3B) verwendet wird, wodurch bei Vorhandensein eines Fehlers in einer der Verbindungen (3A, 3B) die Knoten (2B, 2C) angrenzend an die fehlerhafte Verbindung so rekonfiguriert werden, daß sie zur Kommunikation untereinander die wenigstens eine erste Wellenlänge (λ₁) am wenigstens einen zweiten optischen Träger (3B) und die wenigstens eine zweite Wellenlänge (λ₂) am wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) verwenden.
Kommunikationsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn kein Fehler vorliegt, die wenigstens eine erste Wellenlänge (λ₁) am wenigstens einen zweiten optischen Träger (3B) und die wenigstens eine zweite Wellenlänge (λ₂) am wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) als Schutzwellenlängen zum Übertragen von Verkehr niedriger Priorität verwendet sind.
Kommunikationsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Knotenpunkte (2A ..., 2F) Vorrichtungen (13) zum Einfügen und Auskoppeln von Signalen umfassen.
Rekonfigurierbarer Knoten für eine Ringnetz-Kommunikationsstruktur nach Anspruch 1, der eine erste und eine zweite Seite aufweist, an der eine jeweilige Verbindung endet, von denen jede Verbindung wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) und einen zweiten optischen Träger (3B) umfaßt, gekennzeichnet durch: – eine erste (10A) und eine zweite (10B) Wellenlängen-Demultiplexereinrichtung, die bei der wenigstens einen ersten Wellenlänge (λ₁) und bei der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (λ₂) arbeiten, wobei sich die erste Wellenlänge (λ₁) und die zweite Wellenlänge (λ₂) voneinander unterscheiden, und die dem wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) auf der ersten Seite bzw. dem wenigstens einen zweiten optischen Träger (3B) auf der zweiten Seite zugeordnet sind; – eine erste (120A) und eine zweite (120B) Wellenlängen-Multiplexereinrichtung, die bei der wenigstens einen ersten Wellenlänge (λ₁) und bei der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (λ₂) arbeiten und dem wenigstens einen ersten optischen Träger (3A) auf der zweiten Seite bzw. dem wenigstens einen zweiten optischen Träger (3B) auf der ersten Seite zugeordnet sind; und – optische Signalschalteinrichtungen (11A, 11B, 12A, 12B), die zwischen die erste (10A) und die zweite (10B) Demultiplexereinrichtung und die erste (120A) und die zweite (120B) Multiplexereinrichtung eingeschaltet sind; wobei die Schalteinrichtungen (11A, 11B, 12A, 12B) selektiv rekonfigurierbar sind zwischen einer Konfiguration des regulären Betriebs, in der die erste (10A) und die zweite (10B) Demultiplexereinrichtung sowie die erste (120A) und die zweite (120B) Multiplexereinrichtung aktiv sind, wenigstens einer ersten Schutz konfiguration, die beim Auftreten eines Fehlers auf der jeweiligen Verbindung auf der zweiten Seite angenommen wird und bei der die erste Demultiplexereinrichtung (10A) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) aktiv sind und die zweite Demultiplexereinrichtung (10B) und die erste Multiplexereinrichtung (120A) inaktiv sind, und wenigstens einer zweiten Schutzkonfiguration, die bei Auftreten eines Fehlers auf der jeweiligen Verbindung auf der ersten Seite angenommen wird und bei der die zweite Demultiplexereinrichtung (10B) und die erste Multiplexereinrichtung (120A) aktiv sind und die erste Demultiplexereinrichtung (10A) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) inaktiv sind.
Knoten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (11A, 11B, 12A, 12B) so rekonfigurierbar sind, daß: – in der Konfiguration für den regulären Betrieb, bei der die erste (10A) und die zweite (10B) Demultiplexereinrichtung sowie die erste (120A) und die zweite (120B) Multiplexereinrichtung aktiv sind, die ankommenden optischen Signale mit der wenigstens einen ersten Wellenlänge (λ₁), die am wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der ersten Seite vorhanden sind, zum wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der zweiten Seite über die erste Demultiplexereinrichtung (10A), die Schalteinrichtungen (11A, 12A) und die erste Multiplexereinrichtung (120A) übertreten und die ankommenden optischen Signale mit der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (λ₂), die am wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der zweiten Seite vorhanden sind, zum wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der ersten Seite über die zweite Demultiplexereinrichtung (10B), die Schalteinrichtungen (11B, 12B) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) übertreten; – in der ersten Schutzkonfiguration die zweite Demultiplexereinrichtung (10B) und die erste Multiplexereinrichtung (120A) inaktiv sind und ankommende Signale mit der wenigstens einen ersten (λ₁) und einen zweiten (λ₂) Wellenlänge, die am wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der ersten Seite vorhanden sind, zum wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der ersten Seite über die erste Demultiplexereinrichtung (10A), die Schalteinrichtungen (11A, 12B) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) übertreten; – in der zweiten Schutzkonfiguration die erste Demultiplexereinrichtung (10A) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) inaktiv sind und ankommende Signale mit der wenigstens einen ersten (λ₁) und einen zweiten (λ₂) Wellenlänge, die am wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der zweiten Seite vorhanden sind, zum wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der zweiten Seite über die zweite Demultiplexereinrichtung (10B), die Schalteinrichtungen (11A, 12B) und die erste Multiplexereinrichtung (120A) übertreten.
