DE10210768A1

DE10210768A1 - Device and method for optical data communication

Info

Publication number: DE10210768A1
Application number: DE2002110768
Authority: DE
Inventors: Eric Hoedt
Original assignee: LASTMILE AG
Current assignee: Microsens GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-10-02
Also published as: AU2003223853A1; AU2003223853A8; WO2003077427A2; WO2003077427A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die optische Datenkommunikation in Form einer optischen Schaltmatrix (10) mit mehreren optoelektronischen Schnittstellen (1, 2, 3, 4), welche optische Eingänge und/oder optische Ausgänge der Schaltmatrix (10) definieren und mit einer elektronischen Matrixschaltung (5), welche die elektrischen Seiten der Schnittstellen (1, 2, 3, 4) in auswählbarer Weise miteinander verknüpft. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung für die optische Datenkommunikation in Form einer optischen Schaltmatrix (10) mit mehreren optoelektronischen Schnittstellen (1, 2, 3, 4), welche Eingänge/Ausgänge definieren, und mit einer elektronischen Matrixschaltung, welche die Schnittstellen (1, 2, 3, 4) wahlweise miteinander verknüpft. Um eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Datenübertragung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welche einen erheblich einfacheren und kompakteren Aufbau ermöglichen, einfacher und flexibler zu handhaben und damit auch erheblich preiswerter sind, wird hinsichtlich der Vorrichtung vorgeschlagen, daß die elektronische Matrixschaltung (5) ein Videosignalschalter (5) ist, der mit den optoelektronischen Schnittstellen (1, 2, 3, 4) gemeinsam auf einer Platine angeordnet ist. Hinsichtlich des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß als elektronische Matrixschaltung ein vorzugsweise programmierbarer Videosignalschalter verwendet wird, der direkt oder ...The invention relates to a device for optical data communication in the form of an optical switching matrix (10) with a plurality of optoelectronic interfaces (1, 2, 3, 4) which define optical inputs and / or optical outputs of the switching matrix (10) and an electronic one Matrix circuit (5), which links the electrical sides of the interfaces (1, 2, 3, 4) in a selectable manner. The invention also relates to a method for operating a device for optical data communication in the form of an optical switching matrix (10) with a plurality of optoelectronic interfaces (1, 2, 3, 4) which define inputs / outputs and with an electronic matrix circuit, which optionally links the interfaces (1, 2, 3, 4). In order to create a device and a method for optical data transmission with the features mentioned at the outset, which enable a considerably simpler and more compact structure, are easier and more flexible to handle and are therefore also considerably cheaper, it is proposed with regard to the device that the electronic matrix circuit (5 ) is a video signal switch (5) which is arranged together with the optoelectronic interfaces (1, 2, 3, 4) on a circuit board. With regard to the method, it is proposed that a preferably programmable video signal switch is used as the electronic matrix circuit, which switches directly or ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für die optische Datenkommunikation, wobei die Vorrichtung eine optische Schaltmatrix mit mehreren optoelektronischen Schnittstellen aufweist, welche optische Eingänge und/oder optische Ausgänge der Schaltmatrix definieren, wobei eine elektronische Matrixschaltung vorgesehen ist, welche die elektrischen Seiten der optoelektronischen Schnittstellen in auswählbarer Weise in beliebigen Kombinationen miteinander verknüpft. The present invention relates to an apparatus and a method for optical Data communication, the device comprising an optical switching matrix with several has optoelectronic interfaces, which optical inputs and / or optical outputs of the Define switching matrix, wherein an electronic matrix circuit is provided which the electrical The optoelectronic interfaces can be selected in any combination linked together.

Entsprechende Vorrichtungen sind bereits bekannt. Bei diesen Vorrichtungen werden die an optischen Signaleingängen empfangenen optischen Signale in elektrische bzw. elektronische Signale umgewandelt, gegebenenfalls in einer Zwischenverarbeitungsstufe verarbeitet und auf elektronischem Weg verteilt und auf einem oder mehreren der optischen Datenausgänge ausgegeben. Die Zwischenverarbeitung kann eine Vervielfachung der Daten, eine Aufteilung der Daten in Pakete auf mehrere Datenausgänge, eine Zusammenführung von Daten von mehreren Eingängen auf einen Ausgang, eine Wellenlängenkonvertierung etc. beinhalten. Insbesondere können dabei auch die Zuordnungen von Dateneingängen zu Datenausgängen beliebig kombiniert und variiert werden. Appropriate devices are already known. With these devices the optical signal inputs received optical signals in electrical or electronic signals converted, possibly processed in an intermediate processing stage and on distributed electronically and output on one or more of the optical data outputs. The Intermediate processing can be a multiplication of the data, a division of the data into packets multiple data outputs, merging data from multiple inputs into one Output, a wavelength conversion, etc. include. In particular, the Assignments of data inputs to data outputs can be combined and varied as required.

