JP2004509508A - 電気信号と光信号との間の変換器を備えたネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】中央ユニットと設置コストが比較的低い加入者との間で信号を伝送するためのシステムおよび装置を提供する。
【解決手段】たとえばアパートメントビルにおけるネットワークは、加入者（２９）と中央に配置されたスイッチ（３）との間で部分的に情報の光伝送を行い、一端に電気コネクタ（９）を他端に光ファイバへの接続端子（２１）を含むコネクタハウジング（９）を有する。電気信号と光信号との間の変換を行う電子変換器は電気コネクタと光接続との間に接続される。電気接続は、着脱可能な電気接続ケーブル（１３）によりスイッチの電気コネクタ（１７）に結合されうる。コネクタハウジングの変換器は、光伝送が、信号に関して、スイッチからみて電気信号ラインとして動作するように設計される。コネクタハウジングは電気コネクタの幅および厚さと実質的に対応する幅および厚さを有し、それによって高密度配置が可能となり、さらに、スイッチの固定的に配置されたコネクタがコネクタの幅および厚さによって本質的に決定される小さな間隔で互いに配置される場合、コネクタハウジングが直接、あるいは、簡単な端子変換器を通して、スイッチの固定的に配置されたコネクタに接続することが可能となる。コネクタラック（７）のコネクタソケットは、加入者からの光ファイバ（１９、１）への光接続を他のものの間で容易にするために設けることができる。変換器の電源は、コネクタ半仁具の外部電気コンタクトエリアを通して、別個のケーブルを通して、あるいは、電気コネクタの未使用ピンを通して供給することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ内の信号を電気的導体に結合させることに係り、特に、光ファイバを中央の電気接続ユニットに接続するシステムおよび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、イーサネット（登録商標以下同じ）型通信ネットワークは急速に拡大を続けており、オフィスだけでなく、特に個人加入者がブロードバンド通信へのアクセスを希望していることで家庭においてもめざましい拡大を見せている。アパートメントビルにおけるアパートメントのような集合住宅では、基本的に、オフィス用に使用されている標準タイプのイーサネット型ローカルネットワークを使用することで解決を図っている。しかしながら、このようなアパートメント用のローカルネットワークは、同じ建物内の各戸間の距離がオフィス内の各部屋間のそれよりも離れているために、オフィス用に設置されたローカルネットワークとは構成を異にしている。さらに、配電、特に共通の接地配線に関して、同じような慎重なやり方がなされていない。ツイストペア（より対線）を用いたイーサネット型ネットワークでは、スイッチなどの接続ノードとそれに接続されるコンピュータとの間の距離は最大１００メートルである。このように最大距離が制限されているために、通常、１つの建物のわずかな戸数しか同じスイッチに接続するができない。その結果、スイッチのコストに加えて、ロック可能でおそらく自動温度調節機能を備えた特別な部屋を設ける必要があり、接続された１戸あたりの設置コストが高くつく。また、許容されない干渉を避けるために電気的にシールドされたケーブルを用いることは可能であるが、この可能性は、接地が満足のいくほどに設けられていないことから、しばしば非常に限定される。さらに、電気ケーブルは常に特定の伝送レート（ビットレート）用に設置されているために、そのレートよりかなり高いレートの情報を転送できる可能性は制限される。
【０００３】
上記困難および問題点は、ローカルネットワーク内の加入者を光ファイバで接続することにより解消する。光ファイバを使用することで、すべての電磁干渉が回避でき長距離通信が容易に達成されると共に、多くの場合、ファイバに直接接続するコンポーネントを置き換えることで、情報伝送のより高速レートへのアップグレードがかなり容易に可能となる。しかしながら、従来のコンポーネントを使用すると、光信号と電気信号との間の変換コストが高くなる。
