FI107213B - Optinen tietoliikenneverkko - Google Patents

Description

107213

Optinen tietoliikenneverkko. - Optiskt datanät.

Tämä keksintö liittyy optisiin kuitutietoliikenneverkkoihin ja erikoisesti mutta ei yksinomaan yhden tilaajajohdon puhelinti-laaja-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 taloudelli-.·.1 sesti FAS-tyyppiseen verkkoon. Yksityisasiakkailla, joiden tar- • '·' peena on yhden tilaajajohdon puhelinliikenne, kustannusvaati- mukset ovat vielä tiukempia ja nykyisten arvioiden perusteella 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.

’·1·' Ritchie, "The British Telecom switched star network for CATV", *.· 1 BT Technology Journal, Sept. 1984.

• 1 .···. Tällaisessa lähestymistavassa strategisena tarkoituksena on ,// yrittää siirtyä kohti integroitua monipalveluverkkoa, joka ·’ välittää sekä kapeakaistaisia palveluja (puhelin + data) että '· laajakaistaisia palveluja (viihde-TV, videokirjastopalvelu jne.), niin että molemmantyyppisten palvelujen yhdistetty 2 107213 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 mieltä, 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/dataperuspalveiujen 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 multipieksoidui1 la syöt- : töjohdoilla takaisin keskukseen. Aktiivista elektroniikkaa tar- ;‘j". vitaan yleensä sekä katukaappitasol 1 a ja jakopisteessä. Viimek si 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, tehonsyöttöön ja *·* ' tehon kulutukseen liittyviä ongelmia.

.·*. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan digi- •· taalinen tietoliikenneverkko, joka voi pienentää todennäköi syyttä, että luvattomat käyttäjät vastaanottavat lähtevään suuntaan levitetyn lähetyksen. Keksintö kohdistuu siten digitaalisen tietoliikenneverkon keskusasemaan, joka on järjestetty 3 107213 lähettämään tietoja ala-asemille kehys jonon muodossa, kunkin kehyksen käsittäessä ensimmäisen osan, joka sisältää tahdistus-signaalin ja hai 1intatiedon ala-asemille, ja toisen osan, joka sisältää liikennetiedon ala-asemille, jolle on tunnusomaista, että keskusasema käsittää sekoitusvälineet, jotka on järjestetty sekoittamaan mainittujen ensimmäisten osien sisällön ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja jotka on järjestetty sekoittamaan mainittujen toisten osien sisällön toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan.

Luvaton käyttäjä voi yrittää kokeilemalla purkaa lähtevään suuntaan levitetyn lähetyksen salauksen, mutta ilman monimutkaisten laitteiden käyttämistä on mahdollista löytää ainoastaan yhden tai muutamien kehysten osien sekoitus järjestys.

Keksintö kohdistuu myös digitaalisen verkon ala-asemaan, joka on järjestetty vastaanottamaan kehyksiä edellä määritellyn : : : mukaiselta keskusasemalta, jolle ala-asemalle on tunnusomaista, „ · että ala-asema käsittää vastasekoitusvälineet mainittujen • ensimmäisten osien sisällön vastasekoittamiseksi mainitun .· : ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja mainit tujen toisten osien sisällön vastasekoittamiseksi mainitun toisen ennal tamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja kehyksissä • · · * olevan tahdistussignaalin ohjaamat välineet mainitun toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin valitsemiseksi mainittujen toisten osien alussa ja mainitun ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin valitsemiseksi mainittujen ensimmäisten osien • · · :..,ί alussa.

**#« • · · * Verkossa käytetään edullisesti 128-haaraista optista haaroi- *. tusta kullekin keskusjohdolle, jonka toimintanopeus on 20Mbit/s. Tämä bittinopeus/haaroitusyhdistelmä tarjoaa edullisen vaiintavaihtojen joukon sekä yritys- että yksityis-, asiakkaille. Valitulla maksimihaaroituksel 1 a 128-haaraisel 1 a (120 asiakasta ja 8 testiporttia) maksimihaaroituksel1 a 4 107213 käyttöön saadaan siten, kapasiteettia ISDN 144 kbit/s kanavan tai vastaavan kapasiteetin syöttämiseksi haluttaessa jokaiselle asiakkaalle. Liikealueilla, joissa monen tilaajajohdon asiakkaat ovat enemmistönä, käytetään pienempää optista haaroitusas-tetta, mikä mahdollistaa suurempien asiakaskohtaisten kapasiteettien toimittamisen. Ensimmäisessä tapauksessa verkot voidaan suunnitella siten, että niillä saadaan selvästi 20Mbit/s syöttöjohdon kapasiteetin sisällä olevat kapasiteetit, jolloin sekä 64 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-' kanavaisen matriisin kaikki portaat ovat siten heti aluksi käytössä, mikä antaa täyden häviöspesifikaation, mutta kytkimiä t ; on asennetaan vain minimimäärä yhteyksien aikaansaamiseksi ; ensimmäisille asiakkaille.

Vaikka on mahdollista käyttää täysin passiivista optista verkkoa, jossa on suora kuitusyöttö eri yritys- tai yksityis·’· asiakkaille, siihen voidaan liittää joitakin sähköisiä yhteyksiä sellaisen hybridivaihtoehdon aikaansaamiseksi, jossa on aktiivinen elektroninen solmu jakopisteessä ja kuparijohdinyh- • · · teys tilaajalle mutta joka on täysin yhteensopiva ja laajennet- · tavissa esillä olevan keksinnön mukaiseen optiseen verkkoon.

• · Tällainen järjestelmä voi osoittautua erittäin taloudelliseksi ··. varhaista yksityisasiakasmarkkinoi11 e tunkeutumista varten, joissa pelkän puhelinliikennepalvei un kustannustavoitteet ovat tiukimmat.

5 107213

Esillä olevan keksinnön toisena tärkeänä etuna on verkon evoluutio. Tämä arkkitehtuuri tarjoaa huomattavan kehitysmahdollisuuden 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 alkuperäisen asennuksen ajankohtana tehdään riittävät suunnitelmat ja varaukset.

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.

1 » t ‘.‘ I Optinen teknologia ia optisen järjestelmän suunnittelu '· a) Verkon topologia • 1 4 : Topologian valinta on tärkeä tekijä verkon kokonaiskustannusten minimoinnissa. Esillä olevan keksinnön mukaisen passiivisen * * * :‘i\ 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 *#♦ *·' * punnittava verkon aikukustannusnäkökohtia. Vaiintavaihtoeh- • · töihin sisältyy täydellinen kaksisuuntainen toiminta, osit-täinen kaksisuuntainen toiminta, erilliset tulevan ja lähtevän suunnan yhteydet keskuksen ja asiakkaan välillä ja kupari johtimen käyttö jakopisteen ja joidenkin asiakkaiden välisessä yhteydessä muuten täysin optisista kuiduista muodostuvasta verkossa.

6 107213 k) Optinen haaroitinteknologia

Optiset tehohaaroittimet ovat edullisesti juotettuja kuitu-liitoksia. Pidemmän aikavälin vaihtoehdot kuten hoiograafiset laitteet voivat täysin kehittyneinä muodostaa keinon potentiaalisesti alhaisempien kustannusten saavuttamiseksi.

c) Asiakkaan 1aser1ähetinmoduli

Asiakkaan laser on yksi kriittisimmistä asiakkaan kustannuksiin 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 jääh-dyttämätön pakkaus on todennäköisesti edullinen halvassa lähe-tinmodulissa 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 lämpö- : tila-alueen yläpäässä. Lisäksi 1aser/kuitu-kytkennän lämpötila- riippuvuus tulee kriittisemmäksi. Järjestelmässä tarvitaan suu- ·* * ria 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 bittinopeus •I · · v '.· " mahdollistaa halpojen CMOS VLSI-piirien käyttämisen, vaihtoeh- • · toisesti voitaisiin käyttää lähettimiä tai vastaanottimia, . ··. jotka toimivat 45-50 Mbit/s nopeudella. Tällaiset laitteet voi vat itse asiassa olla kokonaisuuden kannalta halvempia, vaikka - * niissä käytetään kalliimpaa elektroniikkaa, kun otetaan huo- V ; mioon, että pakkauskustannukset ovat todennäköisesti hallitse via. Viimeksimainittuihin vaikuttaa pääasiassa käytetty tehdas- 7 107213 investointi/automaatioaste, jonka puolestaan määrää odotettu tuotantomäärä.

