DE69802495T2

DE69802495T2 - Optischer Schutzschalter mit einem Interferenzfilter

Info

Publication number: DE69802495T2
Application number: DE69802495T
Authority: DE
Inventors: Nathan Myron Denkin; Wei-Chiao William Fang; Daniel A. Fishman
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2018-12-05
Also published as: US6266168B1; CA2252209A1; DE69802495D1; CA2252209C; JP3734631B2; EP0926846B1; EP0926846A2; JPH11275615A; EP0926846A3

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft die optische Vermittlung und insbesondere ein Wegschutzmerkmal für eine optische Vermittlung.

Stand der Technik

Es ist wohlbekannt, daß ein Anbieter/Betreiber eines Kommunikationsnetzes versucht, den Grad der "Überlebensfähigkeit" des Netzes beim Auftreten eines Fehlers, z. B. wenn ein Signalverlust über einen Kommunikationsweg erkannt wird, zu vergrößern. Der Betreiber vergrößert den Grad der Überlebensfähigkeit in der Regel dadurch, daß er eine Schutzumschaltarchitektur verwendet, um einen Signalverlustzustand zu beheben. Bei dieser sogenannten Schutzumschaltung werden im voraus zugewiesene Sicherungsbetriebsmittel eingerichtet, wie zum Beispiel ein duplizierter bzw. Reservekommunikationsweg, die in den Betrieb geschaltet werden können, wenn ein Signalverlust auftritt.
Die Erkennung eines Signalverlusts erfolgt gewöhnlich einfach durch Vergleichen des Pegels eines über einen Kommunikationsweg empfangenen optischen Signals mit einer vorbestimmten Schwelle. Wenn der Pegel des empfangenen optischen Signals kontinuierlich eine vorbestimmte Zeitlang unter der Schwelle bleibt, dann kann eine Schutzumschaltung für diesen Kommunikationsweg angefordert werden.
Es scheint jedoch, daß das Vorliegen eines oder mehrerer optischer Verstärker in einem Kommunikationsweg die Erkennung eines Signalverlustes (LOS) verkompliziert, da die Verstärker ihre Ausgangsleistung nicht sofort reduzieren, wenn ein LOS auftritt. Als Ergebnis ändert sich der Pegel des Empfangssignals möglicherweise erst dann, wenn jeder optische Verstärker in dem Weg von einer lokalen Steuerung angeleitet wurde, seine Laserpumpleistung und somit seine Ausgangsleistung zu reduzieren.
Nachteiligerweise gehen möglicherweise Benutzerdaten verloren, da eine beträchtliche Zeitspanne, z. B. 700 Millisekunden, ablaufen kann, bevor der LOS erkannt wird.
Außerdem wird die Erkennung eines LOS weiter verkompliziert, wenn das optische Signal aus mehreren optischen Signalen mit verschiedenen Wellenlängen λI zusammengesetzt ist.
WO-A-97 01907 beschreibt ein selbstheilendes Netz, in dem Kommunikationsknoten Fehler als Funktion der Signalenergie erkennen und als Ergebnis einer solchen Erkennung zwischen einem aktiven und einem Schutzzustand umschalten, so daß sich das Netz selbst heilen kann. Diese Selbstheilung wird dadurch erzielt, daß Knoten ihre Betriebsart ändern, z. B. ein Knoten auf einer Seite des Ausfalls wechselt zur Betriebsart eines Kopfknotens und ein Knoten auf der anderen Seite des Ausfalls wechselt seine Betriebsart zu einem Endeknoten, um die Umleitung des Verkehrs zwischen dem arbeitenden und dem Schutzring in dem Netz zu erleichtern.

Kurze Darstellung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereitgestellt. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das genannte Verstärkerproblem wird gemäß einem Aspekt der Erfindung behandelt, indem ein Interferenzfilter verwendet wird, um eine Anzahl verschiedener Signale, z. B. Haupt- und komplementäre Signale zu erzeugen. Diese Signale werden dann so verarbeitet, daß, wenn entweder deren Summe oder Differenz unter einer jeweiligen Schwelle liegt, wodurch angezeigt wird, daß nur ein Rauschsignal vorliegt, dann ein Signalverlust (LOS) erklärt wird und das System auf die Schutzleitung umgeschaltet wird, wenn sich erweist, daß diese Leitung für den Dienst verfügbar ist.
Auf diese Weise kann die Schutzumschaltung vorteilhafterweise schnell eingeleitet werden, und zwar in der Regel innerhalb von zum Beispiel 3 Millisekunden nach der Erkennung eines LOS, alles gemäß den Prinzipien der Erfindung.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung und beigefügten Zeichnung deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 ein grobes Blockschaltbild eines optischen Übertragungssystems, das eine Schutzumschaltung verwendet, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der optischen Schutzumschalteinheit (OPSU) von Fig. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild des Signalverlustdetektors (LOS-Detektors) von Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Steuerprozessors von Fig. 2; und
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Treiberprozessors von Fig. 2.

