FI107214B - Optinen tietoliikenneverkko - Google Patents

Description

1 107214

Optinen tietoliikenneverkko. - Optiskt datanät.

Tämä keksintö liittyy optisiin kuitutietoliikenneverkkoihin ja erikoisesti mutta ei yksinomaan yhden tilaajajohdon puhelintilaaja-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. Yksityisasiakkaille, joiden tarpeena on yhden tilaajajohdon puhelinliikenne, kustannus-vaatimukset 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 puhelinliikennepä!velun 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 \ V välittää sekä kapeakaistaisia palveluja (puhelin + data) että ; : laajakaistaisia palveluja (viihde-TV, videokirjastopalvelu 2 107214 jne.)/ niin että molemmantyyppisten palvelujen yhdistetty maksutulo oikeuttaa suhteellisen suuret kustannukset, jotka aiheutuvat optisen yhteyden ulottamisesta yksityisasiakkaille. Fäävaikeutena tässä lähestymistavassa on kuitenkin, että tällaisilla palveluilla ei ole vielä riittävää kysyntää, jolka oikeuttaisi vaadittavat huomattavan suuret investoinnit. Selkä Englannissa että muualla ollaan kuitenkin yleisesti sitä mieltä, että integroitujen monipalveluverkkojen kehittyminem 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 lähestysmistapa on osittainen optinen ratkaisu, jossa optinen verkko ulottuu vain katujakopisteeseen, jolloin puhelin/data-asiakkaiden loppusyöttöön käytetään tunnettua kuparijohdinyhteyttä.

Tällä lähestymistavalla on useita haittoja. Se vaatii kentälle etäälle sijoitetun elektroniikan käyttämistä liikenteen keskittämiseksi taloudellisesti voimakkaasti multipleksoiduilla syöttöjohdoilla takaisin keskukseen. Aktiivista elektroniikkaa tarvitaan yleensä sekä katukaappitasol1 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 elektronisten 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 3 107214 digitaalisen tietoliikenneverkon keskusasemaan, joka on järjestetty lähettämään tietoja ala-asemile kehysjonon muodossa, kunkin kehyksen käsittäessä ensimmäisen osan, joka sisältää tahdistussignaalin ja hallintatiedon ala-asemille, keskusaseman käsittäessä ensimmäiset sekoitusvälineet, jotka on järjestetty sekoittamaan mainittujen ensimmäisten osien sisällöt ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan, ja toiset sekoitusvälineet, 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 sekoitusjärjestys.

Keksintö kohdistuu myös digitaalisen verkon ala-asemaan, joka on.järjestetty vastaanottamaan kehyksen edellä määritellyn mukaiselta keskusasemalta, ala-aseman käsittäessä ensimmäiset vastasekoitusvälineet mainittujen ensimmäisten osien salauksen purkamiseksi mainitun ensimmäisen ennaltamäärätyn binääri-sekvenssin mukaan, toiset vastasekoitusvälineet mainittujen toisten osien sisällön salauksen purkamiseksi mainitun toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja kehyksissä olevan : · · tahdistussignaalin ohjaamat välineet mainittujen toisten vastasekoitusvälineiden valitsemiseksi mainittujen toisten osien alussa ja mainittujen ensimmäisten vastasekoitusvälineiden valitsemiseksi mainittujen ensimmäisten osien alussa.

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 yksityis- .···. asiakkaille. Valitulla maksimihaaroituksella 128-haaraisella 4 107214 (120 asiakasta ja 8 testiporttia) maksimihaaroituksella 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 haaroi-tusastetta, 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 . .·. 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 kuparijoh-dinyhteys tilaajalle mutta joka on täysin yhteensopiva ja laajennettavissa esillä olevan keksinnön mukaiseen optiseen verkkoon. Tällainen järjestelmä voi osoittautua erittäin • · · taloudelliseksi varhaista yksityisasiakasmarkkinoille tunkeutumista varten, joissa pelkän puhelinliikennepalvelun : : : kustannustavoitteet ovat ‘tiukimmat.

5 107214

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) bittienkuljetusjärjestelmän 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 l minimoinnissa. Esillä olevan keksinnön mukaisen passiivisen optisen verkon toteuttamiseksi voidaan käyttää useita ; topologioita. Avainseikkoja lopullisessa valinnassa ovat: I..* 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 alkukustannusnäkökohtia.

Valintavaihtoehtoihin sisältyy täydellinen kaksisuuntainen : : toiminta, osittainen kaksisuuntainen toiminta, erilliset • · · tulevan ja lähtevän suunnan yhteydet keskuksen ja asiakkaan . V välillä ja kupari johtimen käyttö jakopisteen ja joidenkin asiakkaiden välisessä yhteydessä muuten täysin optisista kuiduista muodostuvasta verkossa.

6 107214 b) Optinen haaroitinteknologia

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

c) Asiakkaan laseriähetinmoduli

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 jäähdyttä-mätön pakkaus on todennäköisesti edullinen halvassa lähetinijno-dulissa tehonkulutuksen pienentämiseksi, pakkaustekniikan jfc kokoonpanon yksinkertaistamiseksi ja lähettimen kokonaiskus*· tannusten pienentämiseksi. Jäähdyttimen poistamisesta seurat kuitenkin, että laserin lämpötila on kontrolloimaton, mistä seuraa laserin vanhenemisnopeuden kasvaminen ympäristön lämt » I f :·' poti 1 a-alueen yläpäässä. Lisäksi laser/kuitu-kytkennän lämp$- 1 * tilariippuvuus tulee kriittisemmäksi. Järjestelmässä tarvitaan suuria pulssitehoja verkon haaroitushäviöiden kumoamiseksi.

!/·· Pyrittäessä välttämään liian suuria optisia huipputehoja (jptka johtavat suuriin virtatiheyksiin ja alhaiseen luotettavuuteen) • · · halvat pakkaukset, joilla on hyvä kytkentähyötysuhde, ovat « edullisia. Vaikka tällä hetkellä ajateltu 20 Mbit/s bittino^eus mahdollistaa halpojen CMOS VLSI-piirien käyttämisen, vaihtoehtoisesti voitaisiin käyttää lähettimiä tai vastaanottimia, ... jotka toimivat 45-50 Mbit/s nopeudella. Tällaiset laitteet *;*·* voivat itse asiassa olla kokonaisuuden kannalta halvempia, » · » ) vaikka niissä käytetään kalliimpaa elektroniikkaa, kun otetaan : huomioon, että pakkauskustannukset ovat todennäköisesti hallit- /"; sevia. Viimeksimainittuihin vaikuttaa pääasiassa käytetty • t * 7 107214 tehdasinvestointi/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 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 lähetinmodulissa varmistamaan verkon talou- dellinen 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 • « • · ·

Optinen estosuodin on edullisena pidetty komponentti, koska se ·/ takaa, että verkon tuleva laajennus on mahdollinen olemassa : · : olevia puhelinasiakkaita häiritsemättä. Joissakin verkon topologiavaihtoehdoissa (esim. täysdupleksi) se voi auttaa 8 107214 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 vastaanottimessa. Vaihtoehtoina ovat dikromatoitujen gela-tiiniliuskojen, monikerroksisen dielektrisen interferenssi- tai fotopolymeerisuotimen sijoittaminen vastaanottimen valodiodin ja pakkauksen liitäntäkuidun väliin tai monikerroksisen dielektrisen tai muun suodinmateriaalin päällystäminen suoraan vastaanottimen valodiodeille 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 edullisesti varmistamaan, että alkuperäiseen puhelinliikennep palveluun tarvitsee varata vain erittäin pieni optisen spektjrin leveys, mikä siten säästää arvokasta spektriä niin paljon kuin ’·«·* mahdollista tulevaa palvelukasvua varten. Vastaanottimelta ·.· : vaaditaan, että se on herkkä ja kykenee kuitenkin selviämään j ·’. epätäydellisestä etäisyysviivekompensoinnista johtuvasta .···. ajoitusvärinästä ja vierekkäisten bittien erisuuresta optisesta 9 107214 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.

