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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und einen
Knoten zum Filtern von Signalen in einem Wellenlängen-multiplexenden (WDM),
optischen Kommunikationssystem, insbesondere zum heukonfigurierbar
Hinzufügen
und Entfernen von Signalen zu und von einem optischen Faserweg.
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Stand der Technik
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Wellenlängenmultiplexen
(WDM) ist ein Verfahren für
Hochbandbreitenübertragungen
in optischen Faserkommunikationssystemen. Bei WDM wird das optische Übertragungsspektrum
in eine Anzahl getrennter Wellenlängenbänder geteilt, wobei jede Wellenlänge einen
einzelnen Kommunikationskanal unterstützt. Mehrere Kanäle können gleichzeitig
auf der gleichen optischen Faser übertragen werden. WDM kann
für eine
Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
verwendet werden, bei der zwei Knoten, einer an jedem Ende der Faser,
verbunden sind oder für eine
Mehrfachpunkt-zu-Mehrfachpunkt-Kommunikation, bei der mehrere Knoten
die Übertragungskapazität auf einer
einzigen Faser oder einem einzigen Paar von Fasern teilen. Im Falle
einer Mehrfachpunkt-zu-Mehrfachpunkt-Kommunikation bildet der Faserweg
gewöhnlich
eine geschlossene Schleife (einen Ring), um zwei unterschiedliche
Routen/Wege zwischen einem bestimmten Paar von Knoten im Falle eines
Faser- oder anderen Ausrüstungsversagens zu
haben. Jedoch sind Busnetzwerke, bei denen die Endknoten an unterschiedlichen
Orten lokalisiert sind, ebenso möglich.
Ein Beispiel eines Add-Drop-Knotens in einem derartigen Ring- oder Bus-WDM-Netzwerk
ist in Anmeldung
EP
0905936 A2 bereitgestellt.
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Die
Anmeldung
EP 0985942
A2 zeigt ein Verfahren und Gerät zum Bereitstellen einer Add/Drop-Fähigkeit
eines optischen Kanals innerhalb eines WDM-Filter-Bypassgerätes. Eine
Serie von Filter-Bypassgeräten
kann verbunden werden, um die Anzahl von optischen Kanälen zu erhöhen, die
entfernt oder hinzugefügt
werden können.
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Zusammenfassung der offenbarten
Erfindung
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Es
gibt eine hohe Nachfrage für
eine Übersprechisolation
für empfangene
Signale in Kommunikationsnetzwerken. Daher werden allgemein Drop-Filter
(Entfernungs-Filter) mit guter Übersprechisolation
verwendet. Diese Drop-Filter geben einen Verlust an das entfernte
(gedropte) Signal ab. Falls ein Signal auf einem spezifischen Kanal
mehrere Knoten passiert, die auf einen Fortsetzungsmodus gesetzt
sind, so dass das Signal weitergeleitet wird, d. h. mehrere Male
entfernt und hinzugefügt
wird, begrenzen die Verluste die Reiseentfernung des Signals. Dies
ist nachteilhaft, insbesondere in unverstärkten Systemen.
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Um
die Verluste für
weitergeleitete Signale niedrig zu halten, verwendet die Lösung gemäß der vorliegenden
Erfindung Drop-Filter
mit niedrigen Verlusten und weniger strengen Anforderungen zur Übersprechisolation.
Die Signale können
dann mit niedrigen Verlusten weitergeleitet werden. In dieser Weise
gibt es in Netzwerken eine kleinere Notwendigkeit für Verstärker, die
die Erfindung verwenden. Um eine gute Übersprechisolation für die empfangenen
Signale (in einem Add-Drop-Modus) bereitzustellen, weist die Lösung gemäß der vorliegenden
Erfindung einen zusätzlichen
Filter zwischen dem Schalter/Switch und dem Empfänger auf.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Add-Drop-Knoten zum Wellenlängenmultiplexen
einer optischen Signalübertragung
auf einem optischen Fasernetzwerk zwischen mehreren Add-Drop-Knoten dar. Der Knoten
umfasst einen Drop-Filter, einen Add- Filter, einen Signalkanalempfänger und
einen Signalkanalsender, die alle mit einem Schalter verbunden sind,
zum Signalkanal-Weiterleiten zwischen dem Netzwerk und einem Signalkanal-Entfernen
und -Hinzufügen
von und zu dem Netzwerk. Der Knoten erzielt einen niedrigen Verlust für weitergeleitete
Signale dadurch, dass dem Drop-Filter erlaubt wird, eine niedrige Übersprechisolation
aufzuweisen und eine hohe Übersprechisolation
durch Verbinden des Empfängers
mit dem Schalter über
einen zusätzlichen
Filter mit hohen Filtereigenschaften für zumindest einen vorbestimmten
Signalkanal des Signals.
