FI107204B - Optinen tietoliikenneverkko - Google Patents

Description

107204

Optinen tietoliikenneverkko. - Optiskt datanät.

Tämä keksintö liittyy optisiin kuitutietoliikenneverkkoihin ja erikoisesti mutta ei yksinomaan yhden tilaajajohdon puhelin-tilaa ja-asemia palvelevien verkkojen aikaansaamiseen.

Eräänä ratkaisuna optisen kuitutietoliikenneverkon käyttöönotossa on niin sanottu FAS-verkko, jollaista on selitetty julkaisussa Dr. O'Hara, "Future evolution of British Telecom's private circuit and circuit switched services", IEE Colloquium February 1986, ja joka tarkoitettu suurten yritysasiakkaiden, joilla on ainakin kymmenen johtoa, puhelin- ja datatarpeisiin. FAS-tyyppisen arkkitehtuurin pääasiallisena haittana on, että se perustuu suoriin optisiin kaksipisteyhteyksiin jokaiselta asiakkaalta paikalliskeskukseen. Tämä merkitsee sitä, että pieniä ja keskisuuria yritysasiakkaita, joilla on tyypillisesti vain kaksi tai viisi tilaajajohtoa, ei voida kytkeä taloudellisesti FAS-tyyppiseen verkkoon. Yksityisasiakkailla, joiden tarpeena on yhden tilaajajohdon puhelinliikenne, kustannusvaa-. .·. timukset ovat vielä tiukempia ja nykyisten arvioiden perus- : teella näyttää epätodennäköiseltä, että asiakaskohtainen suora ' ’ optinen yhteys keskuksesta tulee koskaan taloudellisesti ;;; mahdolliseksi.

Eräänä mahdollisuutena optiikan käytön ulottamiseen suurten yritysasiakkaiden ulkopuolelle on tarjota uusia laajakaistaisia palveluja puhelinliikennepalvelun lisäksi, kuten esimerkiksi • · · kaapelitelevisiota siten kuin on esitetty julkaisussa W.K.

Ritchie, "The British Telecom switched star network for CATV", ..** BT Technology Journal, Sept. 1984.

’·; " Tällaisessa lähestymistavassa strategisena tarkoituksena on : : yrittää siirtyä kohti integroitua monipalveluverkkoa, joka välittää sekä kapeakaistaisia palveluja (puhelin + data) että laajakaistaisia palveluja (viihde-TV, videokirjastopalvelu 2 1072Q4 jne.)/ niin että molemmantyyppisten palvelujen yhdistetty maksutulo oikeuttaa suhteellisen suuret kustannukset, jotka aiheutuvat optisen yhteyden ulottamisesta yksityisasiakkaille. Päävaikeutena tässä lähestymistavassa on kuitenkin, että tällaisilla palveluilla ei ole vielä riittävää kysyntää, joka oikeuttaisi vaadittavat huomattavan suuret investoinnit. Sekä Englannissa että muualla ollaan kuitenkin yleisesti sitä mielitä, että integroitujen monipalveiuverkkojen kehittyminen on lopulta väistämätöntä ja se tapahtuu todennäköisesti jossain vaiheessa 1990-luvun aikana. Näiden olosuhteiden vallitessa optisen tekniikan ulottaminen paikallisverkkoon on suurelta osalta perustuttava kustannusedul1isten ratkaisujen aikaansaamiseen puhelin/dataperuspalvelujen toteuttamisessa.

Eräs mahdollinen 1ähestysmistapa on osittainen optinen ratkaisu, jossa optinen verkko ulottuu vain katujakopisteeseen, jolloin puhelin/data-asiakkaiden 1oppusyöttöön käytetään tunnettua :\ kuparijohdinyhteyttä.

Tällä lähestymistavalla on useita haittoja. Se vaatii kentälle etäälle sijoitetun elektroniikan käyttämistä liikenteen keskit-'· " tämiseksi taloudellisesti voimakkaasti multipleksoiduilla syöt-töjohdoilla takaisin keskukseen. Aktiivista elektroniikkaa tar- • · » ; vitaan yleensä sekä katukaappitasol 1 a ja jakopisteessä. Viimeksi mainittu sijaitsee myös kadulla paitsi sellaisten yritysasiakkaiden tapauksessa, jotka ovat tarpeeksi suuria, jotta niiden oma jakelupiste on perusteltu. Tällaisen järjestelmän .·*’. tapauksessa esiintyy potentiaalisia etäällä olevien elektronis- » · · ten solmupisteiden huoltoon, luotettavuuteen, tehonsyöttöon ja • · · *· · tehon kulutukseen liittyviä ongelmia.

Tämän keksinnön ensimmäisen muoto kohdistuu tietoliikenne-: .·. verkkoon, jossa on keskusasema, joukko ala-asemia, siirto- I » .·. ; väline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala-asemien välinen haaroitusjärjestely, joka siirtää käytön aikana multiplek- 3 107204 soituja signaaleja ala-asemille yhteislähetyskehysten jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaalin, mainitun verkon ollessa sovitettu multipleksoimaan ala-asemilta tulevat paluusignaalit passiivisesti paluukehysten jonoksi mainitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluusig-naaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, jolloin keskusasema käsittää ala-asemilta keskusasemalle palaavien signaalien tahdistamiseksi välineet ensimmäisen signaalin lähettämiseksi ala-asemille, välineet, jotka sen ajankohdan perusteella, jolloin asianomainen toinen signaali vastaanotetaan ala-asemalta, laskevat asianomaisen toisen signaalin viiveen ja lähettävät asianomaisen kolmannen signaalin kyseistä viivettä edustavalle ala-asemalle, ja jolloin jokainen ala-asema sisältää välineet, jotka mainitun ensimmäisen signaalin vastaanoton vaikutuksesta lähettävät mainitun toisen signaalin ennaltamää-rätyssä suhteessa vastaanotettuun tahdistussignaaliin, ja välineet, jotka mainitun kolmannen signaalin vaikutuksesta vii-västävät sen paluukehyksen lähetystä sopivalla määrällä, jol-. loin verkolle on tunnusomaista, että jokainen ala-asema on . ,·. järjestetty ajoittamaan uudelleen toisen signaalinsa siten, • . että se esiintyy ennaltamäärätyssä kohdassa jokaisessa paluu- kehyksen lähetyksessä ala-asemalta, minkä avulla uudelleen ajoitetut toiset signaalit kaikilta lähettäviltä ala-asemilta *·* * vastaanotetaan keskusasemalla samanaikaisesti ja ne muodostavat tehollisesti yhden ainoan tahdistussignaalin multipleksoiduille paluusignaaleille. Jokainen ala-asema on edullisesti järjestetty lähettämään käytön aikana asianomaisen neljännen signaalin, jota on viivästetty mainitusta asianomaisesta toisesta signaa- V · Φ ;*·*. lista asianomaisella ennaltamäärätyllä määrällä, ja keskusasema • .·* on järjestetty valvomaan vastaanotettuja neljänsiä signaaleja ' " sen määräämiseksi, milloin neljäs signaali ei ole ennaltamäärä- ’ tyssä kohdassaan ja lähettämään asianomaisen korjaussignaalin • ·’; kyseiselle ala-asemalle ja ylläpitämään tämän avulla ala-aseman : tahdistuksen.

107204 4 Tämän keksinnön toinen muoto kohdistuu menetelmään ala-aseman tahdistuksen aikaansaamiseksi paluukehyksessä tietoliikenneverkossa, jossa on keskusasema, joukko ala-asemia, siirto-väline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala-asemien välinen haaroitusjärjestely, joka siirtää käytön aikana multipleksoi-tuja signaaleja ala-asemille yhteislähetyskehysten jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaalin, mainitun verkon ollessa sovitettu multipleksoimaan ala-asemilta tulevat paluusignaalit passiivisesti paluukehysten jonoksi mainitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluusig-naaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, johon menetelmään sisältyy vaiheina ensimmäisen komentosignaalin lähettäminen valitulle ala-asemalle sen saattamiseksi lähettämään keskusasemalle paluutahdistussignaalin ennaltamäärätyssä suhteessa vastaanotettuun tahdistussignaaliin, vastaanotetun paluutahdistussignaalin käsittely toisen komentosignaalin kehittämiseksi valitun ala-aseman saattamiseksi muuttamaan mai-nittua ennaltamäärättyä riippuvuutta ja toisen paluutahdistus-signaalin lähettäminen ala-asemalta muuttuneessa suhteessa, . .·, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että valittu ala-asema lähettää paluutahdistussignaalinsa vastaanotettuun tahdistus-signaaliin synkronoidun paluukehyksen osan alussa, joka osa on ♦ · ;;; varattu mainittuja paluukehystahdistussignaaleja varten, että • · « ’·’ keskusasema määrää keskusasemalla vastaanotetun paluukehyksen mainitun osan alussa olevan paluutahdistussignaalin vaaditun vastaanottohetken ja paluutahdistussignaalin todellisen vas- taanottohetken välisen viiveen ja että ala-asema reagoi mai- :***: nitun toisen komentosignaal in vastaanottoon muuttamalla mai- • · * nittua ennal tamäärättyä suhdetta määrällä, joka vastaa määrät-* tyä viivettä, niin että paluutahdistussignaal! vastaanotetaan tällöin keskusasemalla mainitulla vaaditulla vastaanottohet-’··' kellä.

·/· .; Tämän keksinnön kolmas muoto kohdistuu menetelmään ala-aseman tahdistuksen ylläpitämiseksi tietoliikenneverkossa, jossa on 5 107204 keskusasema, joukko ala-asemia, siirtoväline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala-asemien välinen haaroitusjärjestely, joka siirtää käytön aikana multipleksoituja signaaleja ala-asemille yhteislähetyskehysten jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaalin, mainitun verkon ollessa sovitettu multi-pleksoimaan ala-asemilta tulevat paluusignaalit passiivisesti paluukehysten jonoksi mainitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluusignaaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että jokainen ala-asema lähettää asianomaisen tahdistuksentarkastus-signaalin asianomaisella ennaltamäärätyllä hetkellä paluukehyk-sen tahdistusosassa, että keskusasemalla vastaanotetaan tahdis-tuksentarkastussignaalit, määrätään mahdollinen poikkeama asianomaisten tahdistuksentarkastussignaalien odotetuista vas-taanottohetkistä ja lähetetään asianomainen komentosignaali kullekin ala-asemalle, jonka tahdistuksentarkastussignaalia ei ole vastaanotettu asianomaisella odotetulle hetkellä sen saat-tamiseksi muuttamaan paluusignaaliensa ajoitusta asianomaisen < komentosignaalin mukaan ja siten palaamaan tahdistukseen paluukehyksissä.

*;/ Verkossa käytetään edullisesti 128-haaraista optista haaroi-’' tusta kullekin keskusjohdolle, jonka toimintanopeus on * 20Mbit/s. Tämä bittinopeus/haaroitusyhdistelmä tarjoaa edullisen valintavaihtojen joukon sekä yritys- että yksityisasiakkaille. Valitulla maksimihaaroituksella 128-haaraisella (120 asiakasta ja 8 testiporttia) maksimihaaroituksella käyttöön ;”*· saadaan siten, kapasiteettia ISDN 144 kbit/s kanavan tai vas- • · « taavan kapasiteetin syöttämiseksi haluttaessa jokaiselle asiak- * · kaalle. Liikealueil1 a, joissa monen tilaajajohdon asiakkaat : ’ ovat enemmistönä, käytetään pienempää optista haaroitusastetta, mikä mahdollistaa suurempien asiakaskohtaisten kapasiteettien j toimittamisen. Ensimmäisessä tapauksessa verkot voidaan suun nitella siten, että niillä saadaan selvästi 20Mbit/s syöttöjoh-don kapasiteetin sisällä olevat kapasiteetit, jolloin sekä 64 6 107204 kbit/s linjojen lisäämiselle tai esimerkiksi ISDN-palvelun käyttöönotolle jää huomattava kehitysvara.

Tällaisessa verkossa on edullista, että kaikki järjestelmät on suunniteltu kiinteän optisen häviökriteerin mukaan, joka sopii täyteen 128-haaraiseen haaroitukseen, riippumatta ensimmäisen asiakaskokoonpanon aluksi vaatimasta haaroitusasteesta. Tällä saadaan suuri suunnittelujoustavuus, mikä mahdollistaa uusien asiakkaiden kytkemisen verkkoon kysynnän kasvaessa. 128-kana-vaisen matriisin kaikki portaat ovat siten heti aluksi käytössä, mikä antaa täyden häviöspesifikaation, mutta kytkimiä on asennetaan vain minimimäärä yhteyksien aikaansaamiseksi ensimmäisille asiakkaille.

Vaikka on mahdollista käyttää täysin passiivista optista verkkoa, jossa on suora kuitusyöttö eri yritys- tai yksityisasiakkaille, siihen voidaan liittää joitakin sähköisiä yhteyksiä ί' ‘, sellaisen hybridivaihtoehdon aikaansaamiseksi, jossa on aktii- ·;· vinen elektroninen solmu jakopisteessä ja kuparijohdinyhteys . tilaajalle mutta joka on täysin yhteensopiva ja laajennetta- ; vissa esillä olevan keksinnön mukaiseen optiseen verkkoon.

Tällainen järjestelmä voi osoittautua erittäin taloudelli- « » V.'. seksi varhaista yksityisasiakasmarkkinoi 11 e tunkeutumista var- • ♦ ** ten, joissa pelkän puhelinliikennepalvelun kustannustavoitteet ovat tiukimmat.

Esillä olevan keksinnön toisena tärkeänä etuna on verkon evo-

Ml ί,,.ί luutio. Tämä arkkitehtuuri tarjoaa huomattavan kehitysmahdol- lisuuden kohti tulevaisuuden laajakaistaista monipalveluverkkoa .,* * lisäämällä erillisiä optisia aaltopituuksia, jotka siirtävät , uusia laajakaistaisia palveluja samassa passiivisessa optisessa . verkossa. Tämä on ilmeisesti mahdollista alkuperäistä palvelua ; ' : häiritsemättä tai lisäämättä sen kustannuksia, mikäli alkupe- räisen asennuksen ajankohtana tehdään riittävät suunnitelmat ja varaukset.

