Модуль и способ переконфигурирования волоконно-оптических сетей

1 Область техники Данное изобретение относится к оборудованию сетей электросвязи, в частности к оборудованию волоконно-оптических сетей. Уровень техники Проблема модернизации сетей связи известна специалистам данной области техники как проблема, связанная с дополнительными затратами на проектирование и наладку для установки дополнительного оборудования в функционирующей сети. При этом, эти вновь вводимые элементы обычно невозможно привести в действие, не нарушая при этом нагрузку сети. Аналогичные трудности имеют место, когда некоторые компоненты оборудования изымают из сети или заменяют на другие. Особые проблемы возникают в волоконнооптических сетях, в частности в сетях, применяющих принцип уплотнения по длинам волн(УДВ). В УДВ-сетях нередко требуется введение дополнительных элементов для выведения/введения каналов, передающих определнную длину волны (т.н. оптические мультиплексоры введения/выведения ОМВВ), в целях усиления, фильтрации, для компенсации рассеяния и пр. Как правило, значение имеет порядок расположения элементов в сети. Одно из главных условий переконфигурирования, выполняемого в УДВ-сетях, заключается в минимальном воздействии на данные, проходящие по функционирующей сети, особенно это относится к данным, которые не передаются по каналам, в которых производят изменения. Документ US 4 927 225 описывает оптический переключатель 2 x 2 (т.е. два входа на два выхода) в заранее созданной конфигурации с электрическим примником и электрическим передатчиком, выполненный с возможностью канализирования поступающего света в выбранные входы/выходы, являющиеся элементами передачи. Этот переключатель имеет два режима: активный режим и обходной режим. Этот переключатель можно подключить к узлу,и он предназначен для либо соединения узла с сетью, либо для обхода данного узла в случае неисправности узла. Эти переключатели, которые в состоянии работать с имеющимися узлами сети указанным простым образом, не предназначены для решения проблемы будущей модернизации или модификации сети. Указанный патент США не описывает варианты введения новых элементов в узел, или удаления существующих элементов из него, или изменения конфигурации сети произвольным образом. Он также не обеспечивает возможность избирательной обработки разных каналов в УДВ-сетях. Сущность изобретения Указанная выше цель может быть достигнута за счт обеспечения модуля для конфигурирования или переконфигурирования топологии сетей оптической связи, при этом предпоч 004425 2 тительным является заранее изготовленный (готовый) модуль, выполненный с возможностью его введения в волоконно-оптическую сеть и содержащий:- по меньшей мере одно оптическое переключающее устройство, подключаемое к волоконно-оптической сети,- множество сетевых элементов, подключаемых к указанному по меньшей мере одному оптическому переключающему устройству; при этом указанный по меньшей мере один оптический переключатель выполнен с возможностью управления им для избирательного подключения к нему и отключения от него одного,или более указанных элементов для включения их в сеть или выключения их из сети. Описываемый модуль обеспечивает возможность удобного переконфигурирования или модернизации волоконно-оптических сетей путм переключения модуля в некоторую подлежащую изменению часть сети и путм выбора элементов, вводимых в сеть или удаляемых из не. Модуль предпочтительно может формировать переконфигурируемый сетевой узел, и это является ещ одним аспектом данного изобретения. В этот узел сетевые элементы можно вводить, удалять их из него; их положения можно взаимно менять, они могут обслуживать разные УДВ-каналы и пр. Согласно предпочтительному варианту реализации данного изобретения элементы выполнены с возможностью подключения их таким образом, что их можно либо включать в сеть, либо обходить. Сетевые элементы, выполненные с возможностью подключения их к оптическому переключающему устройству(ам), можно выбрать из следующей, не являющейся исчерпывающей по своему составу группы, которая включает в себя усилители, фильтры, мультиплексоры/демультиплексоры, ОМВВ (оптический мультиплексор введения/выведения), линии задержки, преобразующие средства, в том числе устройства преобразования длины волны, устройства компенсации рассеяния, дополнительные оптические переключатели или матрицы и пр. Необходимо отметить, что сетевые элементы, подключаемые к оптическим переключателям, могут быть и оптическими, и оптикоэлектронными устройствами. Для обеспечения подключения с минимальной вероятностью кратковременного нарушения связи быстродействующие переключающие устройства нужно использовать в сочетании с сетевыми элементами, соединяемыми последовательно с соответствующими линиями задержки. Согласно одному из вариантов реализации данного изобретения множество оптических переключающих устройств могут содержать т.