On huomattava, että edellä esitetty liittyy tässä selitetyn esillä olevan keksinnön mukaisen verkon toteuttamisen kustannuksiin ja että kalliimpia laserlaitteita voitaisiin käyttää, vaikka tämä todennäköisesti aiheuttaisi kustannusten kasvamisen .

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 kaukovalvonnal1 a, 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 1 ähetinmodulissa varmistamaan verkon talou- ··· del linen tunkeutuminen asiakkaille, joilla on harvoja johtoja, • « · ’ mutta on korostettava, että tätä ei voida saavuttaa huonon optisen suorituskyvyn hinnalla, koska se vaikuttaisi haitallisesti optiseen tehotaseeseen ja siten verkon kokonaiskustannuksiin.

• » « • · • φ ♦ • * · ; : : e) Optinen estosuodin

Optinen estosuodin on edullisena pidetty komponentti, koska se . takaa, että verkon tuleva laajennus on mahdollinen olemassa I ': olevia puhelinasiakkaita häiritsemättä. Joissakin verkon topologiavaihtoehdoissa (esim. täysdupleksi) se voi auttaa 8 107213 heijastumisesta johtuvien ylikuulumisongelmien selvittämisessä. Siten jos tulevassa ja lähtevässä suunnassa käytetään eri aaltopituuksia, heijastuneen valon erottamiseen voidaan käyttää kapeakaistaisia suotimia ennen sen pääsyä optisille vastaanottimille.

Käytettävissä on tai tulee olemaan erilaisia tekniikoita hila-, interferenssi- ja holografialaitteiden tarjotessa mahdollisuuden halpojen laitteiden aikaansaamiseen.

Alustava analyysi osoittaa, että suotimen optimipaikka kustannusten ja käyttövaikeuksien minimoimiseksi on asiakkaan vas-taanottimessa. 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 vaiodiodeil1 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-1asereita) käytetään edul- : lisesti varmistamaan, että alkuperäiseen puhel inl iikennepal - • · · veluun tarvitsee varata vain erittäin pieni optisen spektrin ./ * leveys, mikä siten säästää arvokasta spektriä niin paljon kuin mahdollista tulevaa palveiukasvua varten. Vastaanottimelta vaaditaan, että se on herkkä ja kykenee kuitenkin selviämään epätäydellisestä etäisyysviivekompensoinnista johtuvasta ajoitusvärinästä ja vierekkäisten bittien erisuuresta optisesta 9 107213 tehosta, joka johtuuu erisuurista siirtotien vaimennuksista ja asiakkaan laserin antotehon toleransseista· On siten edullista, että vastanotin on rakenteeltaan DC-kytketty tai ainakin sen päätöspiirien kynnystaso on DC-kytketty optisen bittivuon nollatason suhteen.

I_I_Ulkoiset optiset laitteet a) Passiivisen verkon suunnittelu

Verkko on ideaalisesti suunniteltu siten, että se voi kasvaa ja muuttua, sekä puhelinti 1 aajia 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 aal topituusalue on tärkeä uusien palvelujen aaltopi-. ,·, tuuksien 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 aaltopituusominaisuuksi1- :***: taan tasaiset kytkinmatriisit, optiset estosuotimet, asiakkaan » · · ;*·*. laitteissa käytettäväksi tarkoitetut liittimet ja liitos- ..· * tekniikat, jotka soveltuvat käytettäväksi laajassa mittakaa- : vassa kaikissa ympäristöissä. Tämän luettelon kahta ensimmäistä kohtaa on jo käsitelty luvussa I edellä. Interferenssi-(tai muu) optinen suodin voidaan vaihtoehtoisesti sisällyttää ♦ « : asiakkaan tiloissa olevaan liittimeen. Vaihtoehtoinen stra- 10 107213 tegia, jossa asiakkaan liittimestä luovutaan ja käytetään kiinteästi johdotettua ratkaisua, on toinen vaihtoehto. Muihin menetelmiin optisen suotimen sisällyttämiseksi järjestelmään voidaan ajatella sisältyvän esimerkiksi kuituihin perustuvat laitteet, jotka on liitettävä joko asiakkaan laitteistoon tai optiseen sisäänvientikaapeliin.

III Bittienkuljetusjärjestelmän suunnittelu a) Verkon bittienkuljetusjärjestelmältä (BTS) voidaan lopulta 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 alkuvaatimuksena oletetaan olevan ;'· j 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 palvei uiiitäntäyksiköitä. Tämä on tärkeää esimerkiksi uusien palvelujen tulevalle yhteensopivuudelle, • · ·

Bittinopeuksien suurin yhteinen tekijä edellä oleville esimerk-kipalveluil 1 e on 8 kbit/s. Koska tämä nopeus on myös puhepalve-;·. lujen näytteenottonopeus , joka vastaa 125 us peruskehystaa- * _ juutta, jokainen bitti 125 ps kehyksessä vastaa 8 kbit/s perus- . . kanavaa. Asiakaspalvelu toteutetaan tällöin antamalla kokonais- » : lukumäärä näitä 8 kbit/s kanavia, esimerkiksi analogiselle pu- : * : heel 1 e, jossa käytetään kanavan ulkopuolista merkinantoa, 11 107213 annetaan 9 kanavaa, kukin 8 kbit/s, jotka on järjestetty säilyttämään puheen virheettömyyden, mikä vastaa 9 bittiä 125 us peruskehyksessä, perusnopeuden ISDN-palvelulle 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 puhe-linkanavan, jossa käytetään kanavan ulkopuolista merkinantoa, annetaan yhteensä 10 8 kbit/s peruskanavaa ja vastaavasti perusnopeuden ISDN-asiakkaal1 e 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 S·koko 124 us peruskehys jaksoi 1 e.

« · * · « • · a « · · '* b) Automaattinen etäisyydenmittausjärjestelmä

Koko järjestelmässä on varattava jaksoi 1isesti tyhjää aikaa (kun palvelutietoja ei siirretä) etäisyydenmittausprosessi11 e.

: * : Etäisyydenmittauksel1 e varattu aikamäärä määrää maantieteel- • · « lisen etäisyyden, jolla etäisyydenmi ttaus voidaan suorittaa.

' Taajuus, jolla etäisyydenmittaus suoritetaan, määrää bitti- • , nopeuden kasvamisen. Ajoitus- ja synkronointikysymysten yksin- ’•t·’ kertaistamiseksi etäisyydenmittausjakson tulisi olla peruske- hysjakson (125 ps) kokonaisl ukumonikerta. 125 ps kehysjakso ;"· f mahdollistaa riittävän ajan etäisyydenmittauksen suorittami- 12 107213 seksi 10 km maantieteellisellä etäisyydellä, 250 με mahdollistaessa 20 km etäisyydenmittauksen. Bittinopeuskasvun rajoittamiseksi arvoon noin 1% on mahdollista käyttää 10 ms jaksollisuutta etäisyydenmittauksel1 e (tämä vastaa 80 perusdatakehystä, joita seuraa yksi etäisyydenmittauskehys, bittinopeuden kasvu 81/80).

Etäisyydenmittaustasoja tai -vaiheita on edullisesti kolme:

Vaiheen 1 etäisyydenmittaus suoritetaan optisille päätteille, kun ne on ensimmäistä kertaa kytketty järjestelmään. Tässä tapauksessa keskuspäässä ei ole optiseen päätteeseen johtavaa ja siltä tulevaa siirtotieviivettä koskevaa informaatiota. Keskuspää käyttää siten etäisyydenmittausjaksoa 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 teholäh- teestä erottamisen jälkeen. Tässä tapauksessa etäisyyden-mittauskäytäntö tarkastaa optiselle päätteelle aikaisemmin • · · määrätyn viiveajan ja tekee tarvittaessa pieniä korjauksia.

I I 4

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 * * jaksollisesta optisen päätteen välittäessä liikennettä.