7 107204

Hakijan optisen verkon osakomponentit voidaan sopivasti jakaa seuraaviin aihepiireihin I) optinen teknologia ja optisen järjestelmän suunnittelu, II) ulkoiset optiset laitteet III) bit-tienkuljetusjärjestelmän suunnittelu, IV) verkkoliitäntä ja kokonaisjärjestelmän suunnittelu ja V) verkon hallinta ja testaus, joita käsitellään vuorollaan seuraavassa.

I Optinen teknologia ia optisen järjestelmän suunnittelu a) Verkon topologia

Topologian valinta on tärkeä tekijä verkon kokonaiskustannusten minimoinnissa. Esillä olevan keksinnön mukaisen passiivisen optisen verkon toteuttamiseksi voidaan käyttää useita topologioita. Avainseikkoja lopullisessa valinnassa ovat: rakennus- ja ylläpitokustannukset, tarjotut palvelut, kasvustrategia ja -potentiaali laajakaisiin palveluihin kehittymistä varten. Jokaisen mahdollisen tarkasteltavan vaihtoehdon tapauksessa tulevan kehityspotentiaalin rinnalla on myös huolellisesti punnit-tava verkon alkukustannusnäkökohtia. Valintavaihtoehtoihin sisältyy täydellinen kaksisuuntainen toiminta, osittainen kaksisuuntainen toiminta, erilliset tulevan ja lähtevän suunnan yh-teydet keskuksen ja asiakkaan välillä ja kupari johtimen käyttö '···’ jakopisteen ja joidenkin asiakkaiden välisessä yhteydessä muu- * ten täysin optisista kuiduista muodostuvasta verkossa.

b) Optinen haaroitinteknologia :/**: Optiset tehohaaroittimet ovat edullisesti juotettuja kuitu- liitoksia. Pidemmän aikavälin vaihtoehdot kuten holograafiset · laitteet voivat täysin kehittyneinä muodostaa keinon poten-: " tiaalisesti alhaisempien kustannusten saavuttamiseksi.

c) Asiakkaan laserlähetinmoduli

Asiakkaan laser on yksi kriittisimmistä asiakkaan kustannuksiin 8 107204 vaikuttavista komponenteista. Jokaisen laitteen, jolta vaaditaan pieniä kustannuksia, yksityiskohtaiset toiminnalliset vaatimukset määräävät tietyt valinnat pakkaustekniikan, käyttöjä suojauselektroniikan ja laserin luotettavuuden (joka liittyy ympäristönsieto-ominaisuuksiin) osalta. Esimerkiksi jäähdyttämätön pakkaus on todennäköisesti edullinen halvassa lähetinmodulissa tehonkulutuksen pienentämiseksi, pakkaustekniikan ja kokoonpanon yksinkertaistamiseksi ja lähettimen kokonaiskustannusten pienentämiseksi. Jäähdyttimen poistamisesta seuraa kuitenkin, että laserin lämpötila on kontrolloimaton, mistä seuraa laserin vanhenemisnopeuden kasvaminen ympäristön lämpötila-alueen yläpäässä. Lisäksi laser/kuitu-kytkennän lämpötilariippuvuus tulee kriittisemmäksi. Järjestelmässä tarvitaan suuria pulssitehoja verkon haaroitushäviöiden kumoamiseksi ..Pyrittäessä välttämään liian suuria optisia huipputehoja (jotka johtavat suuriin virtatiheyksiin ja alhaiseen luotettavuuteen) halvat pakkaukset, joilla on hyvä kytkentähyötysuhde, :·. ovat edullisia. Vaikka tällä hetkellä ajateltu 20 Mbit/s bitti- tii<: nopeus mahdollistaa halpojen CMOS VLSI-piirien käyttämisen, vaihtoehtoisesti voitaisiin käyttää lähettimiä tai vastaanot-timia, jotka toimivat 45-50 Mbit/s nopeudella. Tällaiset lait-'· teet voivat itse asiassa olla kokonaisuuden kannalta halvempia, -··* vaikka niissä käytetään kalliimpaa elektroniikkaa, kun otetaan • · » V · huomioon, että pakkauskustannukset ovat todennäköisesti hallit sevia. Viimeksimainittuihin vaikuttaa pääasiassa käytetty teh-dasinvestointi/automaatioaste, jonka puolestaan määrää odotettu tuotantomäärä.

• · · • · * · • ·

On huomattava, että edellä esitetty liittyy tässä selitetyn • · · • · esillä olevan keksinnön mukaisen verkon toteuttamisen kustan- : '· nuksiin ja että kalliimpia 1aser1 aitteita voitaisiin käyttää, ·...·' vaikka tämä todennäköisesti aiheuttaisi kustannusten kas- : vamisen.

9 107204

Asiakkaan lähetintä käytetään edullisesti pienellä toimintasuhteella, kuten on selitetty hakijan rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa GB 8700069, jonka hakemispäivä on 5.1.1987. Lisäksi on edullista, että keskus ohjaa laserin lähtötasoa kaukovalvonnalla, kuten on esitetty hakijan rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa 8710736, jonka hakemispäivä on 6.5.1987, joka mahdollistaa vaivontavalodiodin poistamisen asiakkaan lähettimestä tai vapauttaa sen ilmaisimena käytettäväksi .

d) Asiakkaan vastaanotinmoduli

Asiakkaan vastaanottimessa vaaditaan melkein samat hinnan halpeneminen kuin 1ähetinmodulissa varmistamaan verkon taloudellinen tunkeutuminen asiakkaille, joilla on harvoja johtoja, mutta on korostettava, että tätä ei voida saavuttaa huonon optisen suorituskyvyn hinnalla, koska se vaikuttaisi haital- lisesti optiseen tehotaseeseen ja siten verkon kokonaiskus- ·; ··; tannuksiin.

;‘. : e) Optinen estosuodin ’.V. Optinen estosuodin on edullisena pidetty komponentti, koska se • · · * takaa, että verkon tuleva laajennus on mahdollinen olemassa olevia puhelinasiakkaita häiritsemättä. Joissakin verkon topo-logiavaihtoehdoissa (esim. täysdupleksi) se voi auttaa heijastumisesta johtuvien ylikuulumisongelmien selvittämisessä. Siten • ».> jos tulevassa ja lähtevässä suunnassa käytetään eri aaltopi-tuuksia, heijastuneen valon erottamiseen voidaan käyttää kapea-kaistaisia suotimia ennen sen pääsyä optisille vastaanot-timille.

10 107204

Alustava analyysi osoittaa, että suotimen optimipaikka kustannusten ja käyttövaikeuksien minimoimiseksi on asiakkaan vastaanottaessa. Vaihtoehtoina ovat dikromatoitujen gelatiini-liuskojen, monikerroksisen dielektrisen interferenssi- tai fotopolymeerisuotimen sijoittaminen vastaanottimen valodiodin ja pakkauksen 1iitäntäkuidun väliin tai monikerroksisen dielektrisen tai muun suodinmateriaalin päällystäminen suoraan vastaanottimen vaiodiodei11 e piikiekkovaiheessa. Seuraavassa tarkastellaan muita suotimen asennusratkaisuja.

f) Keskuksen optiset laitteet

Vaikka kustannukset eivät ole keskuksen optisissa laitteissa niin tärkeitä kuin asiakkaan laitteissa, keskuslaitteet ovat vaativampia suorituskykyspesifikaationsa osalta. Laserlähet- timellä on oltava korkea keskimääräinen antoteho ja tarkasti ohjattu ja tiukasti määrätty keskiaaltopituus. Pitkittäisyksi- _ muotolähdettä (esim. DFB- tai DBR-lasereita) käytetään edulli- sesti varmistamaan, että alkuperäiseen puhelinliikennepalveluun , t-t tarvitsee varata vain erittäin pieni optisen spektrin leveys, I mikä siten säästää arvokasta spektriä niin paljon kuin mahdol* lista tulevaa palvelukasvua varten. Vastaanottimelta vaaditaan, *···' että se on herkkä ja kykenee kuitenkin selviämään epätäydelli- *·* * sestä etäisyysviivekompensoinnista johtuvasta ajoitusvärinästä ja vierekkäisten bittien erisuuresta optisesta tehosta, joka johtuuu erisuurista siirtotien vaimennuksista ja asiakkaan laserin antotehon toleransseista. On siten edullista, että :"**· vastanotin on rakenteeltaan DC-kytketty tai ainakin sen päätös- • · · ;*j*4 piirien kynnystaso on DC-kytketty optisen bittivuon nollatason · suhteen.

II Ulkoiset optiset laitteet • ‘; a) Passiivisen verkon suunnittelu

Verkko on ideaalisesti suunniteltu siten, että se voi kasvaa ja 11 107204 muuttua, sekä puhelintilaajia lisäämällä että uusien palvelujen (aaltopituuksien) osalta. Parhaana pidetyssä muodossaan, joka on täysdupleksihaaraverkko, laitoksen aaltopituusalue ja verkon herkkyys heijastuksille ovat kriittisiä tekijöitä, joilla on huomattavia vaikutuksia verkon mitoitukseen ja kullekin komponentille asetettuihin spesifikaatioihin. Hakijan tutkimukset ovat osoittaneet, että heijastusten vaikutus on merkittävä ja niiden vaikutus on otettava huomioon, mikäli ei käytetä täysin kahdennettua kuituverkkoa tulevalle ja lähtevälle suunnalle. Laitoksen aaltopituusalue on tärkeä uusien palvelujen aaltopituuksien lisäämiselle. Kunkin komponentin aaltopituusominai-suuksien tasaisuus ja komponenttien kokonaissovitus tehotaseen optimoimiseksi on otettava huomioon esillä olevan keksinnön verkon suunnittelussa.

b) Komponentit

Kriittisinä elementteinä tässä ovat aaltopituusominaisuuksi 1 - < taan tasaiset kytkinmatriisit, optiset estosuotimet, asiakkaan I | , ,·, laitteissa käytettäväksi tarkoitetut liittimet ja 1 iitosteknii- , . kat, jotka soveltuvat käytettäväksi laajassa mittakaavassa kai- ‘kissa ympäristöissä. Tämän luettelon kahta ensimmäistä kohtaa on jo käsitelty luvussa I edellä. Interferenssi-(tai muu) opti- • »4 » · i ( '»* * nen suodin voidaan vaihtoehtoisesti sisällyttää asiakkaan tiloissa olevaan liittimeen. Vaihtoehtoinen strategia, jossa asiakkaan liittimestä luovutaan ja käytetään kiinteästi johdo-tettua ratkaisua, on toinen vaihtoehto. Muihin menetelmiin op-:***; tisen suotimen sisällyttämiseksi järjestelmään voidaan ajatella »<t· ;V sisältyvän esimerkiksi kuituihin perustuvat laitteet, jotka on . ** liitettävä joko asiakkaan laitteistoon tai optiseen sisäänvien- • 9 • '' tikaapeliin.

< .

• ·'; III Bittienkuljetusjäriestelmän suunnittelu a) Verkon bittienkuljetusjärjestelmältä (BTS) voidaan lopulta 12 107204 tarvita monien erilaisten palvelujen siirtoa ja liitäntää, esimerkiksi - analoginen puhelinliikenne - kanavan ulkopuolinen merkinanto (64 + 8 kbit/s) - analoginen puhelinliikenne - kanavaan sisältyvä merkinanto (64 kbit/s) - perusnopeuden ISDN (2 x 64 + 16 kbit(s) - primäärinopeuden ISDN (2048 kbit/s)

Vaikka pääasiallisena aikuvaatimuksena oletetaan olevan analogisen puhelinliikenteen siirtäminen kanavan ulkopuolisella merkinannolla (64 + 8 kbit/s), bittienkuljetusjärjestelmään on erittäin suotavaa suunnitella kehys- ja kanavajakorakenne, joka voi siirtää kaikki edellä mainitut palvelut muuttamalla vain palveluliitäntäyksiköitä. Tämä on tärkeää esimerkiksi uusien palvelujen tulevalle yhteensopivuudelle.

: ·· Bittinopeuksien suurin yhteinen tekijä edellä oleville '"· esimerkkipalvei ui 11 e on 8 kbit/s. Koska tämä nopeus on myös : : : puhepalvelujen näytteenottonopeus, joka vastaa 125 ps perus- kehystääjuutta, jokainen bitti 125 ps kehyksessä vastaa 8 kbit/s peruskanavaa. Asiakaspalvelu toteutetaan tällöin anta- • · * maila kokonaislukumäärä näitä 8 kbit/s kanavia, esimerkiksi • · · analogiselle puheelle, jossa käytetään kanavan ulkopuolista merkinantoa, annetaan 9 kanavaa, kukin 8 kbit/s, jotka on järjestetty säilyttämään puheen virheettömyyden, mikä vastaa 9 bittiä 125 με peruskehyksessä, perusnopeuden ISDN-palvei ui 1 e « « *···* annetaan 18 tällaista 8 kbit/s kanavaa ts. 18 bittiä 125 ps « · · *.· · peruskehyksessä.

Peruskehykseen sisältyvien informaatiokanavien lisäksi on myös • · yksi 8 kbit/s hai 1intakanava jokaiselle asiakkaan optiselle : .· päätteelle. Tämä kanava siirtää hai 1intasanomia. Tämä merkitsee ·.'· sitä, että asiakkaalle, joka tarvitsee yhden analogisen 13 107204 puhelinkanavan, jossa käytetään kanavan ulkopuolista merkinantoa, annetaan yhteensä 10 8 kbit/s peruskanavaa ja vastaavasti perusnopeuden ISDN-asiakkaalle annetaan yhteensä 19 8 kbit/s peruskanavaa.

Peruskehysrakenteen toisena mahdollisuutena on käyttää bitti-lomitettua siirtokäytäntöä maksimoimaan edun, joka on saavutettavissa käyttämällä asiakkaan laseria pienen toimintasuhteen toimintamuodossa, samalla kun sama kehysrakenne säilytetään molemmille siirtosuunnille. Tämä merkitsee sitä, että sen sijaan että bitit (8kbit/s kanavat) lähetettäisiin tietyn asiakas järjestyksen mukaan, bitit hajautuvat melko tasaisesti koko 124 us peruskehysjaksoi 1 e.

b) Automaattinen etäisvvdenmittaus järjestelmä

Koko järjestelmässä on varattava jaksoi 1isesti tyhjää aikaa (kun palvelutietoja ei siirretä) etäisyydenmittausprosessille.