【０００４】
ネットワーク内の伝達リンクの一部に光ファイバを導入するために今日提案されているシステムは、当の光ファイバに加えて、それぞれが光ファイバあるいは光ファイバペアに接続され電気信号と光信号との変換を行う比較的大きな個別のモジュールを含んでいる。これらモジュールはラック内でスイッチに向けて集められ、比較的短い非シールドあるいはシールドマルチ導電体ケーブルにより、一般にラックの直近でモジュールの近くに置かれたスイッチに接続されている。各モジュールは、電気コネクタおよび光コネクタをその「正面」に有する。さらに、これらモジュールの各々は、完全な電気的イーサネットインタフェースを有するから、最長１００メートルまでの長さの電気的接続ケーブルと共に動作可能である。さらに、これらモジュールは、適当な発光ダイオードを点灯して電気的接続および光接続の双方の検証を行うことができる電子回路を備えている。ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ） のＰＩＮＧコマンドによりＩＰアドレスとの接続を検証するタイプのプロトコルを用いる以外のやり方で全リンクを直接検証する可能性は、ほとんど存在しない。
【０００５】
光ファイバに直接接続する光ポートを備えたスイッチも使用されるが、電気的出力端子を有する通常の電気的ネットワークスイッチとそれとは別個の変換器モジュールとの組み合わせに比べて、コスト的に有利とはいえない場合がほとんどである。
【０００６】
ネットワークの接続を変更するには、一般に、短い接続ケーブルによりスイッチに接続された接続ボードにおいてコネクタを介した周辺ユニット／ネットワーク端末への固定接続を利用することができる。これに対応する接続方法で、電気ケーブルの代わりに光ケーブルを用いたものは、次の理由からかなりの不都合が生じうる。まず、光ケーブルは電気ケーブルに比べて機械的に容易に損傷を受ける。さらに、電気信号と光信号との変換を行う従来の変換器を用いる場合、短い電気接続ケーブルの代わりに、あるいは、電気接続ケーブルに加えて、両端に光コネクタを備えた着脱可能な光ファイバケーブルが必要となる。しかしながら、光コネクタはコストがかかり、かつ、かなり高価な搭載作業を必要とする。したがって、ネットワークにおけるこのようなスイッチング構成は全体として非常に高価なものとなってしまう。
【０００７】
ローカルネットワークで電気ケーブルの代わりに使用される光ケーブルは、日本国特許出願１００７９７４５に開示されている。このケーブルは、電気信号と光信号との変換のための回路を含むコネクタを両端に備えている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、中央ユニットと設置コストが比較的低い加入者との間で信号を伝送するためのシステムおよび装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
電気信号および光信号の間の変換を行う簡略化された変換器は小型化可能な筐体に配置され、スイッチやハブ等の中央ユニットと加入者との接続に使用される。中央ユニットと加入者との間の長い距離の伝送には光ファイバが使用され、中央ユニットでは、場合によっては加入者においても、短い電気接続ケーブルだけが使用される。変換器は、ＲＪ４５コネクタのような標準タイプ電気コネクタのハウジングを拡張したものの中に配置される。ハウジングはこのようなコネクタより多少大きい外部寸法を有し、少なくとも幅および／または厚さに関しては、標準コネクタの対応する寸法からのずれが無視できる程度であることが望ましい。しかしながら、長さに関しては大きくすることができる。変換器は、プロトコル処理回路や発光ダイオードあるいはその他完全性チェック手段を含まない。また、変換器は信号内容の分析や修正を行う回路も含まないが、伝送リンクが中央ユニットにとって全く電気リンクとして現れるように完全に透明に動作する。
【００１０】