, . Keskuspää valvoo jokaisesta aktiivisesta päätteestä tulevaa ·· ajoitusta ja ohjaa nämä päätteet (hai 1intakanavia käyttämällä) : .* tekemään pienehköjä korjauksia paikallisiin viiveisiin, jos ·.* ' jokin ajoituksista alkaa ryömiä. Etäisyydenmittaustoiminta 13 107213 muodostaa välineen asiakkaan datan synkronoimiseksi tulevassa suunnassa, mikä kompensoi eri pituiset johdot ja verkon etene-misviiveen vaihtelun. Automaattista etäisyydenmittausta tarvitaan pienten säätöjen tekemiseen automaattisesti mahdollisen ajoituksen ryöminnän korjaamiseksi. Asiakkaan verkkopäätteessä tarvitaan varaparistojärjestelmä puhelinliikennepalvelun ylläpitämiseksi verkkohäiriöiden aikana.

IV Verkkoliitäntä ja 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, ] · \V tehonsyötön jne.

* t 1 t * t ·’ ·' a) PaJ ve l_u > * * · · * i *

Keksinnön mukaisen verkon pääpalveluvaatimuksena odotetaan * · • · * ,··*, olevan analoginen puhelinliikenne. Tämän palvelun on tapah-

I · I

duttava kustannusedul1isesti analogisen suoran keskusjohdon liitännän, joka on asiakkaan tiloissa, ja 64 kbit/s valintaisen verkon DASS2 2,048 Mbit/s liitännän välillä. Analogisen puhelinliikenteen lisäksi on myös olemassa monenlaisia muita pal- „# « · veluja, jotka nykyisin toimivat analogisessa muodossa kuparini*' johdinparien paikallisverkon välityksellä. Bittienkuljetusjär- jestelmän kehysrakenteen ja siirtokäytäntöjen tulisi olla riittävän joustavia perus-ISDN- tai CATV-signaalien välittämiseksi.

♦ 1 Tärkeänä periaatteena on, että rajoittava "vain puhelinlii-: V kenne" -suunnittelu ei estä ennakolta tulevien uusien palvelu- jen lisäämistä. Minimikustannusverkon aikaansaaminen voi kui- 14 107213 tenkin olla ristiriidassa tämän tavoitteen kanssa ja tarkasti harkitun kompromissin tekeminen saattaa olla tarpeellista. Menetelmiin, joita voidaan käyttää lisäpalvelujen aikaansaamiseen, sisältyy aikajakokanavoinnin suurempi käyttö lisäämällä bittitaajuutta ja laajentamalla kehysrakennetta, ottamalla käyttöön WDM ja käyttämällä lisäkuituja. Näitä menetelmiä selitetään seuraavassa.

b) Verkko-___ja asiakasliitännät

Englantilaisen verkon päävaatimuksena on liittää verkko 64 kbit/s valintaiseen verkkoon 2,048 Mbit/s DASS2 yhteyksien kautta käyttämällä tilastollisesti multip 1eksoitua 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 muun nos I-sarjaliikennekäytännöstä DASS2-käytäntöön. Jossakin vai-heessa tulevaisuudessa 64 kbit/s valintainen verkko kykenee ·.’·· kuitenkin käsittelemään I - s ar ja 1 i i kennekäy tänt ö jä , mikä mahdol- : : listaa luopumisen I-sarja 1iikennekäytannon muuntamisesta DASS2- käytäntöön. Analogisen puhel int i 1 aa jal i i t ännän 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 • .'··. asiakasyksikköratkaisui 11 e toiminnallisen joustavuuden ·/ mahdollistamiseksi. Silmukan katkaisu ja MF4-signalointi • ·' tulevat olemaan käytössä.

15 107213 c) Kaapelointi

Monet tämän alueen ongelmat on yhteisiä kaikille verkkorakenteille. Olemassa olevien ratkaisujen muunnokset osoittautuvat todennäköisesti riittäväksi keskuksen ja kaapin ja kaapin ja jakopisteen välisille yhteyksille. Verkon katumultipleksiversio ei edellytä erittäin vaativaa kaapelikehitystä.

d) Tehonsvöttö

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 vastaavas ti olemassa asiakkaan päätteelle (asunnossa, autotallissa jne.), mikä vaatii arviointia ennen 1aitekehittelyä. Asiakkaan päätteen tapauksessa fysikaalinen turvallisuus on selvästi huo- ... mi oonot ettava tekijä, yhdessä tehonsyöttö-, paristovarmennus- • « • « \\\ jne. kysymysten kanssa. Itseasiassa on todennäköistä, että i » « '·]] asiakas vaatii kaksi koteloa, yhden haaroituskaapel in muutta- • · : miseksi sisäiseksi kaapeliksi ja toisen elektroniikan, paris- tojen jne. sijoitusta varten.

« · \ Katumultipleksointivaihtoehdon tarkastelu aiheuttaa pääasiassa *· ’· ylimääräisen kotelon suunnittelun ja siirtää joitakin pääte 16 107213 ongelmista ulkoiseen verkkoon. Tehonsyötöstä ja ympäristökysymyksistä 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 kaukohal1innan toteuttamiseen, sisältyy laitteiston tilan valvonta, kauko-testaus ja vianmääritys, vikojen raportointi ja analyysi, 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 tapah-tua 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-sanomi in , jotka kulkevat 2,048 Mbit/s liitäntöjen kautta keskuksen läpi pysyvään ohjaus- ja huoltokeskukseen OMC. Muita toimintoja on kuitenkin todennäköisesti hoidettava verkon hai 1intakeskukses- .·*·. ta, joka voi kerätä tietoja useiden tilaajalaitteiden verkon- • · · hai 1 intakanavi 1 ta .

• « » • » • · • ’·· Seuraavassa selitetään pelkästään esimerkkinä esillä olevan • : keksinnön eräitä erikoisia toteutusmuotoja oheisiin piirus- tuksiin liittyen, joissa kuvio 1 on optisen kuitutieto 1iikenneverkon kaavio, kuvio 2 on kaavio kuvion 1 verkosta, joka on järjestetty 17 107213 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-johdinpareilla kytkettyjä asiakaspäätteitä, kuvio 6 on kaavio juotetusta optisesta kytkinmatriisista, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuvioiden 1-5 verkkojen yhteydessä, kuvio 7 on lohkokaavio bittienkuljetusjärjestelmästä, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuvioiden 1-5 verkoissa, kuvio 8 on lohkokaavio suojatusta 1ähetysmodulista, 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 teknol ogiaparannuksia , jotka tarvitaan parannusten ’··· aikaansaamiseksi, *.* * kuviot 12 - 14 esittävät kolmea porrasta esillä olevan keksinnön mukaisen verkon mahdollisessa evoluutiossa alunperin vain puhelinliikennepalvelua välittävästä laajennetuksi monipalveiuverkoksi, :***; kuviot 15 - 19 esittävät kuviossa 7 esitetyn bittienkul jetus- • · · järjestelmän kehysrakennetta, • t » ' "· · kuviot 20 - 22 esittävät kuvion 7 bittienkuljetusjärjestelmän ♦ « .1 “ keskuspäätä ja « · · kuviot 23 - 25 esittävät kuvion 7 bittienkul jetus jär jestelmän ti 1 aa japäätä.

Kuviossa 1 on esitetty perusperiaate verkosta, jossa esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa. Kuviossa on esitetty optinen 18 107213 kuitutietoliikenneverkko 2, jossa keskus 4 on yhdistetty optisella yksimuotokuidul1 a 6 120 asiakkaaseen 8, joista selvyyden vuoksi on esitetty vain yksi. Verkossa on käytetty kaksitasoista optista haaroitusta kaappi- ja jakopistetasol1 a aaltopituusriippuvuudeltaan 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 tarkoitetut aikajakokanavoinnin aikavälit sekä niihin liittyvät signalointikanavat. Toiset liitäntäpiirit (ei esitetty) aikaansaavat asiakkaan vaatimat yksilöidyt palvelut, esim. analogisen puhelinliikenteen tai ISDN-pa1 veiut. Asiakkaat lähettävät digitaalista puhetta tai dataa takaisin keskukseen käyttämällä OTDMA-käytäntöä pienen toimintasuhteen toimintamuodossa yhty-vien liikennevirtojen lomittuessa passiivisesti jakopisteen ja kaapin haaroituspisteissä. Oikea ajoitus saadaan synkronoimalla asiakkaan laitteisto keskuksen kelloon ja käyttämällä etäisyy-denmittauskäytäntöä asiakkaan laitteiston digitaalisen viive-'· linjan asettamiseksi keskuksen vastaanottimen vapaisiin aika- ; .· väleihin kytkeytymistä varten.