Allgemeine Beschreibung

Es folgt eine kurze allgemeine Beschreibung der Prinzipien der Erfindung. Ihr folgt eine ausführlichere Beschreibung.
Die Betriebsprozedur, die befolgt wird, um einen Signalverlust auf einem ankommenden aktiven Kommunikationsweg (d. h. entweder der Dienstleitung oder der Schutzleitung) zu erkennen, umfaßt das Zuführen eines Signals, das aus dem aktiven Kommunikationsweg empfangen wird, zu einem Interferenzfilter, z. B. einem Mach-Zehnder-Interferometer, um ein Hauptsignal und ein Komplementärsignal zu erzeugen. Die Summe und die Differenz des Haupt- und des komplementären Signals werden dann erzeugt, und beide werden einer Summierschaltung und einer Differenzschaltung zugeführt. Wenn entweder die Summe oder die Differenz dieser Signale eine vorbestimmte Zeitlang, z. B. 50 Millisekunden, unter einer jeweiligen Schwelle liegt, dann wird ein LOS erklärt und dadurch der Schutzumschaltprozess eingeleitet.
Genauer gesagt umfaßt der Prozeß einen 2 · 1-Schalter in einen Schutzzustand zu steuern, um den ankommenden Schutzweg zu aktivieren und den ankommenden aktiven Weg zu deaktivieren. Bei bidirektionaler Umschaltung wird der abgehende aktive Weg lange genug, z. B. 4 Sekunden, unterbrochen, um einen LOS am anderen Ende dieses Wegs zu verursachen, und um zu verursachen, daß die Geräte dort einen LOS erklären und an diesem Ende des Übertragungswegs eine Schutzumschaltung einleiten, wodurch der bidirektionale Schutzumschaltprozeß abgeschlossen wird.
Wenn danach ein LOS auf dem Schutzweg auftritt, der nun in Betrieb ist, und der LOS auf die obige Weise erkannt wird, dann schaltet das System gemäß einem Aspekt der Erfindung auf den Nicht-Schutz-Weg um, wenn er zum Betrieb verfügbar ist. Außerdem unterbricht das System die Signale, die über den abgehenden Schutzweg zu dem anderen/fernen Ende geliefert werden, um zu bewirken, daß das ferne Ende wieder auf den Nicht-Schutz-Weg zurückschaltet.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 zeigt ein optisches Kommunikationssystem, das die Prinzipien der Erfindung verwendet, um einen LOS zu erkennen, wobei das optische Übertragungssystem 100 optische Knoten 125 und 150 enthält. Ein optischer Knoten, z. B. der Knoten 125, enthält u. a. eine herkömmliche optische Multiplexeinheit (OMU) 10-1, die mehrere optische Signale verschiedener Wellenlängen auf ein optisches Trägersignal multiplext und dann den gemultiplexten Träger der optischen λi Schutzumschalteinheit (OPSU) 50 zuführt, die ein Charakteristikum eines sogenannten digitalen Wellenlängenmultiplexsystems (DWDM) ist. Aus Fig. 1 geht hervor, daß die OPSU 50 an eine bidirektionale Dienstleitung angeschlossen wird, die durch die bidirektionalen Dienstwege 25 und 26 gebildet wird. Sie ist außerdem an eine bidirektionale Schutzleitung angeschlossen, die von den bidirektionalen Wegen 30 und 31 gebildet wird. Man nehme vorübergehend an, daß Verkehr über die in Betrieb befindlichen Leitungen 25 und 26 gesendet und empfangen wird. Die OPSU 50 gibt dann das Trägersignal, das sie von der OMU 10-1 empfängt, zur Übertragung zu dem Knoten 150 auf die Leitung 25 aus. Ähnlich gibt der Knoten 150 ein optisches Trägersignal, das er von OMU 10-2 erhält, zur Übertragung zum Knoten 125 auf die Leitung 26 aus. Optische Trägersignale, die die OPSU 50 von der Leitung 26 empfängt, werden der herkömmlichen optischen Demultiplexeinheit (ODU) 20-1 zugeführt, die wiederum das Empfangssignal zu mehreren Signalen verschiedener Wellenlängen demultiplext, die das Signal bildeten, das im Knoten 150 empfangen wurde. Die OPSU 75 und die ODU 20-2 arbeiten in Bezug auf über den Weg 25 empfangene Signale ähnlich. Man sieht, daß die in Betrieb befindlichen Leitungen 25 und 26 optische Verstärker 40-i enthalten, die, wie oben besprochen, die Erkennung eines LOS entweder auf der Leitung 25 oder 26, wie oben erwähnt, erschweren.
Wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, wird das Problem behandelt, indem aus dem Empfangssignal Haupt- und komplementäres Signal so erzeugt werden, daß das Haupt- (komplementäre) Signal aus Signalen gebildet wird, die konstruktiv (destruktiv) miteinander interferieren, und diese Interferenz wird dann dazu verwendet, um zu bestimmen, ob ein LOS aufgetreten ist. Diese Erzeugung und Bestimmung, die hier als Erkennung bezeichnet wird, wird in einer OPSU ausgeführt, von der ein Blockschaltbild in Fig. 2 gezeigt ist. Es sei bemerkt, daß eine Besprechung einer OPSU, z. B. der OPSU 50, gleichermaßen für die andere OPSU, z. B. die OPSU 75, und umgekehrt gilt.