ツイストペアケーブルと光ケーブルとの間で信号変換を行う市販のメディア変換器には、少なくとも信号の純粋な物理的伝送に関するレベル上の処理を行う回路が含まれる。従って、光ファイバで送信されるべき信号に、光リンクの完全性をチェックするための特別な情報が追加される。受信側で、この情報を取り出して受信信号から除去し、また予想される衝突に関する他の情報も抽出される。抽出された情報を用いて種々の発光ダイオードを励起させ、それによってオペレータは、変換器、光リンクおよび電気リンクの動作も判定することができる。これらの異なる機能が実行される回路は、かなり大きな電力を必要としエネルギを熱としても発散する。提案された変換器は、必要とする電力が現在使われているメディア変換器の１０分の１〜２０分の１である。
【００１１】
一般に、たとえばアパートメントビルのネットワークでは、加入者とスイッチやハブのような中央配置ユニットとの間に光ファイバを用いて、光による情報伝送を部分的に提供している。コネクタハウジング、変換器ハウジング、あるいは、変換器モジュールは、一端に電気コネクタを有し、他端に光ファイバへの光コネクタのような何らかの接続端子を有する。電気信号と光信号との間の変換を行う電子変換器は、電気コネクタと光コネクタとの間に接続され、光伝送がシグナリングに関しておよび中央ユニットあるいはスイッチから見たときに、電気信号伝送ラインとして動作するように設計される。電気コネクタは、着脱可能な電気接続ケーブルにより、あるいは直接、あるいは簡単なコネクタ変換器により、スイッチの電気コネクタと結合されうる。このような接続は、コネクタハウジングの幅および厚さが電気コネクタの幅および厚さと実質的に対応していることから可能である。また、一般に、コネクタハウジングを高密度に配置することも可能である。これらが相互に配置される相対的に小さいあるいは最小の間隔は、主にコネクタの幅および厚さにより決定される。コネクタソケットをコネクタラック内に設けることで、加入者へと延びた光ファイバの端部に光コネクタを保持することができる。コネクタソケットは、コネクタハウジングが接続されていないときに、保持された光コンタクトが、予想される他のコンポーネントへの光接続に、あるいは、着脱可能な光接続ケーブルを通したスイッチの光入力端子への光接続に利用可能となるように設計される。変換器の電源は、コネクタラック内のコネクタバネと協働するコネクタハウジングの外部電気コンタクト面により、別個のケーブルを通して、あるいは、電気コネクタの未使用ピンを通して、供給することができる。
【００１２】
異なる光パワーレベルで表現されるデジタル値ストリームの形態の光信号を変換するとき、少なくとも１つの比較器あるいは弁別器を用いて異なる光パワーレベルを検出し、比較器または弁別器の出力端子から光パワーレベルに対応するレベルを有する電気信号を、各電気信号レベルが１つの光信号レベルに対応するように、電気ラインへ供給することができる。電気信号を光信号へ変換するとき、適切にバイアスされた発光ダイオードは電気信号により直接変調されうる。一般に、変換器において、異なる電気的レベルにより表現されるデジタル値ストリームの形態の電気信号と異なる光パワーレベルで表現されるデジタル値ストリームの形態の光信号との間の実質的な直接変換は、電気的レベルが光パワーレベルに直接対応するように行われる。ここで、電気的レベルは異なる符号を持ちうるが、光パワーレベルは常に正である。以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、これらの実施形態は本発明を限定するものではない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１には、たとえばアパートメントビルにおいて使用されるローカルネットワークが模式的に示されている。このネットワークは、ビルの地階に設置されることが多い中央スイッチ３（ベースメントスイッチ）と、参照番号６で示されるアパートメント（アパートメントビルの各戸）との間の伝送距離の主要部分に光ファイバ束１を使用している。