II Ulkoiset optiset laitteet a) Passiivisen verkon suunnittelu

Verkko on ideaalisesti suunniteltu siten, että se voi kasvaa ja 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.

I I

b) Komponentit • · · • · · • · · • · ·

Kriittisinä elementteinä tässä ovat aaltopituusominaisuuksil- 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- • « · 107214 tegia, jossa asiakkaan liittimestä luovutaan ja käytetään kiinteästi johdotettua ratkaisua, on toinen vaihtoehto. Muiihin menetelmiin optisen suotimen sisällyttämiseksi järjestelmäin voidaan ajatella sisältyvän esimerkiksi kuituihin perustuvat laitteet, jotka on liitettävä joko asiakkaan laitteistoon tai optiseen sisäänvientikaapeliin.

III Bittikulietusjärjestelmän suunnittelu a) Verkon bittikuljetusjärjestelmältä (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 ·.:.· analogisen puhelinliikenteen siirtäminen kanavan ulkopuolisella merkinannolla (64 + 8 kbit/s), bittikul jetus järjestelmään oh : erittäin suotavaa suunnitella kehys- ja kanavajakorakenne, joka voi siirtää kaikki edellä mainitut palvelut muuttamalla vain palveluliitäntäyksiköitä. Tämä on tärkeää esimerkiksi uusien « · · palvelujen tulevalle yhteensopivuudelle.

Il»

Bittinopeuksien suurin yhteinen tekijä edellä oleville esimerkkipalveluille on 8 kbit/s. Koska tämä nopeus on myös puhepalvelujen näytteenottonopeus, joka vastaa 125 us perus- • · · kehystääjuutta, jokainen bitti 125 us kehyksessä vastaa 8 • · · ; kbit/s peruskanavaa. Asiakaspalvelu toteutetaan tällöin : .*. antamalla kokonaislukumäärä näitä 8 kbit/s kanavia, esimerkiksi ,···. analogiselle puheelle, jossa käytetään kanavan ulkopuolista 11 107214 merkinantoa, 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 us peruskehyksessä.

Peruskehykseen sisältyvien informaatiokanavien lisäksi on myös yksi 8 kbit/s hallintakanava jokaiselle asiakkaan optiselle päätteelle. Tämä kanava siirtää hailintasanomia. 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-asiakkaalle annetaan yhteensä 19 8 kbit/s kanavaa.

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, i * « että sen sijaan että bitit (8kbit/s kanavat) lähetettäisiin tietyn asiakas järjestyksen mukaan, bitit hajautuvat melko I I « tasaisesti koko 124 us peruskehysjaksolle, b) Automaattinen etäisyydenmittausiäriestelmä • · « • · · • · ·

Koko järjestelmässä on varattava jaksoilisesti tyhjää aikaa (kun palvelutietoja ei siirretä) etäisyydenmittausprosessille.

Etäisyydenmittaukselle varattu aikamäärä määrää maantieteel- ,#·..φ lisen etäisyyden, jolla etäisyydenmittaus voidaan suorittaa.

• »

Taajuus, jolla etäisyydenmittaus suoritetaan, määrää bitti-• » * * . \ \ nopeuden kasvamisen. Ajoitus- ja synkronointikysymysten • » ·' · f yksinkertaistamiseksi etäisyydenmittaus jakson tulisi olla peruskehysjakson (125 us) kokonaislukumonikerta. 125 us ; V kehys jakso mahdollistaa riittävän ajan etäisyydenmittauksen « · · 12 107214 suorittamiseksi 10 km maantieteellisellä etäisyydellä, 250 μβ mahdollistaessa 20 km etäisyydenmittauksen. Bittinopeuskasvyn rajoittamiseksi arvoon noin 1% on mahdollista käyttää 10 ms jaksollisuutta etäisyydenmittaukselle (tämä vastaa 80 perus-datakehystä, 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.

.·", 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.

• · · : Keskuspää valvoo jokaisesti aktiivisesta päätteestä tulevaa « « : .·. ajoitusta ja ohjaa nämä päätteet (hai 1 intakanavia käyttämällä) .·, tekemään pienehköjä korjauksia paikallisiin viiveisiin, jos

• I

V. jokin ajoituksista alkaa ryömiä. Etäisyydenmittaustoiminta 13 107214 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 ryöminnän korjaamiseksi. Asiakkaan verkkopäätteessä tarvitaan varaparistojärjestelmä puhelinliikenne-palvelun ylläpitämiseksi verkkohäiriöiden aikana.

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.

- ai Palvelu » * i * “ 1 i

Keksinnön mukaisen verkon pääpalveluvaatimuksena odotetaan olevan analoginen puhelinliikenne. Tämän palvelun on tapah-

• < I

duttava kustannusedul lisesti analogisen suoran keskusjohdon liitännän, joka on asiakkaan tiloissa, ja 64 kbit/s valintaisen *·' ' verkon DAS S 2 2,048 Mbit/s liitännän välillä. Analogisen puhelinliikenteen lisäksi on myös olemassa monenlaisia muita palveluja, jotka nykyisin toimivat analogisessa muodossa kuparijohdinparien paikallisverkon välityksellä. Bittienkul-i.”*· jetus järjestelmän kehysrakenteen ja siirtokäytäntöjen tulisi • et ;*j*. olla riittävän joustavia perus-ISDN- tai CATV-signaali en ♦ V välittämiseksi. Tärkeänä periaatteena on, että rajoittava "vain • t ·' ; · puhelinliikenne" -suunnittelu ei estä ennakolta tulevien uusien • .

palvelujen lisäämistä. Minimikustannusverkon aikaansaaminen voi ( » y % 14 107214 kuitenkin 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- ia 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 keskuspäässä bittienkuljetusjärjestelmän kautta tapahtuvan kanavakohtaisen signaloinnin muuttamiseksi digitaalisessa keskuksessa tarvittavaan tilastollisesti multipleksoituun muotoon. Perus-ISDN on käsiteltävä samalla tavalla siten, eittä tarvitaan muunnos I-sarjaliikennekäytännöstä DASS2-käytäntöjön. Jossakin vaiheessa tulevaisuudessa 64 kbit/s valintainen veirkko kykenee kuitenkin käsittelemään I-sarjaliikennekäytäntöjä, mikä mahdollistaa luopumisen I-sarjaliikennekäytännön muuntamisesta DASS2-käytäntöön. Analogisen puhelintilaajaliitännän spesifikaatio on määritelty määräyksessä BTNR 315, mutta vain .·/; keskuksessa olevan liitännän mutta ei tilaajan päätteen 1..‘ kannalta.

• · · ··· *·’ ' Monenlaisia asiakasyksiköitä voidaan ajatella käytettävän palevelemaan tilaajia, jotka ulottuvat monen tilaajajohdon yrityskäyttäjistä yhden johdon yksityiskäyttäjään. Peruselementtien modulaarisuus on perusperiaatteena kaikille : : asiakasyksikköratkaisuille toiminnallisen joustavuuden mahdollistamiseksi. Silmukan katkaisu ja MF4-signalointi . Y tulevat olemaan käytössä.

15 107214 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.

c) Tehonsyöttö

Asiakkaan tiloissa oleva verkkopääte käyttää asiakkaan antamaa vaihtovirtaverkon tehoa. Tämä poikkeaa tämän hetkisestä kuparijohdinpariverkon paikalliskeskuksesta tapahtuvasta tehonsyöttökäytännöstä.

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 muuttamiseksi sisäiseksi kaapeliksi ja toisen elektroniikan, paristojen jne. sijoitusta varten.