Keskuksen vastanottimessa käytetään kahta muuta amplitudi-kynnystä, jotka mahdollistavat vastaanotetun amplitudin valvonnan ja ohjauksen. Jokaisesta asiakkaan aikavälistä otetaan ,···, peräkkäin näytteitä ja asiakkaan lähetinteho asetellaan läh- * 4 I" tevän suunnan kaukomittaus ti en välityksellä siten, että vas- • » · • · t . taanotettu signaali osuu kahden kynnyksen väliin. Yksi tämän • 4 • *·· ratkaisun eduista on, että jokaisessa etäällä olevassa lähet- : ; timessä ei tarvita vaivontavalodiodia.

'. Asiakkaan lähettimen kustannuksia voidaan edelleen pienentää, ' · koska se toimii pienen toimintasuhteen toimintamuodolla. Tällä toimintamuodolla toimittaessa ei tarvita lähteen 1ämpöti1asää- 19 107213 töä. Toimintasuhde riippuu siitä kuinka moneen aikaväliin liitytään ja yhden tilaajohdon asiakkaan tapauksessa se voi olla jopa vain 1:128.

Tilapäisen järjestelmäsuunnittelun näkökulma suosii optista haaroitusta 128 haaraan ja 20 Mbit/s siirtonopeutta. Tämän avulla voidaan saada houkutteleva valikoima palveluvaihtoehtoja sekä yritys- että yksityisasiakkaille. Kapasiteettia on riittävästi 144 kbit/s ISDN-liitännän syöttämiseksi enintään 120 asiakkaalle (jätettäessä 8 varatestiporttia). Yritysasiakkaat, 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 es-tää asiakkaan päätteen 8 oikealla suunnittelulla. Aikaväleihin liitytään asiakkaan laitteiston digitaalisen viivelinjan ase-: tuksen 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 erisuurilla tulevilla ja lähtevillä aaltopituuksilla. Siten kun (kes- • * · kuksesta 4) lähtevä liikenne siirretään 1550 nm ja tuleva lii-kenne 1330 nm aaltopituudella, järjestelmän kummassakin päässä ··* olevien kytkimien 16 väl iinkytkentävaimennus voidaan suunni-"... telia huomattavasti pienemmäksi. Lisäksi optisten estosuotimien V, 10 käyttämimen asiakaspäätteen vastaanottimissa (heijastuneen valon hylkäämiseksi) helpottaa huomattavasti y1ikuulumisongel-mi a, vaikka tietenkin suodintoiminnan toteuttamisen kustannuksella.

20 107213 Täysin kaksisuuntaisen verkon etuna on asennetun kuitumäärän minimointi, mutta ratkaisu kärsii enemmän potentiaalisista y1ikuulumisongelmista kuin muut verkot, minkä vuoksi käytetään erillisiä tulevia ja lähteviä aaltopituuksia ja suotimia 18. Verkossa käytetään ainakin 2N kytkintä (missä N on asiakkaiden lukumäärä, jolloin asiakasta kohti on kaksi kytkintä). Ylikuuluminen syntyy valosta, joka heijastuu takaisin jostakin verkon päättämättömästä kuidun päästä (kun päitä valmistellaan esimerkiksi uusien asiakkaiden liittämiseksi). Tämän täysdupleksito-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 * t » 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 haa- roituksen koon lisäämiseen (ja siten asiakasta kohti tarvitta- ♦ ·;' van kuitumäärän pienentämiseen) tai väljentämään järjestelmän suunnitte 1umarginaa1 e ja. Heijastusten erotusta voidaan jälleen parantaa käyttämällä erilaisia tulevaa ja lähtevää aaltopituutta ja optista suodatusta.

*«· « · '··· Kuviossa 4 on esitetty optinen kuitutietol iikenneverkko, jossa * * on fysikaalisesti erilliset tulevat ja lähtevät optiset tiet 2 • i ί*.^ ja 2’, kuvioon 2 verrattuna samanarvoisten komponenttien .··. ollessa merkitty samoilla numeroilla ja vastaavasti samoilla pilkuilla varustetuilla numeroilla.

< s ·„ Kuviossa 4 esitetyssä verkossa on fysikaalisesti erilliset tulevat ja lähtevät optiset tiet ja siten heijastusongelmat 21 107213 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 kuitukustan-nusten kasvu ei ole kriittinen järjestelmän taloudelliselle käyttökelpoisuudelle. Käytettävissä on lisäksi ylimääräinen 6 -7 dB tehotaso, joka voidaan periaatteessa käyttää nelinkertaistamalla haaroituksen koko ja mahdollisesti pienentämään edelleen kuidun määrää asiakasta kohti. Koska tulevat ja 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 hei jastusongelmien puuttumiseen » < liittyvät käytännön teknilliset edut saattavat korvata ylimääräiset kuitukustannukset.

I < i 4 t I I 1

Kuvion 5 verkko esittää kuvion 2 verkkoon perustuvaa vaihto- • i ehtoa varhaista yksityiskäyttäjien puhel inmarkkinoi 11 e tunkeu- 4 « V ’ tumista varten. Se sisältää aktiivisen elektronisen jakopisteen, 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- t · · tysyhteisöl 1 e tarjotaan täydellinen esillä olevan keksinnön tt* * mukainen verkko ja kun johtokanavien tungoksen vähentämiseksi « · • kuparikaapeleitä poistamalla samalla reitillä olevat yksityis- asiakkaat kytketään järjestelmään. Optisen tekniikan kustannus- • 4 ! ten jatkaessa alenemistaan aktiiviset jakelupisteet poistetaan ja täydellinen verkko ulotetaan yksityisasiakkaille tien tasoittamiseksi uusien laajakaistaisten palvelujen käyttöönotolle.

22 107213

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

Juotettu kuituhaaroituskytkin 30 on valmistettu 2x2 element-tikytkinten 32 moniportaisesta matriisista. Jotta kuidun molempien optisten ikkunoiden (1300 nm ja 1550 nm) käyttömahdollisuus säilytettäisiin, käytetään laitteita, joilla on tasaiset aaltopituusominai suudet.

Yksittäiset 2x2 kytkimet, joilla on tasaiset aaltopituusomi-naisuudet, ovat juuri tulossa kaupallisesti saataville. Tekniikka 2x2 e 1ementtikytkimien valmistamiseksi on selitetty hakijan rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa no. 8519183. Parannukset kytkentäsuhteen toleransseissa ja tasaisemmat spek-triominaisuudet 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 sii-. hen, 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 liin * * · #<· · ja järjestelmän maksimibittinopeusoletukseen noin 20 Mbit/s, on : " viitannut binäärihaaroituksen kokoon 128. Tämä vastaa 120 asia- kasta sekä 8 testi 1iitäntäpistettä käytettävissä olevalla kapa-• ·*; siteetilla 144 bit/s ISDN-palve 1 un (tai vastaavan bittinopeu- .·. : den) syöttämiseksi jokaiselle yksityiselle asiakkaalle.

23 107213

Kuviossa 7 on esitetty kuviossa 1 esitetyssä verkossa käytettäväksi tarkoitetun bittienkuljetusjärjestelmän pääpiirteet. Keskuksen palveluliitäntäyksikkö 34 vastaanottaa verkon palvelun, esimerkiksi analogisen puhelinliikenteen, primäärinopeus-ISDN-1iikenteen (20 Mbit/s), 64 kbit/s datapiirin jne. ja muuntaa sen standardi 1iitännäksi bittienkuljetusjärjestelmään. Bittienkuljetusjärjestelmä kuljettaa tämän palvelun toiseen standardi 1iitäntään asiakkaan 8 päätelaitteistossa. Asiakkaan palvei uiiitäntäyksikkö 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. Etäisyydenmittauskäytäntö 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. Vianmääritystiedon ja järjestelmän kyselysanomien antaminen.

* * * * · · '···’ Etäisyydenmittaustoiminta muodostaa keinon kunkin asiakkaan ·.· · datan synkronoimiseksi tulevassa suunnassa kompensoimalla erisuuruiset johtopituudet ja verkon etenemisviiveen vaihtelut. .···. Bittienkul jetus jär jestelmä suorittaa etäisyydenmittauksen • · jaksoi 1isesti ja suorittaa tällöin pienehköjä korjauksia : .’ mahdollisen aikaryöminnän korjäämiseksi automaattisesti.

24 107213

Kuvioissa 15 - 19 on esitetty yksityiskohtaisemmin bittien-kuljetusjärjestelmä, joka voi siirtää ISDN-palvei un 128 asiakkaal1 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.