Knoten nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Demultiplexereinrichtung (10A, 10B), die Schalteinrichtungen (11A, 11B, 12A, 12B) und die erste und die zweite Multiplexereinrichtung (120A, 120B) so arbeiten, daß beim Auftreten eines Fehlers in einer nicht an den Knoten selbst angrenzenden Verbindung die ankommenden Signale mit der wenigstens einen ersten (λ₁) und einen zweiten (λ₂) Wellenlänge, die auf dem wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der ersten Seite vorliegen, zum wenigstens einen ersten Träger (3A) auf der zweiten Seite über die erste Multiplexereinrichtung (120A) übertreten, während die ankommenden Signale mit der wenigstens einen ersten (λ₁) und der einen zweiten Wellenlänge (λ₂), die auf dem wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der zweiten Seite vorliegen, zum wenigstens einen zweiten Träger (3B) auf der ersten Seite über die zweite Demultiplexereinrichtung (10B), die Schalteinrichtungen (11A, 11B, 12A, 12B) und die zweite Multiplexereinrichtung (120B) übertreten.
Knoten nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen umfassen: – wenigstens einen ersten Schalter (11A), der zwischen der ersten Demultiplexereinrichtung (10A) und der ersten Multiplexereinrichtung (120A) in der Konfiguration des regulären Betriebs und in der wenigstens einen ersten Schutzkonfiguration arbeitet, während er in der wenigstens einen zweiten Schutzkonfiguration zwischen der zweiten Demultiplexereinrichtung (10B) und der ersten Multiplexereinrichtung (120A) arbeitet; und – wenigstens einen zweiten Schalter (11B), der zwischen der zweiten Demultiplexereinrichtung (10B) und der zweiten Multiplexereinrichtung (120B) in der Konfiguration des regulären Betriebs und in der wenigstens einen zweiten Schutzkonfiguration arbeitet, während er in der wenigstens einen ersten Schutzkonfiguration zwischen der ersten Demultiplexereinrichtung (10A) und der zweiten Multiplexereinrichtung (120B) arbeitet.
Knoten nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Signaleinfüge- und Auskoppelvorrichtung (13) umfaßt, die eine erste Empfängereinrichtung (14A) und eine erste Sendereinrichtung (15A), die bei der wenigstens einen ersten Wellenlänge (λ₁) arbeiten, und eine zweite Empfängereinrichtung (15B) und eine zweite Sendereinrichtung (14B), die bei der wenigstens einen zweiten Wellenlänge (λ₂) arbeiten, enthält, und daß die Schalteinrichtungen wenigstens eine erste Schaltstufe (11A, 11B), die dazu angeordnet ist, zwischen der ersten (10A) oder der zweiten (10B) Demultiplexereinrichtung, nämlich derjenigen, die gegenwärtig aktiv ist, und der ersten (14A) und der zweiten (15B) Empfängereinrichtung zu arbeiten, und eine zweite Schaltstufe (12A, 12B), die dazu angeordnet ist, zwischen der zweiten (14B) und der ersten (15A) Sendereinrichtung und der zweiten (120B) und/oder der ersten (120A) Multiplexereinrichtung, die gegenwärtig aktiv ist, zu arbeiten, umfaßt.
Knoten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Konfiguration des regulären Betriebs die erste Schaltstufe (11A, 11B) jeweilige Signale von der ersten Demultiplexereinrichtung (10A) und von der zweiten Demultiplexereinrichtung (10B) zur ersten (14A) bzw. zur zweiten (15B) Empfängereinrichtung überträgt, während in der wenigstens einen ersten und einen zweiten Schutzkonfiguration die erste Schaltstufe (11A, 11B) die jeweiligen Signale von der ersten Demultiplexereinrichtung (10A) oder der zweiten Demultiplexereinrichtung (10B), nämlich derjenigen, die gerade aktiv ist, zur ersten (14A) bzw. zur zweiten (15B) Empfängereinrichtung überträgt.
Knoten nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Konfiguration des regulären Betriebs die zweite Schaltstufe (12A, 12B) jeweilige Signale zwischen der zweiten (14B) und der ersten (15A) Sendereinrichtung und der zweiten (120B) bzw. der ersten (120A) Multiplexereinrichtung überträgt, während in der wenigstens einen ersten und einen zweiten Schutzkonfiguration die zweite Schaltstufe (12A, 12B) die jeweiligen Signale zwischen der zweiten (14B) und der ersten (15A) Sendereinrichtung und der zweiten (120B) oder der ersten (120A) Multiplexereinrichtung, nämlich derjenigen, die gerade aktiv ist, überträgt.