« 4

Katumultipleksointivaihtoehdon tarkastelu aiheuttaa pääasiassa *\ . ylimääräisen kotelon suunnittelun ja siirtää joitakin pääte- : ; · ongelmista ulkoiseen verkkoon. Tehonsyötöstä ja ympäristö- • · 16 107214 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 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 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 hallinta- keskuksesta, joka voi kerätä tietoja useiden tilaajalaitteiden .···. verkonhallintakanavilta.

Seuraavassa selitetään pelkästään esimerkkinä esillä olevan keksinnön eräitä erikoisia toteutusmuotoja oheisiin piirustuksiin liittyen, joissa: • · ·

Kuvio 1 on optisen kuitutietoliikenneverkon kaavio.

• · · ♦ · · 107214

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-johdinpareilla kytkettyjä asiakaspäätteitä.

Kuvio 6 on kaavio juotetusta optisesta kytkinmatriisistä, 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 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.

r · ·«« « · · ' is 107214

Kuviot 12 - 14 esittävät kolmea porrasta esillä olevan keksinnön mukaisen verkon mahdollisessa evoluutiossa alunperin vain puhelinliikennepalvelua välittävästä laajennetuksi monipalveluverkoksi.

Kuviot 15 - 19 esittävät kuviossa 7 esitetyn bittienkuljetus-järjestelmän kehysrakennetta.

Kuviot 20 - 22 esittävät kuvion 7 bittienkuljetusjärjestelmän keskuspäätä.

Kuviot 23 - 25 esittävät kuvion 7 bittienkuljetusjärjestelmän tilaajapäätä.

Kuvio 26 esittää PRBS-sekoitusjärjestelyä keskuspäässä.

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 kaksitasoista optista haaroitusta kaappi- ja jakopistetasolia aaltopituusriippuvuudeltaan tasaisten optisten kytkimen 10 ja : · 12 avulla.

.‘I Jokainen asiakas 8 saa kuidun 14 jakopisteestä ja tämän kuidun ,···. välityksellä keskuksesta 4 lähetetyn aikajakokanavoidun signaalin. Asiakkaan laitteisto saa tietyt tälle kohdepaikalle ' tarkoitetut aikajakokanavoinnin aikavälit sekä niihin liittyvät signalointikanavat. Toiset liitäntäpiirit (ei esitetty) aikaansaavat asiakkaan vaatimat yksilöidyt palvelut, esim. analogisen puhelinliikenteen tai ISDN-palvelut. Asiakkaat ·*« lähettävät digitaalista puhetta tai dataa takaisin keskukseen : : : käyttämällä OTDMA-käytäntöä pienen toimintasuhteen toiminta- • V muodossa yhtyvien liikennevirtojen lomittuessa passiivisesti * * « 19 107214 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 vastanottimessa käytetään kahta muuta amplitudi-kynnystä, jotka mahdollistavat vastaanotetun amplitudin valvonnan ja ohjauksen. Jokaisesta asiakkaan aikavälistä otetaan peräkkäin näytteitä ja asiakkaan lähetinteho asetellaan lähtevän suunnan kaukomittaustien välityksellä siten, että vastaanotettu signaali osuu kahden kynnyksen väliin. Yksi tämän ratkaisun eduista on, että jokaisessa etäällä olevassa lähetti-messä ei tarvita vaivontavalodiodia.

Asiakkaan lähettimen kustannuksia voidaan edelleen pienentää, koska se toimii pienen toimintasuhteen toimintamuodolla. Tällä toimintamuodolla toimittaessa ei tarvita lähteen lämpötilasää-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 1..* sekä yritys- että yksityisasiakkaille. Kapasiteettia on I” riittävästi 144 kbit/s ISDN-liitännän syöttämiseksi enintään • · · ·* 120 asiakkaalle (jätettäessä 8 varatestiporttia). Yritysasiak kaat, jotka tarvitsevat suurempia kapasiteetteja, voivat liittyä niin moneen aikaväliin kuin tarvitaan järjestelmän maksimikapasiteetin rajoissa.

♦ «« • · * · • « # :T: Koska lähtevä liikenne levitetään kaikille, järjestelmän -. V suunnittelulta edellytetään toimenpiteitä tietoliikenteen suojauksen varmistamiseksi. Satunnainen pääsy aikaväleihin 20 107214 voidaan estää asiakkaan päätteen 8 oikealla suunnittelulla. Aikaväleihin liitytään asiakkaan laitteiston digitaalisen viivelinjan 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 duplgk-sikytkinhäviöitä pienennetään siten, että verkko toimii erisuurilla tulevilla ja lähtevillä aaltopituuksilla. Siten kun (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 estosuotimien 10 käyttämimen asiakaspäätteen vastaanottimissa (heijastuneen valon hylkäämiseksi) helpottaa huomattavasti ylikuulumisongelmia, vaikka tietenkin suodintoiminnan toteuttamisen kustannuksella.

Täysin kaksisuuntaisen verkon etuna on asennetun kuitumääräft 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 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 täysdup- 1 eksitopologian toisena haittana on, että järjestelmän molein-missa päissä tarvittavat haaroittimet aiheuttavat optisen etenemistievaimennuksen kasvamisen noin 6-7 dB muihin • · *···* topologioihin verrattuna.

• · · • · • Kuviossa 3 on esitetty eräs vaihtoehtoinen verkko, jossa kuvion

1 » I

2 kytkimet 16 on sisällytetty kaapin ja jakopisteen haaroitti- 21 107214 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 suunnittelumarginaaleja. 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 ollessa merkitty samoilla numeroilla ja vastaavasti samoilla pilkuilla 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 .··. 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.

··· • · ♦ · • · · • · · V · Voidaan odottaa, että kuviossa 2 esitetty täysdupleksiratkaisu • · • .·. osoittautuu kustannusedul lisimmaksi . Kuitenkin myös kuvion 4 1 verkkoa on harkittava silloin kun on mahdollista, että väljem- 22 107214 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 puhelinmarkkinoille tunkeutumista 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 yritysyhteisölle tarjotaan täydellinen esillä olevan keksinnön mukainen verkko ja kun johtokanavien tungoksen vähentämiseksi kuparikaapeleita poistamalla samalla reitillä olevat yksityisasiakkaat kytketään järjestelmään. Optisen tekniikan kustannusten jatkaessa alenemistaan aktiiviset jakelupisteet poistetaan ja täydellinen verkko ulotetaan yksityisasiakkaille tien tasoittamiseksi uusien laajakaistaisten palvelujen käyttöönotolle.

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

• · 1 i i 1

Juotettu kuituhaaroituskytkin 30 on valmistettu 2x2 element-;\j tikytkinten 32 moniportaisesta matriisista. Jotta kuidun ···. molempien optisten ikkunoiden (1300 nm ja 1550 nm) käyttömafr-

* I

dollisuus säilytettäisiin, käytetään laitteita, joilla on * ψ · tasaiset aaltopituusominaisuudet.

Yksittäiset 2x2 kytkimet, joilla on tasaiset aalt op it uus omi naisuudet, ovat juuri tulossa kaupallisesti saataville.

* · ·

Tekniikka 2x2 elementtikytkimien valmistamiseksi on selitetty « t« ♦ hakijan rinnakkaisessa GB-patenttihakemuksessa no. 8519183.

• · : .·. Parannukset kytkentäsuhteen toleransseissa ja tasaisemmat .···. spektriominaisuudet ovat erikoisesti toivottavia, koska ne « · * t 23 107214 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 tehotasemalliin ja järjestelmän maksimibittinopeusoletukseen noin 20 Mbit/s, on viitannut binäärihaaroituksen kokoon 128. Tämä vastaa 120 asiakasta sekä 8 testiliitäntäpistettä käytettävissä olevalla kapasiteetilla 144 bit/s ISDN-paivelun (tai vastaavan bittino-peuden) syöttämiseksi jokaiselle yksityiselle asiakkaalle.