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-palveiua varten jokaiselle asiakkaalle annetaan 18 tällaista 8 kbit/s kanavaa ts. 18 bittiä peruskehyksestä. Sen 2304 bittiä edustavat siten 128 ISDN-palvelukanavaa, joissa kussakin on 18 bittiä.

Peruskehys sisältää kaiken näistä kanavista yhden näytteen-—: ottojakson aikana tulevan datan. Peruskehys sisältää siten . .·. kehyksel 1 isen (2 Mbit/s väylän) dataa 2304 8kbit/s kanavasta ja 1 ’. 128 hai 1intakanavasta. 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. Yiikehyksen jakso on 10 ms ja se käsittää 200408 bittiä. Siirto bittienkul jetus järjestelmän ·«» 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 25 107213 viimeiset 140 bittiä (52A) ovat oleellisia järjestelmän toiminnalle, koska ne muodostavat ylikehyksen tahdistussanan keskus-päästä asiakkaan päähän päin, joka käsittää esimerkiksi 140 nollabittiä, jonka asiakkaan pää tunnistaa, mikä tekee asiakkaan päälle mahdolliseksi sille tarkoitetun datan paikallistamisen ja vastaanottamisen y1ikehyksestä. Ensimmäiset 4748 bittiä (52B) varmistavat, että levitys- ja paluukehysrakentei1 la on sama formaatti. Näitä 4748 bittiä voidaan myös käyttää kuiduntunnistustarkoituksiin ja yleiseen levitys järjestelmän huoltoon ja niitä voidaan kutsua yleisesti järjestelmän hallintatiedoksi.

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 ps tyhjää aikaa, jossa voidaan mitata yksi asiakkaan pää kerrallaan. Tämän suorittamiseksi *·’ keskuspäässä oleva hai 1 intaohjäin antaa uudelle asennetulle asiakaspää11 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.

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

26 107213

Jokaisella 128 asiakkaan päällä on oma 5 bitin levyinen vaiheen 2 etäisyydenmittauksen ala-aikaväli tahdistuskehyksen viimeisessä 640 bitissä. Keskuspään ohjain käyttää näitä asiakkaan pään 1ähetysvaiheen asettelemiseen, niin että pulssit saapuvat keskuspäähän sen kelloon tahdistettuina. Tällä vältetään kellotaajuuden 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 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 •'I/- ilmaisemiseksi. Keskuspäässä oleva tunnusiImaisin valvoo tämän : suuritehoisen pulssin lähetystä ja tämän jälkeen seuraavia 5 bitin levyisiä osa-aikavä1 ejä nähdäkseen esiintyykö lähetystä.

• · *

Jos esimerkiksi osa-aikavälissä 3 on pulssi, asiakaspää 3 on aktiivinen kuidun tässä kohdassa.

Ideaalisesti kun keskuspää on ilmoittanut asiakaspäi11 e niiden asianomaiset bittiviivekertoimet, kaikki tunnustahdistuspulssit *···* esiintyvät samalla hetkellä keskuspäässä vastaanotetussa tah- • « · V * distuskehyksessä. Jos jossakin asiakaspäässä kuitenkin esiintyy ryömintää (joka voi johtua laitteista tai siirtovälineestä), .··. vaikutus vastaanotettuun merkkipulssiin on erittäin pieni ja muutos ajanhetkessä, jolloin summautuneet tunnustahdistuspuls-: ·* sit liipaisevat tunnustahdistuspulssin ilmaisupiirin, on merki- ; tyksettömän pieni. Päävahvistin katsoo siten edelleen kaikkien 27 107213 asiakaspäiden toimivan oikein, mutta laskee uuden arvon bitti-viivekertoimel1 e ja lähettää sen harhautuneelle asiakaspääl1 e, minkä vaikutuksesta sen tunnustahdistuspulssi tulee synkronoiduksi muihin tunnustahdistuspulsseihin.

Osa-aikaväleihin liittyvää suuritehoista tunnuspulssia voidaan myös käyttää sen ilmaisemiseen lähettääkö tietty päävahvistin käyttämällä jossakin kohdassa verkossa optista ilmaisinta, kuten esimerkiksi optista kytkinlaitetta, joka on selitetty 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 .V. asentaja voi määrätä kuidussa aktiivisina olevien asiakais- i · t päiden 1 aitenumerot, mutta asentajan on valvottava lähetys- t * suuntaa havaitakseen mihin verkkoon kuitu liittyy.

« * ·

Palattaessa kuvioon 17 ylikehyksen tahdistussanan 140 bittiä '««·' voidaan myös käyttää katkosten havaitsemiseen kuituverkossa.

• « « *.* * Optisen aikatason ref 1 ektometrian periaatteiden mukaan tunne taan, että kuitua pitkin lähetetty signaali heijastuu katkos-kohdasta. Näiden heijastusten amplitudia ja taajuutta voidaan käyttää kuidussa mahdollisesti olevien katkosten sijainnin .*·*. määräämiseen. Koska ylikehyksen tahdistussana lähetetään sekoi- • · · tuksen jälkeen (kuten myöhemmin selitetään) säännöllisin t » » *·· välein, päävahvistimessa olevaa autokorrelaattoria (kuvio 21) • " käytetään sanan tunnistamiseen. Sanan lähetyksen ja sen mah- dol listen heijastusten vastaanoton välinen aika antaa tietoa • « kuidun mahdollisten katkosten sijainnista.

• · 28 107213

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

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

Jotta asiakkaan pää pysyisi "tahdissa" keskuspään kanssa, kes- kuspäästä tulevaa tietoa käytetään kel 1 opul ssi en regenerointi in 4 asiakkaan päässä. Tähän tarkoitukseen käytetään nollabittien ja v',: ykkösbittien välisiä siirtymiä. Keskuuspäästä tulevassa tiedos- • » ·/·: sa voi kuitenkin olla liian vähän siirtymiä kellon regeneroin- : *: tiin. Keskuspäästä tuleva tieto on tämän vuoksi sekoitettava • · · ;*·*; käyttämällä vaiesatunnaista binäärisekvenssiä sellaisen data- vuon kehittämiseksi, jossa on paljon siirtymiä. Keskuspään pii-riohjaimesta tuleva data sekoitetaan sekoi11imel1 a 68 kuviossa 21 esitetyllä tavalla käyttämällä 29 -1 sekoitussekvenssiä.

• * · « · ...* Myös tahdistuskehys (kuvio 17) sekoitetaan käyttämällä eri- • Λ * *·’ 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 synkro- * nointiin. Ennen sekoittamista nämä 140 bittiä ovat 140 nolla- . bittiä. Sekoitettuina ne muodostavat helposti tunnistettavan 29 107213 sanan, jota käytetään optiseen aikatason ref 1ektometriaan vuotojen havaitsemiseen kuten edellä on mainittu.

On erittäin tärkeää, että asiakaspää tunnistaa oikein 140 bitin ylikehyksen tahdistussanan. Jos käytettäisiin luonnollisesti esiintyvää 140 nollabitin jonoa tahdistuskehyksen ensimmäisessä 4748 bitissä, asiakaspää tunnistaisi ylikehyksen tahdistussanan väärin. Nämä 4748 bittiä häiritään tämän vuoksi tarkoituksellisesti niiden sekoitettamisen jälkeen tunnetun virheen aikaansaamiseksi. Tämä saadaan aikaan invertoimalla joka 16. bitti sekoittajassa olevalla invertteripiiri11ä ja tämä varmistaa, että asiakaspää ei tunnista virheellisesti ylikehyksen tahdis-tussanaa. Data voidaan myös salata suojaussyistä.

Keskuspäässä vastaanotettu data palautetaan ja esitetään piiri ohjäimelie: ·,·, Kuviossa 22 on esitetty keskuspään piiriohjain, jonka tehtävänä I I * on 8 Verkkosovitin kortin liittäminen bittienkuljetusjärjestel-

I I t I I

mään. Jokainen Verkkosovitin käsittelee kaiken liikenteen 2 lit '··' Mbit/s tietovuosta (tai vastaavasta). Oletetaan, että kaikkien i * « '* '5 kahdeksan verkkosovitinkortin lähdöt on kehystahdistettu ja j · « ·,,,· että kaikki 2 MHz kellot ovat synkronisia.