Optische Kommunikationsverbindungen werden vor allem dort verwendet, wo sehr große Datenmengen in möglichst kurzer Zeit übertragen werden sollen. Die Übertragungsraten und Bandbreiten optischer Kommunikationsverbindungen liegen bei vergleichbarem oder nur geringfügig höherem Aufwand um ein Vielfaches über den Kapazitäten elektrischer bzw. elektronischer Verbindungen. Allerdings gibt es bisher noch keine unmittelbar auf optischen Prinzipien beruhende Schalteinrichtungen, welche eine ähnliche funktionelle Vielfalt bieten würden, wie dies von elektrischen bzw. elektronischen Schalteinrichtungen bekannt ist. Während einfache Umschaltvorgänge z. B. von einem Eingang wahlweise auf zwei verschiedene Ausgänge mit Hilfe eines einfachen Klappspiegels oder dergleichen noch relativ einfach auf optischem Wege vorgenommen werden können, sind komplexere Funktionen, wie das Vervielfältigen von Signalen, das heißt das Ausgeben desselben optischen Signals auf mehreren Ausgängen, welches nur auf einem einzigen Eingangssignal empfangen wurde, das Multiplexen und das Demultiplexen zwar prinzipiell allein mit optischen Hilfsmitteln möglich, jedoch stehen entsprechend leistungsfähige schnelle Schaltelemente bisher noch nicht oder nur zu relativ hohen Kosten zur Verfügung. Dagegen sind entsprechende elektronische Schaltelemente schon seit langem auf dem Markt verfügbar. Aus diesem Grund weisen optische Kommunikationsverbindungen sehr oft elektronische Schaltknoten auf, bei denen eingehende optische Signale zunächst in elektronische Signale umgewandelt, dann in der gewünschten Art und Weise bearbeitet und verteilt werden und erst anschließend wieder in optische Signale zurückverwandelt werden, die auf gewünschten Kanälen ausgegeben werden. Diese elektronischen Schaltknoten werden im allgemeinen, wenn an einem solchen Schaltknoten mehrere optische Eingänge und/oder Ausgänge vorgesehen sind, die in veränderbarer Weise miteinander verknüpft werden können, als "Schaltmatrix" bezeichnet. Dieser Begriff rührt daher, daß man sich sämtliche Schnittstellen, die entweder Eingänge oder Ausgänge definieren, jeweils parallel zu den Spalten und auch parallel zu den Reihen einer Matrix vorstellen kann, wobei die einzelnen Elemente der dadurch aufgespannten Matrix definieren, ob zwei gegebene Schnittstellen eine Kommunikationsverbindung miteinander haben oder nicht. Das gesamte Gerät einschließlich der optischen Dateneingänge und der optischen Datenausgänge wird als "optische Schaltmatrix" bezeichnet, wohingegen zur Unterscheidung von dieser insgesamt gegebenen Definition die eigentliche Schaltmatrix im folgenden als "elektronische Matrixschaltung" bezeichnet wird und sich auf den elektronischen Teil bezieht, der zwischen den jeweiligen optoelektronischen Schnittstellen angeordnet ist. Optical communication connections are mainly used where very large Amounts of data should be transferred in the shortest possible time. The transmission rates and bandwidths optical communication connections are comparable or only slightly higher Effort many times over the capacities of electrical or electronic connections. However, so far there are no direct optical principles Switching devices that would offer a functional diversity similar to that of electrical or electronic switching devices is known. While simple switching operations such. B. from one Input either on two different outputs using a simple folding mirror or The like can still be made relatively easily optically more complex functions, such as the duplication of signals, that is, the output of the same optical Signal on multiple outputs, which only receive on a single input signal multiplexing and demultiplexing was only possible with optical aids, however, correspondingly powerful, fast switching elements have so far not been or are only available relatively high cost available. In contrast, there are corresponding electronic switching elements has been available on the market for a long time. For this reason, optical Communication links very often have electronic switching nodes that receive incoming optical signals first converted into electronic signals, then processed in the desired manner and distributed and only then converted back into optical signals that can be output on the desired channels. These electronic switching nodes are in the general, if several optical inputs and / or outputs at such a switching node are provided, which can be linked together in a changeable manner as "Switching matrix" called. This term stems from the fact that one looks at all interfaces that either Define inputs or outputs, each parallel to the columns and also parallel to the rows can imagine a matrix, the individual elements of the matrix spanned thereby define whether two given interfaces have a communication connection with each other or Not. The entire device including the optical data inputs and the optical Data outputs are referred to as "optical switching matrix", whereas to distinguish them overall given definition the actual switching matrix in the following as "electronic Matrix circuit "is referred to and refers to the electronic part that exists between the respective optoelectronic interfaces is arranged.

Typischerweise werden die optischen Eingänge und Ausgänge auf entsprechenden optischen Eingangskarten und Ausgangskarten angeordnet, wobei zusätzlich eine separate Schaltkarte vorgesehen ist, und wobei die Verbindung zwischen den optischen Ein- und Ausgängen über eine sogenannte "Backplane" oder Hauptplatine oder durch eine freie Verdrahtung zwischen den optischen Empfangskarten und der Schaltkarte miteinander verbunden werden. Entsprechende Geräte sind relativ voluminös (typische Maße in der Größe von 600 mm × 440 mm × 600 mm), und entsprechend teuer (typischerweise mehrere einhunderttausend Euro). Typically, the optical inputs and outputs are on corresponding optical Input cards and output cards arranged, with a separate circuit card is provided, and wherein the connection between the optical inputs and outputs via a so-called "backplane" or main board or by free wiring between the optical Receiving cards and the circuit card can be connected. Appropriate devices are relatively voluminous (typical dimensions in the size of 600 mm × 440 mm × 600 mm), and accordingly expensive (typically several hundred thousand euros).

Bei einer Vielzahl von optischen Eingängen und Ausgängen ist auch die Steuerung einer entsprechenden elektronischen Schaltung sehr aufwendig und weist eine umfangreiche Software auf. With a large number of optical inputs and outputs, the control is also one corresponding electronic circuit very complex and has extensive software.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Datenübertragung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welche einen erheblich einfacheren und kompakteren Aufbau ermöglichen, einfacher und flexibler zu handhaben und damit auch erheblich preiswerter sind. Compared to this prior art, the present invention is based on the object Device and a method for optical data transmission with the aforementioned To create features which enable a considerably simpler and more compact structure, easier and more flexible to use and therefore also considerably cheaper.

Hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die elektronische Matrixschaltung ein Videosignalschalter ist, der mit der elektrischen Seite der optoelektronischen Schnittstellen verbunden und gemeinsam mit diesen auf einer Platine angeordnet ist. With regard to the device mentioned above, this object is achieved in that the electronic matrix circuit is a video signal switch that is connected to the electrical side of the Optoelectronic interfaces connected and arranged together with them on a circuit board.

Ein Videosignalschalter ist im Prinzip auch eine elektronische Matrixschaltung, die jedoch herkömmlich nur in der Videodatenverarbeitung, d. h. im allgemeinen ohne irgendeine Verbindung zu elektrooptischen Schnittstellen, eingesetzt wird, wobei es sich typischerweise auch um eine relativ kleine und einfache Matrixschaltung handelt, die jeweils maximal vier Ein- und Ausgänge hat, von denen bei Videoanwendungen nur jeweils zwei Eingänge und zwei Ausgänge benutzt werden. A video signal switch is in principle also an electronic matrix circuit, however conventionally only in video data processing, i.e. H. generally without any connection to it electro-optical interfaces, which is typically also a relatively small one and simple matrix circuit, each with a maximum of four inputs and outputs, of which only two inputs and two outputs are used for video applications.

Für hochauflösendes Fernsehen bzw. für entsprechende Videosignale sind bereits entsprechende Videosignalschalter bekannt, die eine Videodatenrate von über 1 Gigabit/s aufweisen. In der Regel benutzen diese Videosignalschalter mit zwei (im Prinzip bidirektionale) Videodateneingänge und zwei (ebenfalls bidirektionale) Videodatenausgängen, die parallel und kreuzweise miteinander verbunden werden können und die gegebenenfalls auch miteinander gemischt werden können. Dabei sind diese Videosignalschalter typischerweise in Form einer integrierten Schaltung (IC) ausgeführt und enthalten einen programmierbaren Speicher, insbesondere ein Flash-EPROM bzw. Flash- EEPROM. For high-definition television or for corresponding video signals there are already corresponding ones Video signal switches are known which have a video data rate of over 1 gigabit / s. Usually use these video signal switches with two (in principle bidirectional) video data inputs and two (also bidirectional) video data outputs, which are parallel and crosswise with each other can be connected and which can optionally also be mixed with one another. there these video signal switches are typically implemented in the form of an integrated circuit (IC) and contain a programmable memory, in particular a flash EPROM or flash EEPROM.

Da die entsprechenden Videosignalschalter relativ kompakt sind, ist es möglich, sie auf einer handelsüblichen Platine, z. B. einer sogenannten Europakarte (typische Maße 100 × 160 mm²) unterzubringen, wobei auf einer solchen Karte noch ausreichend Platz für die erwähnten, optoelektronischen Schnittstellen bleibt. Die elektrischen Seiten der optoelektronischen Schnittstellen werden mit den entsprechenden elektrischen Ein- und Ausgängen des Videosignalschalters verbunden. Since the corresponding video signal switches are relatively compact, it is possible to use them on a commercially available circuit board, e.g. B. to accommodate a so-called Europe map (typical dimensions 100 × 160 mm ² ), with such a map still having enough space for the optoelectronic interfaces mentioned. The electrical sides of the optoelectronic interfaces are connected to the corresponding electrical inputs and outputs of the video signal switch.

Ein für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneter Videosignalschalter ist z. B. der Typ CLC018, der von National Semiconductors erhältlich ist. Es versteht sich, daß auch jede andere elektronische Matrixschaltung, zumindest solche mit vier Ports, die als Videosignalschalter verwendbar wäre, ohne dafür bestimmt zu sein, im Sinne der vorliegenden Erfindung als Videosignalschalter anzusehen ist. A video signal switch suitable for the purposes of the present invention is e.g. B. the type CLC018 available from National Semiconductors. It goes without saying that any other electronic matrix circuit, at least those with four ports that act as video signal switches would be usable without being intended for the purposes of the present invention as Video signal switch is to be viewed.

Für umfangreichere Anwendungen mit mehr Ein- und Ausgängen, als sie ein Videosignalschalter üblicherweise bietet, können einfach mehrere entsprechende Vorrichtungen, die jeweils aus einem Videosignalschalter und einer kleineren Zahl, typischerweise vier, optoelektronischen Schnittstellen bestehen, nebeneinander angeordnet werden. Bei Bedarf können diese Vorrichtungen auch kaskadenartig bzw. in mehreren Hierarchieebenen hintereinander angeordnet werden, so daß auch komplexere Verknüpfungen von mehr als vier Datenein- bzw. -ausgängen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne weiteres realisierbar sind. For more extensive applications with more inputs and outputs than a video signal switch Usually offers, simply several corresponding devices, each consisting of one Video signal switches and a smaller number, typically four, optoelectronic interfaces exist, be arranged side by side. If necessary, these devices can also be arranged in cascade or in several hierarchical levels one behind the other, so that also more complex links of more than four data inputs and outputs of the invention Device can be easily implemented.

Im übrigen ist die erfindungsgemäße optische Schaltmatrix völlig autark und unabhängig von gegebenenfalls parallel angeordneten, weiteren Schaltmatrizen. Eine parallele Anordnung mehrerer solcher elektrooptischer Matrixschalter ist jedoch zweckmäßig und wird zum Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf das CWDM (Coarse Wave Division Multiplexing) vorgeschlagen. Dabei werden verschiedene optische Eingangskanäle mit im allgemeinen der selben optischen Frequenz auf mehrere parallele Eingänge mehrerer Matrixschalter gegeben in den Matrixschaltern erfolgt dann eine Frequenz- bzw. Wellenlängenkonversion auf verschiedene optische Ausgangswellenlängen (minimaler Wellenlängenabstand 20 nm im Falle von CWDM), die dann über ein entsprechendes Wellenlängenfilter auf eine einzige optische Faser zusammengeführt werden. Otherwise, the optical switching matrix according to the invention is completely self-sufficient and independent of if necessary, further switching matrices arranged in parallel. A parallel arrangement of several such an electro-optical matrix switch is useful, however, and is used, for example, for Application of the present invention to CWDM (Coarse Wave Division Multiplexing) proposed. Different optical input channels are used with generally the same optical Frequency on several parallel inputs of several matrix switches given in the matrix switches there is then a frequency or wavelength conversion to different optical Output wavelengths (minimum wavelength spacing 20 nm in the case of CWDM), which then over a Corresponding wavelength filter can be brought together on a single optical fiber.