スイッチ３は、イーサネット１０Ｍｂあるいは１００Ｍｂのような標準に従った信号伝送を行う従来の電気タイプのものであり、本実施形態では、イーサネット１０ＢａｓｅＴあるいは１００ＢａｓｅＴのようなツイストペアケーブルで信号伝送を行っている。スイッチは高速変換器５を通して外部の光高速ネットワーク４に接続可能である。ここではスイッチングボックスとして描かれたラックあるいはスイッチボード７が中央スイッチ３の近くに置かれている。ラックには保持器を有する箇所があり、光信号を電気信号におよびその逆に変換する複数の光電／電光変換器１０のためのハウジングあるいはモジュール９を受け入れる（図２参照）。各ハウジング９は個別のユニットであり、その前面にはＲＪ４５型コネクタのような電気コネクタ１１（本実施形態では雌コネクタ）が設けられている。このコネクタ１１には、対応するコネクタ１５（本実施形態では雄コネクタ）を通して電気ケーブル１３（好ましくはツイストペアケーブルタイプのパッチケーブル）が接続されている。パッチケーブルの他方の端は、スイッチ３の電気ポートに、たとえばコネクタハウジング９で使用されるようなある種のコネクタを介して接続されている。各コネクタハウジング９は、ラック内部に向いた、すなわち、後ろ側の後面上で、光ファイバ１本（以下、光ファイバピースという。）１９に接続されている。ファイバピース１９は変換器に直接接続してもよい。その場合には、変換器１０を収容する変換器ハウジング９は「ピグテール（ｐｉｇ−ｔａｉｌ）」型か、あるいは、好ましくは、各コネクタハウジングの後面に光標準コネクタ２１、たとえばスリーブに搭載されたＭＴ−ＲＪのような雌型のＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）コネクタが設けられ、そして、各ファイバピースの対応する端にＭＴ−ＲＪの雄型のような対応するコネクタ２３が設けられる。各ファイバピース１９の他方の端は、ラック７の後部の（参照番号２５で示す）空間においてファイバピース束１に統合され、このファイバピース束１が個別のアパートメント６に位置するスイッチあるいはネットワークボードのようなデバイス２９まで延びている。あるいは、各ファイバピース１９がファイバピース束１の一部となってコネクタハウジング９までずっと延びていてもよい。この場合には、コネクタ２３はラック７内のファイバピース束１の端部に直接搭載される。
【００１４】
デバイス２９の一方の端には、対応するファイバピース１が接続された光コネクタを収容する接続ハウジング２７が設けられている。端子ハウジングは、さらに、光信号から電気信号におよびその逆に変換するための変換器（図示せず）を収容し、それらの他端には電気コネクタ（好ましくは雄コネクタ型の）を収容する。端子ハウジング２７に内蔵された変換器の電源は、別個に接続された低電圧変圧器すなわち「バッテリ・エリミネータ」により、あるいは、後述するようにたとえばＲＪ４５型の電気コネクタにおける信号伝送用ではないピンを通して、供給される。後者の場合には、これらのピンへ電源を供給するために、電気コネクタが接続するデバイスあるいはスイッチおよび同様のデバイスを特別に設計しなければならない。あるいは、各アパートメントにおけるファイバピース１９の端にある端子ユニット２７は、中央スイッチ３に向けられたラック７内で使用されるものと同じ変換器ハウジング９により構成され、その変換器ハウジング内の変換器へ電力を供給する手段を含む小さなボックス内に個別に配置される。
【００１５】
ラック７内に集中的に配置された変換器ハウジングあるいはコネクタハウジング９は、変換器をスイッチ３へ電気的に接続するための電気コネクタ１１、１５（たとえば上述したＲＪ４５型）と幅が実質的に一致するように設計される。また、変換器ハウジングの厚さは電気コネクタの厚さと実質的に等しいことが望ましいが、このことが本実施形態において同様に重要であるわけではない。一般に、変換器ハウジングの幅および高さの寸法は電気コネクタの対応する寸法と実質的に一致すべきであるが、いずれにせよ、これらの寸法の少なくとも１つは電気コネクタの対応する寸法と一致すべきである。ここで、コネクタの幅とは、コネクタが通常の向きに搭載された場合、水平方向の寸法を意味し、コネクタの厚さとは垂直方向の寸法を意味する。コネクタハウジング９の幅および厚さも、それらが通常の向きに搭載された電気コネクタに接続された場合には、同様にして、水平方向および垂直方向の寸法がとられる。