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In
einer Ausführungsform
des Add-Drop-Knotens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Kanal-Drop-Filter für ein Entfernen von Signalen
auf einem einzelnen Kanal.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Add-Drop-Knotens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Band-Drop-Filter für ein Entfernen von Signalen
auf zwei oder mehr Kanälen und
der zusätzliche
Filter bildet Teil eines Demultiplexers.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiter ein System dar mit mindestens
einem Add-Drop-Knoten für
ein Wellenlängenmultiplexen
einer optischen Signalübertragung
auf einem optischen Fasernetzwerk zwischen anderen Add-Drop-Knoten. Der zumindest eine
Knoten umfasst einen Niederverlust-Drop-Filter, einen Add-Filter,
einen Signalkanalempfänger
und einen Signalkanalsender, die jeweils mit einem Schalter verbunden
sind, zum Signalkanal-Weiterleiten und
Signalkanal-Entfernen und -Hinzufügen aus und zu dem Netzwerk.
Das System erzielt einen niedrigen Verlust für weitergeleitete Signale dadurch,
dass dem Drop-Filter
erlaubt wird, eine niedrige Übersprechisolation
aufzuweisen und eine hohe Übersprechisolation
durch Verbinden des Empfängers
mit dem Schalter über
einen zusätzlichen Filter
mit hohen Filtereigenschaften für
zumindest einen vorbestimmten Signalkanal des Signals.
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In
einer Ausführungsform
des Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Kanal-Drop-Filter für ein Entfernen
von Signalen auf einem einzelnen Kanal.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Band-Drop-Filter für ein Entfernen von Signalen
auf zwei oder mehr Kanälen
und der zusätzliche
Filter bildet Teil eines Demultiplexers.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiter ein Verfahren bereit unter Verwendung
eines Add-Drop-Knotens für
ein Wellenlängenmultiplexen einer
optischen Signalübertragung
auf einem optischen Fasernetzwerk zwischen mehreren Add-Drop-Knoten. Der Knoten,
der in dem Verfahren verwendet wird, umfasst einen Niederverlust-Drop-Filter,
einen Add-Filter, einen Signalkanalempfänger und einen Signalkanalsender,
die alle mit einem Schalter verbunden sind, zum Signalkanal-Weiterleiten zwischen
dem Netzwerk und einem Signalkanal-Entfernen und -Hinzufügen von
und zu dem Netzwerk. Das verfahren umfasst die Schritte: Erzielen
eines niedrigen Verlustes für
weitergeleitete Signale dadurch, dass es dem Drop-Filter erlaubt wird,
eine geringe Übersprechisolation
aufzuweisen, Bereitstellen einer hohen Übersprechisolation für entfernte
Signalkanäle
durch Verbinden des Empfängers
mit dem Schalter über
einen zusätzlichen
Filter mit hohen Filtereigenschaften für zumindest einen vorgegebenen
Signalkanal des Signals.
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In
einer Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Kanal-Drop-Filter für ein Entfernen von Signalen auf
einem einzelnen Kanal.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Drop-Filter ein Band-Drop-Filter für ein Entfernen von Signalen
auf zwei oder mehr Kanälen
und der zusätzliche
Filter bildet Teil eines Demultiplexers.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Hiernach
wird sich auf die angehängten
Figuren für
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung und ihrer Beispiele und Ausführungsformen
bezogen, wobei:
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1 ein
WDM-Ringnetzwerk gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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2 ein
mit einem Netzknoten versehenen WDM-Ringnetzwerk gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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3 ein
Netzwerk gemäß dem Stand
der Technik unter Verwendung sowohl eines einzelnen Kanals als auch
Bandfiltern zum Hinzufügen
und Entfernen von Signalen und Kreuzverbindungen zum Durchführen eines
Routings zeigt.
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4 ein
Netzwerk gemäß dem Stand
der Technik unter Verwendung neukonfigurierbarer Add- und Drop-Filter
zeigt.
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5 eine
Anordnung unter Verwendung eines Cross-Bar-Schalters und feste Filter zeigt, um
ein neukonfigurierbares Netzwerk zu realisieren.
