DE19847410A1

DE19847410A1 - Optical unidirectional ring network

Info

Publication number: DE19847410A1
Application number: DE19847410A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Martin Plotz; Kuno Zhuber-Okrog; Michael Lehdorfer; Martin Schreiblehner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-04-20
Also published as: WO2000022765B1; JP2002527990A; WO2000022765A1; EP1121777A1

Abstract

The ring network includes several network nodes (NA-NN) each of which includes the series connection of an optical decoupling unit and an optical coupling unit. Optical data signals received from transmission channels are supplied to the decoupling unit. A transmission channel allocated to a node on the transmission side is decoupled using optical filters and data signals of the remaining transmission channels are switched through. A data signal in the allocated transmission channel is added to the switched through signals in the coupling unit and transmitted together with the switched through data signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches unidirektionales Ring netz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an optical unidirectional ring network according to the preamble of claim 1.

Zur Übertragung von großen Datenmengen sind Ringnetze be kannt, bei denen unidirektional oder - meist über zwei Fasern - bidirektional Daten zwischen verschiedenen Netzkno ten/Terminals übertragen werden.Ring networks are used to transfer large amounts of data knows, where unidirectional or - usually over two fibers - bidirectional data between different network nodes ten / terminals.

Aus "22nd European Conference on Optical Communication" - ECOC 96, Oslo, Seiten 3.51-3.54 ist ein 'coloured section ring' bekannt, bei dem zur Übertragung zwischen zwei Netzkno ten jeweils eine nur einmal genutzte Wellenlänge verwendet wird. Hierdurch ist es bei einer Störung möglich, eine Er satzverbindung mit derselben Wellenlänge über den ungestörten Teil des Ringnetzes zu schalten.From "22nd European Conference on Optical Communication" - ECOC 96, Oslo, pages 3.51-3.54 is a 'colored section ring 'known, in the case of transmission between two network nodes a wavelength used only once becomes. This makes it possible for a fault to occur sentence connection with the same wavelength over the undisturbed To switch part of the ring network.

Um ein Ringnetz umzukonfigurieren, d. h. neue logische Ver bindungen herzustellen, sind in der Regel Änderungen der Wel lenlängen erforderlich.To reconfigure a ring network, i. H. new logical ver Making bonds is usually a change in the world length required.

Bei neu konzipierten optischen Ringnetzen soll das Abzweigen und Einfügen von Daten auf der optischen Ebene erfolgen und eine Umkonfigurationen einfach möglich sein. Das Ringnetz einschließlich der Netzknoten soll zudem auch möglichst ko stengünstig realisiert werden.With newly designed optical ring networks, the branching is intended and inserting data at the optical level and reconfigurations are easily possible. The ring network including the network nodes should also be as cost-effective as possible can be realized inexpensively.

Ein solches Ringnetz ist in Anspruch 1 angegeben.Such a ring network is specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Ringnetzes sind in den Un teransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the ring network are in the Un claims specified.

Ein unidirektionales Ringnetz ist besonders kostengünstig, da nur eine Glasfaser zur Übertragung benötigt wird und die Netzknoten einfach ausgebildet werden können. Durch die feste Zuordnung eines bestimmten Übertragungskanals bzw. einer Wel lenlänge, die nur einmal im Ringnetz verwendet wird, zu einem Netzknoten ist eine eindeutige Zuordnung von Übertragungska nälen und damit der übertragenen Datensignale zu den Netzkno ten gegeben. Da jeder Netzknoten die Datensignale aller ande ren Netzknoten empfängt, ist die Herstellung einer beliebigen Verbindung zu anderen Netzknoten durch die Wahl eines ent sprechenden Empfangsfilters möglich. Wird ein umschaltbares oder durchstimmbares Empfangsfilter gewählt, können beliebige Verbindungen zwischen allen Netzknoten hergestellt werden. Mehrere Filter ermöglichen auch die gleichzeitige Verbindung zu mehreren Netzknoten.A unidirectional ring network is particularly inexpensive because only one fiber is needed for transmission and the Network nodes can be easily formed. Through the fixed Assignment of a specific transmission channel or a world length, which is used only once in the ring network, to one Network node is a unique assignment of transmission ka channels and thus the transmitted data signals to the network nodes given. Since each network node receives the data signals of all others receives its network node is the production of any Connection to other network nodes by choosing an ent speaking reception filter possible. Becomes a switchable or tunable receive filter, any Connections between all network nodes are established. Multiple filters also allow simultaneous connection to several network nodes.