• · ♦ • · *

Kehysohjauksen 2,048 ja 8 kHz vertai 1ukel1ot on johdettu verk- kosovittimien tuloista bittienkuljetusjärjestelmän 20,0408 pääkellon vaihelukitsemiseksi. Bittienkuljetusjärjestelmä antaa ,···„ yhteisen 2,304 MHz kellon jokaiselle verkkosovittimel 1 e piiri-« ohjaimelle päin ja siltä pois suuntautuvan datasiirron tahdis- • · j » « Λ. . tamiseksi .

> * » t .

« « : - Data tallennetaan jonopuskureihin ja siirretään bittienkul- • V jetusjärjestelmän läpi 1ähetysrekisterin kautta. Tässä käy- f * \ tetään ohjausta, joka varmistaa, että vain minimäärä dataa e * r · tallennetaan jonopuskuriin. Tämä on tärkeää bittienkuljetus- 30 107213 järjestelmän kautta tapahtuvan kuljetusviiveen pitämiseksi tarkasti säädettynä.

Vastaanottopuolel 1 a bittienkuljetusjärjestelmän kautta vastaanotettu data tallennetaan jälleen jonopuskuriin ennen sen palauttamista verkkosovitinkortei11 e 1ähtöporttien kautta. Myös tässä käytetään jonopuskurin sisällön ohjausta.

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 tulok- . sena oleva vastaanotettu datavuo syötetään piirioh jaimel 1 e .

Lähetyskehyksen ajoitusta on siirretty määrätyn lukumäärän kellojaksoja ja 1ähetyskel1ovaihe asetetaan 1ähetysvaihe- ja kehysgeneraattorissa 76. Käytettävät arvot arntaa hallinta-erotusyksikkö 78. Tämä mahdollistaa asiakkaan päästä lähetet-.1··. tyjen databittien käytön, ajan ja saapumisvaiheen tarkan asettelun keskuspäässä.

• · ♦ • · « ’·· Paikallinen 2,048 MHz kello 80 on vaihel\ikittu 20,0408 MHz ·...· kelloon 70 ja tämä ja 8 kHz kehyskello 82 syötetään myös pi i ri oh jaimel 1 e.

10/2Ί3 31

Kuvio 25 esittää asiakkaan pään piiriohjainta.

Datansieppaaja 84, joka tulkitsee käynnistyskanavan kaistan bittinopeusinformaation hai 1intalohkosta, sieppaa tietyt yksityiset databitit vastaanotetusta datavuosta. Siepattu data tallennetaan lähtöjonopuskuriin, kunnes se annetaan asiakkaan pään verkkosovittimel1 e.

Jonopuskurin sisällön ohjauksen suorittaa kehysohjauslohko 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 standardikel1o-parista.

·.·'.· Bittienkul jetus jär jestelmän keskuspäähän lähetettävä data kul-':·· kee samanlaisen tien kautta ja se lähetetään erillisinä bit- ; teinä, jotka on lomitettu muilta asiakaspäi 1 tä tulevaan lii — :‘.t: kenteeseen. (Tällainen ratkaisu mahdollista halvemman laser- .···, diodin käyttämisen asiakaspään 1 ähettimessä) .

« · » « v • · · * * · » « »

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 mahdollinen ;·# ’ siirtomodulivaihtoehto, joka sisältää bittienkul jetus jär jestel- "... män, optisen 1 ähetyspii rit ja optiset vastaanottopii rit yhdessä • optisen suotimen ja kytkimen kanssa. Puol ikiinteäl 1 ä optisella • kytkennällä modulin 1 in japuol el 1 a saadaan hyvä suojausaste, : ·..· koska vain luvallista aikaväl itietoa on saatavana sähköisissä 32 107213 kytkennöissä 1 injapiirilaitteisiin. Tämä saattaa edellyttää konfigurointidatan lataamista varmistetusti hallintokeskuksesta aikavälien saannin ohjaamiseksi etäältä. Muihin vaihtoehtoihin sisältyy salausalgoritmien käyttö ja henki 1ötunusnumeroiden (PIN) käyttäminen käyttäjän hyväksymiseksi.

Kuvion 9 järjestelyä käytettiin esillä olevan keksinnön teknil-lisen toimintakyvyn osoittamiseksi. Tässä järjestelyssä demons-troituihin 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, V.·' 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- • « • * « ,·;·# ti 1 ansäätöpiirien välttämisen) ja * I t 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 tipl eksereitä (PMUX) järjestelmän perusrakennusosana. Primäärimultipiekserit lähettävät 30 PCM-• V kanavaa sekä kehystahdistus- ja signa1ointibitit nopeudella 107213 33 2,048 Mbit/s. Standardipiireihin sisältyy puheliniiitäntää 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-järjestelmä, jossa käytettiin kuviossa 10 esitettyä konfiguraatiota. Järjestelmässä käytettiin kahdentyyppisiä primäärimultipleksereitä: telineeseen asennetua primäärimultiplekseria, joka edusti paikalliskeskusta, ja useita primäärimultipleksereitä, jotka edustivat yksityisiä asiakkaita. Puhelimet kytkettiin primäärimul tipleksereihin 1iitäntäyksiköiden kautta, jotka antavat tasa jännitetehon 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 modu- ;“· loimaan suoraan IRW-puolijohdelaseria (jossa on keskimääräisen : tehon takaisinkytketty säätöpiiri). Signaali kulki tämän jäi — keen juotetun kartiokytkimen kautta lähetys- ja vastaanottotei- .*··. den erottamiseksi keskuspäässä. Kaikkien liittimien ylimääräi- • · set haarat olivat heijastuskerroinsovitettuja heijastusten vaa- • · « ran vähentämiseksi.

Signaali kulki tämän jälkeen 6 km yksimuotokuidun kautta, joka simuloi yhteyttä kaappiin. Se jaeltiin tämän jälkeen yksityi- « φ sille asiakkaille haaroittimen kautta, joka on valmistettu « »· V: aaltopituusriippuvuudeltaan tasoitetuista juotetuista kaksois- kartioista, joiden häviöt edustavat 256-haaraista jakosuhdetta. .···, Tämän haaroittimen neljä lähtöä kytkettiin toiseen kytkimeen ’·'· vastaanotto- ja 1 ähetysteiden erottamiseksi asiakkaan päässä.

; Kaupallisesti saatavat PIN FET-siirtoimpedanssivastaanottimet, joiden ilmoitettu minimiherkkyys oli -52 dBm, asennettiin 34 107213 korttiin, joka oli suunniteltu työnnettäväksi suoraan asiakkaan primäärimultiplekseriin PMUX, Jokainen PMUX voi vastaanottaa kaikki 30 kanavaa, mutta vain yksi kanava oli kulloinkin kytketty fysikaalisesti kullekin asiakkaalle. Seuraavan korjauksen jälkeen tämä kanava demultipleksoitiin ja kytkettiin asiakkaan puheliraeen.

Tulevassa suunnassa käytettiin erilaista siirtoformaattia, koska yksityisten asiakkaiden tavut oli lomitettava (sana-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-binäärisignaa 1 it. 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-U"; seen lomitettuna toisten asiakkaiden kanavien kanssa. Yhteensä : viisi korttia tarvitaan varustamaan PMUX enintään 8 asiakasta varten: tehonsyöttökortti, audiokortti, mux/ohjauskortti, • t 1 ähetyskortti ja vastaanottokortti .

• t IM

• t « • « « « · 4

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-digitaal ista 1 in jal iitäntäkorttia käyttämällä HDB3- *.· * formaattiin syötettäväksi mul t ip 1 ekseri 1 1 e PMUX. Tämä signaali » · ,··. muunnettiin puhel insignaal iksi audiol iitännän kautta kuten ... edellä. Automaattista etäisyydenmittausta ei toteutettu tässä . . demonstraatiossa.

35 107213

Toisena demonstraationa on monipisteradiodemonstraatio. Tämä demonstraatio perustuu hakijan keskusasemaradiojärjestemän (PMR) sovellukseen, joka toimii kuidunpuhallustekniikal1 a asennetun passiivisen yksimuotokuituverkon välityksellä. Verkossa on optiset haaroittimet joustopisteissä dupleksointia ja jakelua varten.

Näitä kokeita varten radiojärjestelmän keskusasema 1aitteiston radiolähetyshylly korvattiin 1aser1ähettimel1ä ja optisella vastaanottimella. Tilaajien laitteita muutettiin vastaavasti lisäämällä optoelektroninen rajapinta.