Nunmehr mit Bezug auf Fig. 2 enthält die OPSU 50 einen herkömmlichen optischen Verzweiger 215, z. B. einen sogenannten 50-50-Verzweiger, der das über den Weg 49 empfangene optische Signal zwischen dem abgehenden Dienstweg 25 und dem Schutzweg 30 verzweigt/aufteilt. Wie bereits erwähnt, kann das dem Weg 25 zugeführte Signal unterbrochen werden, indem der herkömmliche optische Schalter 230 (der auch als 51 bezeichnet wird) geöffnet (betrieben) wird, um einen LOS an dem fernen Ende zu verursachen und somit dort eine Schutzumschaltung einzuleiten. Ähnlich kann das System den herkömmlichen optischen Schalter 235 (der auch als 52 bezeichnet wird) betreiben, um zu bewirken, daß der Knoten am fernen Ende zum Nicht-Schutz-Weg umschaltet (d. h. wieder auf die Wege 25 und 26 zurückschaltet, wenn sie verfügbar sind, wie nachfolgend ausführlich besprochen wird).
Das über den Dienstweg 26 aus dem fernen Ende empfangene Signal wird dagegen dem Zugangskoppler 220 zugeführt, bei dem es sich zum Beispiel um einen herkömmlichen optischen Abgriff handeln kann, so daß ein kleiner Teil, z. B. 1,8%, des Empfangssignals über den optischen Weg 221 zur Verarbeitung dem LOS-Detektor 205 zugeführt werden kann. Der Rest des über den Weg 26 empfangenen Signals wird über den optischen Weg 222 dem optischen Schalter 210 zugeführt. Ähnlich wird das über den Schutzweg 31 empfangene Signal dem Zugangskoppler 225 zugeführt, bei dem es sich ebenfalls um einen herkömmlichen optischen Abgriff handelt, so daß ein kleiner Teil, z. B. 1,8%, des Schutzsignals ebenfalls über den optischen Weg 226 zur Verarbeitung dem LOS- Detektor 205 zugeführt werden kann. Der Rest des Schutzsignals wird dem optischen Schalter 210 zugeführt. Der verriegelbare optische Schalter 210, dessen Zustand von dem Steuerprozessor 250 gesteuert wird, gibt das Signal, das er aus einem der optischen Wege 222 oder 227 empfängt, auf den Weg 48 aus.
Entsprechend bestimmt der LOS-Detektor 205 dann, ob ein lebensfähiges Signal über den Dienstweg 26 (oder den Schutzweg 31) empfangen wird. Wenn nicht, teilt der LOS-Detektor 205 dem Steuerprozessor 250 diesen Umstand, mit, der dann bewirkt, daß der optische Schalter 210 das Signal, das über den Schutzweg 31 empfangen wird (genauer gesagt, das Signal auf dem Weg 227), auf den Weg 48 umschaltet. Das System betätigt dann den Schalter 51, bei dem es sich zum Beispiel um einen herkömmlichen optischen Schalter handeln kann, der in der Figur als ein Relaiskontakt dargestellt ist, um das Signal, das dem abgehenden Dienstweg 25 zugeführt wird, zu unterbrechen. Die Unterbrechung sollte dann bewirken, daß die OPSU am anderen Ende des Übertragungswegs 25 einen Signalverlust erkennt und ähnlich, wie oben erwähnt, auf den Schutzweg 30 umschaltet.
Fig. 3 zeigt ein ausführlicheres Funktionsdiagramm des LOS-Detektors 205 mit den Prozessoren 350 und 375, die ähnliche Funktionen durchführen, d. h. Erkennung eines LOS auf den Wegen 26 bzw. 31 (Fig. 1). Eine Besprechung der Funktionsweise eines Prozessors, z. B. des Prozessors 350, gilt somit gleichermaßen für den anderen Prozessor, z. B. den Prozessor 375, und umgekehrt. Nunmehr mit Bezug auf Fig. 3 enthält der Prozessor 350 einen Filter 310, der zum Beispiel ein herkömmlicher Wellenlängenteilungsmultiplexer sein kann, um ein sogenanntes Telemetriesignal aus dem über den Weg 221 empfangenen Signal zu entfernen. (Der Knoten 150 verwendet das Telemetriesignal, um Wartungssignale/-befehle zu dem Knoten 125 zu senden.) Das übrige Signal, das die (etwaigen) Informationskanäle enthält, wird dem Interferenzfilter 315 zugeführt, das zum Beispiel ein Mach-Zehnder- Interferometer sein kann, wie etwa der Mach-Zehnder- Frequenzteilungsmultiplexer (FDM) Modell FDM-0,8-1,5-M von der Photonic Integration Research Inc. (PIRI) in Columbus, Ohio, in dem das Mach-Zehnder-Interferometer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung so gewählt wird, daß der freie spektrale Umfang des Interferometers in der Nähe des Kanalabstands der optischen Signale λi liegt, die über das optische Leitungssystem transportiert werden.