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6 die
vorliegende Erfindung mit einer ähnlichen
Konfiguration wie die Anordnung zeigt, die in 5 gezeigt
ist, kombiniert mit einem zusätzlichen
Filter.
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7 Filtereigenschaften
für Filter
zeigt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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8 zwei
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung Mach-Zender-basierter
Faser-Bragg-Gitterfilter
zeigt.
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9 eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines festen Bandfilters
zeigt, um ein neukonfigurierbares Netzwerk zu realisieren.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Eine
schematische Zeichnung einer Ausführungsform eines WDM-Ringnetzwerkes ist
in 1 gegeben. Optische Fasern verbinden sechs Knoten, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Zwei optische Faserwege bilden zwei Ringe 7, 8.
Die Knoten fügen
Signale zu diesen Ringen hinzu und entfernen diese von diesen. Der
Kommunikationsverkehr in den zwei Ringen reist in entgegengesetzte
Richtungen. Das Verkehrsmuster ist vermascht, d. h. jeder Knoten
weist einen direkten Zugriff auf jeden anderen Knoten in dem Ring über einen
dedizierten Wellenlängenkanal
auf. Dies ist typisch für
ein Verkehrsmuster, das sich hoch in einer Netzwerkhierarchie befindet
(Kernringe). Weiter unten in der Netzwerkhierarchie, näher an dem
Endbenutzer (Zugriffsringe), ist das Verkehrsmuster typischerweise
mit einem Netzwerknoten versehen (hubbed), d. h. ein zentraler Knoten,
der Hub/Netzwerknoten, weist eine direkte Verbindung (einen dedizierten Wellenlängenkanal)
mit jedem anderen kleinen Knoten (genannt Satellitenknoten) auf.
Satellitenknoten weisen keine direkten Wellenlängenkanäle untereinander auf.
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Ein
Beispiel eines mit einem Hub versehenen WDM-Rings ist in 2 gezeigt.
Lediglich ein Faserring 9 ist zur Klarheit gezeigt. Normalerweise gibt
es zwei Faserringe für
sich entgegengesetzt ausbreitenden Verkehr für Redundanz im Falle eines
Faserbruchs. Optische Filter, usw. sind auf jeder Faser notwendig.
Der Hub in 2 schließt eine übertragende Anordnung und eine
empfangende Anordnung ein. Die empfangende Anordnung besteht aus einem
Demultiplexer 10, der von einem Feld von WDM-Empfängern 11 mit
Fotodetektoren gefolgt wird. Die übertragende Anordnung weist
sieben optische Sender und einen Multiplexer auf. Ein Knoten A bildet
einen Drop-Filter 14 und
einen Add-Filter 15 zum Entfernen und Hinzufügen von
Signalen auf einem einzigen Kanal ab. Im Knoten B gibt es zwei Drop-Filter 16 und
zwei Add-Filter 17 zum Entfernen und Hinzufügen von
Signalen auf zwei Kanälen.
Knoten C stellt einen Band-Drop-Filter 18 und einen Band-Add-Filter 19 zum
Entfernen und Hinzufügen von
Signalen auf vier Kanälen
bereit. Optische Sender 20, 21, 22 und
Empfänger 23, 24, 25 senden
und empfangen Signale zu und von den Fasern in jedem Knoten. Jeder
optische Sender 12, 20, 21, 22 besteht aus
einem Laser mit einem Lasermodulator. Die Sender übertragen
Signale jeweils auf einer einzelnen spezifischen Wellenlänge. Die
Signale in dem Hub werden optisch in die Faser von dem Multiplexer 13 kombiniert.
Die Signale auf allen Kanälen
breiten sich entlang des Rings von dem Hub zu einem Knoten A aus,
zu dem Signale auf einem Kanal 1 gerichtet werden oder
in die kurze Faser 26 entfernt, die zu dem Empfänger 23 in
jedem Knoten führt.
Der Drop-Filter 14 demultiplext Kanal 1 in die
Drop-Faser 26 mit einem niedrigen Verlust und blockiert
Kanal 1, sich weiter entlang des Ringes auszubreiten. Alle
anderen Wellenlängenkanäle passieren
durch den Drop-Filter entlang des Ringes mit einem niedrigen Verlust.
Die Antwort von Knoten A zu dem Hub wird durch den Laser in Knoten
A auf einem Wellenlängenkanal 1 gesendet.