.· Kuviossa 7 on esitetty kuviossa 1 esitetyssä verkossa käytet täväksi tarkoitetun bittienkuljetusjärjestelmän pääpiirteet.

: Keskuksen palveluliitäntäyksikkö 34 vastaanottaa verkon palvelun, esimerkiksi analogisen puhelinliikenteen, primääri-···, nopeus-ISDN-liikenteen (20 Mbit/s), 64 kbit/s datapiirin jne.

ja muuntaa sen standardiliitännäksi bittienkuljetusjär-’·* jestelmään. Bittienkul jetus järjestelmä kuljettaa tämän palvelun toiseen standardiliitäntään asiakkaan 8 päätel aitteistossa. Asiakkaan palveluliitäntäyksikkö 40 muuntaa tässä kohdassa liitännän vaadittuun muotoon tilaajalaitetta varten, esim.

» · · ·,,/· analogiseksi puhelinliikenteeksi jne.

• · · • · · » t * . V Bittienkuljetusjärjestelmä siirtää palvelujen ja mahdollisen niihin liittyvän signaloinnin lisäksi myös verkon hallinta- 24 107214 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.

h. 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. Bittienkuljetusjärjestelmä suorittaa etäisyydenmittauksen jaksoilisesti ja suorittaa tällöin pienehköjä korjauksia mahdollisen aikaryöminnän korjaamiseksi automaattisesti.

Kuvioissa 15 - 19 on esitetty yksityiskohtaisemmin bittien-kuljetusjärjestelmä, joka voi siirtää ISDN-palvelun 128 » · · * asiakkaalle.

Peruskehyksen (kuvio 15) on esitetty käsittävän 2304 bittiä dataliikennettä ja 128 yhden bitin hailintakanavaa ja 12 bittiä • · « kuidun tunnistukseen, jota ei tässä esimerkissä käytetä ja :T: jotka bitit ovat siten varalla.

» ·

Jokainen dataliikenteen 2304 bitistä vastaa 30 kanavaisen 107214 aikajakoväylän 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-palvelukanavaa, joissa kussakin on 18 bittiä.

Peruskehys sisältää kaiken näistä kanavista yhden näytteen-ottojakson aikana tulevan datan. Peruskehys sisältää siten kehyksellisen (2 Mbit/s väylän) dataa 2304 8kbit/s kanavasta ja 128 hallintakanavasta. Peruskehys on samanlainen sekä keskuspäästä asiakkaan päähän (levitys) ja asiakkaan päästä keskuspäähän (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 toiminnalle, koska ne muodostavat ylikehyksen tahdistussanan • ♦♦ ·.·* · keskuspäästä asiakkaan päähän päin, joka käsittää esimerkiksi 140 nollabittiä, jonka asiakkaan pää tunnistaa, mikä tekee asiakkaan päälle mahdolliseksi sille tarkoitetun datan paikallistamisen ja vastaanottamisen ylikehyksestä. Ensimmäiset ..·♦·. 4748 bittiä (52B) varmistavat, että levitys- ja paluukehysra- • t kenteilla on sama formaatti. Näitä 4748 bittiä voidaan myös • · · . \ . käyttää kuiduntunnistustarkoituksiin ja yleiseen levitysjärjes- : telmän huoltoon ja niitä voidaan kutsua yleisesti järjestelmän 26 107214 hailintatiedoksi.

Kuviossa 18 on esitetty asiakkaan päästä tuleva tahdistus^ehys (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 etäi-syydenmittausta varten.

Vaiheen 1 etäisyydenmittaus käyttää ensimmäiset 4288 bittiä (54A). Tämä antaa hieman yli 200 ns tyhjää aikaa, jossa voidaan mitata yksi asiakkaan pää kerrallaan. Tämän suorittamiseksi keskuspäässä oleva hailintaohjäin antaa uudelle asennetulle asiakaspäälle 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.

« t

Jokaisella 128 asiakkaan päällä on oma 5 bitin levyinen vaiheen ; 2 etäisyydenmittauksen ala-aikaväli tahdistuskehyksen viim^i- sessä 640 bitissä. Keskuspään ohjain käyttää näitä asiakkaan • · · : pään lähetysvaiheen 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

• M

pään laserin elinikävaatimuksia. Siitä seuraa myös paluutien • · · käytön parempi tehokkuus, koska kellotaajuuden regenerointi- • informaatiota ei tarvitse lähettää.

» ♦ I · 107214

Kun alun vaiheen 2 etäisyydenmittaus on suoritettu, asiakkaan päälle annetaan käsky "kytkeytyä linjalle". Se aktivoi tällöin paluutien hailintakanavansa ja myös tunnustahdistuspulssinsa. Kaikki verkon aktiiviset asiakaspäät lähettävät samalla hetkellä tämän tunnustahdistuspulssin, mitä seuraa 19 nollabit-tiä (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 kun keskuspää on ilmoittanut asiakaspäille niiden asianomaiset bittiviivekertoimet, kaikki tunnustahdistuspulssit 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 muutos ajanhetkessä, jolloin summautuneet tunnustahdistuspulssit liipaisevat tunnustahdistuspulssin ilmaisupiirin, on merkityksettömän pieni. Päävahvistin katsoo siten edelleen kaikkien asiakaspäiden toimivan oikein, mutta laskee uuden arvon bittiviivekertoimelle ja lähettää sen harhautuneelle asiakas-päälle, 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 28 107214 toimiville asentajille, joiden on halutessaan katkaista tietyn kuidun oltava varmoja, että he ovat tunnistavat oikein tämän kuidun.

Toisin sanoen valvomalla laitteen avulla paluutahdistuskehy$tä asentaja voi määrätä kuidussa aktiivisina olevien asiakais-päiden 1aitenumerot, 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 katkoskohdasta. Näiden heijastusten amplitudia ja taajuutta voidaan käyttää kuidussa mahdollisesti olevien katkosten sijainnin määräämiseen. Koska ylikehyksen tahdistussana lähetetään sekoituksen jälkeen (kuten myöhemmin selitetään) säännöllisin välein, päävahvistimessa olevaa autokorrelaattbria (kuvio 21) käytetään sanan tunnistamiseen. Sanan lähetyksen ja sen mahdollisten heijastusten vastaanoton välinen aika antaa tietoa 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 keskuspään kanssa.

* · • · · • · · » · · * 1 1

Kuviot 20, 21 ja 22 esittävät keskuspäätä. Pääkello 60, jonl^a taajuus on 20,0408 MHz, joka vastaa järjestelmän bittinopeutta, on vaihelukittu keskuspään piiriohjaimelta 62 tulevaan 2,04$ MHz (joka on lyhennetty tässä selityksessä muotoon 2MHz) • 1 · kelloon, joka vastaa standardin mukaista 32 kanavan aikajakb- ♦ · ♦ i.J ί väylää. Myös peruskehyksen (kuvio 22) ja ylikehyksen tahdis1- : .·. tussignaalit kehitetään ja lukitaan piirioh jaimel ta tulevaa^ 8 kHz kehyssignaaliin. 2,304 MHz bittikello 64 kehitetään (ke$- • « « • · · · · • 1 107214 kuspään ajoitusgeneraattorissa 66), jotta piiriohjain voi lisätä lisäbitin kanavaa kohti samalla kehystääjuudella peruskehykseen bittitaajuuden muuntamiseksi järjestelmän vaatimaksi.

Jotta asiakkaan pää pysyisi "tahdissa" keskuspään kanssa, keskuspäästä tulevaa tietoa käytetään kellopulssien regene-rointiin asiakkaan päässä. Tähän tarkoitukseen käytetään nollabittien ja ykkösbittien välisiä siirtymiä. Keskuuspäästä tulevassa tiedossa voi kuitenkin olla liian vähän siirtymiä kellon regenerointiin. Keskuspäästä tuleva tieto on tämän vuoksi sekoitettava käyttämällä valesatunnaista binäärisek-venssiä sellaisen datavuon kehittämiseksi, jossa on paljon siirtymiä. Keskuspään piiriohjaimesta tuleva data sekoitetaan sekoittimella 68 kuviossa 21 esitetyllä tavalla käyttämällä 29 -1 sekoitussekvenssiä.