Genauer gesagt, ist das Interferenzfilter 315 eine Vorrichtung mit einem Eingangsport, der an einen ersten 50-50-Richtungskoppler angekoppelt ist, der ein an einem Eingang empfangenes Signal, z. B. ein über den Weg 221 empfangenes Signal, in zwei gleiche Teile aufteilt und die Teile zu den jeweiligen Wellenlängen (Abschnitten) ungleicher Länge (nicht gezeigt) lenkt. Der Endpunkt jedes Wellenleiters ist an einen zweiten 50-50-Richtungskoppler angekoppelt, mit dem die über die Wellenleiter empfangenen Signale kombiniert werden. Da die Längen der Wellenleiter verschieden sind, interferieren die Signale, die die Wellenleiter in dem zweiten Koppler (Kombinierer) verlassen, miteinander sowohl konstruktiv als auch destruktiv. Das als Ergebnis dieser konstruktiven (destruktiven) Interferenz abgeleitete Signal wird als das Haupt- (komplementäre) Signal, das die Signale darstellt, die phasengleich (gegenphasig) sind, auf den Weg 316 (317) ausgegeben. Das optische Hauptsignal wird dann dem Fotodetektor 320-1 zugeführt, der die in diesem Signal enthaltene Lichtenergie in ein elektrisches Signal (d. h. einen Strom) umwandelt. Der Fotodetektor 320-2 führt in Bezug auf das auf den Weg 317 ausgegebene komplementäre Signal eine ähnliche Funktion durch. Der von dem Fotodetektor 320-1 ausgegebene Fotostrom wird einem herkömmlichen V/A-Umsetzer 325-1 (z. B. einem 2 V/mA-Umsetzer) zugeführt, der den Strom in einen Spannungspegel umwandelt, der dann von dem herkömmlichen Verstärker 330-1 verstärkt wird. Ähnlich wird der von dem Fotodetektor 320-2 ausgegebene Fotostrom dem herkömmlichen V/A-Umsetzer 325-2 (ebenfalls zum Beispiel einem 2 V/mA-Umsetzer) zugeführt, der diesen Strom in einen Spannungspegel umwandelt, der dann von dem herkömmlichen Verstärker 330-2 verstärkt wird. (Man beachte, daß die Verstärker 330-1 und 330-2 bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beide eine Verstärkung aufweisen, die zum Beispiel zwischen 1 und 2 einstellbar ist, um die Ansprechsignale der Fotodetektoren 320-1 und 320-2 jeweils auszugleichen und die Einfügungsverluste der verschiedenen Wege in dem Mach-Zehnder-Interferometer auszugleichen).
Die von den Verstärkern 330-1 bzw. 330-2 verstärkten Signale werden sowohl dem Summierverstärker 335 als auch dem Differenzverstärker 340 zugeführt, um jeweils die Summe der Gesamtleistung der von dem Filter 315 ausgehenden Lichtsignale als auch die Differenz zwischen diesen beiden Leistungen zu bestimmen - d. h. das Dienstsignal muß vorliegen, wenn die Differenz groß ist. Der Grund dafür besteht darin, daß der Wert der aus dem Dienstsignal abgeleiteten Signale wesentlich zunimmt, wenn sie miteinander interferieren. Wenn das Dienstsignal jedoch nicht vorliegt, dann wäre diese Differenz klein - d. h. Rauschsignale dominieren als Ergebnis eines Signalverlusts. Genauer gesagt, besteht ein Verlust des Dienstsignals, wenn diese Differenz kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist, wobei der Wert der Schwelle unter Verwendung der Widerstände R1 und R2 als ein Bruchteil der Summe der von dem Summierer 335 ausgegebenen Signale abgeleitet ist. (Zum Beispiel ergibt das Verhältnis von R1 zu R2 eine Schwelle, die einen Wert hat, der 10% des Werts des summierten Signals beträgt.)
Weiterhin wird das summierte Signal an dem positiven Port des Komparators 360 angelegt, der den Wert des summierten Signals mit dem Wert der Schwelle Vref vergleicht, der an den negativen Port des Komparators 360 angelegt wird. Ähnlich wird das Differenzsignal dem positiven Port des Komparators 365 zugeführt, der den Wert des Differenzsignals mit dem Wert der über dem Widerstand R5 abgeleiteten Schwelle vergleicht. Das Ergebnis beider Vergleiche werden am Eingang des Inverters 370 "ored-verknüpft". Der Ausgang des Inverters 370, DEC_A, liegt auf Hoch-Pegel, wenn der Wert von SUM niedrig ist, z. B. < 50 Millivolt, wodurch ein Leistungsverlust angezeigt wird, oder wenn der Wert von
ist, wodurch ein Signalverlust angezeigt wird. Andernfalls ist der Wert von DEC_A niedrig. (Hier bedeutet der oben erwähnte Leistungsverlust zum Beispiel, daß die gesamte Leistung in einen Fotodetektor verlorengegangen ist. Außerdem bedeutet ein Signalverlust zum Beispiel, daß ein Fotodetektor ein Lichtsignal empfängt, aber kein kohärentes Lichtsignal. Man beachte, daß R3 eine sogenannte "pull-up"-Funktion bereitstellt.)
Das Signal DEC_A wird einem Pulsbreitendetektor 380 zugeführt, der die Dauer des Signals DEC_A überwacht, wenn der Wert dieses Signals einen Übergang von Niedrig auf Hoch, z. B. von Masse auf +5 Volt aufweist. Wenn die Dauer eines Hoch-Werts von DEC_A eine vorbestimmte Zeitspanne anhält (z. B. eine einstellbare Zeitspanne, die als "Halteverzögerung" bezeichnet wird), die z. B. zwischen null Sekunden und 3,2 Sekunden liegt (d. h. jede beliebige Zeit, die zwischen diesen Grenzen gewünscht ist), was durch den Detektor 380 bestimmt wird, dann schließt der Detektor 380, daß ein LOS aufgetreten ist, und gibt diesen Umstand in Form von Signalen LOS_A und aus, die über den Weg 206 mit den Signalen LOS_B und dem Steuerprozessor 250 zugeführt werden.