н. 3 оптические обходные переключатели 1 х 2 и/или 2 х 2. Как одно из двух или в сочетании: оптические переключающие устройства могут содержать по меньшей мере одну оптическую переключающую матрицу n x m (или т.н. оптическое перекрстное включение - ОПВ), содержащую некоторое число входов и некоторое число выходов, применяемых для избирательного подключения к указанным сетевым элементам. Любое из оптических переключающих устройств является подключаемым по меньшей мере к одному сетевому элементу и выполнено с возможностью избирательного введения каждого из элементов в один из двух режимов - рабочий режим и обходной режим. Рабочий режим элемента, подключаемого к одному или более оптическим переключателям, считается таким режимом, при котором элемент, подключнный между контактами указанного переключателя(ей), включают на пути от входа переключателя к выходу переключателя и наоборот. Обходной режим указанного элемента является режимом, при котором данный элемент не включн в какой-либо путь,проходящий между входами и выходами оптического переключателя(ей). В соответствии с данным вариантом реализации модуль содержит указанное множество таких переключателей, которые можно подключить последовательно или параллельно. Ещ один вариант заключается в создании межсоединения двух оптических переключающих устройств таким образом, что одно из них подключается к другому как сетевой элемент к оптическому переключателю, в смысле данного изобретения. Разумеется, в этом варианте реализации оба оптических переключающих устройства выполнены с возможностью подключения к другим сетевым элементам. Описываемое выше техническое решение также определяет новый имеющий изобретательский уровень способ конфигурирования и переконфигурирования волоконно-оптических сетей. Этот способ можно реализовать в двух основных вариантах. Согласно одному из вариантов при необходимости модернизации выполняют операцию включения модуля в подлежащую изменению часть сети. В соответствии со вторым и предпочтительным вариантом операцию включения модернизирующего модуля в эту часть сети (например, в сетевой узел) выполняют заранее,одновременно с созданием сети. Другими словами, предлагаемый способ конфигурирования/переконфигурирования волоконно-оптических сетей можно осуществить включением модуля согласно вышеизложенному описанию в некоторую часть волоконно-оптической сети,выбором одного или более сетевых элементов, вводимых в сеть, согласно нужной кон 004425 4 фигурации и с учтом остальных, невыбранных сетевых элементов,формированием соединений в модуле путм управления указанным по меньшей мере одним переключающим устройством, чтобы ввести невыбранные элементы в обходной режим и выбранные элементы - в рабочий режим согласно нужной конфигурации. Указываемые выше операции обеспечивают включение выбранных сетевых элементов в сеть, при этом выключая из сети невыбранные элементы. С помощью быстродействующих переключателей, соответствующих линий задержки и элементов рассеяния для сведения к минимуму эффектов оптического биения можно добиться одновременной связности/несвязности как для вводимых, так и для удаляемых элементов и их каналов с разной длиной волны, тем самым обеспечивая в любое нужное время переключение с минимальной возможностью кратковременного нарушения связи. Как одно из двух, или дополнительно, т.