Die Signale auf Kanal A werden auf den Ring mit einem niedrigen
Verlust hinzugefügt.
Alle Signale auf anderen Kanälen
als Kanal 1 passieren durch den Add-Filter 15 entlang
des Ringes mit einem niedrigen Verlust.
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In
der gleichen Weise werden Kanäle 2 und 3 von
den Drop-Filtern 16 in
Knoten B entfernt und die Antworten auf den gleichen Wellenlängen werden auf
den Ring in den Add-Filtern 17 hinzugefügt.
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In
dem Knoten C wird die gleiche Grundfunktion auf Kanälen
4 bis
7 durchgeführt, jedoch
wird in diesem Fall ein Band-Drop-Filter
18 verwendet, um alle
vier Kanäle
von dem Ring zu entfernen. Diese vier Kanäle werden dann von einem Demultiplexer
in einzelne Wellenlängenkanäle demultiplext,
bevor diese empfangen werden können.
In der gleichen Weise werden die übertragenen Signale auf Kanal
4 bis
7 zunächst zusammen
gemultiplext, bevor sie auf den Ring mit dem Band-Add-Filter
19 hinzugefügt werden.
Ein Vorteil beim Verwenden von Band-Drop- und Add-Filtern in Knoten
mit mehr als wenigen Wellenlängenkanälen ist,
dass Verluste für
die Kanäle, die
transparent durch jenen Knoten passieren (die Expresskanäle), minimiert
werden. (Dies ist in der Anmeldung
EP
0905936 beschrieben). Ein Nachteil bei einem WDM-Netzwerk
wie diesem ist, dass dieses fest ist, d. h. ist einmal ein bestimmter
Senderlaser zur Verwendung gebracht worden, ist der Ort des Empfängers festgelegt.
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Um
ein Routing/Weiterleiten durchzuführen, können Kreuzverbindungen verwendet
werden, bevor ein Signal einen Laser in dem Hub erreicht. Ein Beispiel
eines WDM-Netzwerkes mit flexiblen Verbindungen ist in 3 gegeben. 3 zeigt
eine Clientausrüstung 30, 31,
die mit Kreuzverbindungsschaltern 32, 33 verbunden
ist, die mit optischen WDM-Sendern 12 oder WDM-Sendeendtranspondern
(TETs) bzw. mit WDM-Empfängern 11 oder WDM-Empfangsendtranspondern
(RETs) verbunden sind. 3 zeigt ebenso eine Clientausrüstung 38, 39,
die mit den Knoten A und C verbunden ist. Jede Clientausrüstung weist
Sender 40, 41, 42, 43 und Empfänger 34, 35, 36, 37 auf.
Es gibt N-Clientausrüstungen
in dem Hub, die mit N anderen Clientausrüstungen an unterschiedlichen
Orten in den Satellitenknoten kommunizieren können. (In 3 N
= 7. In Praxis gibt es eine Clientausrüstung für jedes WDM-Sender-/Empfängerpaar
in dem Netzwerk, jedoch sind lediglich wenige zur Klarheit gezeigt.)
Ein Kreuzverbindungsschalter einer Größe N × N (N Eingabeports und N Ausgabeports)
ist zwischen den Clientsendern und den WDM-Sendern (oder TETs) angeordnet,
wobei jeder Clientsender mit irgendeinem WDM-Sender kreuzverbunden
sein kann und daher über
die feste Wellenlängen-Routingfunktion
in dem WDM-Ring jeden Empfänger 14, 24, 25 und
den damit verbundenen Clientempfänger 34, 35 in
dem Netzwerk erreichen kann.
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Die
festen Sender 15, 21, 22 in den Satellitenknoten
werden über
das WDM-Ringnetzwerk zu einem bestimmten WDM-Empfänger (oder
Empfangsendtransponder, RET) in dem Hub Wellenlängengeroutet. Falls ein Kreuzverbindungsschalter
einer Größe N × N zwischen
den WDM-Empfängern (oder
Empfangsendtranspondern) und den Clientempfängern 36, 37 in
dem Hub angeordnet ist, kann jeder WDM-Empfänger 11 und dadurch
jeder Satelliten-WDM-Sender 15, 21, 22 jeden
Clientempfänger 36, 37 in
dem Hub erreichen. In dieser Weise ermöglichen die Kreuzverbindungen
in dem Hub eine flexible Verbindung von jeder Clientausrüstung 30, 31 in dem
Hub mit jeder Clientausrüstung 38, 39 in
den Satellitenknoten. Der Ort der Clientausrüstung (in 3 in
dem Hub gezeigt) muss nicht notwendigerweise in dem Hub sein. Diese
können
weiter entfernt gelegen sein und über andere (optische) Netzwerke
ihre Signale an den Hub übertragen
lassen. Die Kreuzverbindungsschalter können entweder alle optisch
sein oder einen elektrischen Schaltkern aufweisen.