; '· Etäisyydenmittauksel1 e varattu aikamäärä määrää maantieteel- lisen etäisyyden, jolla etäisyydenmittaus voidaan suorittaa.

: Taajuus, jolla etäisyydenmittaus suoritetaan, määrää bitti- .·. : nopeuden kasvamisen. Ajoitus- ja synkronointikysymysten yksin- .···. kertaistamiseksi etäisyydenmittaus jakson tulisi olla peruske- • · hysjakson (125 ps) kokonaislukumonikerta. 125 ps kehysjakso • » * mahdollistaa riittävän ajan etäisyydenmittauksen suorittamiseksi 10 km maantieteellisellä etäisyydellä, 250 ps mahdollistaessa 20 km etäisyydenmittauksen. Bittinopeuskasvun rajoittamiseksi arvoon noin 1% on mahdollista käyttää 10 ms jaksolli- ·« « · suutta etäisyydenmittauksel 1 e (tämä vastaa 80 perusdatakehystä, ♦ · · ί,ϊ : joita seuraa yksi etäisyydenmittauskehys, bittinopeuden kasvu ;·] * 81/80) .

. Etäisyydenmittaustasoja tai -vaiheita on edullisesti kolme: « ·

Vaiheen 1 etäisyydenmittaus suoritetaan optisille päätteille.

14 107204 kun ne on ensimmäistä kertaa kytketty järjestelmään. Tässä tapauksessa keskuspäässä ei ole optiseen päätteeseen johtavaa ja siltä tulevaa siirtotieviivettä koskevaa informaatiota. Keskuspää käyttää siten etäisyydenmittaus jaksoa tämän siirto-tieviiveen mittaamiseen ja ilmoittaa tämän jälkeen uudelle asennetulle optiselle päätteelle mikä paikallinen viive on asetettava oikeaa ajoitusta varten.

Vaiheen 2 etäisyydenmittaus suoritetaan päätteille, jotka jo ovat kytkettyinä verkkoon, uutta yhteyttä muodostettaessa tai kun optinen pääte kytketään toimintaan paikallisesta teholähteestä erottamisen jälkeen. Tässä tapauksessa etäisyydenmit-tauskäytäntö tarkastaa optiselle päätteelle aikaisemmin määrätyn viiveajan ja tekee tarvittaessa pieniä korjauksia. Laserien elinikien maksimoimiseksi voidaan ajatella, että optiset päätteet eivät lähetä, mikäli ne eivät välitä liikennettä, tämän vuoksi etäisyydenmittausta ei tapahdu lepotilassa olevien päätteiden tapauksessa.

Vaiheen 3 etäisyydenmittaus on automaattinen ja suoritetaan '>;· jaksoi 1 isesti optisen päätteen välittäessä liikennettä. Keskus- ’. pää valvoo jokaisesti aktiivisesta päätteestä tulevaa ajoitusta ja ohjaa nämä päätteet (hai lintakanavia käyttämällä) tekemään • · · V ‘ pienehköjä korjauksia paikallisiin viiveisiin, jos jokin ajoituksista alkaa ryömiä. Etäisyydenmittaustoiminta muodostaa välineen asiakkaan datan synkronoimiseksi tulevassa suunnassa, mikä kompensoi eri pituiset johdot ja verkon etenemisviiveen ,···. vaihtelun. Automaattista etäisyydenmittausta tarvitaan pienten säätöjen tekemiseen automaattisesti mahdollisen ajoituksen ryö- * * · 4 * « minnän korjaamiseksi. Asiakkaan verkkopäätteessä tarvitaan • '· varaparisto järjestelmä puhelinliikennepalvelun ylläpitämiseksi verkkohäiriöiden aikana.

15 107204 IV Verkkoliitäntä ia -järjestelmän kokonaissuunnittelu

Edellisessä luvussa käsitelty bittienkuljetusjärjestelmä muodostaa välineen bittien kuljettamiseksi passiivisen optisen verkon läpi. Bittienkuljetusjärjestelmän ja digitaalisen keskuksen välillä ja bittienkuljetusjärjestelmän ja asiakkaiden laitteiden välillä tarvitaan sopivat rajapinnat mahdollistamaan sellaisten palvelujen suorittaminen, jotka täyttävät tietoliikenneverkon kokonaisvaatimukset. Kokonaisjärjestelmä käsittää testauksen, verkkoliitännän, luotettavuuden, verkon hallinnan, tehonsyötön jne.

a) Palvelu

Keksinnön mukaisen verkon pääpalveluvaatimuksena odotetaan olevan analoginen puhelinliikenne. Tämän palvelun on tapahduttava kustannusedullisesti analogisen suoran keskusjohdon ;·, liitännän, joka on asiakkaan tiloissa, ja 64 kbit/s valintaisen

f I I

. verkon DASS2 2,048 Mbit/s liitännän välillä. Analogisen puhelinliikenteen lisäksi on myös olemassa monenlaisia muita palveluja, jotka nykyisin toimivat analogisessa muodossa *·'· kuparijohdinparien paikallisverkon välityksellä. Bittienkul-jetus järjestelmän kehysrakenteen ja siirtokäytäntöjen tulisi • · · V · olla riittävän joustavia perus-ISDN- tai CATV-signaalien välittämiseksi. Tärkeänä periaatteena on, että rajoittava "vain puhelinliikenne" -suunnittelu ei estä ennakolta tulevien uusien palvelujen lisäämistä. Minimikustannusverkon aikaansaaminen voi ,···, kuitenkin olla ristiriidassa tämän tavoitteen kanssa ja tarkas- >r » » « ti harkitun kompromissin tekeminen saattaa olla tarpeellista.

• %

Menetelmiin, joita voidaan käyttää lisäpalvelujen aikaansaa- * · · : · miseen, sisältyy aikajakokanavoinnin suurempi käyttö lisäämällä ’ bittitaajuutta ja laajentamalla kehysrakennetta, ottamalla r .·. käyttöön WDM ja käyttämällä lisäkuituja. Näitä menetelmiä : selitetään seuraavassa.

16 107204 b) Verkko- ja asiakasliitännät

Englantilaisen verkon päävaatimuksena on liittää verkko 64 kbit/s valintaiseen verkkoon 2,048 Mbit/s DASS2 yhteyksien kautta käyttämällä tilastollisesti multipleksoitua signalointia aikavälissä 16. Tällöin vaaditaan siirtokäytännön muunnos kes-kuspäässä bittienkuljetusjärjestelmän kautta tapahtuvan kanavakohtaisen signaloinnin muuttamiseksi digitaalisessa keskuksessa tarvittavaan tilastollisesti multipleksoituun muotoon. Perus-ISDN on käsiteltävä samalla tavalla siten, että tarvitaan muunnos I-sarjaliikennekäytännöstä DASS2-käytäntöön. Jossakin vaiheessa tulevaisuudessa 64 kbit/s valintainen verkko kykenee kuitenkin käsittelemään I-sarjaliikennekäytäntöjä, mikä mahdollistaa luopumisen I-sarjaliikennekäytännön muuntamisesta DASS2-käytäntöön. Analogisen puhelinti 1 aajaliitännän spesifikaatio on määritelty määräyksessä BTNR 315, mutta vain keskuksessa olevan liitännän mutta ei tilaajan päätteen : kannalta.

: Monenlaisia asiakasyksiköitä voidaan ajatella käytettävän palevelemaan tilaajia, jotka ulottuvat monen tilaajajohdon .··. yrityskäyttäjistä yhden johdon yksityiskäyttäjään. Perus- .···. elementtien modulaarisuus on perusperiaatteena kaikille « · « asiakasyksikköratkaisuil1 e toiminnallisen joustavuuden mahdollistamiseksi. Silmukan katkaisu ja MF4-signalointi tulevat olemaan käytössä.

• M

c) Kaapel ointi • · * Monet tämän alueen ongelmat on yhteisiä kaikille verkkoraken- teille. Olemassa olevien ratkaisujen muunnokset osoittautuvat todennäköisesti riittäväksi keskuksen ja kaapin ja kaapin ja : '.· jakopisteen välisille yhteyksille. Verkon katumultipleksiversio ·'/··' ei edellytä erittäin vaativaa kaapelikehitystä.

17 107204 d) Tehonsyöttö

Asiakkaan tiloissa oleva verkkopääte käyttää asiakkaan antamaa vaihtovirtaverkon tehoa. Tämä poikkeaa tämän hetkisestä kupari-johdinpariverkon paikalliskeskuksesta tapahtuvasta tehonsyöttö-käytännöstä.

e) Kotelot

Alkuperäisenä päämääränä on asentaa komponentit olemassa olevien kaappien sisään modulimuodossa.

Jakopisteen paikan on seurattava käytetyn jakopistestrategian tarkastelusta (esim. haaroituskaapelipääte pylvään päässä tai jalkakäytävällä olevassa kotelossa). Vaihtoehtoja on vastaavasti olemassa asiakkaan päätteelle (asunnossa, autotallissa jne.), mikä vaatii arviointia ennen laitekehittelyä. Asiakkaan päätteen tapauksessa fysikaalinen turvallisuus on selvästi huomioonotettava tekijä, yhdessä tehonsyöttö-, paristovarmen-nus- jne. kysymysten kanssa. Itseasiassa on todennäköistä, että '···' asiakas vaatii kaksi koteloa, yhden haaroituskaapelin muuttami-·· seksi sisäiseksi kaapeliksi ja toisen elektroniikan, paristojen jne. sijoitusta varten.

« ♦ *

Katumultipleksointivaihtoehdon tarkastelu aiheuttaa pääasiassa ylimääräisen kotelon suunnittelun ja siirtää joitakin pääte-ongelmista ulkoiseen verkkoon. Tehonsyötöstä ja ympäristö-kysymyksistä on siten huolehdittava tällä alueella.

« · ♦ · · « · * *· * « * · » *. . V Verkon hallinta ia testaus « · » · : ; Verkon hallinta muodostaa keinon verkon käyttämiseksi ja . huoltamiseksi tehokkaasti ja luotettavasti. Toiminteisiin, jotka tarvitaan erittäin luotettavan keskitetyn kaukohal 1 innan toteuttamiseen, sisältyy laitteiston tilan valvonta, kauko-testaus ja vianmääritys, vikojen raportointi ja analyysi, 18 107204 korrelaatio- ja korjausproseduurit, verkon alustus, kon-figurointi ja resurssien hallinta.

Verkon hallinnan yleisenä pyrkimyksenä on vikojen nopea havaitseminen ja korjaus mahdollisimman pienillä kustannuksilla ja häiriöillä asiakkaille. Ideaalitapauksessa tämän tulisi tapahtua havaitsemalla jo pieni palvelun heikentyminen eikä odottaa, kunnes vika vaikuttaa voimakkaasti palveluun. Keskitetyn verkon hallinnan ja vianmäärityksen tulisi toteuttaa odotettu vian paikallistaminen riittävälle tasolle, niin että vian korjaus tapahtuu koulutetun teknikon yhdellä käynnillä.

Jotkut huoltotoiminnat voidaan sisällyttää DASS2-sanomiin, jotka kulkevat 2,048 Mbit/s liitäntöjen kautta keskuksen läpi pysyvään ohjaus- ja huoltokeskukseen OMC. Muita toimintoja on kuitenkin todennäköisesti hoidettava verkon hai1intakeskukses-ta, joka voi kerätä tietoja useiden tilaajalaitteiden verkon-hall intakanavi1 ta.

'·!' Seuraavassa selitetään pelkästään esimerkkinä esillä olevan \* keksinnön eräitä erikoisia toteutusmuotoja oheisiin piirus- tuksiin liittyen, joissa • · · » kuvio 1 on optisen kuitutietoliikenneverkon kaavio, kuvio 2 on kaavio kuvion 1 verkosta, joka on järjestetty täydellistä kaksisuuntaista toimintaa varten, .···, kuvio 3 on kaavio verkosta, joka on järjestetty osittaista • » ·*.* kaksisuuntaista toimintaa varten, • · · * * · ’.. kuvio 4 on kaavio verkosta, jossa on erilliset lähtevät ja « · : **· tulevat optiset tiet asiakkaan ja keskuksen välillä, ·’ : kuvio 5 on kaavio verkosta, jossa on jakopisteeseen kupari- johdinparei 11 a kytkettyjä asiakaspäätteitä, . kuvio 6 on kaavio juotetusta optisesta kytkinmatriisista, joka ' · on tarkoitettu käytettäväksi kuvioiden 1-5 verkkojen yhteydessä, 19 107204 kuvio 7 on lohkokaavio bittienkuljetusjärjestelmästä, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuvioiden 1-5 verkoissa, kuvio 8 on lohkokaavio suojatusta lähetysmodulista, jota voidaan käyttää kuvioiden 1-5 verkkojen asiakaspäätteissä, kuvio 9 on kaavio multipleksijärjestelmästä, jota voidaan käyttää kuviossa 1 esitetyn mukaisessa verkossa, kuvio 10 on kaavio koejärjestelystä, joka simuloi täydellisesti asennettua verkkoa, kuvio 11 on taulukko, joka esittää esillä olevan keksinnön peruspuhelinverkon mahdollisia parannuksia ja siihen liittyviä teknologiaparannuksia, jotka tarvitaan parannusten aikaansaamiseksi, kuviot 12 - 14 esittävät kolmea porrasta esillä olevan keksinnön mukaisen verkon mahdollisessa evoluutiossa alunperin vain puhelinliikennepä!velua välittävästä laajennetuksi monipalveiuverkoksi, kuviot 15 - 19 esittävät kuviossa 7 esitetyn bittienkuljetus-: järjestelmän kehysrakennetta, kuviot 20 - 22 esittävät kuvion 7 bittienkuljetusjärjestelmän keskuspäätä ja kuviot 23 - 25 esittävät kuvion 7 bittienkul jetus järjestelmän ti 1 aa japäätä.

* · · • · ·

Kuviossa 1 on esitetty perusperiaate verkosta, jossa esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa. Kuviossa on esitetty optinen kuitutietoliikenneverkko 2, jossa keskus 4 on yhdistetty optisella yksimuotokuidulla 6 120 asiakkaaseen 8, joista selvyyden • ♦ *...* vuoksi on esitetty vain yksi. Verkossa on käytetty kaksita-• « V : soista optista haaroitusta kaappi- ja jakopistetasol la aalto- « · pituusriippuvuudeltaan tasaisten optisten kytkimen 10 ja 12 ♦ * .··. avulla.