Myös tahdistuskehys (kuvio 17) sekoitetaan käyttämällä erilaista valesatunnaista binäärisekvenssiä (käyttämällä sekoittimen 68 siirtorekisterin eri väliottoja) ja se lisätään sekoitettuun dataan. Tahdistuskehyksen (kuvio 17) viimeistä 140 bittiä, ylikehyksen tahdistussanaa, käytetään asiakaspään synkronointiin. Ennen sekoittamista nämä 140 bittiä ovat 140 nollabittiä. Sekoitettuina ne muodostavat helposti tunnistettavan sanan, jota käytetään optiseen aikatason reflektometriaan 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 tarkoitukseni- • · · :***: sesti niiden sekoitettamisen jälkeen tunnetun virheen aikaan- « V saamiseksi. Tämä saadaan aikaan invertoimalla joka 16. bitti • « | sekoittajassa olevalla invertteripiirillä ja tämä varmistaa, 30 107214 että asiakaspää ei tunnista virheellisesti ylikehyksen tahdistussanaa.

Kuten kuviossa 26 on esitetty, sekoittaja 72 muodostuu tavanomaisesta valesatunnaisbinäärisekvenssin generaattorista, jossa on yhdeksänportainen siirtorekisteri 90, jossa positioissa viisi ja yhdeksän olevat lähdöt on syötetty eksklusiiviselle TAI-portille 92, jonka lähtö syötetään takaisin siirtorekisterin tuloon. Toinen sekoittaja 74 muodostuu samoista komponeista mutta siinä on porttivälineet 94 eri väliottokombinaation syöttämiseksi eksklusiiviselle TAI-portille, joita porttivälineitä kehysohjauksesta tuleva signaali ohjaa kytkeytymään tahdistuskehyksen alussa ja 1opussa.

Ylikehyksen sekoitus aikaansaadaan syöttämällä data eksklusiivisen TAI-portin 96 ensimmäiseen tuloon, jonka portin toiseen tuloon syötetään siirtorekisterin tulossa oleva signaali, jolloin sekoitettu data syötetään eksklusiivisen TAI-portin 96 lähdöstä keskuspään lähtöasteeseen.

, Sekvenssin joka 16. bitin invertointi aikaansaadaan inver- tointipiirillä 98, joka sisältää laskurin, ja joka on sijoitettu syöttö johtoon eksklusiivisen TAI-portin 96 toisen tuloh syöttöjohtoon ja jolloin piiri ohjataan toimimaan vain tahdi$-tuskehyksen ensimmäisessä osassa ja lopettamaan toiminnan 140 ’···* nollabitin tahdistussanan alussa. Käytännössä on havaittu • · · : edulliseksi tehdä viimeinen invertointi sanan ensimmäisen nollabitin kohdalla.

Sijoittamalla ala-asemille samanlaiset vastasekoituspiirit ylikehyksen 80 peruskehysosassa oleva sanomatieto ja tahdis- « « · .··.·. tussanan ensimmäisessä osassa oleva "hallinta-" tai huoltodata ·· tulevat asianmukaisesti vastasekoitetuiksi.

3i 107214

Ala-asemilla on tahdistussanan tunnistamiseksi itsesynkronoi-tuva sopivilla väliotoilla varustettu vastasekoittaja, johon sekoitettu data syötetään. Tämän vastasekoittajän lähtö syötetään asetettavalle ja palautettavalle laskurille, joka on järjestetty laskemaan vastasekoitetussa lähdössä olevia nollia mutta palautettavaksi jokaisella ykkösbitillä. Kuten edellä on mainittu, sekoittajassa käytetään väliottoja viisi ja yhdeksän tahdistuskehyksen aikana ja siten virheen laajenemisen seurauksena vastasekoittajassa jokaisesta keskuspään invertoinnista seuraa vastasekoitettu virhe viisi bittiä ja yhdeksän bittiä myöhemmin. Pitkä nollajono "hallintaosassa" kehittää siten sanan, jossa on ykkösbitit positioissa yksi, viisi ja yhdeksän 16 bittiä pitkässä toistuvassa jaksossa.

Viimeinen invertointi suoritetaan 140 bitin tahdistussanan bitille yksi ja siten virheen laajenemisen vuoksi laskuri tulee palautetuksi viimeisen kerran bitin yhdeksän kohdalla. Laskuri on järjestetty antamaan lähdön saavuttaessaan laskentatilan 127 ilmoittamaan tahdistussanan tunnistamisen ja seuraavia pulsseja käytetään päätöksentekoon viimeisen pulssin olessa järjestelmän ylikehyksen tahdistuspulssi (jota seuraa välittömästi seuraavan ylikehyksen ensimmäinen pulssi).

. .·. Data voidaan myös salata suojaussyistä.

!.. Keskuspäässä vastaanotettu data palautetaan ja esitetään • · piiriohjaimelle: • « «

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 . V että kaikki 2 MHz kellot ovat synkronisia.

32 107214

Kehysohjauksen 2,048 ja 8 kHz vertailukellot on johdettu verkkosovittimien tuloista bittienkuljetusjärjestelmän 20,0408 pääkellon vaihelukitsemiseksi . Bittienkul jetus järjestelmä anjtaa yhteisen 2,304 MHz kellon jokaiselle verkkosovittimelle piirii-ohjaimelle päin ja siltä pois suuntautuvan datasiirron tahdistamiseksi .

Data tallennetaan jonopuskureihin ja siirretään bittienkul-jetusjärjestelmän läpi lähetysrekisterin kautta. Tässä käytetään ohjausta, joka varmistaa, että vain minimäärä dataa tallennetaan jonopuskuriin. Tämä on tärkeää bittienkul-jetusjärjestelmän kautta tapahtuvan kuljetusviiveen pitämiseksi tarkasti säädettynä.

Vastaanottopuolella bittienkuljetusjärjestelmän kautta vastaanotettu data tallennetaan jälleen jonopuskuriin ennen sert palauttamista verkkosovitinkorteille lähtöporttien 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 :.''i piireille. Keskuspäästä tuleva tahdistuskehys, joka sisältä^ peruskehyksen ja ylikehyksen tahdistussanat, vastasekoiteta^n vastasekoittimella 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 • · • « "I datavuo on salattu suojaussyistä, salaus poistetaan ja • · · ** ’ tuloksena oleva vastaanotettu datavuo syötetään piirioh- : : : jaimel1 e.

* « » 33 107214 Lähetyskehyksen ajoitusta on siirretty määrätyn lukumäärän kellojaksoja ja lähetyskellovaihe asetetaan lähetysvaihe- 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 kelloon 70 ja tämä ja 8 kHz kehyskello 82 syötetään myös piiriohjaimelle.

Kuvio 25 esittää asiakkaan pään piiriohjainta.

Datansieppaaja 84, joka tulkitsee käynnistyskanavan kaistan bittinopeusinformaation hailintalohkosta, sieppaa tietyt yksityiset databitit vastaanotetusta datavuosta. Siepattu data tallennetaan lähtöjonopuskuriin, kunnes se annetaan asiakkaan pään verkkosovittimelle.

Jonopuskurin sisällön ohjauksen suorittaa kehysohjauslohko 86, joka varmistaa, että jonomuistin sisältö pidetään mahdol-lisimman pienenä. Tämä on jälleen välttämätöntä bittienkul-' ’ jetusjärjestelmän siirtoviiveen minimoimiseksi.