In der bevorzugten Ausführungsform ist, wie bereits erwähnt, der Videosignalschalter als ein IC ausgebildet und die Schnittstellen sind vorzugsweise jeweils als identische Module ausgebildet, wobei jede optoelektronische Schnittstelle wahlweise als Eingang oder Ausgang verwendbar ist. In der bevorzugten Ausführungsform weist jede optische Schaltmatrix genau vier entsprechende optoelektronische Schnittstellen auf, die beliebig als Eingänge und Ausgänge geschaltet werden können. Die Schaltmatrix kann also z. B. einen Eingang und drei Ausgänge, zwei Eingänge und zwei Ausgänge sowie drei Eingänge und einen Ausgang aufweisen. Zweckmäßigerweise sind die Schnittstellen so ausgebildet, daß sie ebenfalls unmittelbar auf einer herkömmlichen Platine bzw. Europakarte angeschlossen werden können, sei es als einlötbare Schnittstellenelemente oder, was bevorzugt ist, als steckbare Module, insbesondere vom sogenannten SFP-Typ (Small Form Factor Pluggable) oder von dem GBIC-Typ. Dies bedeutet eine sehr schnelle und einfache Montage und ermöglicht auch den wahlweisen Austausch einzelner Modulbauteile. In the preferred embodiment, as already mentioned, the video signal switch is as an IC formed and the interfaces are preferably each formed as identical modules, wherein Each optoelectronic interface can be used either as an input or an output. In the preferred embodiment, each optical switching matrix has exactly four corresponding ones optoelectronic interfaces, which can be switched as inputs and outputs. The switching matrix can, for. B. one input and three outputs, two inputs and two Have outputs as well as three inputs and one output. These are expediently Interfaces designed so that they are also directly on a conventional circuit board or Europe map can be connected, be it as solderable interface elements or, what is preferred, as pluggable modules, especially of the so-called SFP type (Small Form Factor Pluggable) or of the GBIC type. This means a very quick and easy assembly and enables also the optional exchange of individual module components.

Die elektronische Matrixschaltung umfaßt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Synchronisierungs-, eine Signalformungs- und eine Verstärkungsschaltung bzw. zumindest eine oder zwei der vorgenannten Schaltungen. Mit dem Synchronisierungsabschnitt der elektronischen Matrixschaltung wird der Takt eines optischen Eingangssignales erfaßt und entsprechend auf der Ausgangsseite ausgegeben. Die Signalformungsschaltung sorgt dafür, daß die möglicherweise verzerrten Eingangssignale wieder die übliche, genau definierte Form haben, z. B. als Rechtecksignale mit einem definierten Niveau. Durch die Verstärkungsschaltung werden die Signale vor der Ausgabe über die Ausgangsschnittstelle entsprechend verstärkt, so daß das ausgehende Signal eine neu synchronisierte, genau definierte und verstärkte Kopie eines Eingangssignales bzw. von Teilen des Eingangssignales ist, wobei darüber hinaus auch noch eine sonstige Verarbeitung der Daten in der elektronischen Matrixschaltung erfolgen kann. Zum Beispiel können die eingehenden Daten vervielfacht oder in einzelne Datenpakete aufgeteilt und auf verschiedenen Ausgangskanälen ausgegeben werden. Desgleichen können auch die Wellenlängen der Eingangsdaten konvertiert werden, das heißt die auf einer bestimmten optischen Frequenz eingehenden Daten können auf einer anderen optischen Frequenz wieder ausgegeben werden. Dies ermöglicht die Verwendung der elektronischen Matrixschaltung auch als Multiplexer oder Demultiplexer, indem beispielsweise mehrere optische Datenkanäle, die über eine Eingangsschnittstelle auf unterschiedlichen optischen Frequenzen eingehen, elektronisch erfaßt und getrennt und auf verschiedenen Ausgangskanälen, gegebenenfalls auch bei umgewandelten Frequenzen, z. B. auf einer einheitlichen Frequenz, wieder ausgegeben werden. The electronic matrix circuit comprises one in the preferred embodiment of the invention Synchronization, a signal shaping and an amplification circuit or at least one or two of the aforementioned circuits. With the synchronization section of the electronic The clock cycle of an optical input signal is recorded in the matrix circuit and accordingly on the Output page issued. The signal shaping circuit ensures that the possibly distorted input signals again have the usual, well-defined form, e.g. B. as square wave signals with a defined level. Through the amplification circuit, the signals are output before appropriately amplified via the output interface, so that the outgoing signal is a new one synchronized, precisely defined and amplified copy of an input signal or parts of it Is input signals, but also other processing of the data in the electronic matrix circuit can be done. For example, the incoming data multiplied or divided into individual data packets and output on different output channels become. Similarly, the wavelengths of the input data can also be converted means that the data coming in on one optical frequency can be on another optical frequency are output again. This enables the use of the electronic matrix circuit also as a multiplexer or demultiplexer, for example by several optical data channels via an input interface on different optical frequencies incoming, electronically recorded and separated and on different output channels, if necessary also with converted frequencies, e.g. B. on a uniform frequency, again be issued.