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Ein
anderes Verfahren konfigurierbare Netzwerke zu realisieren, ist
es neukonfigurierbare Add- und Drop-Filter in den Knoten statt der
festen Filter in den Beispielen in
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2 und 3 zu
verwenden. Dies ist in 4 dargestellt. In diesem Beispiel
gibt es neukonfigurierbare Filter in Knoten A1 und A2, die entweder Signale
auf einem Kanal A entfernen oder hinzufügen oder alle Signale hindurchpassieren
lassen. Der Knoten A2 weist einen neukonfigurierbaren Add- und Drop-Filter 46 auf,
die mit einem WDM-Sender 54 und einem WDM-Empfänger 53 verbunden
sind. Die Filter in Knoten B1 und B2 sind neukonfigurierbare Bandfilter
und können
in der gleichen Weise alle Signale hindurchpassieren lassen oder
Signale auf einer Vielzahl von Kanälen, Band B, entfernen oder
hinzufügen.
Alle die Clientausrüstungen 30, 31 (lediglich zwei
sind gezeigt) in dem Hauptknoten (dem Hub) weisen feste Verbindungen
mit den WDM-Sendern 12 und den Empfängern 11 auf. In dem
Satellitenknoten sind die Add- und Drop-Filter 45, 46, 47, 48 neukonfigurierbar
statt fest. Signale auf Kanal A, die in dem Hub hinzugefügt werden,
können
entweder in einem Knoten A1 oder einem Knoten A2 entfernt werden.
Falls der Filter in Knoten A1 in einem Add-Drop-Modus gesetzt ist und der Filter
in Knoten A2 in einen Fortsetzungsmodus gesetzt ist, empfängt die
Clientausrüstung 38 in
Knoten A1 Signale auf Kanal A von dem Hub und überträgt diese zu dem Hub auf Kanal
A. Falls der Filter in Knoten A1 in einem Fortsetzungsmodus gesetzt
ist und der Filter in Knoten A2 in einen Add-Drop-Modus, kommuniziert
der Knoten A2 mit dem Hub. Die Filter in Knoten B1 und B2 können in
der gleichen Weise derart verwendet werden, dass beide der Knoten
mit dem Hub kommunizieren können.
Der einzige Unterschied ist, dass ein Band von zwei oder mehr Kanälen statt
einem einzelnen Kanal verwendet wird. In den Knoten B1 und B2 verbinden
Multiplexer 28, 50 und Demultiplexer 27, 49 die
Add- und Drop-Filter 47, 48 mit den WDM-Sendern 22, 51 und
WDM-Empfängern 25, 52. Es
existieren mehrere Weisen, neukonfigurierbare Drop-Filter zu realisieren.
Ein Beispiel eines derartigen „Drop
oder nicht"-Filters
ist ein Filter, der von Corning Inc. hergestellt ist (Produktserie
Pure Path WMS) und besteht aus einem beweglichen, dielektrischen
Mehrfachinterferenzfilter, bei dem ein Teil des Filters ein Standardbandpassfilter
ist und ein Teil ein nicht-selektiver Spiegel ist. Die Netzwerke,
die in 2 bis 4 dargestellt sind, beschreiben
unterschiedliche Typen von Knoten gemäß dem Stand der Technik. Die
vorliegende Erfindung ist in einer Ausführungsform ein Knoten, der
in ähnlichen
Netzwerken verwendet werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet feste Filter und einen Crossbar-Schalter/Kreuzschienenschalter,
um ein neukonfigurierbares Netzwerk zu realisieren. Eine Anordnung/Knoten
zum Hinzufügen und
Entfernen von Signalen von einem Faserweg ist in 5 dargestellt.
Die Anordnung schließt
einen Drop-Filter 64, einen Add-Filter 65 und
einen 2×2-Crossbar-Schalter 68 ein.
Eine erste optische Faser 61 ist mit der Eingabe des Drop-Filters 64 verbunden
und eine zweite optische Faser 63 ist mit der Ausgabe des
Add-Filters 65 verbunden. Zwischen dem Drop- und Add-Filter
gibt es ein Lichtübertragungsmedium 62.