Durch die Verwendung eines mit einem Grating versehenen Kopp lers, der hierdurch Filtereigenschaften aufweist, ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau der Netzknoten.Through the use of a grating with a head lers, which thereby has filter properties, results a very simple structure of the network nodes.

Werden höhere Anforderungen an die Übertragungssicherheit ge stellt, so kann für Ersatzschaltungen ein zweiter Ring vorge sehen sein, bei dem die Datenübertragung in der entgegenge setzten Richtung erfolgt.Are higher requirements placed on transmission security? provides a second ring for equivalent circuits be seen in which the data transmission in the opposite set direction.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are based on figures explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein unidirektionales Ringnetz, Fig. 1 a unidirectional ring network,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Netzknotens, Fig. 2 shows a first embodiment of a network node,

Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieses Netzkno tens und Fig. 3 shows a preferred embodiment of this network node and

Fig. 4 ein unidirektionales Ringnetz mit einem Ersatz-Über tragungsring. Fig. 4 shows a unidirectional ring network with a replacement transmission ring.

In Fig. 1 ist ein unidirektionales Ringnetz mit mehreren Netzknoten NA, NB, NC, ..., NN dargestellt. Die Übertragung zwischen beliebigen Netzknoten erfolgt im Wellenlängen-Multi plexbetrieb über eine Glasfaser 1 in mehreren Übertragungska nälen Λ_A bis Λ_N, die voneinander einen vorgegebenen Wellen längenabstand aufweisen. Die Übertragungsrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet.In Fig. 1, a unidirectional ring network with a plurality of network nodes NA, NB, NC, ..., NN is illustrated. The transmission between any network node takes place in wavelength multiplexing via a glass fiber 1 in several transmission channels Λ _A to Λ _N , which have a predetermined wavelength spacing from each other. The direction of transmission is indicated by arrows.

In Fig. 2 ist der Netzknoten NA als Prinzipschaltbild darge stellt. Netzknoten dienen zur Realisierung unterschiedlicher Verbindungen, die stets über Übertragungskanäle erfolgen. Im Netzknoten auszukoppelnde Datensignale werden als "abzuzweigende" Signale (drop) bezeichnet, die auszusendenden als "einzufügende" Datensignale (add). Es wird auch von einem Abzweigen, Durchschalten oder Einfügen von Kanälen ge sprochen, wobei im engeren Sinn die in diesen Kanälen über tragenen Signale gemeint sind. Für die Übertragungskanäle und die zugehörigen Datensignale werden Bezugszeichen mit glei chen Indizes verwendet. Ein Datensignal λ_A wird in dem zuge hörigen Übertragungskanal Λ_B übertragen.In Fig. 2, the network node NA is shown as a schematic diagram. Network nodes are used to implement different connections, which are always made via transmission channels. Data signals to be decoupled in the network node are referred to as "signals to be branched off (drop), the data signals to be transmitted as" data signals to be inserted (add). There is also talk of branching off, switching through or inserting channels, which in the narrower sense means the signals transmitted in these channels. Reference symbols with identical indices are used for the transmission channels and the associated data signals. A data signal λ _A is transmitted in the associated transmission channel Λ _B.