Fig. 4 zeigt ein ausführlicheres Funktionsdiagramm des Steuerprozessors 250, wobei die über den Weg 206 geführten Signale an jeweilige Eingänge eines Lokik-Mux 250-5 angeschlossen sind. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Logik-Mux 250-5 eine kombinatorische Schaltung, die aus diskreten Gattern gebildet wird und die folgende Logik implementiert. (Es sei bemerkt, daß der Logik-Mux 250-5 leicht mit einem programmierten Multiplexer, einem Controller (z. B. einem 6 8360-Prozessor usw.) implementiert werden kann.
Wenn LOS_A und , dann PROT_SWITCH = HIGH (1)
Wenn LOS_B und , dann PROT_SWITCH = HIGH (2)
Wenn LOS_A und LOS_B, dann im aktuellen Zustand bleiben (3)
Wenn und , dann im aktuellen Zustand bleiben (4)
wobei die logische Anweisung 1 anzeigt, daß ein LOS auf dem ankommenden, in Betrieb befindlichen (Nicht-Schutz-)Weg 26 aufgetreten ist, aber nicht auf dem ankommenden Schutzweg 31. In diesem Fall schaltet das System auf den Schutzweg 31 um. Die logische Anweisung 2 zeigt an, daß auf dem Schutzweg 31 ein LOS aufgetreten ist, aber nicht auf dem ankommenden Dienstweg 26. In diesem Fall schaltet das System von dem Schutzweg auf den Dienstweg um. Die logische Anweisung 3 zeigt an, daß auf beiden Wegen 26 und 31 ein LOS aufgetreten ist. In diesem Fall schaltet das System auf keinen der Wege um.
Die Signale PROT_SWITCH und PROT_SWITCH werden jeweiligen herkömmlichen monostabilen Multivibratoren 250-10 und 250-15 zugeführt, die jeweils einen positiv gehenden Impuls ausgeben, wenn sie einen positiv gehenden Impuls an ihrem jeweiligen Eingang empfangen, wobei die Dauer eines solchen Impulses größer sein muß, als die Zeit, die der optische Schalter 210 (Fig. 2) benötigt, um von einem Signalweg (z. B. dem Weg 26) zu dem anderen Signalweg (31) umzuschalten. Diese Dauer kann zum Beispiel mindestens 20 Millisekunden betragen. Das Ausgangssignal eines jeweiligen der monostabilen 250-10 und 250-15 wird einem jeweiligen Puffer/Treiber der Schaltung 250-20 zugeführt, der einen Puffer zwischen den monostabilen und den herkömmlichen Leistungsschaltertreibern 250-25 und 250-30 (z. B. Transistoren 250-25 und 250-30) bereitstellt. Das heißt, der Puffer/Treiber 250-20 wirkt, um das Ausgangssignal des monostabilen 250-10 oder 250-125 jeweils zu dem Schaltertreiber 250-25 oder 250-30 zu verlängern. Ein positiver Impuls am Ausgang eines der monostabilen 250-10 oder 250-15 wird somit zu einem jeweiligen Puffer/Treiber der Schaltung 250-20 übertragen, der wiederum den Impuls zu einem entsprechenden der herkömmlichen optischen Schaltertreiber verlängert, um zu bewirken, daß der optische 2 · 1-Schalter 210 (Fig. 2) betrieben wird.
Genauer gesagt, bewirkt ein positiver Impuls am Ausgang des monostabilen 250-10, daß der Treiber 250-25 eine optische Querverbindung in dem optischen Schalter 210 betätigt, die den Dienstweg 26 von dem Weg 48 trennt und den Schutzweg 31 mit dem Weg 48 verbindet. Ähnlich bewirkt ein positiver Impuls am Ausgang des monostabilen 250-15, daß der Treiber 250-30 eine optische Querverbindung in dem optischen Schalter 210 betätigt, die den Schutzweg 31 von dem Weg 48 trennt und den Dienstweg 26 wieder mit dem Weg 48 verbindet (in Fig. 2 durch Verbindungen 211 dargestellt), wobei alles obige gemäß den Prinzipien der Erfindung erfolgt.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, enthält der optische Schalter 210 eine herkömmliche Relaisschaltung 212, die als Reaktion auf die Betätigung des optischen Schalters 210 durch den Schaltertreiber 250-25 auf eine erste Weise wirkt, um ein als TEST PS bezeichnetes positives Signal auf der sich zu dem Treiberprozessor 240 erstreckenden Leitung 213 auszugeben. Man beachte, daß mit der Leitung 213 (214) ein herkömmliches RC-Netz 245 verbunden ist, um ein Kontaktprellen, das auftritt, wenn die Kontakte der Relaisschaltung 212 wirken, um das Signal TEST PS (TESTPS) auszugeben, "auszuglätten" (zu integrieren). Fig. 5 zeigt ein Funktionsblockschaltbild des Treiberprozessors 240 mit monostabilen Multivibratoren 240-5 und 240-10, mehreren anderen monostabilen Schaltungen 240-15, -20, -25 und - 30, einem Puffertreiber 240-35 und Schaltertreibern 240-40, -45, -50 und -55.