? ·' Jokainen asiakas 8 saa kuidun 14 jakopisteestä ja tämän kuidun välityksellä keskuksesta 4 lähetetyn aikajakokanavoidun signaalin. Asiakkaan laitteisto saa tietyt tälle kohdepaikal1 e 20 107204 tarkoitetut aikajakokanavoinnin aikavälit sekä niihin liittyvät signalointikanavat. Toiset 1iitäntäpiirit (ei esitetty) aikaansaavat asiakkaan vaatimat yksilöidyt palvelut, esim. analogisen puhelinliikenteen tai ISDN-palvelut. Asiakkaat lähettävät digitaalista puhetta tai dataa takaisin keskukseen käyttämällä OTDMÄ-käytäntöä pienen toimintasuhteen toimintamuodossa yhtyvien liikennevirtojen lomittuessa passiivisesti jakopisteen ja kaapin haaroituspisteissä. Oikea ajoitus saadaan synkronoimalla asiakkaan laitteisto keskuksen kelloon ja käyttämällä etäisyydenmittauskäytäntöä asiakkaan laitteiston digitaalisen viivelinjan asettamiseksi keskuksen vastaanottimen vapaisiin aikaväleihin kytkeytymistä varten.

Keskuksen vastanottinnessa käytetään kahta muuta amplitudi-kynnystä, jotka mahdollistavat vastaanotetun amplitudin valvonnan ja ohjauksen. Jokaisesta asiakkaan aikavälistä otetaan peräkkäin näytteitä ja asiakkaan lähetinteho asetellaan läh-: *·· tevän suunnan kaukomittaustien välityksellä siten, että vas-taanotettu signaali osuu kahden kynnyksen väliin. Yksi tämän ratkaisun eduista on, että jokaisessa etäällä olevassa lähet-:*-.j timessä ei tarvita vaivontavalodiodia.

Asiakkaan lähettimen kustannuksia voidaan edelleen pienentää, * · » koska se toimii pienen toimintasuhteen toimintamuodolla. Tällä toimintamuodolla toimittaessa ei tarvita lähteen lämpöti 1 asää*-töä. Toimintasuhde riippuu siitä kuinka moneen aikaväliin lii-tytään ja yhden tilaajohdon asiakkaan tapauksessa se voi olla • * *··* jopa vain 1:128.

1*1 : : : • ·

Tilapäisen järjestelmäsuunnittelun näkökulma suosii optista haaroi tusta 128 haaraan ja 20 Mbit/s siirtonopeutta. Tämän . avulla voidaan saada houkutteleva valikoima palveluvaihtoehtoja \ sekä yritys- että yksityisasiakkaille. Kapasiteettia on riit- ’· tävästi 144 kbit/s ISDN-liitännän syöttämiseksi enintään 120 asiakkaalle (jätettäessä 8 varatestiporttia). Yritysasiakkaat, 21 107204 jotka tarvitsevat suurempia kapasiteetteja, voivat liittyä niin moneen aikaväliin kuin tarvitaan järjestelmän maksimikapasi-teetin rajoissa.

Koska lähtevä liikenne levitetään kaikille, järjestelmän suunnittelulta edellytetään toimenpiteitä tietoliikenteen suojauksen varmistamiseksi. Satunnainen pääsy aikaväleihin voidaan estää asiakkaan päätteen 8 oikealla suunnittelulla. Aikaväleihin liitytään asiakkaan laitteiston digitaalisen vii-velinjan asetuksen mukaisesti. Tätä toimintaa kauko-ohjataan keskuksesta 4. Salaus ja aikavälihypyt ovat muita toimenpiteitä, jotka voivat osoittautua tarpeellisiksi.

Kuviossa 2 kuvion 1 optinen verkko 2 on järjestetty täydellistä kaksisuuntaista toimintaa varten. Heijastusongelmia ja duplek-sikytkinhäviöitä pienennetään siten, että verkko toimii eri-suurilla tulevilla ja lähtevillä aaltopituuksilla. Siten kun iiit: (keskuksesta 4) lähtevä liikenne siirretään 1550 nm ja tuleva . liikenne 1330 nm aaltopituudella, järjestelmän kummassakin päässä olevien kytkimien 16 väliinkytkentävaimennus voidaan ' '·' suunnitella huomattavasti pienemmäksi. Lisäksi optisten esto-suotimien 10 käyttämimen asiakaspäätteen vastaanottimissa I I i V* (heijastuneen valon hylkäämiseksi) helpottaa huomattavasti ylikuulumisongelmia, vaikka tietenkin suodintoiminnan toteuttamisen kustannuksella.

.**·. Täysin kaksisuuntaisen verkon etuna on asennetun kuitumäärän ··· .·;· minimointi, mutta ratkaisu kärsii enemmän potentiaalisista *·· ylikuulumisongelmista kuin muut verkot, minkä vuoksi käytetään ·♦ • « erillisiä tulevia ja lähteviä aaltopituuksia ja suotimia 18.

• ( « ; .Verkossa käytetään ainakin 2N kytkintä (missä N on asiakkaiden :v. lukumäärä, jolloin asiakasta kohti on kaksi kytkintä). Ylikuu- • % ,·, ; luminen syntyy valosta, joka heijastuu takaisin jostakin verkon päättämättömästä kuidun päästä (kun päitä valmistellaan esimerkiksi uusien asiakkaiden liittämiseksi). Tämän täysdupleksito- 22 107204 pologian toisena haittana on, että järjestelmän molemmissa päissä tarvittavat haaroittimet aiheuttavat optisen etenemis-tievaimennuksen kasvamisen noin 6-7 dB muihin topologioihin verrattuna.

Kuviossa 3 on esitetty eräs vaihtoehtoinen verkko, jossa kuvion 2 kytkimet 16 on sisällytetty kaapin ja jakopisteen haaroitti-miin, viimeksimainitun ollessa merkitty asiakkaan 8 kohdalla haaroittimeksi 20. Tämä ratkaisu käyttää vähintään 2N-1 kytkintä, yhden vähemmän kuin täysdupleksiverkko, mutta vaatii enemmän kuitua. Siinä saadaan myös käyttöön ylimääräinen 3 - 3,5 dB optinen tehotaso, joka voitaisiin käyttää optisen haaroituksen koon lisäämiseen (ja siten asiakasta kohti tarvittavan kuitumäärän pienentämiseen) tai väljentämään järjestelmän suunnittelumarginaale ja. Heijastusten erotusta voidaan jälleen, parantaa käyttämällä erilaisia tulevaa ja lähtevää aaltopituutta ja optista suodatusta.

Kuviossa 4 on esitetty optinen kuitutietoliikenneverkko, jossa on fysikaalisesti erilliset tulevat ja lähtevät optiset tiet 2 ja 2’, kuvioon 2 verrattuna samanarvoisten komponenttien olles- ·. ·· sa merkitty samoilla numeroilla ja vastaavasti samoilla pil-kuilla varustetuilla numeroilla.

♦ · · • · «

Kuviossa 4 esitetyssä verkossa on fysikaalisesti erilliset tulevat ja lähtevät optiset tiet ja siten heijastusongelmat vältetään kokonaan. Siinä tarvitaan 2N-2 kytkintä, kaksi vähemmän kuin täysdupleksijärjestelmässä, mutta se käyttää • « .*** kaksi kertaa enemmän kuitua. Kuidun määrä asiakasta kohti on • « · . kuitenkin pieni tällaisissa monipääsyverkoissa, joten kuitu- • *·· kustannusten kasvu ei ole kriittinen järjestelmän taloudel- : liselle käyttökelpoisuudelle. Käytettävissä on lisäksi yli- : V määräinen 6 - 7 dB tehotaso, joka voidaan periaatteessa käyttää nelinkertaistamalla haaroituksen koko ja mahdollisesti pienentämään edelleen kuidun määrää asiakasta kohti. Koska tulevat ja 23 107204 lähtevät tiet ovat fysikaalisesti erillisiä, eri aaltopituuksien käyttämisellä molemmissa siirtosuunnissa ei saavuteta mitään etua.

Voidaan odottaa, että kuviossa 2 esitetty täysdupleksiratkaisu osoittautuu kustannusedul1isimmaksi. Kuitenkin myös kuvion 4 verkkoa on harkittava silloin kun on mahdollista, että väljem-pään optiseen tehotaseeseen ja heijastusongelmien puuttumiseen liittyvät käytännön teknilliset edut saattavat korvata ylimääräiset kuitukustannukset.

Kuvion 5 verkko esittää kuvion 2 verkkoon perustuvaa vaihtoehtoa varhaista yksityiskäyttäjien puhelinmarkkinoi11 e tunkeutumista varten. Se sisältää aktiivisen elektronisen jako-pisteen, joka voi käyttää olemassa olevaa kuparihaarajohtoa 24, joka on kytketty muuten täysin passiiviseen optiseen arkkitehtuuriin. Tämä topologia saattaa olla käyttökelpoinen lyhyellä tai keskipitkällä aikavälillä silloin, kun liikekeskuksen yri-: tysyhteisöl1 e tarjotaan täydellinen esillä olevan keksinnön ·;··· mukainen verkko ja kun johtokanavien tungoksen vähentämiseksi . kuparikaapel ei ta poistamalla samalla reitillä olevat yksityis- .·. : asiakkaat kytketään järjestelmään. Optisen tekniikan kustan- nusten jatkaessa alenemistaan aktiiviset jakelupisteet pois- * · tetaan ja täydellinen verkko ulotetaan yksityisasiakkaille tien • · · '·’ ’ tasoittamiseksi uusien laajakaistaisten palvelujen käyttöönotol1 e.

Kuviossa 6 on esitetty esimerkki kuvioiden 1-5 verkoissa ·...· käytetyn mukaisesta juotetusta kuitukytkimestä .

• 4 · • · · • · · * Juotettu kuituhaaroituskytkin 30 on valmistettu 2x2 element- tikytkinten 32 moniportaisesta matriisista. Jotta kuidun molempien optisten ikkunoiden (1300 nm ja 1550 nm) käyttömah-: dollisuus säilytettäisiin, käytetään laitteita, joilla on : tasaiset aal topituusominaisuudet.

24 107204

Yksittäiset 2x2 kytkimet, joilla on tasaiset aaltopituusomi-naisuudet, ovat juuri tulossa kaupallisesti saataville. Tekniikka 2x2 elementtikytkimien valmistamiseksi on selitetty hakijan rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa no. 8519183, Parannukset kytkentäsuhteen toleransseissa ja tasaisemmat spektriominaisuudet ovat erikoisesti toivottavia, koska ne vaikuttavat suoraan optiseen tehotaseeseen, optisen haaroituksen kokoon ja järjestelmän kokonaistaloudellisuuteen. Alustavat tulokset viittaavat noin 1 dB kytkentäsuhteen vaihteluun koko optisen ikkunan (1275 nm - 1575 nm) alueella, mikä viittaa siihen, että kytkimen parametrit ja järjestelmän aaltopituudet on valittava huolellisesti, jotta esimerkiksi edellä mainittu 128 haaran haaroitustavoite voitaisiin toteuttaa taloudellisesti.

Kokonaishaaroituksen optimikokoon vaikuttaa monia tekijöitä ja mikä tahansa sopiva arvo voidaan valita. Haaroituksen kokoon vaikuttavia tekijöitä ovat: kustannukset, optinen tehotase, järjestelmän bittinopeus, huoltovaatimukset, johtojen lukumäärä asiakasta kohden jne. Alustava tutkimus, joka perustui kuvion 2 kaksisuuntaisen verkon yksinkertaiseen optiseen tehotasemal 1 iin '· ja järjestelmän maksimibittinopeusol etukseen noin 20 Mbit/s, on ·...· viitannut binäärihaaroi tuksen kokoon 128. Tämä vastaa 120 asia- ·«· kasta sekä 8 testi 1 iitäntäpistettä käytettävissä olevalla kapasiteetilla 144 bit/s ISDN-palvelun (tai vastaavan bittinopeu-den) syöttämiseksi jokaiselle yksityiselle asiakkaalle.

.···, Kuviossa 7 on esitetty kuviossa 1 esitetyssä verkossa käytet- • # • · · ....

täväksi tarkoitetun bi tti enkul jetus jär jest elmän pääpiirteet.

« · » . Keskuksen pa1ve1 uiiitäntäyksikkö 34 vastaanottaa verkon pal- : ’·· velun, esimerkiksi analogisen puhelinliikenteen, primääri- : ·' nopeus-1 SDN-1 i ikenteen (20 Mbit/s), 64 kbit/s datapiirin jne.

; ja muuntaa sen standardi 1 iitännäksi bittienkuljetusjärjestel- ’. mään. Bi tti enkul jetus jär jestelmä kuljettaa tämän palvelun toiseen standardi 1 il häntään asiakkaan 8 päätelaitteistossa.

25 107204

Asiakkaan palveluliitäntäyksikkö 40 muuntaa tässä kohdassa liitännän vaadittuun muotoon tilaajalaitetta varten, esim. analogiseksi puhelinliikenteeksi jne.

Bittienkuljetusjärjestelmä siirtää palvelujen ja mahdollisen niihin liittyvän signaloinnin lisäksi myös verkon hallinta-sanomat. Nämä hai 1intasanomat huolehtivat järjestelmän häiriöttömästä toiminnasta, eivät siirrettävästä palvelusta, ja niihin sisältyy seuraavat järjestelmätoiminnat: a. Etäisyydenmitauskäytäntö kunkin kanavan pitämiseksi oikein ajoitettuna järjestelmän keskuspäässä.

b. Mahdollisuus kytkeä etäältä pois toiminnasta asiakkaan laitteiden laserit vianmääritystarkoituksia varten.

c. Asiakkaan lasereiden käyttövirran kaukoasettelu optisen antotehon ohjaamiseksi.

d. Päätteen/asiakkaan tunnistuksen, hyväksymisen ja kanavien varauksen toteuttaminen.

e. Vianmääri tystiedon ja järjestelmän kys el ysanomi en antaminen.

. ,·. Etäisyydenmi ttaustoiminta muodostaa keinon kunkin asiakkaan ; datan synkronoimiseksi tulevassa suunnassa kompensoimalla eri- suuruiset johtopituudet ja verkon etenemisviiveen vaihtelut.