Der auf die wesentlichen Funktionen eines Add-Drop-Modules reduzierte Netzknoten enthält die Reihenschaltung eines Ver stärkers 4, einer Auskoppeleinrichtung 5 und einer Einkop peleinrichtung 6. Am Eingang 2 liegt ein über Übertragungska näle Λ_A-Λ_N empfangenes Wellenlängen-Multiplexsignal sämt licher Datensignale λ_A-λ_N an. In jedem Übertragungskanal (Übertragungsband) kann ein einziges Signal übertragen werden oder auch mehrere Einzelsignale im Wellenlängen-Multiplexbe trieb oder selbstverständlich auch im Zeitmultiplexbetrieb.The network node reduced to the essential functions of an add-drop module contains the series connection of an amplifier 4 , a decoupling device 5 and a coupling device 6 . At input 2 , a wavelength multiplex signal received via transmission channels Λ _A -Λ _{N is} applied to all data signals λ _A -λ _N. A single signal can be transmitted in each transmission channel (transmission band) or several individual signals can be operated in wavelength multiplexing or, of course, also in time-division multiplexing.

Die empfangenen Signale werden zunächst verstärkt und gelan gen dann zur Auskoppeleinrichtung 5. Dort erfolgt in einem 1 : 2-Koppler (Verzweiger) zunächst eine Aufteilung aller Da tensignale/Übertragungskanäle auf zwei Signalwege. Über einen Signalweg werden alle durchzuschaltenden Übertragungs signale/Übertragungskanäle bis auf den diesem Netzknoten zu geordneten Übertragungskanal Λ_A durchgeschaltet; über den an deren Signalweg wird ein Übertragungskanal Λ_DROP bzw. dessen Datensignal λ_DROP, beispielsweise das Datensignal λ_{B, DROP}, aus gekoppelt. The received signals are initially amplified and then obtained conditions for the decoupling device 5 . There, in a 1: 2 coupler (splitter), all data signals / transmission channels are initially divided into two signal paths. All transmission signals / transmission channels to be switched are switched through via a signal path except for the transmission channel Λ _{A assigned to} this network node; A transmission channel Λ _DROP or its data signal λ _DROP , for example the data signal λ _{B, DROP} , is coupled out via the other signal path.

Der abzuzweigende Übertragungskanal Λ_DROP wird durch die hier als Wellenlängenweiche ausgebildete Auskoppeleinrichtung se lektiert. Die Wellenlängenweiche ist hier als Koppler 51 mit einem festen, umschaltbaren oder abstimmbaren Bandpaß 52 und einer Bandsperre 53 schematisch dargestellt. Der Kanal λ_DROP liegt als einziger im Durchlaßbereich des Bandpasses 52. Er wird über einen Drop-Ausgang 7 beispielsweise zu einem Teil nehmergerät weitergeleitet.The transmission channel Λ _{DROP to be} branched is se se by the decoupling device designed here as a wavelength filter. The wavelength crossover is shown schematically here as a coupler 51 with a fixed, switchable or tunable bandpass filter 52 and a bandstop filter 53 . The channel λ _DROP is the only one in the pass band of the bandpass 52 . It is forwarded via a drop output 7, for example, to a subscriber device.