·.'·· Data ladataan asiakkaan pään verkkosovittimeen ja sieltä pois käyttämällä kelloa, jonka Verkkosovitin on johtanut bittien- • · · kuljetusjärjestelmän antamasta 2,048 MHz ja 8 kHz standardi-kelloparista.

Bittienkuljetusjärjestelmän keskuspäähän lähetettävä data ... kulkee samanlaisen tien kautta ja se lähetetään erillisinä • · ”·’ bitteinä, jotka on lomitettu muilta asiakaspäiltä tulevaan • · · *·* * liikenteeseen. (Tällainen ratkaisu mahdollista halvemman : laserdiodin käyttämisen asiakaspään lähettimessä).

34 107214

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 yksikköön, mikä ei mahdollista luvatonta pääsyä aikaväleihin ulkopuolisesta maailmasta. Kuviossa 8 on esitetty eräs mahdollinen siirtomodulivaihtoehto, joka sisältää bittienkuljetusjärjestelmän, optisen lähetyspiirit ja optiset vastaanottopiirit yhdessä optisen suotimen ja kytkimen kanssa. Puolikiinteällä optisella kytkennällä modulin Iinjapuolella saadaan hyvä suojausaste, koska vain luvallista aikaväliti$toa on saatavana sähköisissä kytkennöissä 1 injapiirilaitteisiin. Tämä saattaa edellyttää konfigurointidatan lataamista varmis-tetusti hallintokeskuksesta aikavälien saannin ohjaamiseksi etäältä. Muihin vaihtoehtoihin sisältyy salausalgoritmien käyttö ja henki 1ötunusnumeroiden (PIN) käyttäminen käyttäjän hyväksymiseksi.

Kuvion 9 järjestelyä käytettiin esillä olevan keksinnön teknillisen toimintakyvyn osoittamiseksi. Tässä järjestelyssä demonstroituihin piirteisiin sisältyy: ;·· a) teho jakaja, jossa on riittävän monta porrasta edustamaan ·. 256-haaraista haaroitinta. Tämä haaroitin on tehty aalto- .·, : pituusriippuvuudeltaan tasaiseksi mahdollistamaan toiminnan 1300 nm ja 1550 nm ikkunoissa, « « v * • · · « · · t · · *·* b) kaksisuuntainen toiminta, c) synkroninen optinen TDMA-verkko. Jokainen etäällä oleva pääte on lukittu keskuksen pääkelloon ja päätteelle on varattu • · · : aikavälejä paluukanavasignalointeja varten. Aikavälit lomi- ;*·*: tetaan verkossa passiivisesti, * · i a I «at M,* d) signaalien anto pienellä toimintasuhteella. Etäällä olevia * · *

• I

« · 107214 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 lämpötilansäätö-piirien 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 kaupallisesti saatavia primäärimultipleksereitä (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-järjestelmä, jossa käytettiin kuviossa 10 esitettyä konfiguraatiota. Järjestelmässä käytettiin kahdentyyppisiä primäärimultiplek-sereitä: telineeseen asennetua primäärimultiplekseria, joka : [ .· edusti paikalliskeskusta, ja useita primäärimultipleksereitä, jotka edustivat yksityisiä asiakkaita. Puhelimet kytkettiin primäärimultipleksereihin liitäntäyksiköiden kautta, jotka antavat tasajännitetehon ja suorittavat kaksijohdin-nelijohdin muunnoksen.

I » ·

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 keskimaa- < I t · 36 107214 räisen tehon takaisinkytketty säätöpiiri). Signaali kulki t£män 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 yksityisille asiakkaille haaroittimen kautta, joka on valmistettu aaltopituusriippuvuudeltaan tasoitetuista juotetuista kaksoiskartioista, joiden häviöt edustavat 256-haaraista jakosuhdetta. Tämän haaroittimen neljä lähtöä kytkettiin toiseen kytkimeen vastaanotto- ja 1ähetysteiden erottamiseksi asiakkaan päässä.

Kaupallisesti saatavat PIN FET-siirtoimpedanssivastaanottimet, joiden ilmoitettu minimiherkkyys oli -52 dBm, asennettiin korttiin, joka oli suunniteltu työnnettäväksi suoraan asiakkaan primäärimultipiekseriin PMUX. Jokainen PMUX voi vastaanottaa kaikki 30 kanavaa, mutta vain yksi kanava oli kulloinkin kytketty fysikaalisesti kullekin asiakkaalle. Seuraavan korjauksen jälkeen tämä kanava demul tipl eksoi tiin ja kytkettiin asiakkaan puhelimeen.

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 vöitu käyttää, joten NRZ-binäärisignaalit poimittiin suoraan ... takalevystä. Tämän suorittamiseksi suunniteltiin lähetinkortti, t » joka voidaan työntää suoraan primäärimultiplekseriin PMUX. Tämä • · · ’·) ) sisälsi laserin kuten ennen, mutta laser toimi pienellä ::: toimintasuhteella ilman jäähdytystä, ja ohjattavan digitaalisen viivelinjan asiakkaan kanavan siirtämiseksi 0,5 bitin välein, 37 107214 mikä mahdollistaa kanvan sovittamisen suoraan 2 Mbit/s PCM-kehykseen lomitettuna toisten asiakkaiden kanavien kanssa. Yhteensä viisi korttia tarvitaan varustamaan PMUX enintään 8 asiakasta varten: tehonsyöttökortti, audiokortti, mux/ohjauskortti, lähetyskortti ja vastaanottokortti.

Asiakkaan laserin lähtö sarjamuotoisessa tavuformaatissa johdettiin tämän jälkeen jälleen asiakkaan kytkimen, haaroit-timen ja kuidun kautta takaisin keskuksen vastaanottimeen keskuksen kytkimen kautta. NRZ-binäärisignaali muunnettiin tämän jälkeen System X-digitaalista Iinjaliitäntäkorttia käyttämällä HDB3-formaattiin syötettäväksi multiplekserille PMUX. Tämä signaali muunnettiin puhelinsignaaliksi audiolii-tännän kautta kuten edellä. Automaattista etäisyydenmittausta ei toteutettu tässä demonstraatiossa.

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

Näitä kokeita varten radiojärjestelmän keskusasemalaitteiston • « · '· '· radiolähetyshylly korvattiin laserlähettimellä 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- .,···, johtotilaaja", 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 verkkotilaa jien välisillä yhteyk- 107214 sillä.

Aikaisemmin asennettu putki järjestelmä laajennettiin aluksi muodostamaan yhteyden demonstraatiopaikan poikki standardin-ι-mukaisen PCP-kaapin kautta. Verkon kumpaankin päähän asennettiin päätekoteloihin aaltopituusriippuvuudeltaan tasoitetut 2x2-haaroittimet täysdupleksisiirtotoimintatavan aikaansaamiseksi. 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 vähentämiseksi .

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

PMR käyttää TDM-lähetysjärjestelmää lähtevän suunnan liiken-i teelle keskuspäästä tilaajalle. Datavuo on jatkuva siten, etitä '·:· vaiesatunnainen bittisekvenssi täyttää käyttämättömät kehyksjet.

:.‘·· Järjestelmässä käytettiin tavanomaista vaihtovirtakytkettyä :...· 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 IV. jokaisen ala-aseman lähettäessä tietopaketteja niille . varatuissa aikaväleissä. Tässä tapauksessa käytettiin tasa- • : : virtakytkettyjä optisia lähettimiä ja vastaanottimia. Jokainjen asiakkaan lähetin kytkettiin kokonaan pois toiminnasta, kun 39 107214 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.

Myös optinen vastaanotin on suunniteltu toimimaan pursketoi-mintamuotosignaalin esiintyessä. Tasajännitekytketty vastaanotin tarvitaan nollaviivan ryöminnan välttämiseksi vastaanotetun datan puuttuessa pakettien välisen hiljaisen jakson aikana. Käytetty vastaanotin perustui pitkäaaltoiseen InGaÄs PIN-valodiodiin, joka ohjasi suurituloimpedanssista FET-operaatiovahvistinta, jossa oli bootstrap-takaisinkytkentä tulokapasitanssin pienentämiseksi.