【００１６】
図２において、電気回路１０は、各コネクタハウジング９に設けられ、電気信号から光信号への望ましくは物理的な直接変換および光信号から電気信号への実質的な直接変換を、特に電気レベルと光レベルとが相互に対応するように行う。これら回路は、スイッチ３および接続されたデバイス２９の側から見えないように、すなわち、伝送パスの一部が光学的であるとわからないように設計される。これら電気回路は、したがって、直接信号変換機能のみを含み、たとえば送信および受信信号の論理的内容の分析、余分な情報の付加および除去といったプロトコル処理等の特別なシグナリング機能を含まない。その結果、必要な電気回路は比較的単純な構成となり、それにより必要なスペースが比較的小さくなり、コネクタハウジングに収容可能で、且つ、電力の必要量も比較的少なくなる。ツイストペアケーブルで伝送された信号を受信あるいは検出する回路は、このようなラインで伝送され受信された非常に歪んだ信号を処理できるように、そしてこのような信号の情報内容を検出できるように特別に設計されることから、また、上述した実質的に直接且つ非線形的な変換は信号が１本のツイストペアケーブルを通過する際に被る歪みと同様の歪みを与えることから、好ましい事例では簡単な変換が使用可能である。
【００１７】
上記回路の電源は、図示されていない別個の配線を通して、あるいは、図２および図３ａに示すようなコネクタバネにより得られる。コネクタバネはラック７の保持器に取り付けられ、コネクタハウジング９の外側の所定コンタクト部分に対して接触する。電源は、また、電気コネクタ１１、１５の未使用ピンあるいはコンタクト部分によっても供給されうる（さらに詳しくは図６参照）。
【００１８】
ファイバピース１９は、変換器ハウジング９と統合部２５との間で、加入者までのパスの主要部分で延びたより長い光ファイバ束１に接続されている。ファイバピース１９には、対応する光電変換器１０に直接接続されていない場合で説明したように、それらの端部に変換器へ向けたコネクタ２３が設けられ、それによりフロント板７で光接続ケーブルへ直接接続することが可能となる。図５に示すように、光電変換を含むコネクタハウジング９に直接光接続可能な構造を有する光コンタクトコネクタ２３用のソケット４９は、コネクタハウジングがラックの該当箇所に押し込まれるときにプレート７の前面後方にさらに押し込まれるように設けることができる。コネクタハウジング９が交換、修理あるいはアップグレードのために取り出されると、コネクタソケットはそれに伴って動き、コネクタ２３が再びフロント板で利用可能になる。あるいは、コネクタを有するファイバピース１９の端部は、対応するコネクタハウジング９の接続あるいは取り外しのためにいくぶん引き出される必要があり、それが可能となるようにファイバピースをいくらか長くしておく。
【００１９】
変換器ハウジングあるいはコネクタハウジング９のラックへの取り付けの詳細は図２および図３ａに示される。変換器ハウジング９は、長方形を引き延ばしたボックス形状を有しシャシ接地を意図した外部シールド金属筐体を有する。このボックスの前面では、ハウジングが雌電気コネクタ１１に続いており、雌電気コネクタ１１は引き延ばされた変換器ハウジングと同じ断面方向の外形寸法を有する。ハウジング９の上部主表面は、コネクタハウジング９がラックに挿入されると、横断方向に延び水平に配置されたレール形状の支持部材３１に連結する。変換器ハウジング９の底面は２つのより低い電気的導体レール３３、３５に寄りかかっている。これら導体レール３３，３５も横断方向に延びており、ラック７の前面と平行に且つ水平に配置されている。より低いレールを用いることで、コネクタハウジング９の変換器への電源供給が可能となる。