н. конфигурацию переключения по принципу переключения без перерыва питания можно использовать для обеспечения переключения без кратковременного нарушения связи. Краткое описание чертежей Изобретение далее поясняется со ссылкой на прилагаемые, не ограничивающие данное изобретение, чертежи, на которых фиг. 1a, 1b - упрощнный вариант модуля,содержащего несколько оптических переключателей 2 х 2, соединнных последовательно; при этом указанный модуль выполнен с возможностью введения в волоконно-оптическую сеть,чтобы ввести выбранные оптические элементы; фиг. 2 а, 2b - ещ один упрощнный вариант модуля, согласно которому оптические элементы подключены между прилегающими оптическими переключателями 1 х 2; фиг. 3 а, 3b, 3 с - альтернативный упрощнный вариант реализации модуля, содержащего оптические переключатели 1 х 1, подключнные параллельно, для переконфигурирования сети; фиг. 4 - ещ один изображаемый схематически вариант реализации модуля, содержащего оптическую матрицу (оптическое перекрстное соединение), служащую в качестве оптических переключателей и выполненную с возможностью межсоединения множества оптических элементов; фиг. 5 - схематическое изображение ещ одного возможного межсоединения оптических переключателей в модуле; фиг. 6 - схематическое изображение комбинированного модуля согласно данному изобретению, содержащего множество оптических переключающих устройств и множество оптических элементов, которые могут компоноваться в разных комбинациях с помощью управляющего блока. 5 Предпочтительный вариант реализации изобретения Фиг. 1 а иллюстрирует модуль 10, имеющий оптический вход 12 и оптический выход 14 для подключения модуля к сети и содержащий ряд переключателей 2 х 2, каждый из которых имеет два входа и два выхода. В этой упрощнной иллюстрации два переключателя SW1 иSW2 обозначены цифрами 16 и 18 соответственно. Каждый из переключателей выполнен с возможностью подключения к одному или более оптическим элементам. Например, переключатель 16 подключн к оптическому элементу 20 типа А, переключатель 18 - к другому оптическому элементу типа А (22) последовательно с оптическим элементом 24 типа В. Переключателями управляет блок 26 управления(БУ). Когда переключатель 16 находится в свом активном (рабочем) режиме, элемент 20 включн в световод (изображн точечным контуром). На фиг. 1 а переключатель 18 находится в свом обходном режиме и оптический сигнал,принимаемый от переключателя 16, проходит через переключатель 18 к своему выходу и в оптический выход 14 (отрезок оптического переноса - ООП) модуля 10. Тем самым модуль вводит оптический элемент 20 типа А в световод сети. Фиг. 1b иллюстрирует, как конфигурацию сети можно изменять, если модуль перестраивают управляемым образом. В этом случае переключатель 16 находится в свом обходном режиме; при этом переключатель 18 находится в рабочем режиме (пунктирная линия иллюстрирует это соединение). Благодаря этому, элементы А и В введены в световод. Этот вариант реализации демонстрирует, как вводится новый элемент В при сохранении функциональности элемента А за счт введения А и В вместе в переключатель SW2, приведения его в действие и одновременного выведения из действия переключателя SW1. При использовании достаточно быстродействующих переключателей с соответствующими линиями задержки можно обеспечить переключение почти без нарушения связи. Разумеется, световод должен быть обеспечен всеми имеющимися оптическими элементами 20, 22 и 24, если требуется; в этих целях блок 26 управления должен установить оба переключателя в активный режим. Если оба переключателя находятся в обходном режиме, то модуль совсем не воздействует на световод. Это означает, что модуль можно заранее установить в сети для будущей модернизации и его можно ввести в действии в любое время, когда станет необходимым переконфигурирование или модернизация. Необходимо отметить, что когда определнный переключатель находится в свом обходном режиме, подключаемые к нему оптические элементы можно заменять с помощью блока 26 управления. Этот вариант изображн на 6 фиг. 1b, где оптические элементы 21, 23 и 25 изображены точечными линиями как избирательно подключаемые к оптическому переключателю 16. Фиг. 2 а иллюстрирует, как модуль согласно данному изобретению можно выполнить с помощью оптических переключателей 1 x 2,каждый из которых имеет единственное соединение на одном каскаде и два соединения на противоположном каскаде. Изображн модуль 30, имеющий вход и выход и содержащий по меньшей мере два переключателя 1 х 2 (обозначения 32 и 34). Между двумя переключателями подключн оптический элемент А 36, который при необходимости можно заменить оптическим элементом В 35. Его можно обеспечить без нарушения нагрузки, когда переключатели находятся в обходном режиме (пунктирный контур 40). Режимы переключателей и