Genauer gesagt, schaltet der monostabile MV 240-5(240- 10) als Reaktion auf das Vorliegen des Signals TEST_PS (TEST_PS) für eine Zeitdauer τ auf einen Aktiv-Zustand um, wobei die Zeitdauer zum Beispiel größer als die sogenannte Halteverzögerung ist, die von dem Impulsbreitendetektor 375 (Fig. 2) erzeugt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Wert von τ auf 4 Sekunden eingestellt, um sicherzustellen, daß der Wert von τ auch dann größer als die Halteverzögerung ist, wenn die Verzögerung etwas vergrößert wird. Wenn der monostabile 240-5 (240-10) auf den Aktiv-Zustand umschaltet, geht für die Dauer von τ sein Q-Ausgang auf Hoch (z. B. to +5 V), und sein geht auf Niedrig (z. B. auf Masse). Der hochgehende Impuls auf der Leitung 240-51 löst den monostabilen 240-15 aus, der einen positiv gehenden Impuls mit einer Dauer von zum Beispiel 20 Millisekunden an den Puffer/Treiber 240-35 ausgibt, der ähnlich eine Pufferfunktion zwischen dem monostabilen 240-15 und dem Schalter 240-40 bereitstellt.
Wenn der Schalter 230 (51) wirkt, unterbricht er, wie bereits erwähnt, das über den Weg 25 geführte Signal und bewirkt dadurch, daß der Knoten am anderen Ende, z. B. der Knoten 150, einen LOS über den Weg 25 erklärt und auf den Schutzweg umschaltet. Am Ende der 20- Millisekunden-Zeitspanne kehrt der monostabile 240-15 zu seinem ursprünglichen Zustand zurück und bewirkt dadurch, daß sich der Schaltertreiber 240-40 löst. Der optische Schalter 230 bleibt jedoch betätigt. Am Ende der Dauer τ kehren die Ausgänge Q und des monostabilen MV 240-5 zu ihren ursprünglichen (oder entgegengesetzten) Logikzuständen zurück, d. h. der - Ausgang, der sich über die Leitung 240-52 zu dem monostabilen 240-20 erstreckt, kehrt zu einem Hoch- Pegel (z. B. +5 Volt) zurück. Der positiv gehende Übergang bei bewirkt, daß der monostabile 240-20 seinen Zustand wechselt und einen positiven Impuls mit einer Dauer von zum Beispiel 20 Millisekunden ausgibt. Dieser Ausgangsimpuls wird ähnlich von dem Puffer/Treiber 240-35 gepuffert und dann zu dem Schaltertreiber 240-45 verlängert, so daß der Treiber 240-45 betätigt wird und den Schalter 230 zurücksetzt und den Schalter 230 in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Am Ende von 20 Millisekunden kehrt der monostabile 240-20 in seinen ursprünglichen Zustand zurück und gibt dadurch den Schaltertreiber 240-45 frei. Man beachte, daß der monostabile MV 240-10, die monostabilen Schaltungen 240-25 und 240-35, der Puffer/Treiber 240-35 und die Schaltertreiber 240-50 und 240-55 auf ähnliche Weise zusammenwirken, wenn (a) ein LOS auf dem Schutzweg erkannt wurde, (b) dieser Weg in Betrieb befindlich ist (d. h. mit dem Weg 48 verbunden wurde) und (c) der Dienstweg (25 und 26) zum Betrieb verfügbar ist, was durch das obige bestimmt wird. In diesem Fall wirkt der Schaltertreiber 240-50 20 Millisekunden lang und betätigt den optischen Schalter 235 (52), um das über den Schutzweg 30 geführte Signal zu unterbrechen und bewirkt dadurch, daß das andere Ende, z. B. der Knoten 150, auf die ursprüngliche Dienstleitung umschaltet. Wenn der monostabile MV 240-10 zu seinem ursprünglichen Zustand zurückkehrt, arbeitet außerdem der Schaltertreiber 240- 55 ähnlich 20 Millisekunden lang und setzt den optischen Schalter 235 zurück.
Es wurden lediglich die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht. Fachleute werden in der Lage sein, zahlreiche Anordnungen zu konzipieren, die hier zwar nicht explizit gezeigt oder beschrieben wurden, aber dennoch die Erfindung realisieren. Zum Beispiel wurde die Erfindung der Klarheit und Kürze halber im Kontext einer Dienstleitung und einer Schutzleitung besprochen. Tatsächlich besteht keine solche Unterscheidung zwischen bidirektionalen Wegen. Anders ausgedrückt kann der Weg, der im Betrieb befindlich ist, hier als der aktive Weg und der außer Betrieb befindliche Weg hier als der Reserveweg (Schutzweg) bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Interferenzfilter 315 zum Beispiel ein Fabry-Perot-Etalon, ein Fasergitter usw. sein. Als ein weiteres Beispiel wurde das obige im Kontext eines allgemein als ein 1 + 1- Schutzumschaltsystem bezeichneten Systems besprochen. Es ist klar, daß der LOS-Detektor ohne weiteres in anderen Arten von Schutzumschaltsystemen verwendet werden kann, wie zum Beispiel in einem 1 · N- Schutzumschaltsystem, bei dem eine Schutzleitung bzw. ein Schutzweg eine beliebige von N aktiven Leitungen schützt, wobei N > 1 ist.