Die optischen Fasern 61, 63 sind weiter mit einem
Netzwerk verbunden (nicht gezeigt). Die optischen Fasern 61, 63 definieren
einen Faserweg und die Filter 64, 65 entfernen
und fügen
Signale zu diesem Faserweg hinzu. Der Drop-Filter und der Add-Filter
können
sogar in einem einzelnen Filter kombiniert sein (dies ist in 8 dargestellt).
Signale, die nicht von dem Drop-Filter entfernt werden, passieren
entlang des Faserweges. Der Drop-Filter 64 weist eine erste
Ausgabe verbunden mit dem Add-Filter über das Übertragungsmedium 62 auf
und eine zweite Ausgabe verbunden mit dem Crossbar-Schalter 68 über ein Übertragungsmedium 67. Der
Add-Filter 65 weist eine erste Eingabe verbunden mit dem
Drop-Filter über
das Übertragungsmedium 62 auf
und eine zweite Eingabe verbunden mit dem Crossbar-Schalter 68 über ein Übertragungsmedium 66.
Der Crossbar-Schalter 68 weist eine erste Eingabe verbunden
mit dem Drop-Filter auf, seine erste Ausgabe verbunden mit dem Add-Filter
und eine zweite Eingabe verbunden mit einem Sender 71 über ein Übertragungsmedium 70 und
eine zweite Ausgabe verbunden mit einem Empfänger 72 über ein Übertragungsmedium 69.
Die Übertragungsmedien 69, 70,
die mit dem Empfänger
und dem Sender verbunden sind, sind vorzugsweise optische Fasern. Die
Filter 64, 65 sind fest und können z. B. Dünnfilmfilter
sein, Faser-Bragg-Gitter mit Zirkulatoren oder Mach-Zender-basierte
Bragg-Gitterfilter. Der Schalter 68 weist zwei Zustände auf,
einen ersten Bar-Zustand 73 und
einen zweiten Cross-Zustand 74. In dem ersten Zustand 73 wird
der Drop-Filter mit dem Add-Filter verbunden. In dem zweiten Zustand 74 wird
der Drop-Filter mit dem Empfänger
verbunden und der Sender wird mit dem Add-Filter verbunden.
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Der
Drop-Filter entfernt Signale auf einem Kanal; „Kanal A". Andere Kanäle passieren den Filter mit
einem niedrigen Verlust und setzen sich auf dem Faserweg fort. Wenn
der Schalter in dem Bar-Zustand 73 ist, passieren die entfernten
Signale auf Kanal A den Schalter durch den Add-Filter für Kanal
A und werden zu dem Faserweg erneut hinzugefügt. Die Knotenanordnung ist
nun effektiv transparent für alle
Kanäle.
Dieser „Fortsetzungsmodus" ist durch einen
Signalweg 75 zur Linken in 5 dargestellt.
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Wenn
der Schalter in dem Cross-Zustand 74 ist, passieren die
entfernten Signale den Schalter zu dem Empfänger, der dadurch die Signale
auf Kanal A empfängt.
In diesem „Add-Drop-Modus" (zur Rechten in 5)
kann der Sender Signale zu dem Faserweg über den Schalter und den Add-Filter
hinzufügen.
In diesem Modus arbeitet die Anordnung als ein normaler A/D-Knoten. Ein Hinzufügen eines
Signals von dem Sender ist mit einem Signalweg 76 dargestellt,
ein Entfernen eines Signals ist durch einen Signalweg 77 dargestellt.
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Durch
Verwenden dieser Anordnung können mehrere
Knoten Signale auf dem gleichen Signal hinzufügen und entfernen. Signale
auf zum Beispiel Kanal A können
eine Vielzahl von Knoten mit Kanal-A-Drop-Filtern passieren, falls
diese Knoten in einem Fortsetzungsmodus gesetzt sind, bis sie schließlich einen
Knoten erreichen (in einem Add-Drop-Modus), bei dem sie zu einem
Empfänger entfernt
werden. In dieser Weise kann ein neukonfigurierbares Netzwerk erzielt
werden, das eine zusätzliche
Kommunikationskapazität
für Knoten
auf Abruf hinzufügt.
Zum Beispiel kann in einer Stadt eine Kommunikationskapazität zwischen
Industrie, Unternehmen, Haushalten, Arenen und Wintersporteinrichtungen
während
unterschiedlicher Tages- oder Jahreszeiten geschaltet werden.