комбинации оптических элементов, подключаемых к переключателям, определяют с помощью блока управления (БУ) 38. Фиг. 2b иллюстрирует, как можно сконфигурировать сеть, если переключатели 32, 34 установлены в их активном состоянии; подключнный между ними оптический элемент выбирают с помощью блока 38 управления. Необходимо отметить, что обходное соединение (40 на фиг. 2 а) может также быть одним из соединений, выбираемых блоком 38 управления. Вариант реализации, использующий переключатели 1 х 2, более экономичен, чем вариант с использованием переключателей 2 х 2. Но изображаемые на фиг. 2 а и 2b переключатели в модуле нужно синхронизировать для предотвращения потерь данных. Фиг. 3 а, 3b и 3 с изображают ещ один вариант компоновки переключающих устройств и оптических элементов в модуле. В этом варианте реализации модуль обозначен позицией 40,содержит два оптических переключателя 1 х 1,обозначенные 42 и 44, оптический делитель 46 и оптрон 48, два приводимых в качестве примера оптических элемента А и В, обозначенных как 43 и 45 соответственно, и блок управления 47. Эта топология модуля является очень быстродействующей за счт быстродействующих современных переключателей 1 х 1, хотя нужно учитывать некоторую потерю мощности в делителе и оптроне. На чертежах изображены два состояния модуля: оптические элементы А и В подключены к сети либо отдельно, либо вместе в параллельном соединении. Параллельное соединение целесообразно, например, когда нужны одинаковые копии для параллельной быстрой обработки (например, в оптических сетях с пакетной коммутацией). Ещ один пример применения этой конфигурации заключается в е использовании как переходного каскада между каскадами, изображаемыми на фиг. 3 а и 3b; при этом обеспечивается коммутация без перерыва пита 7 ния, без какого бы то ни было нарушения связи. Для обеспечения переходов без нарушения связи и во избежание эффектов оптического биения в оптроне 48 нужно использовать соответствующие линии компенсирования задержки и элементы рассеяния в необходимых случаях. Фиг. 4 иллюстрирует ещ одну модификацию 50 модуля в соответствии с данным изобретением. Оптические переключающие устройства образуют оптические матрицы (перекрстные соединители n х m) 52 и 54, подключнные друг к другу через внутренний световод 56. Матрицы выполнены с возможностью подключения к множеству различных оптических/неоптических элементов с общим обозначением 58; причм способом подключения управляет блок 60 управления, который управляет внутренней связностью в каждой из матриц. Благодаря контурам, сформированным на каждом каскаде матриц, элементы 58 могут компоноваться в различных комбинациях. Фиг. 4 изображает один пример конфигурации, сформированной введением нескольких элементов в световод; внутренние соединения матриц изображены пунктирными линиями. При этом можно вводить, выводить или взаимно заменять элементы 58 в модуле. Если сетевой узел содержит такой модуль, то узел таким образом можно легко переконфигурировать. Фиг. 5 изображает ещ один вариант реализации 60 модуля, согласно которому оптический переключатель 62 выполнен с возможностью подключения к оптической матрице 64 как к сетевому элементу (обозначение А). В свою очередь, матрица 64 соединена с сетевыми элементами В, С и D (с общим обозначением 66),которые можно избирательно включать в световод и выключать из него. В этом конкретном примере этими элементами являются Оптические Мультиплексоры Введения/Выведения(ОМВВ), которые избирательно вводят/выводят каналы определнной длины волны в световод. Переключающими элементами 62 и 64 управляет блок 68 управления (БУ). Одно из возможных подключений изображено пунктирной линией. Фиг. 6 иллюстрирует общий случай конфигурации 70 модуля, которая может иметь несколько оптических входов и несколько оптических выходов, например для обслуживания разных частей сетевого узла. Модуль содержит множество оптических переключающих устройств, некоторые из которых выполнены как матрицы (71, 72, 73), и некоторые - в виде различных оптических переключателей SW1 SWn. Это определнный модуль также содержит три оптических делителя 74, три оптрона 75 и множество оптических/неоптических элементов А, В,Н под общим обозначением 76. Центральный блок 78 компонует нужные конфигурации, т.