Weiter können Einzelmodensignale (Single Mode-Signale) als Multimodensignale ausgegeben werden und umgekehrt, wobei in der Regel eine Frequenzkonvertierung erforderlich ist. Furthermore, single mode signals (single mode signals) can be output as multimode signals and vice versa, which usually requires frequency conversion.

Weiterhin ist die elektronische Matrixschaltung in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung programmierbar und weist zweckmäßigerweise einen Flash-EPROM- oder Flash-EEPROM- Speicher auf, auf welchem eines oder mehrere Steuerprogramme gespeichert sind. Diese Steuerprogramme können über einen Steuereingang, der vorzugsweise zusätzlich an der elektronischen Matrixschaltung vorgesehen ist, beliebig ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine Fernsteuerung der optischen Schaltmatrix in der Weise möglich, daß unterschiedliche Steuerungsprogramme ausgewählt werden. Furthermore, the electronic matrix circuit is in the preferred embodiment of the invention programmable and expediently has a flash EPROM or flash EEPROM Memory on which one or more control programs are stored. This Control programs can be made via a control input, which is preferably also connected to the electronic Matrix circuit is provided, can be selected arbitrarily. That way is one Remote control of the optical switching matrix possible in such a way that different control programs to be selected.

Hinsichtlich des entsprechenden Verfahrens zum Betreiben einer optischen Schaltmatrix wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als elektronische Schaltmatrix ein Videosignalschalter verwendet wird, der direkt oder nur über kurze Leiterplattenpfade mit optoelektronischen Schnittstellen verbunden ist, wobei der Videosignalschalter vorzugsweise programmierbar ist. With regard to the corresponding method for operating an optical switching matrix proposed according to the invention that a video signal switch is used as the electronic switching matrix that is directly or only via short circuit board paths with optoelectronic interfaces is connected, wherein the video signal switch is preferably programmable.

Die Verwendung eines herkömmlichen Videosignalschalters erleichtert in erheblichem Maße den Aufbau einer entsprechenden optischen Schaltmatrix, verkürzt die Signalwege und damit auch mögliche Störeinflüsse und ermöglicht damit den Aufbau preiswerter optischer Kommunikationsverbindungen mit der vollen Funktionalität elektronischer Datenverbindungen. The use of a conventional video signal switch greatly facilitates the Construction of a corresponding optical switching matrix, shortens the signal paths and thus also possible interference and thus enables the construction of inexpensive optical Communication connections with the full functionality of electronic data connections.

Dabei ist in der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß der programmierbare Videosignalschalter mindestens eine der folgenden einprogrammierten Funktionen aufweist, die gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewählt werden:

a) Singlemode-Multimodekonvertierung, wobei ein Single Mode-Eingangssignal im allgemeinen unter Wellenlängenkonvertierung als Multimodensignal ausgegeben wird oder umgekehrt,
b) Backupfunktion, das heißt Umschalten eines gegebenen ersten Kanals auf einen parallelen zweiten Kanal, wenn eine Verbindung über den ersten Kanal nicht hergestellt, nicht bestätigt oder nicht aufrechterhalten werden kann,
c) Prioritätsbackup, das heißt gleichzeitiges Benutzen eines ersten Kanals und eines zweiten Kanals für zwei parallele Kommunikationsverbindungen, solange die Verbindung über den ersten Kanal steht, und Unterbrechen der Verbindung über den zweiten Kanal und Umschalten der Kommunikationsverbindung des ersten Kanals auf den zweiten Kanal, wenn die Verbindung über den ersten Kanal nicht hergestellt, nicht bestätigt oder nicht aufrechterhalten werden kann,
d) Add-Drop, wobei über einen Kanal eingehende Signaldaten auf einem ersten Ausgangsanschluß ausgegeben werden, der eine Verbindung zu einem lokalen Empfänger hat und wobei über einen zweiten Eingangskanal Daten von der lokalen Station ein neues Signal auf einen zweiten Ausgangsanschluß gegeben werden, wobei die ersten Signaldaten und die hinzugefügten lokalen Signaldaten den gleichen Wellenlängenkanal benutzen,
e) Zwischenverstärkung (EXPRESS CHANNEL), wobei eingehende Signale neu synchronisiert, einer Signalformung unterzogen und verstärkt werden, bevor sie über einen Ausgang weitergeleitet werden,
f) Drop und Continue, Ausgabe von Daten an einen lokalen Empfänger und Weiterleitung derselben Daten über einen zweiten Ausgang an einen oder mehrere weitere Empfänger.
g) 1 aus 3 Auswahlschalter, d. h. Verwendung dreier optischer Schnittstellen als Eingänge für verschiedene Quellen, von denen der Matrixschalter vorzugsweise programmgesteuert oder aufgrund eines externen Steuersignals gezielt nur eine Quelle zur Weiterleitung über den verbleibenden Ausgang auswählt.
h) Doppelbackup, d. h. Bereitstellung eines zusätzlichen (neben einem bereits vorhandenen) Backupkanals

It is provided in the preferred embodiment of the method according to the invention that the programmable video signal switch has at least one of the following programmed functions which are selected according to a preferred variant of the method according to the invention:

a) single-mode multimode conversion, a single-mode input signal generally being output as a multimode signal with wavelength conversion, or vice versa,
b) backup function, i.e. switching a given first channel to a parallel second channel if a connection via the first channel cannot be established, cannot be confirmed or cannot be maintained,
c) priority backup, i.e. simultaneous use of a first channel and a second channel for two parallel communication connections, as long as the connection is established via the first channel, and interruption of the connection via the second channel and switching of the communication connection of the first channel to the second channel if the connection via the first channel cannot be established, cannot be confirmed or cannot be maintained,
d) Add-Drop, wherein incoming signal data are output via a channel on a first output connection, which has a connection to a local receiver, and wherein data from the local station is given a new signal to a second output connection via a second input channel, the first signal data and the added local signal data use the same wavelength channel,
e) intermediate amplification (EXPRESS CHANNEL), in which incoming signals are re-synchronized, subjected to signal shaping and amplified before they are passed on via an output,
f) Drop and continue, output of data to a local recipient and forwarding of the same data via a second output to one or more other recipients.
g) 1 out of 3 selection switches, ie use of three optical interfaces as inputs for different sources, of which the matrix switch preferably selects only one source for forwarding via the remaining output, program-controlled or based on an external control signal.
h) Double backup, ie provision of an additional (in addition to an existing) backup channel