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

* t t 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.

• ·

« I I

Vaikka edellä on oletettu nimelliseksi keskuksen ja kaapin • · 40 1 0 7 2 1 4 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 multipleksointi-rakenne (joka johtuu yhdistelmänä optisesta haaroituksesta ja asiakkaiden optisten liitäntäkustannusten jakautumisesta useille johdoille) merkitsee todennäköisesti sitä, että pidempiin yhteyksiin liittyvät suuremmat verkon yläosan kustannukset pysyvät kurissa. Tämä mahdollistaa keskuksen rationalisointiin liittyvien kustannussäästöjen täydellisen hyväksikäytön.

Esillä olevan keksinnön tarjoama passiivinen verkkoarkkitehtuuri antaa mahdollisuuden kehitykseen kohti laajakaistaista monipalveluverkkoa. 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 laajakaistaiseen monipalveluverkkoon, ja (b) kyky lisätä laajakaistaisia palveluja olemassa olevaan järjestelmään jo kytkettyjä peruspuhel intilaa jia häiritsemättä.

' « I I >

• I

: Λ Tärkeänä seikkana laajakaistaisessa verkossa on ylimääräisten kenttä!aitteiden ja asennustyön määrä, jotka tarvitaan uusiän

• I

palvelujen lisäämiseen. Tässä on tavoiteltava tällaisten kustannusten minimointia käyttämällä mahdollisimman pitkälle

• « I

hyväksi asennettua perusjärjestelmää.

Järjestelmän laajentaminen suuremman bittinopeuden palveluiden, kuten kaapelitelevision, siirtoon edellyttää aaltopituusjakoka- • t '··1 navointitekniikkaa (WDM) , paitsi siinä tapauksessa, että * · » '.· · bittinopeus on jo alussa riittävän suuri mahdollistaakseen • 1 I tulevan laajakaistaisen palvelun. Viimeksi mainittu tapaus * » · kuormittaa alkuperäisten peruspalvelujen kustannuksia ei * » 4 · 1 · 4i 107214 hyväksyttävässä määrin ja laajakaistaisen palvelun käyttöönoton on vähintäänkin oltava riippuvainen ainakin yhden aaltopituuden lisäämisestä, mikä mahdollistaa olemassa olevien kapeakaistaisten asiakkaiden jatkaa häiriintymättä alemmalla bittinopeustoi-mintamuodolla. Koska laajakaistaiset palvelut vaativat suurempia bittinopeuksia 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 tehotaseella. Tästä seuraa siten, että laajakaistaisia palveluja keskuspäästä optiseen haaroittimeen siirtäville syöttökuidui11 e tarvitaan eri tulopisteet optiseen haaroitinryhmään.

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 verkkoperiaatteen 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 siirto- *· '· häviöihin liittyvien etujen saavuttamiseksi ja heijastus- • * · ·...· ongelmien 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 käytet- • » .··*, tävissä olevien aaltopituuksien lukumäärä riippuu ratkaisevasti »· · · . käytetystä optisesta teknologiasta. Myös teknologiat, joita ! ' : käytetään lähetykseen keskuksesta asiakkaalle, voisivat olla 42 107214 taloudellisesti hyväksyttäviä paljon ennen asiakkaalta keskukseen tapahtuvaa lähetystä johtuen laitteiden yhteiskäytöstä keskuspäässä. Optiseen aaltopituusraultipleksointiin 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 (P-P) -lasereiden käyttö kiinteiden aaltopituussuotimien kanssa aaltopituuksien valitsemiseksi.

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

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

Kiinteiden aaltopituussuotimien ja F-P-laserlähteiden keski-aaltopituuksien ja spektriviivan leveyksien valmistustol erajns-sit merkitsevät sitä, että ryhmän (a) tekniikka rajoittaisi . .·. käytettävissä olevien aaltopituuksien lukumäärän välille 6 - 12 aaltopituutta kuidun molemmissa ikkunoissa. Asiakkaalta keskukseen johtavassa suunnassa, jossa laserlähteiden lämpöj- • · tilan säätö voi olla liian kallista, käytettävissä olevien • · · *♦* aaltopituuksien lukumäärä voisi rajoittua välille 2-4 molemmissa ikkunoissa.

Tekniikan (b) mukaisessa hahmotelmassa mahdollisten aal- :***: topituuksien lukumäärä voi olla huomattavasti suurempi, jolloin ·*· keskuksesta asiakkaalle johtavassa suunnassa 100 - 200 . V aaltopituutta voi tulla mahdolliseksi pidemmällä tähtäimellä.

‘ ’ Saattaa kuitenkin olla, että käytännön näkökohdat, kuten 107214 haaroituksen koko tai turvallisuustekijät rajoittavat aaltopituusmultipleksoinnin 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 optisten verkkojen toimintatopologioiden uuteen suureen uudelleenarviointiin.

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 tehtävä 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 optimitopologian osalta, i#: : 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 • · '.V. yhtä aaltopituutta puhelin/datapalveluiden tarjoamiseksi.

' *. ! Asiakkaan laitteiston kapeakaistainen optinen suodin sallii • | I vain kapeakaistaisten palveluiden alkuperäisen aaltopituuden : r: läpikulun estäen siten myöhemmässä vaiheessa lisättävien 44 107214 laajakaistaisten palveluiden häiritsevät kanavat (ja luvattpman pääsyn niihin). Laajakaistaisen palvelun toisena avainedell^-tyksenä on, että alkuvaiheessa asennetaan sellainen moniportainen kaappihaaroitin, joka toimii laajalla optisella kaistan*· leveydellä sekä 1300 että 1500 ikkunoissa. Tämä mahdol1istap osittaisen ohituksen suorittamisen laajakaistaisen palvelun syöttökuiduilla 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 syöttökuiduilla ja syötetään verkkoon välitulojen avulla kaapin haaroittimepn. Lisäaaltopituudet siirtävät yleensä suuremman bittinopeuden kuin puhelin ja ISDN-kanavat. Suuremman bittisiirtonopeuden aiheuttaman vastaanottimen pienemmän herkkyyden huomioonottamiseksi kuitu voi ohittaa osan kaapin haaroittimesta keskuk-* sen/päävahvistimen ja asiakkaan laitteiston välisen optisen tiehäviön pienentämiseksi. Asiakkaat, jotka on tarkoitettu : vastaanottamaan ylimääräiset laajakaistaiset palvelut, voidaan :·· varustaa yksinkertaisella aaltopituusdemultiplekserilla ; laajakaistaisten ja kapeakaistaisten aaltopituuksien .·, : erottamiseksi.

• · · III Jokainen lisäaaltopituus, 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 . V puhelinliikenteen optisen haaroituksen tapauksessa. Yhden tai kahden ylimääräisen optisen aaltopituuden lisääminen 45 107214 mahdollistaisi CATV-palvelun, joka antaa 16 - 32 kanavaa optisessa peruspuhelinverkossa. Tämä vaatisi erittäin vähän optisia lisäkomponentteja - ts. laajakaistaiset optiset lähettimet ja aaltopituusmultiplekserin keskuksessa, aaltopi tuusdemultiplekserin ja yhden tai useamman laajakaistaisen vastaanottimen asiakkaan päätteessä.