е. управляет переключающими устройствами, и формирует межсоединения между делителями, оптронами, элементами и переклю 004425 8 чателями за счт направления управляющих сигналов по шинам в модуле. Любой из упрощнных вариантов реализации, описываемый и иллюстрируемый выше,может служить, по меньшей мере, как часть сетевого узла и может быть заранее установлен в сети для будущей модернизации/переконфигурирования узла. Сетевые элементы А, В и пр. могут иметь различные функции. Например, в осуществлениях УДВ-сети один или несколько ОВММ можно подключить к оптическим переключателям модуля, тем самым обеспечивая выборочную работу с разными каналами в узле. Либо определнный сетевой элемент может образовать дополнительное оптическое переключающее устройство, подключаемое к одному или более сетевым элементам. Нужно отметить, что прочие осуществления и комбинации изобретения могут быть предложены в рамках его концепции, и они будут являться частью данного изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Модуль для произвольного конфигурирования/переконфигурирования топологии волоконно-оптических сетей, содержащий по меньшей мере одно оптическое переключающее устройство, выполненное с возможностью подключения к волоконнооптической сети, и множество сетевых элементов, выполненных с возможностью подключения к указанному по меньшей мере одному оптическому переключающему устройству; отличающийся тем, что по меньшей мере одно оптическое переключающее устройство выполнено с возможностью управления им для избирательного подключения к и отключения от одного или более указанных элементов для включения их в сеть или выключения их из сети. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что является предварительно изготовленным модулем, выполненным с возможностью его введения в волоконно-оптическую сеть. 3. Модуль по п.1 или 2, отличающийся тем,что элементы выполнены с возможностью их подключения к переключающим устройствам, в результате чего каждый из элементов можно либо включать в сеть, либо его можно обойти. 4. Модуль по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что элементы,подключаемые к указанному по меньшей мере одному оптическому переключающему устройству, выбирают из следующего, не являющегося исчерпывающим, перечня, содержащего оптические и электрооптические компоненты: усилитель,фильтр, мультиплексор/демультиплексор, оптический мультиплексор введения/выведения(ОМВВ), линию задержки, преобразующие средства, устройство компенсации рассеяния, 9 дополнительное оптическое переключающее устройство. 5. Модуль по любому из предыдущих пунктов, содержащий оптические переключающие устройства, выбираемые из следующего, не являющегося исчерпывающим, перечня, содержащего оптические обходные переключатели 12, оптические обходные переключатели 22,оптические переключающие матрицы nm, при этом любое из оптических переключающих устройств выполнено с возможностью подключения по меньшей мере к одному из сетевых элементов и с возможностью избирательной установки каждого из элементов в один из двух режимов, являющихся рабочим режимом и обходным режимом. 6. Переконфигурируемый сетевой узел, содержащий модуль согласно любому одному из предыдущих пунктов. 7. Способ конфигурирования/переконфигурирования оптической сети, включающий следующие этапы: включение модуля по любому одному из пп.1-5 в часть волоконно-оптической сети,выбор одного или более сетевых элементов модуля, вводимых в сеть согласно требуемой 10 конфигурации и с учтом остальных сетевых элементов как невыбранных,формирование соединений в модуле путм управления указанным по меньшей мере одним оптическим переключающим устройством для введения невыбранных элементов в обходной режим и выбранных элементов в рабочий режим в соответствии с нужной конфигурацией. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что операцию включения модуля в сеть осуществляют при необходимости модернизации. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что операцию включения модуля в сеть выполняют предварительно одновременно с формированием сети. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что операция включения модуля в сеть содержит операцию заблаговременной установки модуля в сетевой узел, тем самым обеспечивая переконфигурирование указанного узла. 11. Способ по любому одному из пп.7-10,отличающийся тем, что операцию формирования соединений выполняют без кратковременного нарушения связи.