• · **J Bittienkul jetus jär jestelmä suorittaa etäi syydenmi ttauksen jak- * i · *·’ sollisesti ja suorittaa tällöin pienehköjä korjauksia mahdol lisen aikaryöminnän korjaamiseksi automaattisesti.

Kuvioissa 15 - 19 on esitetty yksityiskohtaisemmin bittien-: : kuljetusjärjestelmä, joka voi siirtää ISDN-palvelun 128 asiakkaa 1 1 e .

*, Peruskehyksen (kuvio 15) on esitetty käsittävän 2304 bittiä ' ' dataliikennettä ja 128 yhden bitin hai 1intakanavaa ja 12 bittiä ; ·': kuidun tunnistukseen, jota ei tässä esimerkissä käytetä ja ;·.· jotka bitit ovat siten varalla.

26 107204

Jokainen dataliikenteen 2304 bitistä vastaa 30 kanavaisen aika-jakoväylän 8 kbit/s peruskanavaa. Asiakaspalvelu toteutetaan tällöin antamalla kullekin asiakkaalle kokonaislukumäärä näitä 8 kbit/s kanavia. Perusnopeuden ISDN-palvelua varten jokaiselle asiakkaalle annetaan 18 tällaista 8 kbit/s kanavaa ts. 18 bittiä peruskehyksestä. Sen 2304 bittiä edustavat siten 128 ISDN-pal vei ukanavaa , joissa kussakin on 18 bittiä.

Peruskehys sisältää kaiken näistä kanavista yhden näytteen-ottojakson aikana tulevan datan. Peruskehys sisältää siten kehyksel1isen (2 Mbit/s väylän) dataa 2304 8kbit/s kanavasta ja 128 ha 11intakanavasta. Peruskehys on samanlainen sekä keskus-päästä asiakkaan päähän (levitys) ja asiakkaan päästä keskus-päähän (paluu) tapahtuvissa lähetyksissä.

Kuviossa 16 on esitetty ylikehys, joka muodostuu osasta 50, joka käsittää 80 peruskehystä ja tahdistuskehyksen 52, joka vastaa kahta peruskehystä. Ylikehyksen jakso on 10 ms ja se käsittää 200408 bittiä. Siirto bittienkuljetusjärjestelmän kautta tapahtuu siten nopeudella 20,0408 Mbit/s.

'· Levitetyn lähetyksen tahdistuskehys 52 (keskuspäästä) suorittaa ”...· eri tehtävän kuin palaava tahdistuskehys (asiakkaan päästä).

• · · • · · • · « •

Kuviossa 17 on esitetty keskuspäästä tuleva tahdistuskehys 52 yksityiskohtaisemmin. Keskuspäästä tulevan tahdistuskehyksen viimeiset 140 bittiä (52A) ovat oleellisia järjestelmän toi-.*·*. minnalle, koska ne muodostavat ylikehyksen tahdistussanan * 4 t·,·^ keskuspäästä asiakkaan päähän päin, joka käsittää esimerkiksi « « « 140 nollabittiä, jonka asiakkaan pää tunnistaa, mikä tekee :'·· asiakkaan päälle mahdolliseksi sille tarkoitetun datan paikal- : ·' listamisen ja vastaanottamisen y 1 ikehyksestä. Ensimmäiset 4748 : .·. bittiä (52B) varmistavat, että levitys- ja paluukehysraken- /. : teillä on sama formaatti. Näitä 4748 bittiä voidaan myös käyttää kuiduntunnistustarkoifuksiin ja yleiseen levitys- 27 107204 järjestelmän huoltoon ja niitä voidaan kutsua yleisesti järjestelmän hai 1intatiedoksi.

Kuviossa 18 on esitetty asiakkaan päästä tuleva tahdistuskehys (54). Tätä tahdistuskehystä käytetään pääasiassa etäisyyden-mittaukseen, vaikka sitä voidaan käyttää myös tunnistamaan kuituun kytketyt aktiiviset asiakaspäät verkon jossakin kohdassa. Paluutahdistuskehys on jaettu segmentteihin 54A ja 54B vaiheen 1 etäisyydenmittausta varten ja vaiheen 2 etäisyyden-mittausta varten.

Vaiheen 1 etäisyydenmittaus käyttää ensimmäiset 4288 bittiä (54A). Tämä antaa hieman yli 200 \is tyhjää aikaa, jossa voidaan mitata yksi asiakkaan pää kerrallaan. Tämän suorittamiseksi keskuspäässä oleva hai 1intaohjäin antaa uudelle asennetulle asiakaspääl1 e käskyn lähettää yhden pulssin vaiheen 1 jakson alussa. Ohjain havaitsee tällöin kuinka monen bitin viive kuluu ennen tämän pulssin saapumista keskuspäähän. Useiden yritysten : " jälkeen ohjain on määrännyt oikean bittiviivekertoimen ja antaa ‘ · asiakkaan päälle käskyn edetä vaiheen 2 etäisyydenmittaukseen tätä korjausta käyttämällä.

Vaiheen 2 etäisyydenmittauksen ja kuiduntunnistuksen 660 bittiä • · · on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 19.

Jokaisella 128 asiakkaan päällä on oma 5 bitin levyinen vaiheen 2 etäisyydenmittauksen ala-aikaväli tahdistuskehyksen viimeisessä 640 bitissä. Keskuspään ohjain käyttää näitä asiakkaan • « ';··* pään 1 ähetysvaiheen asettelemiseen, niin että pulssit saapuvat V * keskuspäähän sen kelloon tahdistettuina. Tällä vältetään kel- • ♦ lotaajuuden regeneroinnin tarve keskuspäässä. Lisäksi paluutien lähetys voi muodostua asiakkaan pään lähettimen yksinkertaisesta on/ei-kytkennästä, mikä pienentää asiakkaan pään laserin • ·' elinikävaatimuksia. Siitä seuraa myös paluutien käytön parempi 28 107204 tehokkuus, koska kellotaajuuden regenerointi-informaatiota ei tarvitse lähettää.

Kun alun vaiheen 2 etäisyydenmittaus on suoritettu, asiakkaan päälle annetaan käsky "kytkeytyä linjalle". Se aktivoi tällöin paluutien hai 1intakanavansa ja myös tunnustahdistuspulssinsa. Kaikki verkon aktiiviset asiakaspäät lähettävät samalla hetkellä tämän tunnustahdistuspulssin, mitä seuraa 19 nollabittiä (jotka muodostavat yhdessä osan 54D).

Tämä muodostaa suuritehoisen merkkipulssin paluutien tunnuksen ilmaisemiseksi. Keskuspäässä oleva tunnusiImaisin valvoo tämän suuritehoisen pulssin lähetystä ja tämän jälkeen seuraavia 5 bitin levyisiä osa-aikavälejä nähdäkseen esiintyykö lähetystä. Jos esimerkiksi osa-aikavälissä 3 on pulssi, asiakaspää 3 on aktiivinen kuidun tässä kohdassa.

Ideaalisesti Itun keskuspää on ilmoittanut asiakaspäi 1 1 e niiden asianomaiset bittiviivekertoimet, kaikki tunnustahdistuspulssit 1 , esiintyvät samalla hetkellä keskuspäässä vastaanotetussa tah- distuskehyksessä. Jos jossakin asiakaspäässä kuitenkin esiintyy '···' ryömintää (joka voi johtua laitteista tai siirtovälineestä), *: vaikutus vastaanotettuun merkkipulssiin on erittäin pieni ja • · « ί,,.ί muutos a janhetkessä, jolloin summautuneet tunnustahdistuspuls- sit Hipaisevat tunnustahdistuspul ssin ilmaisupiirin, on merkityksettömän pieni. Päävahvistin katsoo siten edelleen kaikkien asiakaspäiden toimivan oikein, mutta laskee uuden arvon bitti-viivekertoimel1 e ja lähettää sen harhautuneelle asiakaspääl1 e, ,··♦, minkä vaikutuksesta sen tunnustahdistuspulssi tulee synkronoisi duksi muihin tunnustahdistuspulsseihin.

Osa-aikaväleihin liittyvää suuritehoista tunnuspulssia voidaan : - myös käyttää sen ilmaisemiseen lähettääkö tietty päävahvistin , V käyttämällä jossakin kohdassa verkossa optista ilmaisinta, kuten esimerkiksi optista kytkinlaitetta, joka on selitetty 29 107204 hakija rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa n:o 8706929. Tällaista laitetta voidaan käyttää liittämällä se kuituun, jonka vaippa on poistettu. Tämä on hyödyllistä kentällä toimiville asentajille, joiden on halutessaan katkaista tietyn kuidun oltava varmoja, että he ovat tunnistavat oikein tämän kuidun.

Toisin sanoen valvomalla laitteen avulla paluutahdistuskehystä asentaja voi määrätä kuidussa aktiivisina olevien asiakais-päiden laitenumerot, mutta asentajan on valvottava lähetys-suuntaa havaitakseen mihin verkkoon kuitu liittyy.

Palattaessa kuvioon 17 ylikehyksen tahdistussanan 140 bittiä voidaan myös käyttää katkosten havaitsemiseen kuituverkossa. Optisen aikatason ref 1ektometrian periaatteiden mukaan tunnetaan, että kuitua pitkin lähetetty signaali heijastuu katkos-kohdasta. Näiden heijastusten amplitudia ja taajuutta voidaan .. käyttää kuidussa mahdollisesti olevien katkosten sijainnin i t • I 1 määräämiseen. Koska ylikehyksen tahdistussana lähetetään sekoi- 11-1 tuksen jälkeen (kuten myöhemmin selitetään) säännöllisin vä-' ’. lein, päävahvistimessa olevaa autokorrelaattoria (kuvio 21) i » *i käytetään sanan tunnistamiseen. Sanan lähetyksen ja sen mah- « « « dollisten heijastusten vastaanoton välinen aika antaa tietoa • «»· ίφϊ * kuidun mahdollisten katkosten sijainnista.

Kuvioissa 20 - 25 on esitetty yksityiskohtaisemmin keskuspää ja asiakkaan pää. Tällaisen tietoliikennejärjestelmän tärkeänä vaatimuksena on, että asiakkaan pää pysyy samassa tahdissa • ’ Λ Γ! keskuspään kanssa.

» · * » » . · ·

• I

• ’*· Kuviot 20, 21 ja 22 esittävät keskuspäätä. Pääkello 60, jonka v taajuus on 20,0408 MHz, joka vastaa järjestelmän bittinopeutta, ; V on vaihelukittu keskuspään piiriohjaimelta 62 tulevaan 2,048 • · \ ", MHz (joka on lyhennetty tässä selityksessä muotoon 2MHz) kel- ‘ * loon, joka vastaa standardin mukaista 32 kanavan aikajakoväy- 30 107204 lää. Myös peruskehyksen (kuvio 22) ja ylikehyksen tahdistus-signaalit kehitetään ja lukitaan piiriohjaimelta tulevaan 8 kHz kehyssignaaliin. 2,304 MHz bittikello 64 kehitetään (keskuspään ajoitusgeneraattorissa 66), jotta piiriohjain voi lisätä lisä-bitin kanavaa kohti samalla kehystääjuudel1 a peruskehykseen bittitaajuuden muuntamiseksi järjestelmän vaatimaksi.

Jotta asiakkaan pää pysyisi "tahdissa" keskuspään kanssa, keskuspäästä tulevaa tietoa käytetään kel1opulssien regeneroinein asiakkaan päässä. Tähän tarkoitukseen käytetään nol-labittien ja ykkösbittien välisiä siirtymiä. Keskuuspäästä tulevassa tiedossa voi kuitenkin olla liian vähän siirtymiä kellon regenerointiin. Keskuspäästä tuleva tieto on tämän vuoksi sekoitettava käyttämällä vaiesatunnaista binäärisekvenssiä sellaisen datavuon kehittämiseksi, jossa on paljon siirtymiä. Keskuspään piiriohjaimesta tuleva data sekoitetaan sekoitti-melia 68 kuviossa 21 esitetyllä tavalla käyttämällä 29 -1 sekoitussekvenssiä.

Myös tahdistuskehys (kuvio 17) sekoitetaan käyttämällä eri-laista vai esatunnaista binäärisekvenssiä (käyttämällä sekoit-timen 68 siirtorekisterin eri väliottoja) ja se lisätään sekoi-tettuun dataan. Tahdistuskehyksen (kuvio 17) viimeistä 140 bit-tiä, ylikehyksen tahdistussanaa, käytetään asiakaspään synkronointiin. Ennen sekoittamista nämä 140 bittiä ovat 140 nolla-bittiä. Sekoitettuina ne muodostavat helposti tunnistettavan sanan, jota käytetään optiseen aikatason ref 1ektometriaan vuo- ... tojen havaitsemiseen kuten edellä on mainittu.

• · • · · 31 107204 saamiseksi. Tämä saadaan aikaan invertoimalla joka 16. bitti sekoittajassa olevalla invertteripiirillä ja tämä varmistaa, että asiakaspää ei tunnista virheellisesti ylikehyksen tahdis-tussanaa. Data voidaan myös salata suojaussyistä.

Keskuspäässä vastaanotettu data palautetaan ja esitetään piiri ohjaimelle:

Kuviossa 22 on esitetty keskuspään piiriohjain, jonka tehtävänä on 8 Verkkosovitin kortin liittäminen bittienkuljetusjärjestel-mään. Jokainen Verkkosovitin käsittelee kaiken liikenteen 2 Mbit/s tietovuosta (tai vastaavasta). Oletetaan, että kaikkien kahdeksan verkkosovitinkortin lähdöt on kehystahdistettu ja että kaikki 2 MHz kellot ovat synkronisia.

Kehysohjauksen 2,048 ja 8 kHz vertai 1ukel1ot on johdettu verkkosovittimien tuloista bittienkuljetusjärjestelmän 20,0408 pääkellon vaihelukitsemiseksi. Bittienkuljetusjärjestelmä antaa yhteisen 2,304 MHz kellon jokaiselle verkkosovittimel le piiri-·;·· ohjaimelle päin ja siltä pois suuntautuvan datasiirron tahdis- ; ;'· tamiseksi .