前方の電源レール３３は負の電源電圧Ｖ−に接続され、後方の電源レール３５は正の電源電圧Ｖ＋に接続されている。電源レールは、上方向に突出したコネクタバネ３７、３９を有し、これらコネクタバネがモジュールハウジング９の底面上の区切られた電気導体表面エリア４１、４３と電気的に接触する。これら電気導体表面エリア４１、４３は、絶縁周辺領域４５によってハウジング９の残りの設置部分から電気的に絶縁されている。エリア４１、４３および表面４５は、電気回路ボードにおける導電性平面の部分でありうる。この平面はさらに接地されている。図２および図３ａから明らかなように、スナップバネ（ｓｎａｐｐｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇｓ）４５はモジュールハウジングの表面の前方端部に配置されうる。モジュールハウジング９がラックの前面プレート４７の開口部を通してラック７内の所定位置へ押し込まれると、スナップバネ４５はこれら開口部のエッジと協働して変換器ハウジングをラック内の所定位置に維持する。
【００２０】
コネクタハウジング９は、たとえば雄コネクタのような適当なタイプの他の電気コネクタを有するように設計することも可能である。それによって、この他の電気コネクタは、上述したアパートメント側における端子ハウジング２７に対するのと同じやり方でスイッチ３のポート１７に直接結合することができる。あるいは、上記設計のコネクタハウジング９は、図示されていない端子変換器を結合することにより、適当な電気コネクタが得られるように変換することができる。雄コネクタを有するコネクタハウジングの実施例は図４に示される。この図から明らかなように、この実施例におけるモジュールハウジング９の前方端部は、このコネクタの横断寸法と同じ寸法を有するＲＪ４５型の雄コネクタ１１’に続いている。コネクタハウジングの電気回路への電源は、上述したような電気コネクタの未使用ピンを通して、あるいは、モジュールハウジング９の表面に搭載された電源コネクタ４７’に標準タイプのコネクタピンを通して接続された外部電気ケーブル（図示せず）により、供給されうる。この場合、電気コネクタケーブル１３の代わりに、各端部に光コネクタを有する光ファイバピースすなわちカップリングレングス（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｌｅｎｇｔｈｓ）−図示せず−を使用する必要がある。しかしながら、この解決策には、このような着脱可能なファイバレングスは取り扱いに細心の注意が必要であり、また、上述したように光コネクタを用いることからかなり高価になるという問題がある。
【００２１】
図５に示される上述したコネクタソケット４９は、図３ｂに示すように、ラック７のコネクタハウジング９に対応して配置された各場所に設けることができる。コネクタソケット４９はコネクタハウジング９の横断寸法と同じ外部寸法を有することができ、たとえばＭＴ−ＲＪ型の止めバネ（ｌｏｃｋｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇ）２４を有する光コネクタ２３が確実に保持される空間すなわちボアを含む。コネクタソケットの左右側面上には、コネクタハウジング上のスナップバネ４７と同様の方法でフロント板壁４７の開口部のエッジと協働するためのスナップバネ５１が設けられている。最初、このようなコネクタソケット４７は、スナップバネ５１がフロント板壁４７の開口部に噛み合った前方位置に据えられているものとする。光コネクタを有するスイッチに接続する場合あるいはコネクタハウジング９に設けられたものとは異なるタイプの光電変換器を用いる場合のような所望の場合に、光ファイバケーブルは使用可能な光コネクタ２３に直接結合することができる。図１に示す接続では、コネクタ２３を取り付けた光ファイバ１９がコネクタハウジング９を通してスイッチ３へ接続される場合、コネクタハウジングは、その後方の光コンタクト２１と共に光コネクタ２３に対して押しつけられ光学的に接続する。