Claims

1. Optische Kommunikationsknotenvorrichtung (125) mit einem ersten und einem zweiten bidirektionalen Kommunikationsweg (25, 26, 30, 31), die jeweils als ein Betriebsweg und ein Schutzweg dienen, wobei die Vorrichtung weiterhin durch folgendes gekennzeichnet ist:

eine optische Schutzumschalteinheit (50) mit einem Interferenzfilter (315) zum Filtern von Signalen, die jeweils über den Betriebs- und den Schutzweg empfangen werden, um ein Hauptsignal (316) zu erzeugen, das sich aus einer konstruktiven Interferenz des empfangenen Signals und eines komplementären Signals (317) ergibt, das sich aus einer destruktiven Interferenz des empfangenen Signals für jeden der Wege ergibt, und zum Zuführen der erzeugten Signale zu einer Steuervorrichtung,

wobei die Steuervorrichtung eine Signalverlustanzeige (LOS_A) für den Betriebsweg erzeugt, wenn ein SUM-Signal, das als eine Funktion einer Summe des Hauptsignals (316) und des komplementären Signals (317) abgeleitet wird, das für den Betriebsweg erzeugt wird, oder ein DIFF-Signal, das als eine Funktion einer Differenz zwischen dem Hauptsignal (316) und dem komplementären Signal (317) abgeleitet wird, das für den Betriebsweg erzeugt wird, kleiner als ein jeweiliger Schwellenwert ist, und als Reaktion auf das Vorliegen der LOS-A-Anzeige eine Schutzumschaltung einleitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Interferenzfilter, das das über den Schutzweg transportierte Signal empfängt und Signale, die konstruktiv miteinander interferieren, um ein Hauptsignal zu bilden, und Signale, die destruktiv miteinander interferieren, um ein komplementäres Signal zu bilden, erzeugt; und mit einer Vorrichtung, die das Hauptsignal und das komplementäre Signal, die von jedem der Interferenzfilter ausgegeben werden, in elektrische Signale umwandelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung weiterhin eine Vorrichtung umfaßt, die eine LOS_B-Signalverlustanzeige für den Schutzweg erzeugt, wenn ein SUM-Signal, das als eine Funktion einer Summe des Hauptsignals und des komplementären Signals abgeleitet wird, das für den Schutzweg erzeugt wird, oder ein DIFF-Signal, das als eine Funktion einer Differenz zwischen dem Haupt- und dem komplementären Signal abgeleitet wird, das für den Schutzweg erzeugt wird, kleiner als ein jeweiliger Schwellenwert ist, und den Betriebsweg wieder in den Betrieb zurückführt, wenn er für den Betrieb verfügbar und als Folge einer vorherigen Umschaltung auf den Schutzweg unbelegt gewesen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin mit einem logischen Multiplexer (250-5), der (a), wenn der LOS_A- Zustand und ein -Zustand vorliegen, eine Anzeige ausgibt, auf den Schutzweg umzuschalten, (b), wenn der LOS_B-Zustand und ein -Zustand vorliegen, eine Anzeige ausgibt, auf den Betriebsweg umzuschalten, wenn er verfügbar ist, oder (c), wenn entweder (a) der LOS_A-Zustand und der LOS_B-Zustand vorliegen; oder (b) der -Zustand und der -Zustand vorliegen, eine Anzeige ausgibt, auf keinen der Wege umzuschalten.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin mit einer Vorrichtung, die auf das Einleiten der Schutzumschaltung reagiert, um zu bewirken, daß ein an entgegengesetzten Enden des ersten und des zweiten bidirektionalen Kommunikationswegs angeschlossener Knoten auf den Schutzweg umschaltet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin mit einer Vorrichtung, die auf das Umschalten von dem Schutzweg auf den Betriebsweg reagiert, um zu bewirken, daß ein an entgegengesetzten Enden des ersten und des zweiten bidirektionalen Kommunikationswegs angeschlossener Knoten auf den Betriebsweg umschaltet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Kommunikationsknoten ein optisches 1 + 1-Leitungssystem ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der optische Kommunikationsknoten ein optisches 1 · N-Leitungssystem ist.