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Es
gibt normalerweise eine hohe Nachfrage nach einer Übersprechisolation
für empfangene
Signale in Kommunikationsnetzwerken. Daher werden Drop-Filter mit
guter Übersprechisolation
zu anderen Kanälen
im Allgemeinen verwendet. Diese Drop-Filter geben einen Verlust
an das entfernte Signal ab. Falls ein Signal auf einem spezifischen
Kanal mehrere Knoten passiert, die in einen Fortsetzungsmodus gesetzt
sind, so dass das Signal weitergeleitet wird, d. h. mehrere Male
entfernt und hinzugefügt
wird, begrenzen die Verluste die Reiseentfernung des Signals. Dies
ist insbesondere in nicht-verstärkten
Systemen nachteilig. Um die Verluste für weitergeleitete Signale niedrig
zu halten, verwendet die Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung Drop-Filter
mit niedrigen Drop-Verlusten und weniger strengen Anforderungen
zur Übersprechisolation.
Die Signale können dann
mit niedrigen Verlusten weitergeleitet werden. In dieser Weise gibt
es eine kleinere Notwendigkeit für
Verstärker
in Netzwerken, die die Erfindung verwendet. Um gute Übersprechisolation
für die
empfangenen Signale (in dem Add-Drop-Modus)
bereitzustellen, weist die Lösung
gemäß der vorliegenden Erfindung
einen zusätzlichen
Filter zwischen dem Schalter und dem Empfänger auf.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung ist in 6 gezeigt. Die Anordnung ist
beinahe die gleiche, wie die Anordnung in 5. (Die
gleichen Bezugszeichen werden verwendet) Die Anordnung ist in einem
Add-Drop-Modus gezeigt, bei dem der Crossbar-Schalter 68 in
seinem Cross-Zustand 74 ist. Ein zusätzlicher Filter, ein Bandpassfilter 79,
wird zu dem Übertragungsmedium 69 zwischen
dem Schalter 68 und dem Empfänger 72 hinzugefügt. Das Übertragungsmedium 69 besteht
aus zwei Teilen, zum Beispiel optischen Fasern 69a und 69b.
Der Drop-Filter 68 ist ein Niederverlust-Kanal-Drop-Filter
mit weniger strengen Übersprecheigenschaften.
Der Bandpassfilter 79 ist ein Filter mit guter Übersprechisolation. Der
Drop-Filter 78 entfernt Signale auf dem einen Kanal zu
dem Crossbar-Schalter 78. In dem Add-Drop-Modus befindet sich
der Schalter in seinem Cross-Zustand und die entfernten Signale
passieren durch den Schalter zu dem Bandpassfilter 79 und
weiter zu dem Empfänger.
In dem Fortsetzungsmodus befindet sich der Schalter in seinem Bar-Zustand und die entfernten
Signale passieren den Schalter zu dem Add-Filter 65 und
werden zu dem Übertragungsweg
(optische Faser 63) hinzugefügt. Die Erfindung kann in einem
Netzwerk mit zwei oder mehreren Knoten verwendet werden, die die
erfindungsgemäße Anordnung
für den
gleichen Kanal verwenden. Die Erfindung kann in sowohl mit einem Hub
versehenen als auch vermaschten Netzwerken verwendet werden. Andere
Kanäle
in dem Netzwerk können
fest sein oder diese Erfindung verwenden. Falls ein Signal auf diesem
Kanal in einem dieser Knoten weitergeleitet wird, passiert dieses
den ersten Filter, den Drop-Filter 78, jedoch nicht den
Bandpassfilter 79 und erfährt daher lediglich einen geringen
Verlust. Falls ein Signal an den Empfänger gerichtet ist, passiert
dieses den Bandpassfilter 79 und wird daher mit einer hohen Übersprechisolation
empfangen. Durch Aufteilen der Drop-Filterfunktion in zwei Teile gibt es
sowohl niedrige Verluste für
weitergeleitete Signale als auch gute Übersprechleistungsfähigkeit
für entfernte
Signale.