Kuvio 10 esittää kokeellista verkkoa. Verkossa käytettiin kaksijohtimista System X -keskusta. Yksi johto oli "kupari-johtotilaa ja", 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 suun-;V: nissa kupari johdin- ja verkkotilaajien välisillä yhteyksillä.

. Aikaisemmin asennettu putki jär jestelmä laajennettiin aluksi .·, : muodostamaan yhteyden demonstraatiopaikan poikki standardin- « « « %··1' mukaisen PCP-kaapin kautta. Verkon kumpaankin päähän asennet-• « .1)! tiin päätekotel oihin aal topi tuusriippuvuudel taan tasoitetut • 1 · *·1 ’ 2x2-haaroittimet täysdupleksisiirtotoimintatavan aikaansaami seksi. Tasoitettu 4x4-ryhmä asennettiin kaappiin jäljittelemään kadulla olevaa joustokohtaa. Ylimääräinen 2x2-haaroitin asennettiin jakopisteen simuloimiseksi.

• ·« • · • ♦ »··

Puhallettuun kuituun perustuva laitos on täysin standardi-laitteistoa. BICC-jatkostelineitä käytettiin kytkimien ja • · , jatkosten sijoittamiseksi päätekoteloihin. Heijastuskerroin- sovitus toteutettiin verkon kaikissa päättämättömissä kuitu-: : päissä takaisinheijastuksista johtuvan ylikuulumisen vähen- ; ‘ : tämiseksi.

36 107213

Optinen laitos asennettiin kahden kolmen viikon jakson aikana. Yhteyspituus oli 1,5 km.

PMR käyttää TDM-1ähetysjärjestelmää lähtevän suunnan liikenteelle keskuspäästä tilaajalle. Datavuo on jatkuva siten, että vaiesatunnainen bittisekvenssi täyttää käyttämättömät kehykset. Järjestelmässä käytettiin tavanomaista vaihtovirtakytkettyä 1aser1ähetintä 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 tasavirta-kytkettyjä optisia lähettimiä ja vastaanottimia. Jokainen asiakkaan lähetin kytkettiin kokonaan pois toiminnasta, kun dataa ei lähetetty, kanavien välisten häiriöiden välttämiseksi • < W yhteisellä kuidulla. Tämä saavutettiin esijännittämällä laser estotilaan, ohjaamalla se täysin toimintaan loogisella "yk- • ·/· kösellä" ja ohjaamalla se jälleen kokonaan pois toiminnasta : loogisella "nollalla". Tämä eroaa tavanomaisista kaksipiste- t t kuitujärjestelmistä, joissa lähetin on esijännitetty toiminta- ··· kynnyspisteen yläpuolelle ja sitä moduloidaan tämän esi jän- « · · nitepisteen ympärillä.

Myös optinen vastaanotin on suunniteltu toimimaan pursketoi-mintamuotosignaalin esiintyessä. Tasajännitekytketty vas- • « taanotin tarvitaan nollaviivan ryöminnan välttämiseksi vastaan- 1 otetun datan puuttuessa pakettien välisen hiljaisen jakson • ♦ aikana. Käytetty vastaanotin perustui pitkäaal toiseen InGaAs .· · PIN-valodiodiin, joka ohjasi suurituloimpedanssista FET- operaatiovahvistinta, jossa oli bootstrap-takaisinkytkentä ; tulokapasitanssin pienentämiseksi.

37 107213

Tilaajan päätteessä tarvitaan etäisyydenmittaustoiminta varmistamaan pakettien lähettäminen oikealla hetkellä ajallisen päällekkäin menon välttämiseksi päävahvistimessa.

Täydellisen verkon parhaana pidetyssä järjestelyssä tulee olemaan 15 keskusjohtoa jakopisteessä, jolloin asiakkaan optista päätettä kohti on 1 - 15 keskusjohtoliitäntää, ja 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 tie-,·. : tyssä verkossa. Tällaisen verkon tehokas multipleksointirakenne ... (joka johtuu yhdistelmänä optisesta haaroituksesta ja asiakkai- den optisten liitäntäkustannusten jakautumisesta useille joh- * doille) merkitsee todennäköisesti sitä, että pidempiin yhteyksiin liittyvät suuremmat verkon yläosan kustannukset pysyvät kurissa. Tämä mahdollistaa keskuksen rationalisointiin liittyvien kustannussäästöjen täydellisen hyväksikäytön.

• · 0 • ·

Esillä olevan keksinnön tarjoama passiivinen verkkoarkkiteh-.·.’ tuuri antaa mahdollisuuden kehitykseen kohti laajakaistaista *... monipal vei uverkkoa . Kun harkitaan kehitystä laajakaistaiseen ;·' palvelukykyyn, on seurattava mahdollisimman pitkälle kahta : · ; tärkeää periaatetta. Nämä ovat: (a) tarve minimoida kaikkien sellaisten lisäpiirteiden kustannukset, jotka tarvitaan alkuperäisessä verkossa mahdollistamaan luontevan kehityksen laa- 38 107213 jakaistaiseen monipalveluverkkoon, ja (b) kyky lisätä laajakaistaisia palveluja olemassa olevaan järjestelmään jo kytkettyjä peruspuhelintilaajia häiritsemättä.

Tärkeänä seikkana laajakaistaisessa verkossa on ylimääräisten kenttälaitteiden ja asennustyön määrä, jotka tarvitaan uusien palvelujen lisäämiseen. Tässä on tavoiteltava tällaisten kustannusten minimointia käyttämällä mahdollisimman pitkälle hyväksi asennettua perusjärjestelmää.

Järjestelmän laajentaminen suuremman bi1.1inopeuden 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- ; siä kuin hitaat data- ja puhepalvelut, optisten vastaanottimien '···' herkkyydet pienenevät oleellisesti. Tämä viittaa siihen, että « · « ·.* * käytetty optinen haaroitussuhde tulee olemaan liian suuri laajakaistaisille palveluille käytettävissä olevalla tehotasee11 a. Tästä seuraa siten, että laajakaistaisia palveluja keskuspäästä optiseen haaroittimeen siirtäville syöttökuidui1 le tarvitaan ;***. eri tulopisteet optiseen haaroi ti nryhmään .

• · · • · 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 tarkas-; teltu eniten kaksisuuntaista verkkoa, myös muut rakenteet ovat mahdollisia hakijan keksinnön passiivisen optisen verkkoperi- 39 107213 aatteen puitteissa ja joillakin näistä voi olla etuja joko alkuvaiheen puhelinliikenteen toteuttamisessa tai laajakaistaisten palvelujen evoluutiossa. Puhelinliikenne voi esimerkiksi käyttää kahta yksisuuntaista verkkoa, jotka siirtävät "lähteviä" ja "palaavia" kanavia pienempiin siirtohäviöihin liittyvien etujen saavuttamiseksi ja heijastusongelmien välttämiseksi, 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 keskuk-. , seen tapahtuvaa lähetystä johtuen laitteiden yhteiskäytöstä v\ keskuspäässä. Optiseen aaltopituusmultipleksointiin käytettävissä oleva tekniikka voidaan karkeasti jakaa kolmeen kehi-tysryhmään, joiden välillä on monia muunnoksia (kuviossa 11 on esitetty mahdollisen optisen tekniikan kehityksen ja palvelupa-kettien yksityiskohtaisempi ryhmittely).

• · · • · · » » · a. Pabry-Perot (F-P) -lasereiden käyttö kiinteiden aaltopituussuotimien kanssa aaltopituuksien valitsemiseksi.

b. Yhden pitkittäismuodon laserit (esim DFB) yhdessä viritettävien optisten suotimien 18 kanssa ja mahdollisesti yi ensimmäiset optiset heterodynevastaanottimet aaltopituuksien • · 1 * · 1 . , * valitsemiseksi.