Data tallennetaan jonopuskureihin ja siirretään bittienkul-III jetus jär jestelmän läpi 1 ähetysrekisterin kautta. Tässä käy- * tetään ohjausta, joka varmistaa, että vain minimäärä dataa tallennetaan jonopuskuriin. Tämä on tärkeää bittienkuljetus-jär jestelmän kautta tapahtuvan kul jet.usviiveen pitämiseksi tarkasti säädettynä.

t · · • · · : : : Vastaanottopuolel 1 a bittienkuljetusjärjestelmän kautta vas- ’ taanotettu data tallennetaan jälleen jonopuskuriin ennen sen "... palauttamista verkkosovitinkorteil 1 e 1 ähtöporttien kautta. Myös tässä käytetään jonopuskurin sisällön ohjausta.

32 107204

Kuvioissa 23, 24 ja 25 on esitetty asiakkaan pää yksityiskohtaisemmin .

20,0408 MHz kello 70 on vaihelukittu tulevaan sekoitettuun datavuohon. Tämä antaa kello-ohjauksen vastaanottimen kaikille piireille. Keskuspäästä tuleva tahdistuskehys, joka sisältää peruskehyksen ja ylikehyksen tahdistussanat, vastasekoitetaan vastasekoittimel1 a 72 (jona on itsetahdistuva vastasekoitin) ja erotetaan vastaanottimen tahdistamiseksi.

Lähetetty datavuo vastasekoitetaan tämän jälkeen vastasekoit-tajalla 74, joka on sekoittimeen 68 nähden käänteinen, ja jos datavuo on salattu suojaussyistä, salaus poistetaan ja tuloksena oleva vastaanotettu datavuo syötetään piiriohjaimel1 e.

Lähetyskehyksen ajoitusta on siirretty määrätyn lukumäärän kellojaksoja ja lähetyskellovaihe asetetaan 1ähetysvaihe- ja kehysgeneraattorissa 76. Käytettävät arvot arntaa hallinta-erotusyksikkö 78. Tämä mahdollistaa asiakkaan päästä lähetettyjen databittien käytön, ajan ja saapumisvaiheen tarkan asettelun keskuspäässä.

Paikallinen 2,048 MHz kello 80 on vaihelukittu 20,0408 MHz • · « V* kelloon 70 ja tämä ja 8 kHz kehyskello 82 syötetään myös piiriohjaimel1 e.

Kuvio 25 esittää asiakkaan pään piiriohjainta.

»·· • · • · • · ·

Datansieppaaja 84, joka tulkitsee käynnistyskanavan kaistan • · · ·· bittinopeusinformaation hai 1intalohkosta, sieppaa tietyt yksi- : *’ tyiset databitit vastaanotetusta datavuosta. Siepattu data tallennetaan lähtöjonopuskuriin, kunnes se annetaan asiakkaan : /. pään verkkosovittimel1 e.

33 107204

Jonopuskurin sisällön ohjauksen suorittaa kehysohjaus1 ohko 86, joka varmistaa, että jonomuistin sisältö pidetään mahdollisimman pienenä. Tämä on jälleen välttämätöntä bittienkuljetusjärjestelmän siirtoviiveen minimoimiseksi.

Data ladataan asiakkaan pään verkkosovittimeen ja sieltä pois käyttämällä kelloa, jonka Verkkosovitin on johtanut bittienkul-jetusjärjestelmän antamasta 2,048 MHz ja 8 kHz standardikelloparista .

Bittienkuljetusjärjestelmän keskuspäähän lähetettävä data kulkee samanlaisen tien kautta ja se lähetetään erillisinä bitteinä, jotka on lomitettu muilta asiakaspäi1tä tulevaan liikenteeseen. (Tällainen ratkaisu mahdollista halvemman laserdiodin käyttämisen asiakaspään 1ähettimessä).

Eräs yksinkertainen keino suojauksen aikaansaamiseksi on estää fysikaalisesti pääsy signaaleihin. Tämä voidaan saavuttaa optisella tasolla esimerkiksi siten, että ei käytetä irroitettavia , liittimiä, vaan pelkästään kiinteää kytkentää suljettuun yksik- ;·' köön, mikä ei mahdollista luvatonta pääsyä aikaväleihin ulko- '· ' puolisesta maailmasta. Kuviossa 8 on esitetty eräs mahdolli- nen sii rtomodul ivaihtoehto, joka sisältää bittienkul jetus jär- • · · ·.* · jestelmän, optisen 1 ähetyspiirit ja optiset vastaanottopiirit yhdessä optisen suotimen ja kytkimen kanssa. Puolikiinteällä optisella kytkennällä modulin 1 injapuolel 1 a saadaan hyvä suo- jausaste, koska vain luvallista aikavälitietoa on saatavana .*·*. sähköisissä kytkennöissä 1 in japiiri 1 aitteisiin . Tämä saattaa ♦, · · edellyttää konfigurointidatan lataamista varmistetusti hallin- » * · ’· . tokeskuksesta aikavälien saannin ohjaamiseksi etäältä. Muihin * *· vaihtoehtoihin sisältyy salausalgoritmien käyttö ja henkilö- : .·' tunusnumeroiden (PIN) käyttäminen käyttäjän hyväksymiseksi.

Kuvion 9 järjestelyä käytettiin esillä olevan keksinnön teknillisen toimintakyvyn osoittamiseksi. Tässä järjestelyssä 34 107204 demonstroituihin piirteisiin sisältyy: a) tehojakaja, jossa on riittävän monta porrasta edustamaan 256-haaraista haaroitinta. Tämä haaroitin on tehty aalto-pituusriippuvuudeltaan tasaiseksi mahdollistamaan toiminnan 1300 nm ja 1550 nm ikkunoissa, b) kaksisuuntainen toiminta, c) synkroninen optinen TDMA-verkko. Jokainen etäällä oleva pääte on lukittu keskuksen pääkelloon ja päätteelle on varattu aikavälejä paluukanavasignalointeja varten. Aikavälit lomitetaan verkossa passiivisesti, d) signaalien anto pienellä toimintasuhteella. Etäällä olevia lasereiden tarvitsee lähettää vain niille varattujen aikavälien aikana. (Seuraavassa selitettävälle PMUX-demonstraatio-järjestelmälle toimintasuhde on 1/64 kanavaa kohti. Tämä piirre tarjoaa paremman luotettavuuden laserille ja lämpö- ti1ansäätöpiirien välttämisen) ja e) automaattinen etäisyydenmittaus. Synkroninen verkko edellyttää etäisyydenmittauskäytännön käyttämistä aikavälien ; '·· osoittamiseksi etäällä oleville päätteille. Tämän käytännön on otettava huomioon edestakaisen matkan viive ja kanavien : ; ’: saatavuus.

.··*. Ensimmäisessä neljässä näistä piirteistä käytetään kaupal- ♦ · ♦ ♦♦ lisesti saatavia primäärimul tipleksereitä (PMUX) järjestelmän « · · perusrakennusosana. Primäärimultiplekserit lähettävät 30 PCM-kanavaa sekä kehystahdistus- ja signalointibitit nopeudella 2,048 Mbit/s. Standardipiireihin sisältyy puhelinliitäntää varten tarvittavat äänen A/D ja D/A-muunnokset.

♦ ♦ ♦ • · « « • · · • ♦ ·.· * Molemmissa demonstroinneissa käytettiin optisia lähettimiä ja ;·. vastaanottimia, joiden siirtonopeudet olivat 2 ja vastaavasti 8

Mbit/s. Ensimmäisenä demonstraationa oli PMUX-jär jestelmä, .’. jossa käytettiin kuviossa 10 esitettyä konfiguraatiota. Järjes- : V telmässä käytettiin kahdentyyppisiä primäärimultipleksereitä: : telineeseen asennetua primäärimul tipl ekser ia , joka edusti 35 107204 paikalliskeskusta, ja useita primäärimultipleksereita, jotka edustivat yksityisiä asiakkaita. Puhelimet kytkettiin primäärimul tipleksereihin 1iitäntäyksiköiden kautta, jotka antavat tasajännitetehon ja suorittavat kaksijohdin-nelijohdin muunnoksen.

Etenevässä suunnassa 30 analogiapuhelinliikenteen PCM-kanavaa multipleksoitiin HDB3-muotoiseksi (High Density Bipolar ternary code) 2 Mbit/s digitaaliseksi lähdöksi. Tätä käytettiin moduloimaan suoraan IRW-puolijohdelaseria (jossa on keskimääräisen tehon takaisinkytketty säätöpiiri). Signaali kulki tämän jälkeen juotetun kartiokytkimen kautta lähetys- ja vastaanotto-teiden erottamiseksi keskuspäässä. Kaikkien liittimien ylimääräiset haarat olivat heijastuskerroinsovitettuja heijastusten vaaran vähentämiseksi.

Signaali kulki tämän jälkeen 6 km yksimuotokuidun kautta, joka simuloi yhteyttä kaappiin. Se jaeltiin tämän jälkeen yksityi-sille asiakkaille haaroittimen kautta, joka on valmistettu aal-topituusriippuvuudel taan tasoitetuista juotetuista kaksoiskar-. .·, tioista, joiden häviöt edustavat 256-haaraista jakosuhdetta.

Tämän haaroittimen neljä lähtöä kytkettiin toiseen kytkimeen jt>’ vastaanotto- ja 1 ähetysteiden erottamiseksi asiakkaan päässä.

• * • · • · · • · « *·’ Kaupallisesti saatavat PIN FET-siirtoimpedanssivastaanottimet, joiden ilmoitettu minimiherkkyys oli -52 dBm, asennettiin korttiin, joka oli suunniteltu työnnettäväksi suoraan asiakkaan primäärimultiplekseriin PMUX. Jokainen PMUX voi vastaanottaa :***; kaikki 30 kanavaa, mutta vain yksi kanava oli kulloinkin kyt- • · * j*;\ ketty fysikaalisesti kullekin asiakkaalle. Seuraavan korjauksen • * jälkeen tämä kanava demultipleksoitiin ja kytkettiin asiakkaan • _ puhelimeen.

: ·'; Tulevassa suunnassa käytettiin erilaista siirtoformaattia, ;\· koska yksityisten asiakkaiden tavut oli lomitettava (sana 36 107204 lomitus) 2 Mbit/s kehyksen muodostamiseksi, jonka keskuksen PMUX voi vastaanottaa. Asiakkaan primäärimultiplekserin tavanomaista 2 Mbit/s digitaalista lähtöä ei tämän vuoksi voitu käyttää, joten NRZ-binäärisignaalit poimittiin suoraan takalevystä. Tämän suorittamiseksi suunniteltiin 1ähetinkortti, joka voidaan työntää suoraan primäärimultiplekseriin PMUX. Tämä sisälsi laserin kuten ennen, mutta laser toimi pienellä toimintasuhteella ilman jäähdytystä, ja ohjattavan digitaalisen vii-velinjan asiakkaan kanavan siirtämiseksi 0,5 bitin välein, mikä mahdollistaa kanvan sovittamisen suoraan 2 Mbit/s PCM-kehyk-seen lomitettuna toisten asiakkaiden kanavien kanssa. Yhteensä viisi korttia tarvitaan varustamaan PMUX enintään 8 asiakasta varten: tehonsyöttökortti, audiokortti, mux/ohjauskortti, lähe-tyskortti ja vastaanottokortti.

Asiakkaan laserin lähtö sarjamuotoisessa tavuformaatissa johdettiin tämän jälkeen jälleen asiakkaan kytkimen, haaroittimen ja kuidun kautta takaisin keskuksen vastaanottimeen keskuksen kytkimen kautta. NRZ-binäärisignaali muunnettiin tämän jälkeen System X-digitaalista 1 injaliitäntäkorttia käyttämällä HDB3-' formaattiin syötettäväksi mul tipl ekseri 11 e PMUX. Tämä signaali '. ·: muunnettiin puhelinsignaaliksi audioliitännän kautta kuten ·... edellä. Automaattista etäisyydenmittausta ei toteutettu tässä ··» I I ' demonstraatiossa.

Toisena demonstraationa on monipisteradiodemonstraatio. Tämä demonstraatio perustuu hakijan keskusasemaradiojärjestemän .···. (PMR) sovellukseen, joka toimii kuidunpuha 11 ustekniikal 1 a • « 'VI asennetun passiivisen yksimuotokuituverkon välityksellä. Ver- • · . kossa on optiset haaroittimet joustopisteissä dupleksointia ja • \. jakelua varten.

Näitä kokeita varten radiojärjestelmän keskusasemataitteiston radiolähetyshyl ly korvattiin 1 aserl ähettimel la ja optisella 37 107204 vastaanottimella. Tilaajien laitteita muutettiin vastaavasti lisäämällä optoelektroninen rajapinta.

Kuvio 10 esittää kokeellista verkkoa. Verkossa käytettiin kaksijohtimista System X -keskusta. Yksi johto oli "kupari-johtoti1 aaja", joka käytti puhelinta, joka tunnetaan tyyppinä Nil (Network termination type 1). Toinen johto oli kytketty "verkkoasiakkaaseen" kuituverkon kautta keskuksen läpi. Digitaalista puhetta lähetettiin samanaikaisesti molemmissa suunnissa kupari johdin- ja verkkoti1 aajien välisillä yhteyksillä.

Aikaisemmin asennettu putkijärjestelmä laajennettiin aluksi muodostamaan yhteyden demonstraatiopaikan poikki standardinmukaisen PCP-kaapin kautta. Verkon kumpaankin päähän asennettiin päätekoteloihin aaltopituusriippuvuudeltaan tasoitetut 2x2-haaroittimet täysdupleksisiirtotoimintatavan aikaansaami-seksi. Tasoitettu 4x4-ryhmä asennettiin kaappiin jäljittelemään kadulla olevaa joustokohtaa. Ylimääräinen 2x2-haaroitin asennettiin jakopisteen simuloimiseksi.

» r ; Puhallettuun kuituun perustuva laitos on täysin standardi- laitteistoa. BICC-jatkostel ineitä käytettiin kytkimien ja • «· *.* * jatkosten sijoittamiseksi päätekotel oihin . Heijastuskerroin- sovitus toteutettiin verkon kaikissa päättämättömissä kuitu-päissä takaisinheijastuksista johtuvan ylikuulumisen vähentämiseksi .

• · · ♦ · « • · · rV Optinen laitos asennettiin kahden kolmen viikon jakson aikana.

• ·

Yhteyspituus oli 1,5 km.