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In
der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck weitergeleitet
auf Signale, die durch den Crossbar-Schalter passieren, ohne entfernt
zu werden.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System einschließlich eines
Add-Drop-Knotens, ein Verfahren unter Verwendung eines Add-Drop-Knotens
und ein Add-Drop-Knoten zum Wellenlängenmultiplexen einer optischen
Signalübertragung
auf einem optischen Fasernetzwerk zwischen mehreren Add-Drop-Knoten. Der Knoten schließt einen
Drop-Filter 78, einen Add-Filter 65, einen Signalkanalempfänger 72 und
einen Signalkanalsender 71 ein, die alle mit einem Schalter 78 verbunden
sind, für
ein Signalkanal-Weiterleiten zwischen dem Netzwerk und ein Signalkanal-Entfernen und
-Hinzufügen
von und zu dem Netzwerk. Der Knoten stellt einen niedrigen Verlust
weitergeleiteter Signale dadurch bereit, es dem Drop-Filter 78 zu
erlauben, eine niedrige Übersprechisolation
zu anderen Kanälen
aufzuweisen und stellt eine hohe Übersprechisolation für entfernte
Signalkanäle
durch Verbinden des Empfängers 72 mit
dem Schalter 68 über
einen zusätzlichen
Filter 79 mit hohen Filtereigenschaften für zumindest
einen vorbestimmten Signalkanal des Signals bereit.
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7 zeigt
Filtereigenschaften für
zwei unterschiedliche Filter. Die gestrichelte Linie stellt einen ersten
Filter dar, der als ein Kanal-Drop-Filter 78 in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die durchgezogene Linie
stellt einen zweiten Filter dar, der als der zusätzliche Filter 79 in
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Der erste Filter weist
einen niedrigen Einsatzverlust 96 auf, jedoch ebenso eine
niedrige Übersprechisolation 97 zu
benachbarten Kanälen.
Der zweite Filter weist eine hohe Übersprechisolation 99 auf,
jedoch ebenso einen hohen Einsatzverlust 98. Falls ein
Signal den ersten Filter passiert, weist dieses die durch die gestrichelte
Linie gezeigten Eigenschaften auf. Falls das Signal den zweiten
Filter passiert, weist dieses die Eigenschaften auf, die von der durchgezogenen
Linie dargestellt werden. Das Signal würde eine niedrigere Leistung
und eine engere Frequenzbreite aufweisen, wenn dieses den zweiten Filter
statt dem ersten Filter passiert hätte.
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8 stellt
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung Faser-Bragg-Gitter-basierter
Mach-Zender-Filter 84, 85, 86 als
Add- und Drop-Filter auf. Zur Linken ist ein kombinierter Mach-Zender-Add-
und -Drop-Filter 84 dargestellt und zur Rechten zwei einzelne
Filter, ein Machtender-Drop-Filter 85 und ein Mach-Zender-Add-Filter 86.
Diese Filter weisen sehr niedrige Verluste für die entfernten Signalkanäle auf,
weisen jedoch eine niedrige Übersprechisolation
auf. Diese Filter werden zum Beispiel von ADC und Arroyo Optics
geliefert. Mit derartigen Filtern kann ein Verlust für einen
Signalkanal in einem Fortsetzungsmodus von ungefähr 0.6 dB erzielt werden (lediglich
Filterverluste kein Schalter). Ein Verwenden von Dünnfilmfiltern
für sowohl
Add als auch Drop würde ähnliche Verluste
von ungefähr
2–3 dB
ergeben.
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9 stellt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
ein Band von Kanälen
dar. Ein Band-Drop-Filter 88 entfernt ein Band von Signalkanälen durch
den Schalter 68 und die Kanäle von einem Demultiplexer 90 getrennt
und von Empfängern 93 empfangen.
Der Demultiplexer kann ein Feld von Filtern sein.
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Sowohl
für die
Add- und Drop-Filter als auch die Bandpassfilter ist es möglich, mehrere
unterschiedliche Typen von Filtern zu verwenden. Dünnfilmfilter,
Faser-Bragg-Gitterbasierte Filter mit Zirkulatoren oder Faser-Bragg-Gitterbasierte
Mach-Zender-Filter sind die verbreitesten Typen. Entweder kann der
gleiche Filtertyp für
alle Filter verwendet werden oder diese können in unterschiedlichen Weisen
kombiniert werden, um die Gesamtleistungsfähigkeit des konfigurierbaren
Add-Drop unter Verwendung der gleichen Grundidee eines Trennens
des Filters für
hohe Übersprechisolation
von dem Niederverlust-Drop-Filter zu optimieren. Das Gleiche ist
sowohl für
Einzelkanal- und Gruppenkanal-Drop-Funktionen gültig.