Die vorliegende Erfindung und deren besondere Funktionen wie zum Beispiel die oben erläuterten ADD/DROP, EXPRESS CHANNEL; DROP & CONTINUE und auch CWDM finden besonders zweckmäßig Anwendung in Ringnetzwerken mit Doppelader, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. The present invention and its special functions such as those explained above ADD / DROP, EXPRESS CHANNEL; DROP & CONTINUE and CWDM are special Appropriate for use in ring networks with a double wire, but not limited to this his.

Ein Teil der vorgenannten Funktionen wird zwar auch von herkömmlichen optischen Schaltmatrizen erfüllt, jedoch nur mit erheblich größerem elektronischen und programmtechnischen Aufwand. Im vorliegenden Fall sind entsprechende Funktionen fest über einen Flash-EPROM- oder einen Flash- EEPROM-Speicher in die elektronische Matrixschaltung einprogrammiert. Durch ein entsprechendes Steuersignal werden lediglich eine, oder soweit gleichzeitig möglich, auch mehrere der vorgenannten Funktionen ausgewählt, die dann ohne weitere Steuerungsmaßnahmen automatisch ausgeführt werden: Dabei sind mindestens die Funktionen des Prioritätsbackups und der "Drop-and-Continue"- Funktion auch mit herkömmlichen Geräten bisher noch nicht verfügbar. Darüber hinaus bietet ein Standardmodul gemäß der vorliegenden Erfindung mit vier optoelektronischen Schnittstellen zusätzlich die Möglichkeit eines Dreifach-Backups, indem neben einem Eingang, einem Ausgang und einem Backup-Ausgang auch die verbleibende Schnittstelle als weiterer Backup-Ausgang verwendet wird. Some of the aforementioned functions are also used by conventional optical switching matrices fulfilled, but only with considerably greater electronic and programming effort. in the In the present case, corresponding functions are fixed via a flash EPROM or a flash EEPROM memory programmed into the electronic matrix circuit. With a corresponding one Control signals are only one, or as far as possible, several of the The aforementioned functions are selected, which are then carried out automatically without further control measures : At least the functions of the priority backup and the "drop-and-continue" - Function not yet available with conventional devices. In addition, a Standard module according to the present invention with four optoelectronic interfaces additionally the possibility of a triple backup by adding an input, an output and one backup output, the remaining interface is used as another backup output becomes.

Zweckmäßigerweise ist für die Fernsteuerung und Auswahl der vorgenannten Funktionen ein Steuerprozessor vorgesehen, der in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in eine integrierte Schaltung integriert ist, die gleichzeitig die elektronische Matrixschaltung enthält. It is useful for remote control and selection of the aforementioned functions Control processor provided, which in the preferred embodiment of the invention integrated into an Circuit is integrated, which also contains the electronic matrix circuit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen: Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

Fig. 1 eine optische Schaltmatrix gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is an optical switching matrix according to the present invention,

Fig. 2 eine Tabelle mit Auflistung der einzelnen Funktionen einer erfindungsgemäßen optischen Schaltmatrix, Fig. 2 is a table listing the various functions of an optical switching matrix according to the invention,

Fig. 3 bis 6 verschiedene Schaltschemata der Schaltmatrix nach Fig. 1 mit einer entsprechenden Erläuterung der jeweiligen Funktion und FIGS. 3 to 6 different circuit diagrams of the switch matrix of Fig. 1 with a corresponding explanation of the respective function, and

Fig. 7 und 8 Anwendungen der vorliegenden Erfindung in einem Ringnetzwerk. FIGS. 7 and 8 applications of the present invention in a ring network.

Fig. 1 gibt die Erfindung nur relativ schematisch wieder. Man erkennt im Zentrum eine elektronische Matrixschaltung, die hier konkret in Form eines Videosignalschalters wiedergegeben ist, wobei in der Praxis der Typ CLC018 der Firma National Semiconductors verwendet wurde. Fig. 1 shows the invention only relatively schematically. An electronic matrix circuit can be seen in the center, which is shown here specifically in the form of a video signal switch, the type CLC018 from National Semiconductors being used in practice.

Neben der elektronischen Matrixschaltung 5 sind an beiden Seiten je zwei optoelektronische Schnittstellen angeordnet, die insgesamt mit 1 bis 4 bezeichnet sind und die jeweils sowohl als Ausgang als auch als Eingang verwendet werden können. In der Praxis handelt es sich dabei um Steckmodule des Typs SFP (Small Form Factor Pluggable). Selbstverständlich können auch andere Typen verwendet werden. Die vier Schnittstellen 1 bis 4, die auch als "Ports" bezeichnet werden, sind jeweils mit einer oder mehreren optischen Fasern verbunden, welche Dateneingangsleitungen und Datenausgangsleitungen bilden. In addition to the electronic matrix circuit 5 , two optoelectronic interfaces are arranged on both sides, which are denoted overall by 1 to 4 and which can be used both as an output and as an input. In practice, these are plug-in modules of the type SFP (Small Form Factor Pluggable). Of course, other types can also be used. The four interfaces 1 to 4 , which are also referred to as "ports", are each connected to one or more optical fibers, which form data input lines and data output lines.