» ’ · • « • • PMR käyttää TDM-lähetysjärjestelmää lähtevän suunnan liiken- : teelle keskuspäästä tilaajalle. Datavuo on jatkuva siten, että vai esatunnainen bi t ti sekvenssi täyttää käyttämättömät kehykset. Järjestelmässä käytettiin tavanomaista vaihtovirtakytkettyä 38 107204 laserlähetintä ja optisia vastaanottimia. Laser lähetti tason - 8,5 dBm kuituun aaltopituudella 1300 nm. 2 Mbit/s-optinen moderni muunnettiin muodostamaan vastaanotinasteen. Vastaanottimen herkkyydeksi mitattiin -30 dbm.

Tulevassa suunnassa siirto tapahtuu käyttämällä TDMA-tekniikkaa jokaisen ala-aseman lähettäessä tietopaketteja niille varatuissa aikaväleissä. Tässä tapauksessa käytettiin tasavirtakytket-tyjä optisia lähettimiä ja vastaanottimia. Jokainen asiakkaan lähetin kytkettiin kokonaan pois toiminnasta, kun dataa ei lähetetty, kanavien välisten häiriöiden välttämiseksi yhteisellä kuidulla. Tämä saavutettiin esijännittämällä laser estotilaan, ohjaamalla se täysin toimintaan loogisella "ykkösellä" ja ohjaamalla se jälleen kokonaan pois toiminnasta loogisella "nollalla". Tämä eroaa tavanomaisista kaksipiste-kuitujärjestelmistä, joissa lähetin on esijännitetty toiminta-kynnyspisteen yläpuolelle ja sitä moduloidaan tämän esijän-nitepisteen ympärillä.

i

I I

Myös optinen vastaanotin on suunniteltu toimimaan pursketoi- i « i mintamuotosignaa1 in esiintyessä. Tasajännitekytketty vastaan-\ ‘I otin tarvitaan nollaviivan ryöminnan välttämiseksi vastaano- tetun datan puuttuessa pakettien välisen hiljaisen jakson ) · ϊ,ί 1 aikana. Käytetty vastaanotin perustui pitkäaal toiseen InGaAs PIN-valodiodiin, joka ohjasi suurituloimpedanssista FET-ope-raatiovahvistinta, jossa oli bootstrap-takaisinkytkentä tulo-kapasitanssin pienentämiseksi.

• · f ·1· β·β· Tilaajan päätteessä tarvitaan etäisyydenmittaustoimrnta varmis- 9 9 . tamaan pakettien lähettäminen oikealla hetkellä ajallisen * 1 • « : ' päällekkäin menon välttämiseksi päävahvistimessa.

· . \ Täydellisen verkon parhaana pidetyssä järjestelyssä tulee ; olemaan 15 keskusjohtoa jakopisteessä, jolloin asiakkaan optista päätettä kohti on 1 - 15 keskusjohtoliitäntää, ja 39 107204 kaksitasoinen optinen haaroitushierarkia (nimellisesti kaapissa ja jakopisteissä), jolloin keskuksen ja kaapin välinen etäisyys on 1,6 km, ja kaapin ja jakopisteen ja jokaisen asiakkaan välinen etäisyys on 500 m.

Jos verkosta johdetaan joillekin tilaajille kuparijohto on edullista käyttää yksitasoista optista haaroitushierarkiaa, joka sijaitsee nimellisesti kaapissa.

Vaikka edellä on oletettu nimelliseksi keskuksen ja kaapin väliseksi etäisyydeksi 1,6 km, järjestelmä voi toimia paljon suuremmilla, ainakin 10 km, etäisyyksillä. Tämä voi muodostaa pohjan paikalliskeskusten lukumäärän rationalisoinnille tietyssä verkossa. Tällaisen verkon tehokas multipleksointirakenne (joka johtuu yhdistelmänä optisesta haaroituksesta ja asiakkaiden optisten liitäntäkustannusten jakautumisesta useille johdoille) merkitsee todennäköisesti sitä, että pidempiin yhteyk-siin liittyvät suuremmat verkon yläosan kustannukset pysyvät ....: kurissa. Tämä mahdollistaa keskuksen rationalisointiin liit- , .·, tyvien kustannussäästöjen täydellisen hyväksikäytön.

Esillä olevan keksinnön tarjoama passiivinen verkkoarkkiteh-tuuri antaa mahdollisuuden kehitykseen kohti laajakaistaista • 1 2 · *·’ monipalveluverkkoa. Kun harkitaan kehitystä laajakaistaiseen palvelukykyyn, on seurattava mahdollisimman pitkälle kahta tärkeää periaatetta. Nämä ovat: (a) tarve minimoida kaikkien sel laisten lisäpiirteiden kustannukset, jotka tarvitaan alkuperäi-:3: sessä verkossa mahdollistamaan luontevan kehityksen laajakais- täiseen monipal vei uverkkoon, ja (b) kyky lisätä laajakaistaisia ’ palveluja olemassa olevaan järjestelmään jo kytkettyjä peruspu- * " hei inti 1 aajia häiritsemättä.

·'; Tärkeänä seikkana laajakaistaisessa verkossa on ylimääräisten 2 : kenttälaitteiden ja asennustyön määrä, jotka tarvitaan uusien 3 palvelujen lisäämiseen. Tässä on tavoiteltava tällaisten 40 107204 kustannusten minimointia käyttämällä mahdollisimman pitkälle hyväksi asennettua perusjärjestelmää.

Järjestelmän laajentaminen suuremman bittinopeuden palveluiden, kuten kaapelitelevision, siirtoon edellyttää aaltopituusjakoka-navointitekniikkaa (WDM), paitsi siinä tapauksessa, että bitti-nopeus on jo alussa riittävän suuri mahdollistaakseen tulevan laajakaistaisen palvelun. Viimeksi mainittu tapaus kuormittaa alkuperäisten peruspalvelujen kustannuksia ei hyväksyttävässä määrin ja laajakaistaisen palvelun käyttöönoton on vähintäänkin oltava riippuvainen ainakin yhden aaltopituuden lisäämisestä, mikä mahdollistaa olemassa olevien kapeakaistaisten asiakkaiden jatkaa häiriintymättä alemmalla bittinopeustoimintamuodol1 a. Koska laajakaistaiset palvelut vaativat suurempia bittinopeuk-sia kuin hitaat data- ja puhepalvelut, optisten vastaanottimien herkkyydet pienenevät oleellisesti. Tämä viittaa siihen, että käytetty optinen haaroitussuhde tulee olemaan liian suuri laa-: ·· jakaistaisi11 e palveluille käytettävissä olevalla tehotaseella.

Tästä seuraa siten, että laajakaistaisia palveluja keskuspäästä : : : optiseen haaroittimeen siirtäville syöttökuidui11 e tarvitaan : ·.· eri tulopisteet optiseen haaroi tinryhmään.

Kaksisuuntaisen optisen haaraverkon, jossa on kaksi haaroitus- • · · porrasta, palvelukykyä voidaan parantaa lisäämällä ylimääräinen kuitu keskuksesta ensimmäiseen haaroituskohtaan ja kytkemällä se eri tasoille tässä haaroittimessa. Vaikka edellä on tarkasteltu eniten kaksisuuntaista verkkoa, myös muut rakenteet ovat • · · • · ’···* mahdollisia hakijan keksinnön passiivisen optisen verkkoperi- ·.· * aatteen puitteissa ja joillakin näistä voi olla etuja joko • · alkuvaiheen puhelinliikenteen toteuttamisessa tai laajakais-.··. täisten palvelujen evoluutiossa. Puhelinliikenne voi esimer kiksi käyttää kahta yksisuuntaista verkkoa, jotka siirtävät : "lähteviä" ja "palaavia" kanavia pienempiin siirtohäviöihin ·.’ ’ liittyvien etujen saavuttamiseksi ja hei jastusongelmi en vält- 41 107204 tämiseksi, tai siinä voidaan käyttää yhtä haaroitusporrasta kuten edellä on selitetty kuvioon 4 liittyen.

Optisen teknologian kehittyminen ja parannetulla verkolla siirretty palvelupaketti liittyvät ilmeisesti kiinteästi toisiinsa. Esimerkiksi laajakaistaiseen laajennukseen käytettävissä olevien aaltopituuksien lukumäärä riippuu ratkaisevasti käytetystä optisesta teknologiasta. Myös teknologiat, joita käytetään lähetykseen keskuksesta asiakkaalle, voisivat olla taloudellisesti hyväksyttäviä paljon ennen asiakkaalta keskukseen tapahtuvaa lähetystä johtuen laitteiden yhteiskäytöstä keskus-päässä. Optiseen aaltopituusmultipleksointiin käytettävissä oleva tekniikka voidaan karkeasti jakaa kolmeen kehitysryhmään, joiden välillä on monia muunnoksia (kuviossa 11 on esitetty mahdollisen optisen tekniikan kehityksen ja palvelupakettien yksityiskohtaisempi ryhmittely).

a. Pabry-Perot (F-P) -lasereiden käyttö kiinteiden aal topi tuussuotimi en kanssa aaltopituuksien valitsemiseksi.

b. Yhden pitkittäismuodon laserit (esim DFB) yhdessä viritettävien optisten suotimien 18 kanssa ja mahdollisesti ; _· ensimmäiset optiset heterodynevastaanottimet aaltopituuksien valitsemiseksi.

• · · • · · V * c. Kehittyneet koherentit optiset lähteet yhdessä optisten (viritettävien) suotimien yhdistelmien kanssa ja sähköiset (heterodyne) tekniikat kanavan valitsemiseksi.

Kiinteiden aa 1 topi tuussuotimi en ja F-P-1 aser 1 ähteiden keski- • · · aaltopituuksien ja spektriviivan leveyksien valmistustol erans- • · ♦ ·· sit merkitsevät sitä, että ryhmän (a) tekniikka rajoittaisi « .· ' " käytettävissä olevien aaltopituuksien lukumäärän välille 6-12 *...· aaltopituutta kuidun molemmissa ikkunoissa. Asiakkaalta keskuk- seen johtavassa suunnassa, jossa 1 aserl ähteiden lämpötilan .·. : säätö voi olla liian kallista, käytettävissä olevien aaltopi- 42 107204 tuuksien lukumäärä voisi rajoittua välille 2-4 molemmissa ikkunoissa.

Tekniikan (b) mukaisessa hahmotelmassa mahdollisten aaltopituuksien lukumäärä voi olla huomattavasti suurempi, jolloin keskuksesta asiakkaalle johtavassa suunnassa 100 - 200 aaltopituutta voi tulla mahdolliseksi pidemmällä tähtäimellä. Saattaa kuitenkin olla, että käytännön näkökohdat, kuten haaroituksen koko tai turvallisuustekijät rajoittavat aaltopi-tuusmultipleksoinnin kokoa ennen optista tekniikkaa. Myös tulevassa suunnassa saattaa olla käytettävissä 10 - 50 kanavaa ilman aaltopituuden ryöminnän korjausvälineitä.

Hahmotelman (c) koherenttia tekniikkaa käytettäessä useat sadat aaltopituudet ovat periaatteessa mahdollisia, jolloin rajoituksena ovat epälineaariset ilmiöt kuiduissa. Monien käytettävissä olevien aaltopituuskanavien ja potentiaalisesti suurten tehotaseiden ansiosta tämä tekniikka antaa mahdollisuuden op-tisten verkkojen toimintatopol ogioiden uuteen suureen uudel- , ,·. le en arviointiin, • 4 « ]..* Mainitut kolme tekniikkahahmotelmaa esittävät myös käyttöön tulemisen suhteellisella aika-asteikolla. Hahmotelma (a) on • · · *·* pääasiassa "tämän päivän" tekniikkaa, (b) on mahdollista kahden - viiden vuoden aika-asteikol1 a ja (c) ehkä vuosikymmenen aikana kaupallisesti hyväksyttävillä hinnoilla. Kehittyneen optisen tekniikan aika-asteikkoa koskevat ennustukset on kuitenkin teh-tävä erittäin varovaisesti ja ne voivat osoittautua aikaisempaa optiikan kehittymistä ajatellen pessimistisiksi.

« · « · * · • · · "... Oletettaessa että menetelmä, jolla laajakaistaisia palveluja lisätään verkkoon, tulee olemaan aaltopituusmultipleksointi ja ; että tutkimuksia tarvitaan edelleen optimitopol ogian osalta, :'· I seuraavassa on esitetty joitakin esimerkkejä siitä kuinka 43 107204 kaksisuuntainen haaraverkko, jossa on kaksi haaroitusporrasta, saattaisi kehittyä, selitettynä kuvioihin 12 - 14 liittyen.

Kuviossa 12 on esitetty alkuperäinen verkko, jossa käytetään yhtä aaltopituutta puhelin/datapalvei uiden tarjoamiseksi. Asiakkaan laitteiston kapeakaistainen optinen suodin sallii vain kapeakaistaisten palveluiden alkuperäisen aaltopituuden läpikulun estäen siten myöhemmässä vaiheessa lisättävien laajakaistaisten palveluiden häiritsevät kanavat (ja luvattoman pääsyn niihin). Laajakaistaisen palvelun toisena avainedelly-tyksenä on, että alkuvaiheessa asennetaan sellainen moniportainen kaappihaaroitin, joka toimii laajalla optisella kaistanleveydellä sekä 1300 että 1500 ikkunoissa. Tämä mahdollistaa osittaisen ohituksen suorittamisen laajakaistaisen palvelun syöttökuidui11 a keskuksen ja kaapin välillä (kts. jäljemänä). Nämä ylimääräiset kuidut voidaan asentaa joko kaapelin sisään tai erikseen myöhempänä ajankohtana.

·;·; Kuviossa 13 on esitetty kuinka uusia aaltopituuksia voidaan . käyttää uusien palvelujen esim. kaapeli-TV:n lisäämiseen verk- ,·, ; koon puhelinliikennettä häiritsemättä. Ylimääräiset aaltopituu-

* I I

..." det johdetaan kaappiin ylimääräisillä syöttökuidui 11 a ja syö- tetään verkkoon välitulojen avulla kaapin haaroittimeen. Lisä- • · · 4 · · * aaltopituudet siirtävät yleensä suuremman bittinopeuden kuin puhelin ja ISDN-kanavat. Suuremman bittisiirtonopeuden aiheuttaman vastaanottimen pienemmän herkkyyden huomioonottamiseksi kuitu voi ohittaa osan kaapin haaroittimesta keskuksen/päävah- • « * :.,.5 vistimen ja asiakkaan laitteiston välisen optisen tiehäviön :V. pienentämiseksi. Asiakkaat, jotka on tarkoitettu vastaanot- ./ * tamaan ylimääräiset laajakaistaiset palvelut, voidaan varustaa • · .