In diesem Netzknoten wird anstelle des abgezweigten Daten signals/Kanals ein entsprechendes am Add-Eingang 8 anliegen des Datensignal X_{A, ADD} in den zugeordneten Übertragungskanal in der als Koppler ausgebildeten Einkoppeleinrichtung 6 ein gefügt. Dies setzt voraus, daß das vom Netzknoten A bereits ausgesendete und über den Ring am Eingang 2 wieder empfangene Signal λ_A (loop return signal) spätestens vor der Einkoppel einrichtung 6 gesperrt werden muß. Hierzu ist die im ersten Signalweg liegende Bandsperre 53 vorgesehen, die fest auf die entsprechende Wellenlänge abgestimmt ist. Die Übertragung dieses Signals kann zwar auch schon in dem vorhergehenden Netzknoten MN unterbrochen werden, jedoch ist dies bei einem Hinzufügen weiterer Netzknoten mit zusätzlichen Konfigurati onsaufwand verbunden.In this network node, instead of the branched-off data signal / channel, a corresponding one at the add input 8 of the data signal X _{A, ADD is inserted} into the assigned transmission channel in the coupling device 6 designed as a coupler. This presupposes that the signal λ _A (loop return signal) which has already been transmitted by network node A and is received again via the ring at input 2 must be blocked at the latest before the coupling device 6 . For this purpose, the bandstop 53 located in the first signal path is provided, which is tuned to the corresponding wavelength. The transmission of this signal can also be interrupted in the previous network node MN, but this is associated with additional configuration effort when adding further network nodes.

Am Ausgang 3 wird ein Wellenlängen-Multiplexsignal ausgege ben, das die Signale sämtlicher Übertragungskanäle λ_{A, ADD} und λ_B bis λ_N enthält.At the output 3 , a wavelength division multiplex signal is output which contains the signals of all transmission channels λ _{A, ADD} and λ _B to λ _N.

Durch Auswechseln, Umschalten oder Abstimmen des Bandpasses 52 kann jeweils von jedem Netzknoten das entsprechende Sende signal jedes anderen Netzknotens empfangen werden, d. h. eine entsprechende Verbindung hergestellt werden. So ist eine ein fache Konfigurationsänderung möglich.By exchanging, switching over or tuning the bandpass 52 , the corresponding transmit signal of each other network node can be received from each network node, ie a corresponding connection can be established. So a simple configuration change is possible.

In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Variante eines Netzknotens dargestellt. Es ist ein abstimmbarer Bandpaß 54 vorgesehen und als Einkoppeleinrichtung 61, 62 dient ein mit einem Grating 62 versehener Koppler 61. Das von dem Verstär ker 4 kommende Wellenlängen-Multiplexsignal enthält auch das Datensignal λ_A, das bereits das gesamte Ringnetz durchlaufen hat (loop return signal). Dieses wird von dem Grating 62, das als Bandsperre wirkt, reflektiert und in einem optischen Sumpf 63 (einem geeigneter Abschluß einer Lichtleitfaser) vernichtet. Das zunächst entgegengesetzt zur Übertragungs richtung des Ringnetzes in den Koppler eingespeiste Signal λ_{A, ADD} wird ebenfalls vom Grating reflektiert und dadurch in der Übertragungsrichtung weitergesendet. Für den mit dem Gra ting versehenen Koppler 61 sind unterschiedliche Strukturen bekannt. Entweder ist das Grating im Koppelbereich angeordnet (Fig. 3) oder es werden zwei Koppelbereiche realisiert zwi schen denen jeweils separate Gratings für jede Faser vorgese hen sind.In Fig. 3 a particularly advantageous variant is shown a network node. A tunable bandpass filter 54 is provided and a coupler 61 provided with a grating 62 serves as the coupling device 61 , 62 . The coming from the amplifier ker 4 wavelength multiplex signal also contains the data signal λ _A , which has already passed through the entire ring network (loop return signal). This is reflected by the grating 62 , which acts as a bandstop, and destroyed in an optical sump 63 (a suitable termination of an optical fiber). The signal λ _{A, ADD} , which is initially fed into the coupler in the opposite direction to the transmission direction of the ring network _, is also reflected by the grating and is thus transmitted further in the transmission direction. Different structures are known for the coupler 61 provided with the graving. Either the grating is arranged in the coupling area ( FIG. 3) or two coupling areas are implemented between which separate gratings are provided for each fiber.