Alle Elemente sind auf einer einzigen Platine, einer sogenannten "Europakarte" 6 angeordnet, die eine Standardfläche von 100 × 160 mm² hat. All elements are arranged on a single board, a so-called "Europe map" 6 , which has a standard area of 100 × 160 mm ² .

In der konkreten Anwendung können mehrere derartige Platinen nebeneinander zu einer Gruppe angeordnet werden, wobei jeder optische Matrixschalter für sich autark und isoliert betreibbar ist. Falls es erwünscht ist, auch Daten zwischen dem einen Eingang einer optischen Matrixschaltung und dem Ausgang einer anderen optischen Matrixschaltung auszutauschen, so können die parallel nebeneinander angeordneten optischen Matrixschaltungen auch in Reihe hintereinander geschaltet bzw. kaskadiert werden, so daß auch komplexere Verbindungswege möglich sind, die sich nicht auf die vier Schnittstellen einer konkreten optischen Schaltmatrix beschränken. Die zentrale elektronische Matrixschaltung weist noch einen nicht flüchtigen Speicher für die Speicherung von einem oder mehreren Standardprogrammen auf, die nach Bedarf auch aus der Ferne eingeschaltet bzw. abgerufen werden können. In concrete application, several such boards can be grouped side by side can be arranged, each optical matrix switch can be operated independently and in isolation. If desired, also data between the one input of an optical matrix circuit and the output of another optical matrix circuit, they can be connected in parallel optical matrix circuits arranged next to one another are also connected in series one behind the other or cascaded, so that even more complex connection paths are possible that are not based on restrict the four interfaces of a specific optical switching matrix. The central one electronic matrix circuit still has a non-volatile memory for storing one or several standard programs, which can also be switched on remotely or can be accessed.

Sofern durch äußere Störungen eine optische Datenübertragung unterbrochen wird, wird sie nach Beseitigung der Störung automatisch in demselben Zustand wiederaufgenommen, in dem die Unterbrechung stattfand, da der Flash-EPROM in der Matrixschaltung den jeweils letzten Programmierzustand beibehält bzw. aktiviert hat. If an optical data transmission is interrupted by external interference, it will be followed Elimination of the fault automatically resumed in the same state in which the Interruption occurred because the flash EPROM in the matrix circuit was the last one Has maintained or activated the programming status.

Die erfindungsgemäße Matrixschaltung ist beliebig modular erweiterbar und ist ihrerseits aus einzelnen Modulen, insbesondere den modularen Schnittstellen und einem standardmäßigen Videosignalschalter aufgebaut. Gegenüber herkömmlichen optischen Matrixschaltern ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich einfacher und aus standardmäßigen Bauteilen aufgebaut, die keine besondere Schaltungsanordnung und Verdrahtung erfordern. Die wesentliche Steuerung erfolgt über in der Matrixschaltung selbst abgespeicherte Programme, die über einen Steuereingang abgerufen bzw. eingeschaltet werden. Alle gängigen Funktionen, einschließlich des Multiplexing und Demultiplexing in verschiedenen Varianten (WWDM, CWDM, DWDM) können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Hinzu kommen die bereits erwähnten Funktionen, wie sie insbesondere auch in Anspruch 12 und in der Tabelle gemäß Fig. 2 dargelegt sind. The matrix circuit according to the invention is modularly expandable and is in turn made up of individual modules, in particular the modular interfaces and a standard video signal switch. Compared to conventional optical matrix switches, the device according to the invention is much simpler and is constructed from standard components that do not require any special circuit arrangement and wiring. The main control takes place via programs stored in the matrix circuit itself, which are called up or switched on via a control input. All common functions, including multiplexing and demultiplexing in various variants (WWDM, CWDM, DWDM) can be carried out with the device according to the invention. In addition, there are the functions already mentioned, as set out in particular in claim 12 and in the table according to FIG. 2.

Die Fig. 3 bis 8 sind weitgehend selbsterklärend. In Fig. 3 ist ein Schaltschema der Funktion "Express Channel" und "Repeater" dargestellt. Dabei erfahren die Signale innerhalb der elektronischen Schaltmatrix 5 nur eine Synchronisierung, Zwischenverstärkung und neue Formgebung ("Reshaping"), was in der Fachsprache auch mit dem Kürzel "3R" bezeichnet wird. FIGS. 3 to 8 are largely self-explanatory. In Fig. 3 a circuit diagram of the function "Express Channel" and "Repeater" is shown. The signals within the electronic switching matrix 5 experience only synchronization, intermediate amplification and new shaping ("reshaping"), which is also referred to in technical terms with the abbreviation "3R".

Die Verbindung ist bidirektional, das heißt die optoelektronischen Schnittstellen 3 und 4 dienen dabei sowohl als Eingang als auch als Ausgang. The connection is bidirectional, that is to say the optoelectronic interfaces 3 and 4 serve both as an input and as an output.

In Fig. 4 ist die Funktion Einfach/Doppelkonverter dargestellt. Im Innern der elektronischen Schaltmatrix 5 werden die Signale von Single Mode in Multimode oder umgekehrt konvertiert. In Fig. 4 the function single / double converter is shown. Inside the electronic switching matrix 5 , the signals are converted from single mode to multimode or vice versa.

Fig. 5 zeigt die Schaltung im Backup-Betrieb. Man erkennt, daß die normale Verbindung über den optoelektronischen Eingang 1 normalerweise über den Ausgang 3 läuft, sofern jedoch der Datenpfad über den Ausgang 3 gestört ist, erfolgt ein automatisches Umschalten auf den Ausgang 4. Fig. 5 shows the circuit in backup mode. It can be seen that the normal connection via optoelectronic input 1 normally runs via output 3 , but if the data path via output 3 is disturbed, there is an automatic switchover to output 4 .