. yksinkertaisella aa 1 topi tuusdemul t i pl ekse r i 11 a laa jakaistais- ten ja kapeakaistaisten aaltopituuksien erottamiseksi.

* · : * ' Jokainen 1isäaaltopituus, joka on multipleksoitu yhteiseen kuituun keskuksen ja kaapin välillä, voi siirtää digitaalisen 44 107204 CATV-multipieksisignaalin esimerkiksi nopeudella 565 Mbit/s. Tämä mahdollistaa 16x70 Mbit/s tai 8xl40Mbit/s kanavan lähettämisen kullakin ylimääräisellä aaltopituudella verkon tämän sektorin yli. Tällä bittinopeudel1 a optinen haaroitus voi rajoittua 32 haaraan verrattuna esimerkiksi 128 haaraan puhelinliikenteen optisen haaroituksen tapauksessa. Yhden tai kahden ylimääräisen optisen aaltopituuden lisääminen mahdollistaisi CATV-palvei un, joka antaa 16 - 32 kanavaa optisessa peruspuhelinverkossa. Tämä vaatisi erittäin vähän optisia 1isäkomponentteja - ts. laajakaistaiset optiset lähettimet ja aaltopituusmultiplekserin keskuksessa, aaltopituusdemultiplek-serin ja yhden tai useamman laajakaistaisen vastaanottimen asiakkaan päätteessä.

Tällä tavalla käytetyt 1isäaaltopituudet mahdollistavat tärkeän valintamahdollisuuden CATV-palvelujen toiminnassa: asiakkaat voivat liittyä mihin tahansa lähetetyistä aalto-pituuksista päätelaitteisiinsa sisältyvän viritettävän optisen • t . suotimen avulla. Tämä tekee myös mahdolliseksi vastaanottaa samanaikaisesti useita kanavia, jotka on valittu valitun aalto- * I t pituuden siirtämästä 8 tai 16 kanavan sähköisestä multiplek- • « soinnista. Useamman kuin yhden optisen aaltopituuden samanai- • · i ’·* kainen vastaanotto vaatii optista 1 isäsuodatusta ja optisen vastaanottimen kullekin valitulle lisäaaltopituudelle. Tällä tavalla saavutetaan kuitenkin 100 % kattavuus palvelulle, joka tarjoaa mielivaltaisen lukumäärän samanaikaisia kanavia (syöt- 5 *J tökuidulla siirrettyjen kanavien kokonaislukumäärään asti) • ♦ · ;*j‘, jokaiselle asiakkaalle.

* • · f · i · \ Vaihtoehtoisesti WDM- ja TDM-kanavoinnin yhdistelmän tarjoama ’ · CATV-kanavien lukumäärä voi riittää mahdollistamaan yhden tai * * useamman oman videokanavan antamisen jokaiselle CATV-asiak- : kaalle. Tässä tapauksessa verkko toimii tähtenä, jonka valitsin * · sijaitsee keskellä keskuksessa. Tässä järjestelmässä tarvitaan 45 107204 kiinteän aaltopituuden demultiplekseri ja yksi optinen vastaanotin asiakkaan laitteistossa. Vaikka tämä saattaa yksinkertaistaa asiakkaan laitteistoa, se voi merkitä kompromissia palvelun kattavuuden ja asiakkaiden samanaikaisesti vastaanottamien kanavien lukumäärän välillä. Esimerkiksi jos WDM ja TDM yhdistelmä mahdollistaa 32 kanavan siirtämisen jokaisella syöttökui-dulla ja 32-haaran optinen haaroitus olisi mahdollista saavuttaa, tällöin voitaisiin varata yksi kanava asiakasta kohden 100 % kattavuuden pohjalta. Jos kuitenkin tarvittaisiin 4 kanavaa asiakasta kohti, tällöin olisi käytettävissä vain 25 % kattavuus ellei olisi mahdollista käyttää ylimääräisiä aaltopituuksia useampien kanavien jakelemiseksi.

Kehittyneempi vaihe, jossa käytetään DFB-lasereita ja joka on esitetty kuviossa 14, mahdollistaa ainakin yhden oman aaltopituuden varaamisen asiakasta kohti. Jos käytettävissä on esimerkiksi 12 - 32 aaltopituutta 32-haaraisessa haaroituksessa, jokaiselle CATV-asiakkaalle olisi mahdollista antaa yksi aal-topituus kaikkien haluttujen laajakaistaisten palvelujen, esim.

: : : CATV, HDTV jne. siirtämiseksi. Aaltopituuksien pienempi luku määrä rajoittaisi kattavuuden arvoon 40 %, mutta aaltopituuksien lukumäärän lähetessä arvoa 32 voitaisiin saavuttaa 100 % kattavuus.

• « ·

Sen sijaan että aaltopituudet yksinkertaisesti jaettaisiin yksityisille asiakkaille, tässä vaiheessa on myös mahdollista käyttää viritettäviä optisia suotimia asiakkaan tiloissa laa- ··» • 1 jakaistaisena kytkentäportaana. Tämä saattaa yksinkertaistaa V : huomattavasti erillisten laajakaistaisten palvelujen keskus- • ♦ kytkentää (esim. levitettyjen ja eri 11 ispalveiujen yhdistelmiä ,···, monista lähteistä voitaisiin mul tipl eksoida eri optisille ·’· aaltopituuksille ja valita asiakkaan laitteella).

: ‘ ' Jokaisella selitetyllä teknologia-asteella mahdollisten aaltopituuksien lukumäärä riippuu kriittisesti lasereiden ja suoti- 46 107204 mien toleransseista ja stabii1isuudesta ja kuidun ja kytkimien käyttökelpoisesta kaistanleveydestä. Voi olla välttämätöntä, että kustannuksiltaan halvat kapeakaistaiset palvelut, kuten puhelinliikenne ja ISDN toimivat ilman lämpötilan stabilointia asiakkaan päätteissä, mikä saattaa merkitä asiakkaiden laserei-den huomattavaa aaltopituusryömintää. Tämän vuoksi kuvioissa 2 - 7 esitetyn kaltaisia ratkaisuja käytettäessä asiakkaalta keskukseen suuntautuvan siirtosuunnan palveluissa tarvitaan suuret kanavavälit. Keskuksesta asiakkaalle suuntautuvassa suunnassa voitaisiin käyttää tiheämpiä välejä käyttämällä 1ämpöti1asää-dettyjä lähteitä keskuksessa ja viritettäviä suotimia asiakkaiden laitteissa suotimien keskiaaltopituuksien toleranssien poistamiseksi.

• · » • « * · · • f· * i » « · # 1 · • · • · ·

Claims (11)

47 107204 Patentti vaatimukset

1. Tietoliikenneverkko, jossa on keskusasema, joukko ala-asemia, siirtoväline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala-asemien välinen haaroi tusjärjestely, joka siirtää käytön aikana multipleksoituja signaaleja ala-asemille yhteislähetyskehysten jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaalin, mainitun verkon ollessa sovitettu multipleksoimaan ala-asemilta tulevat pa 1uusignaalit passiivisesti paluukehysten jonoksi mainitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluusig-naaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, jolloin keskusasema käsittää ala-asemilta keskusasemalle palaavien signaalien tahdistamiseksi välineet ensimmäisen signaalin lähettämiseksi ala-asemille, välineet, jotka sen ajankohdan perusteella, jolloin asianomainen toinen signaali vastaanotetaan ala-asemalta, laskevat asianomaisen toisen signaalin viiveen ja lähettävät asianomaisen kolmannen signaalin kyseistä viivettä edustavalle ala-asemalle, ja jolloin jokainen ala-asema sisältää välineet, jotka mainitun ensimmäisen signaalin vastaanoton '·!·' vaikutuksesta lähettävät mainitun toisen signaalin ennalta-·.· määrätyssä suhteessa vastaanotettuun tahdistussignaal iin, ja välineet, jotka mainitun kolmannen signaalin vaikutuksesta ·.· ; viivästävät sen paluukehyksen lähetystä sopivalla määrällä, tunnettu siitä, että jokainen ala-asema on järjestetty ajoittamaan uudelleen toisen signaalinsa siten, että se esiintyy ennaltamäärätyssä kohdassa jokaisessa paluukehyksen lähe- .···. tyksessä ala-asemalta, minkä avulla uudelleen ajoitetut toiset • * ·· signaalit kaikilta lähettäviltä ala-asemilta vastaanotetaan . keskusasemalla samanaikaisesti ja ne muodostavat tehollisesti ·· j *·· yhden ainoan tahdistussignaal in mul tipl eksoidui 11 e paluu- • : signaalei 11 e.

. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen verkko, tunnettu siitä, että jokainen toinen signaali muodostuu yhdestä pulssista. 48 107204

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen verkko, tunnettu siitä, että jokainen ala-asema on järjestetty lähettämään käytön aikana asianomaisen neljännen signaalin, jota on viivästetty mainitusta asianomaisesta toisesta signaalista asianomaisella ennaltamääräty11ä määrällä, ja keskusasema on järjestetty valvomaan vastaanotettuja neljänsiä signaaleja sen määräämiseksi, milloin neljäs signaali ei ole ennaltamäärätyssä kohdassaan ja lähettämään asianomaisen korjaussignaalin kyseiselle ala-asemalle ja ylläpitämään tämän avulla ala-aseman tahdistuksen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen verkko, tunnettu siitä, että jokainen neljäs signaali muodostu yhdestä pulssista.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen verkko, tunnettu siitä, että korjaussignaali on vielä eräs kolmas signaali, joka edustaa vaadittua viivettä.

;·' 6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen verkko, tunnettu ' siitä, että kor jaussignaal i on viides signaali, joka edustaa '...· aikaisemmin mainitun kolmannen signaalin avulla lähetetyn vii- ·.· : veen vaadittua lisäystä tai vähennystä.

7. Menetelmä ala-aseman tahdistuksen aikaansaamiseksi paluu- kehyksessä tietoliikenneverkossa, jossa on keskusasema, joukko .**·. ala-asemia, siirtoväline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala- • »· asemien välinen haaroi tus järjestel y, joka siirtää käytön aikana • * » ·. multipleksoituja signaaleja ala-asemille yhteis 1ahetyskehysten • · • · : ’ jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaalin, mainitun verkon ollessa sovitettu mul tipl eksoimaan ala-asemilta tulevat pal uusignaal it passiivisesti pal uukehysten jonoksi mai-,·. : nitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluusig- naaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, johon menetelmään sisältyy vaiheina ensimmäisen komentosignaalin 49 107204 lähettäminen valitulle ala-asemalle sen saattamiseksi lähettämään keskusasemalle paluutahdistussignaalin ennaltamäärätyssä suhteessa vastaanotettuun tahdistussignaaliin, vastaanotetun paluutahdistussignaa1 in käsittely toisen komentosignaalin kehittämiseksi valitun ala-aseman saattamiseksi muuttamaan mainittua ennaltamäärättyä riippuvuutta ja toisen paluutahdis-tussignaalin lähettäminen ala-asemalta muuttuneessa suhteessa, tunnettu siitä, että valittu ala-asema lähettää paluutahdistussignaal insa vastaanotettuun tahdistussignaaliin synkronoidun paluukehyksen osan alussa, joka osa on varattu mainittuja paluukehystahdistussignaaleja varten, että keskusasema määrää keskusasemalla vastaanotetun paluukehyksen mainitun osan alussa olevan paluutahdistussignaalin vaaditun vastaanotto-hetken ja paluutahdistussignaalin todellisen vastaanottohetken välisen viiveen ja että ala-asema reagoi mainitun toisen komen-tosignaalin vastaanottoon muuttamalla mainittua ennaltamäärättyä suhdetta määrällä, joka vastaa määrättyä viivettä, niin että paluutahdistussignaali vastaanotetaan tällöin keskusasemalla mainitulla vaaditulla vastaanottohetkel1ä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen mentelmä, tunnettu siitä, että mainittu paluutahdistussignaali muodostuu yhdestä pulssista.

9. Menetelmä ala-aseman tahdistuksen ylläpitämiseksi tietoliikenneverkossa, jossa on keskusasema, joukko ala-asemia, ... siirtoväline, jonka muodostaa keskusaseman ja ala-asemien • i välinen haaroitus järjestely, joka siirtää käytön aikana multi- * · * *·] pleksoituja signaaleja ala-asemille yhteisi ähetyskehysten jonon muodossa, jotka jokainen sisältävät tahdistussignaal in, maini-tun verkon ollessa sovitettu multipleksoimaan ala-asemilta tulevat paluusignaalit passiivisesti paluukehysten jonoksi ’. ** mainitulle siirtovälineelle tai erikoisesti mainituille paluu-’· '· signaaleille tarkoitetulle samanlaiselle siirtovälineelle, tunnettu siitä, että jokainen ala-asema lähettää asian- 50 107204 omaisen tahdistuksentarkastussignaalin asianomaisella ennalta-määrätyllä hetkellä paluukehyksen tahdistusosassa, että keskusasemalla vastaanotetaan tahdistuksentarkastussignaalit, määrätään mahdollinen poikkeama asianomaisten tahdistuksentarkastus-signaalien odotetuista vastaanottohetkistä ja lähetetään asianomainen komentosignaali kullekin ala-asemalle, jonka tahdistuksentarkastussignaal ia ei ole vastaanotettu asianomaisella odotetulle hetkellä sen saattamiseksi muuttamaan paluusignaaliensa ajoitusta asianomaisen komentosignaalin mukaan ja siten palaamaan tahdistukseen pa 1uukehyksissä.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jokainen ala-asema lähettää asianomaisen tahdistuksentarkastussignaal in jokaisessa pa 1uukehyksessä.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asianomaiset tahdistuksentarkastus- : signaalit muodostuvat yhdestä pulssista. I I * I · « « · < ♦ « « · • · · * · 1 • ·· • · « « ««« * ♦ » 1 1 « « « · • Φ • ♦ 51 107204