Selbstverständlich können auch Verbindungen mit mehreren Ka nälen zwischen den einzelnen Netzknoten realisiert werden. Hierzu können die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Add- Drop-Module in Reihe geschaltet oder entsprechend angepaßt werden. Auch ist durch die Verwendung breiterer Filter das gemeinsame Aus- und Einkoppeln mehrerer benachbarter Kanäle möglich.Of course, connections with several channels can also be realized between the individual network nodes. For this purpose, the add-drop modules shown in FIGS . 2 and 3 can be connected in series or adapted accordingly. The use of wider filters also enables several adjacent channels to be coupled in and out.

Fig. 4 zeigt ein erweitertes Ringnetz, bei dem die Licht leitfaser 1 durch eine für Protection-Zwecke vorgesehene Lichtleitfaser 1P ergänzt wurde. Bei einem Bruch oder einer sonstigen Störung der Lichtleitfaser 1 werden die Datensig nale - es ist nur das Protection-Datensignal λ_AP dargestellt - zunächst über den ungestörten Teil des Ringnetzes übertra gen und dann bis in die Protection-Lichtleitfaser 1P in ent gegengesetzter Richtung eingespeist, so daß alle Netzknoten das Datensignal erhalten. Die Auswahl des Übertragungsweges erfolgt durch in den Netzknoten vorgesehene Umschalter. Fig. 4 shows an expanded ring network, in which the light leitfaser 1 was supplemented by an opening provided for protection purposes, the optical fiber 1 P. In the event of a break or other malfunction of the optical fiber 1 , the data signals - only the protection data signal λ _{AP is} shown - are first transmitted via the undisturbed part of the ring network and then fed into the protective optical fiber 1 P in the opposite direction so that all network nodes receive the data signal. The transmission path is selected by means of changeover switches provided in the network nodes.

Claims

1. Optical unidirectional ring network with several network nodes (NA-NN), in which data signals (λ _A , λ _B , ... λ _N ) are transmitted in wavelength division multiplexing and each network node (NA-NN) for its to be sent Data signal signal (λ _{A, ADD} ) is assigned to an assigned transmission channel (Λ _A ) with a transmission band used only once, characterized in that
that each network node (NA-NN) has the series connection of an optical coupling device ( 5 ), which is received in transmission channels (Λ _A -Λ _N ) received optical data signals (λ _A -λ _N ), and an optical coupling device ( 6 ) ,
that in each case in the decoupling device ( 5 ) of a network node (NA) with the aid of optical filters ( 52 , 53 ; 62 ) at least one of the transmission channels (Λ _DROP ; Λ _B ) assigned to the other network nodes (NB-NN) is decoupled,
that each except the own in the assigned transmission channel (Λ _A ) already transmitted and received again via the ring network data signal (λ _A ), the data signals (λ _B -λ _N ) of the usual transmission channels (Λ _B -Λ _N ) are switched through and that in the coupling device ( 6 ) a data signal (λ _{A, ADD} ) in the assigned transmission channel (Λ _A ) is added to the data signals of the switched transmission channels (Λ _B -Λ _N ) and is transmitted together with the switched data signals .

2. Optical ring network according to claim 1, characterized in that the decoupling device ( 5 ) is designed such that different transmission _channels (Λ _DROP ; Λ _{B, DROP} ) are decoupled.

3. Optical ring network according to claim 2, characterized in that the decoupling device ( 5 ) contains interchangeable filters ( 52 , 53 ) or several filters between which it is switched.

4. Optical ring network according to claim 2, characterized in that the decoupling device contains a coupler ( 51 ) and a tunable filter ( 54 ).

5. The optical ring network according to any preceding Ansprü surface, characterized in that the coupling device (6) provided with an acting as an optical filter Grating (61) Coupler (61) is pre see the light emitted in the assigned transmission channel (Λ _A) and blocks received data signal (λ _A ) via the ring network and adds the data signal to be inserted (λ _{A, ADD} ) to the switched data signals (λ _B -λ _N ).

6. Optical ring network according to one of the preceding claims che, characterized, that another fiber (P1) is provided for protection purposes is.