In analoger Weise könnte auch anstelle des Eingangs 1 der Eingang 2 gewählt werden, was jedoch in Fig. 5 lediglich einer Umkehr des Datenstromes von dem Eingang 3 oder 4 auf einen Ausgang 1 entspricht. Analogously, input 2 could also be selected instead of input 1 , but in FIG. 5 this only corresponds to a reversal of the data stream from input 3 or 4 to output 1 .

Fig. 6 zeigt die bereits erwähnte Funktion "Prioritätsbackup". In diesem Fall werden zwei Kanäle 1/3 bzw. 2/4 parallel verwendet, wobei einer der beiden Kanäle, konkret der Kanal 1/3, Priorität gegenüber dem anderen hat. Wenn demnach entlang der Strecke, über welche der Kanal 1/3 führt, eine Störung auftritt, wird der Kanal 2/4 abgeschaltet und stattdessen wird der Backup-Kanal 1/4 verwendet. Fig. 6 shows the aforementioned function "priority Backup". In this case, two channels 1/3 or 2/4 are used in parallel, one of said two channels, specifically the channel 1/3 of priority over the other has. Accordingly, when taken along the distance over which the channel 1/3 feeds, a fault occurs, the channel 2/4 is disconnected and the backup channel is instead 1 / used. 4

Die Fig. 7 und 8 zeigen jeweils Ringnetzwerke mit einzelnen Stationen, die in Fig. 7 mit A bis E und in Fig. 8 mit 8 bezeichnet sind. An jedem der Knotenpunkte A bis E bzw. 8 ist jeweils eine elektronische Schaltmatrix 5 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Fig. 7 zeigt einen CWDM-Ring, bei welchem Signale auf verschiedenen Wellenlängenkanälen über eine optische Faser bzw. über eine Doppelfaser (für Bidirektionalität) geleitet werden, wobei an den einzelnen Knotenpunkten A bis E eine Einkopplung oder Auskopplung entsprechender monofrequenter Kanäle erfolgt. FIGS. 7 and 8 each show ring networks with individual stations, which are designated in FIG. 7 A to E in FIG. 8 with 8. An electronic switching matrix 5 according to the present invention is provided at each of the nodes A to E or 8. Fig. 7 shows a CWDM-ring, are in which signals on different wavelength channels through an optical fiber or via a double fiber passed (for bidirectionality), wherein a coupling-in or coupling-out a corresponding single-frequency channels is performed at the individual nodes A to E.

Claims

1. Device for optical data communication in the form of an optical switching matrix ( 10 ) with several optoelectronic interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ), which define optical inputs and / or optical outputs of the switching matrix ( 10 ), and with an electronic matrix circuit ( 5 ), which links the electrical sides of the interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) in a selectable manner, characterized in that the electronic matrix circuit ( 5 ) is a video signal switch ( 5 ) which is connected to the optoelectronic interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) is arranged together on a circuit board.

2. Optical switching matrix according to claim 1, characterized in that the circuit board is the so-called map of Europe.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic matrix circuit ( 5 ) is designed as an integrated circuit (IC).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) are each formed as identical modules.

5. The device according to claim 4, characterized in that the interfaces either as solderable or preferably as pluggable modules, in particular of the SFP or type Are type GBIC.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electronic matrix circuit synchronization, signal shaping and amplification sections having.

7. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electronic matrix circuit is programmable.

8. The device according to claim 7, characterized in that for storing a Operating program of the electronic matrix circuit a flash EPROM memory is provided.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it has a also on the board, preferably within the electronic IC Control circuit included with a control input for a matrix circuit Programming or program selection.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it has exactly four optoelectronic interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) which form signal inputs and / or outputs of an optical communication link.

11. Method for operating a device for optical data communication in the form of an optical switching matrix ( 10 ) with a plurality of optoelectronic interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) which define inputs / outputs and with an electronic matrix circuit which defines the interfaces ( 1 , 2 , 3 , 4 ) optionally linked together, characterized in that a preferably programmable video signal switch is used as the electronic matrix circuit, which is connected directly or at most via short circuit board paths to the optoelectronic interfaces.

12. The method according to claim 11, characterized in that the video signal switch has at least one of the following programmed functions:

a) single-mode multimode conversion, a single mode input signal being output as multimode signals essentially with wavelength conversion, or vice versa,

b) backup function, i.e. switching a given first channel to a parallel second channel if a connection via the first channel cannot be established, cannot be confirmed or cannot be maintained,

c) priority backup, i.e. simultaneous use of a first channel and a second channel for two parallel communication connections, as long as the connection is established via the first channel, and interruption of the connection via the second channel and switching of the communication connection of the first channel to the second channel if the connection via the first channel cannot be established, cannot be confirmed or cannot be maintained,

d) Add-Drop, where incoming signal data are output via a channel on a first output connection, which has a connection to a focal receiver, and wherein data from the local station is given a new signal to a second output connection via a second input channel, the first signal data and the added local signal data use the same wavelength channel,

e) intermediate amplification, in which incoming signals are re-synchronized, subjected to signal shaping and amplified before they are passed on via an output,

f) Drop and continue, output of data to a local recipient and forwarding of the same data via a second output to one or more other recipients.

g) 1 out of 3 selection switches, ie use of three optical interfaces as inputs for different sources, of which the matrix switch preferably selects only one source for forwarding via the remaining output, program-controlled or based on an external control signal.

h) Double backup, ie provision of an additional backup channel

13. The method according to claim 12, wherein the functions specified in claim 12 via a Remote control input can be selected.

14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that it is in one preferably bidirectional ring network is used.