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

Kiinteiden aaltopituussuotimien ja F-P-1aser1ähteiden keski- aaltopituuksien ja spektriviivan leveyksien valmistustolerans- 40 107213 sit merkitsevät sitä, että ryhmän (a) tekniikka rajoittaisi käytettävissä olevien aaltopituuksien lukumäärän välille 6-12 aaltopituutta kuidun molemmissa ikkunoissa. Asiakkaalta keskukseen johtavassa suunnassa, jossa 1aserlähteiden lämpötilan säätö voi olla liian kallista, käytettävissä olevien aaltopituuksien 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 aaltopituusmul-tipleksoinnin 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 rajoituk- sena ovat epälineaariset ilmiöt kuiduissa. Monien käytettävissä /·· olevien aal topituuskanavien ja potentiaalisesti suurten teho- : : taseiden ansiosta tämä tekniikka antaa mahdollisuuden optisten • · · verkkojen toimintatopol ogioiden uuteen suureen uudelleenarviointiin.

Mainitut kolme tekniikkahahmotelmaa esittävät myös käyttöön ... tulemisen suhteellisella aika-asteikol la. Hahmotelma (a) on pääasiassa "tämän päivän” tekniikkaa, (b) on mahdollista kahden *·* - viiden vuoden aika-asteikol 1 a ja (c) ehkä vuosikymmenen aika- : na 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.

41 107213

Oletettaessa että menetelmä, jolla laajakaistaisia palveluja lisätään verkkoon, tulee olemaan aaltopituusmultipleksointi ja että tutkimuksia tarvitaan edelleen optimi topologian osalta, seuraavassa on esitetty joitakin esimerkkejä siitä kuinka 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 verkkoon puhelinliikennettä häiritsemättä. Ylimääräiset aaltopituudet johdetaan kaappiin ylimääräisillä syöttökuidui11 a ja syötetään verkkoon välitulojen avulla kaapin haaroittimeen. Lisäaal- ·***. topituudet siirtävät yleensä suuremman bittinopeuden kuin puhe-• · ·

Iin ja ISDN-kanavat. Suuremman bittisiirtonopeuden aiheuttaman i · · f<· · vastaanottimen pienemmän herkkyyden huomioonottamiseksi kuitu ’* ♦ : " voi ohittaa osan kaapin haaroittimesta keskuksen/päävahvistimen ja asiakkaan laitteiston välisen optisen tiehäviön pienentämi-|·.·. seksi. Asiakkaat, jotka on tarkoitettu vastaanottamaan ylimää-.·. : räiset laajakaistaiset palvelut, voidaan varustaa yksinkertai- 42 107213 sella aa 11 opi tuusdemu 1 tipi ekser i 11 a laajakaistaisten ja kapeakaistaisten aaltopituuksien erottamiseksi.

Jokainen 1isäaaltopituus, joka on multipleksoitu yhteiseen kuituun keskuksen ja kaapin välillä, voi siirtää digitaalisen CATV-multipleksisignaalin esimerkiksi nopeudella 565 Mbit/s. Tämä mahdollistaa 16x70 Mbit/s tai 8xl40Mbit/s kanavan lähettämisen kullakin ylimääräisellä aaltopituudella verkon tämän sektorin yli. Tällä bittinopeudella optinen haaroitus voi rajoittua 32 haaraan verrattuna esimerkiksi 128 haaraan puhelinliikenteen optisen haaroituksen tapauksessa. Yhden tai kahden ylimääräisen optisen aaltopituuden lisääminen mahdollistaisi CATV-pa1 vei un, joka antaa 16 - 32 kanavaa optisessa peruspuhe1inverkossa. Tämä vaatisi erittäin vähän optisia lisä-komponentteja - ts. laajakaistaiset optiset lähettimet ja aal-topituusmultiplekserin keskuksessa, aaltopituusdemu11iplekserin 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 suotimen avulla. Tämä tekee myös mahdolliseksi vastaanottaa samanaikaisesti useita kanavia, jotka on valittu valitun aaltopituuden siirtämästä 8 tai 16 kanavan sähköisestä multiplek- • · · • « soinnista. Useamman kuin yhden optisen aaltopituuden samanai- • « V ; kainen vastaanotto vaatii optista 1isäsuodatusta ja optisen « · ?·, vastaanottimen kullekin valitulle 1 isäaal topituudel 1 e . Tällä ,··· tavalla saavutetaan kuitenkin 100 % kattavuus palvelulle, joka tarjoaa mielivaltaisen lukumäärän samanaikaisia kanavia (syöt- « « : .* tökuidulla siirrettyjen kanavien kokonaislukumäärään asti) jokaiselle asiakkaalle.

43 107213

Vaihtoehtoisesti WDM- ja TDM-kanavoinnin yhdistelmän tarjoama CÄTV-kanavien lukumäärä voi riittää mahdollistamaan yhden tai useamman oman videokanavan antamisen jokaiselle CATV-asiakkaalle. Tässä tapauksessa verkko toimii tähtenä, jonka valitsin sijaitsee keskellä keskuksessa. Tässä järjestelmässä tarvitaan 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 syöttökuidul1 a 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.

iii<: Kehittyneempi vaihe, jossa käytetään DFB-1 asereita ja joka on . esitetty kuviossa 14, mahdollistaa ainakin yhden oman aaltopi- ;" t tuuden varaamisen asiakasta kohti. Jos käytettävissä on esimer- ' '· kiksi 12 - 32 aaltopituutta 32-haaraisessa haaroituksessa, i t < jokaiselle CATV-asiakkaal 1 e olisi mahdollista antaa yksi aalto- • · · V * pituus kaikkien haluttujen laajakaistaisten palvelujen, esim.

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

·. · • · · • · « » » 4 m • < Sen sijaan että aaltopituudet yksinkertaisesti jaettaisiin : " yksityisille asiakkaille, tässä vaiheessa on myös mahdollista käyttää viritettäviä optisia suotimia asiakkaan tiloissa laajakaistaisena kytkentäportaana. Tämä saattaa yksinkertaistaa . huomattavasti erillisten laajakaistaisten palvelujen keskus- kytkentää (esim. levitettyjen ja eri 11ispalveiujen yhdistelmiä 107213 44 monista lähteistä voitaisiin multipleksoida eri optisille aaltopituuksille ja valita asiakkaan laitteella).

Jokaisella selitetyllä teknologia-asteella mahdollisten aaltopituuksien lukumäärä riippuu kriittisesti lasereiden ja suotimien 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 lasereiden 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 lämpötilasää-dettyjä lähteitä keskuksessa ja viritettäviä suotimia asiakkaiden laitteissa suotimien keskiaaltopituuksien toleranssien 1 poistamiseksi.

• 1 2 • · * ·1 · • 4 « f • « · • 1 • · - • · «44 · 2 « 4 «44

Claims (4)

45 107213

1. Digitaalisen tietoliikenneverkon keskusasema, joka on järjestetty lähettämään tietoja ala-asemille kehysjonon muodossa, kunkin kehyksen käsittäessä ensimmäisen osan, joka sisältää tahdistussignaalin ja hai 1intatiedon ala-asemille, ja toisen osan, joka sisältää liikennetiedon ala-asemille, tunnet-t u siitä, että keskusasema käsittää sekoitusvälineet, jotka on järjestetty sekoittamaan mainittujen ensimmäisten osien sisällön ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja jotka on järjestetty sekoittamaan mainittujen toisten osien sisällön toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keskusasema, tunnettu siitä, että sekoitusvälineissä käytetään yhtä ainoaa binääri-sekvenssigeneraattoria ja generaattorin siirtorekisterin asianomaisia väliottoja. » I ' 1 ( I I

3. Digitaalisen tietoliikenneverkon ala-asema, joka on järjestetty vastaanottamaan kehyksiä edellä määritellyn mukaiselta '!i' keskusasemalta, tunnettu siitä, että ala-asema käsittää ' vastasekoitusvälineet mainittujen ensimmäisten osien sisällön vastasekoittamiseksi mainitun ensimmäisen ennal tamäärätyn Λ « V : binäärisekvenssin mukaan ja mainittujen toisten osien sisällön vastasekoittamiseksi mainitun toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja kehyksissä olevan tahdistussignaalin ohjaamat välineet mainitun toisen ennaltamäärätyn binäärisekvens- .···, sin valitsemiseksi mainittujen toisten osien alussa ja mainitun • 1 ,’** ensimmäisen ennä 1 tamäärätyn binäärisekvenssin valitsemiseksi • « • · ... 1 , mainittujen ensimmäisten osien alussa. » « I

; ".· 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen ala-asema, tunnettu siitä, että vastasekoitusväl ineissä käytetään yhtä ainoaa f · bd näärisekvenssigeneraattoria ja generaattorin siirtorekisterin ' asianomaisia väliottoja. “ 107213