9. Vorrichtung zur Erkennung eines Signalverlusts auf einem in Betrieb befindlichen optischen Kommunikationsweg, der ein gemultiplextes optisches Signal mit einer Vielzahl von optischen Signalen verschiedener Wellenlängen führt, wobei die Vorrichtung durch folgendes gekennzeichnet ist:

ein Interferenzfilter (315), das aus dem über den in Betrieb befindlichen optischen Kommunikationsweg empfangenen gemultiplexten optischen Signal ein Hauptsignal (316) erzeugt, das sich aus einer konstruktiven Interferenz des gemultiplexten optischen Signals und eines komplementären Signals (317) ergibt, das sich aus einer destruktiven Interferenz des gemultiplexten optischen Signals ergibt,

eine Vielzahl von optischen Signalumsetzern (320- 1, 320-2), die das Hauptsignal (316) bzw. das komplementäre Signal (317) empfangen und diese Signale in elektrische Signale umwandeln,

eine Vorrichtung (335, 340), die ein SUM-Signal, das die Summe der Werte des umgewandelten Hauptsignals (316) und des umgewandelten komplementären Signals (317) darstellt, und ein DIFF-Signal, das die Differenz der Werte des umgewandelten Hauptsignals (316) und des umgewandelten komplementären Signals (317) darstellt, erzeugt, und eine Vorrichtung (380), die eine Signalverlustanzeige (LOS_A) für den in Betrieb befindlichen optischen Kommunikationsweg erzeugt, wenn das SUM-Signal oder das DIFF-Signal kleiner als ein jeweiliger Schwellenwert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiterhin mit Steuerschaltkreisen, die als Reaktion auf ein Vorliegen der LOS_A-Anzeige die Kommunikation von dem in Betrieb befindlichen optischen Kommunikationsweg auf einen optischen Schutz-Kommunikationsweg umschalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin mit:

einem weiteren Filter, das aus einem über den optischen Schutz-Kommunikationsweg empfangenen gemultiplexten optischen Signal ein weiteres Hauptsignal erzeugt, das sich aus einer konstruktiven Interferenz des gemultiplexten optischen Signals und eines weiteren komplementären Signals ergibt, das sich aus einer destruktiven Interferenz des gemultiplexten optischen Signals ergibt,

einer weiteren Vielzahl von optischen Signalumsetzern, die das weitere Hauptsignal bzw. das weitere komplementäre Signal empfangen und diese Signale in elektrische Signale umwandeln;

einer Vorrichtung, die ein SUM-Signal, das die Summe der Werte des weiteren umgewandelten Haupt- und umgewandelten komplementären Signals darstellt, und ein DIFF-Signal, das die Differenz der Werte des weiteren umgewandelten Haupt- und umgewandelten komplementären Signals darstellt, erzeugt; und

einer Vorrichtung, die eine LOS_B- Signalverlustanzeige für den Schutzweg erzeugt, wenn das weitere SUM-Signal oder das weitere DIFF-Signal kleiner als ein jeweiliger Schwellenwert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin mit einer auf die LOS_B-Anzeige reagierenden Wiederherstellungsvorrichtung zum Zurückführen des optischen Betriebs-Kommunikationswegs in den Betrieb, wenn er für den Betrieb verfügbar und als Folge einer vorherigen Umschaltung auf den optischen Schutz- Kommunikationsweg unbelegt gewesen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, weiterhin mit einem logischen Multiplexer (250-5), der (a), wenn die LOS_A- Anzeige und eine -Anzeige vorliegen, auf den Schutzweg umschaltet, (b), wenn die LOS_B-Anzeige und eine -Anzeige vorliegen, auf den Betriebsweg umschaltet, wenn er verfügbar ist, oder (c), wenn die LOS_A-Anzeige und die LOS_B-Anzeige vorliegen, weder auf den einen noch auf den anderen Weg umschaltet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin mit einer auf das Einleiten der Schutzumschaltung reagierenden Umschaltvorrichtung zum Bewirken, daß ein an dem entgegengesetzten Ende des in Betrieb befindlichen optischen Kommunikationswegs angeschlossener Knoten auf den Schutzweg umschaltet.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin mit einer auf das Umschalten von dem Schutzweg auf den Betriebsweg reagierenden Umschaltvorrichtung (210) zum Bewirken, daß ein an den entgegengesetzten Enden des ersten und des zweiten bidirektionalen Kommunikationswegs angeschlossener Knoten auf den Betriebsweg umschaltet.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das oder jedes Interferenzfilter (315) ein Mach- Zehnder-Interferometer ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das oder jedes Mach-Zehnder-Interferometer so gewählt wird, daß es einen Frei-Spektralumfang aufweist, der jeweils mit der Differenz zwischen den Wellenlängen des gemultiplexten optischen Signals übereinstimmt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellenwert für das DIFF-Signal von dem Wert des SUM-Signals abgeleitet wird.