Tällä tavalla käytetyt lisäaaltopituudet mahdollistavat tärkeän valintamahdollisuuden CATV-palvelujen toiminnassa: asiakkaat voivat liittyä mihin tahansa lähetetyistä aaltopituuksista 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 multi-pleksoinnista. Useamman kuin yhden optisen aaltopituuden samanaikainen vastaanotto vaatii optista lisäsuodatusta ja optisen vastaanottimen kullekin valitulle lisäaaltopituudelle. Tällä tavalla saavutetaan kuitenkin 100 % kattavuus palvelulle, joka tarjoaa mielivaltaisen lukumäärän samanaikaisia kanavia (syöttökuidulla siirrettyjen kanavien kokonaislukumäärään asti) :jokaiselle asiakkaalle.

« , Vaihtoehtoisesti WDM- ja TDM-kanavoinnin yhdistelmän tarjoama CATV-kanavien lukumäärä voi riittää mahdollistamaan yhden tai .···. useamman oman videokanavan antamisen jokaiselle CATV- e · t ·« 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 samanaikai- ··» : sesti vastaanottamien kanavien lukumäärän välillä. Esimerkiksi : jos WDM ja TDM yhdistelmä mahdollistaa 32 kanavan siirtämisen • t « ,··. jokaisella syöttökuidul la ja 32-haaran optinen haaroitus olisi • · 46 1 0 7 2 1 4 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-asiakkaa11 e olisi mahdollista antaa yksi aaltopituus 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.

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 keskuskyt-kentää (esim. levitettyjen ja erillispalvelujen yhdistelmiä 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 stabiilisuudesta ja kuidun ja II! kytkimien käyttökelpoisesta kaistanleveydestä. Voi olla . välttämätöntä, että kustannuksiltaan halvat kapeakaistaiset ; palvelut, kuten puhelinliikenne ja ISDN toimivat ilman lämpcj- : : tilan stabilointia asiakkaan päätteissä, mikä saattaa merkitä :,·’ asiakkaiden lasereiden huomattavaa aaltopituusryömintää. Tämän 107214 47 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 lämpötilasäädettyjä lähteitä keskuksessa ja viritettäviä suotimia asiakkaiden laitteissa suotimien keskiaaltopituuksien toleranssien poistamiseksi.

• · · • · · « 1 •.''\ · · φ · « • · · * · · • · ·

Claims (9)

1. 48 107214
2. 1. Keskusasema digitaalista tietoliikenneverkkoa varten, joka on järjestetty lähettämään dataa ala-asemille kehysten jonoin muodossa, jotka jokainen kehys käsittävät tahdistusosan, joka sisältää tahdistussignaalin ennaltamäärätyn bittikaavion muodossa, tunnettu siitä, että keskusasema käsittää sekoitusvälineet kehysten sekoittamiseksi ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan, välineet, jotka invertoivat peräkkäiset joka n:nnet bitit ainakin sekoitettujen kehysten osassa, joka on niiden sekoitettujen tahdistusosien vieressä, mutta eivät invertoi peräkkäisiä joka nrnsiä bittejä sekoitetuissa tahdistusosissa itsessään, minkä avulla estetään tahdistuksen väärä havaitseminen seurauksena samanlaisen bittikaavion esiintymisestä kehysten mainituissa tahdistusosan viereisissä osissa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen keskusasema, tunnettu siitä, että jokainen kehys käsittää ensimmäisen osan, joka sisältää hailintatiedon ala-asemia varten ja mainitun tahdistusosan, ja toisen osan, joka sisältää sanomatiedon ala-asemille, ja invertointivälineet on järjestetty invertoimaan vain hailintatiedon peräkkäiset n:nnet bitit kunkin kehyksen ensimmäisessä osassa. ·.1 ; 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen keskusasema, tunnettu siitä, että sekoitusvälineet käsittävät ensimmäisen sekoittajan, joka on järjestetty sekoittaman kehysten ensimmäisten osien sisällöt ensimmäisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan, ja toisen sekoittajan, joka on järjestetty sekoittamaan kehysten toiset osat toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin • · mukaan. • · 2 2 · · < I » ·
4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen keskusasema, tunnettu ; siitä, että sekoitusvälineiden ensimmäisellä ja toisella 49 107214 sekoittajalla on yhteinen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin generaattori ja ne käyttävät generaattorin siirtorekisterin asianomaisia väliottoja.
5. 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen keskusasema, tunnettu siitä, että n on 16.
6. 6. Ala-asema digitaalista tietoliikenneverkkoa varten, joka on järjestetty vastaanottamaan kehyksiä patenttivaatimuksen 1 mukaiselta keskusasemalta, tunnettu siitä, että ala-asema käsittää vastasekoitusvälineet kehysten vastasekoit-tamiseksi ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaisesti, välineet tahdistussignaalin tunnistamiseksi vastasekoitus-välineiden lähdössä ja välineet, jotka on järjestetty korjaamaan invertoidut n:nnet bitit mainittujen ainakin osien sekoitetuista kehyksistä alkuperäisen muodon rekonstruoimiseksi tämän avulla.
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ala-asema, joka on järjestetty vastaanottamaan kehyksiä patenttivaatimuksen 3 mukaiselta keskusasemalta, tunnettu siitä, että vastasekoitusvä-lineet käsittävät mainittuihin tunnistusvälineisiin kytketyn : itsesynkronoituvan vastasekoittajän, toisen vastasekoittajän kehysten ensimmäisten osien sisältöjen vastasekoittamiseksi mainitun ensimmäisen ennal tamäärätyn binäärisekvenssin mukaan ja vielä erään vastasekoitta jän kehysten toisten osien sisäl- « · « töjen vastasekoittamiseksi mainitun toisen ennaltamäärätyn binäärisekvenssin mukaan.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ala-asema, tunnettu • · » • 1 siitä, että mainitulla toisella ja mainitulla vielä eräällä ·.· : vastasekoittajalla on yhteinen binäärisekvenssin generaattori :ja ne käyttävät generaattorin siirtorekisterin asianomaisia .··. väliottoja. 50 1 0 7 2 1 4
9. 9. Digitaalinen tietoliikenneverkko, jossa on patenttivaatimuksen 1 mukainen keskusasema, joukko patenttivaatimuksen 6 mukaisia ala-asemia ja keskusaseman ja ala-asemien välillä haaroitusjärjestely, joka siirtää käytön aikana multiplek-soituja signaaleja ala-asemille levityskehysten vuon muodossa jokaisen kehyksen sisältäessä tahdistussignaalin, tunnettu siitä, että verkko on sovitettu mul tipleksoimaap. ala-asemilta tulevat paluusignaalit passiivisesti muodostajaan paluukehysten vuon mainitulle siirtovälineelle tai samanlaiselle erikoisesti paluusignaaleil1 e tarkoitetulle siirtovälineelle, jossa keskusasema käsittää ala-asemilta keskusasemalle palaavien signaalien tahdistuksen aikaansaamiseksi välineet ensimmäisen signaalin lähettämiseksi ala-asemille:, välineet, jotka asianomaisen ala-asemalta vastaanotetun toisen signaalin vastaanottoajan vaikutuksesta laskevat kyseisen viiveen kyseiselle toiselle signaalille ja lähettävät ala-asemalle asianomaisen kolmannen signaalin, joka edustaa asianomaista viivettä, ja jokainen ala-asema käsittää välineet, jotka mainitun ensimmäisen signaalin vastaanottamisen vaikutuksesta lähettävät mainitun toisen signaalin ennalta|-<;·; määrätyssä suhteessa vastaanotettuun tahdistussignaaliin, ja , välineet, jotka viivästävät mainitun toisen signaalin lähetystä ; mainitun kolmannen signaalin vaikutuksesta sopivalla määrillä, jolloin kaikilta lähettäviltä ala-asemilta tulevat toiset ;;; signaalit vastaanotetaan samanaikaisesti keskusasemalla j$. ne • · · ** muodostavat tehollisesti yhden tahdistussignaalin palaaville multipleksoiduille signaaleille. ♦ ♦♦ • · * · ♦ ♦ · • »· • ♦ · ♦ « · ♦ • ♦ « 4 1 • ♦ · · 51 107214