止めバネ２４はハウジング上に取り付けられたコネクタ２１と連結することで、光コネクタ２３、２１を互いに保持し、それによってコネクタソケット４１をコネクタハウジング９に保持することができる。それから、ハウジング９はラック７の中へさらに押し込められ、コネクタソケット４９を押しつけることでそのスナップバネ５１はフロント板開口部のエッジとの係合から外れ、コネクタハウジングおよびコネクタソケットが単一のユニットとしてラックの中へさらに移動する。こうして最終的に、コネクタハウジングのスナップバネ４５はフロント板開口部と係合し、ハウジングはラック内に挿入され光学的に接続される。電気コネクタケーブル１３はコネクタハウジング９とスイッチ３のレセプタクル１７との間に取り付けることができる。
【００２２】
後に修理などの作業のためにコネクタハウジング９をラック７から取り外す必要が生じた場合、コネクタソケット４９は、止めバネ２４により生じた２つの光コネクタ２３の間の係合によって、その取り外しの動きに随伴する。光ソケットはそのスナップバネ５１によりフロント板４７に再びパチンと止められる。光コネクタ２１、２３は適当なツールにより止めバネ３４に従うことで互いに取り外すことができ、したがって、コネクタハウジング９はたとえば修理や交換などのためにラック７から取り外されるようになる。コネクタソケット４９により保持された光コネクタ２３は、コネクタ２３への結合に適した光コネクタを有する光ファイバケーブルを通して、コネクタハウジングあるいはその他のデバイスへの新しい接続のために今再び利用可能となる。取り外しの際の光コネクタ２３の動きは、光ファイバピース１９に適当な長さが与えられていることから許容される。光ファイバピース１９は、何らかの理由で必要とされるならば、コネクタソケット４９もフロント板４７から取り外されるような長さにすることが望ましい。
【００２３】
電気コネクタの利用されていない個別のコンタクト部位あるいはコンタクトピンを使用することで電源を供給する場合には、図６に示すように構成することができる。ここでは、標準の１０ＢａｓｅＴに従った接続モードにおけるＲＪ４５コネクタを用いた回路図が示されている。ＲＪ４５コネクタにおいて、ピン番号４，５，７および８は使用されていない。入信号はピン番号３，６で受信され、出信号はピン番号１および２で出力される。平衡入出信号のコンタクトピンは変圧器Ｔｉ、Ｔｏの一次巻線の最外端に接続され、その他の巻線はコネクタが取り付けられたデバイスの入力および出力回路（図示せず）にそれぞれ接続されている。変圧器の一次巻線には中央タップが設けられ、コネクタの標準接続のために、両タップは抵抗Ｒ１を通して結節点Ｐ１の同一中央電圧に接続されている。接続点Ｐ１は、標準接続では、互いに同じ抵抗値を有する抵抗Ｒ２、Ｒ３を含む電気的スターネットワークを通して未使用のコネクタピンにも接続されている。さらに、接続点Ｐ１は、ＡＣ信号に対しては接地され且つ浮遊ＤＣ電位を有するように、かなり大きなキャパシタＣ１を通して接地されている。
【００２４】
電気コネクタを搭載し他のデバイスの電源を必要とするスイッチ１７あるいはデバイス２９あるいは他のデバイスにおいて、信号伝送用と同じケーブルを通して、信号を運ばないピンは上述したように使用されうる。信号伝送に使用されないピンに電源電圧を印加可能にするために、結節点Ｐ１は、大きなカップリング・キャパシタＣ２を通して互いに接続された２つの接続点ＰｉおよびＰｏに分割することができる。このような接続点Ｐｉ、Ｐｏの各々は、抵抗Ｒ１の１つを通して各変圧器の一次巻線の中央タップに接続され、抵抗Ｒ２を通して抵抗Ｒ３を含みピン番号７，８およびピン番号４，５にそれぞれ延びている配線ブランチに接続される。接続点のうちＰｏだけは、キャパシタＣ１を通して接地されている。何らかの電圧源（図示せず）からの電源電圧は、インダクタンスＳ＋、Ｓ−を通して、信号伝送に使用されないピンの２つに供給される。たとえば、正電圧がピン番号７に、負電圧がピン番号５に供給される。それによって、出信号は電源電圧の負電位側で動作し、入信号は電源電圧の正電位側で動作する。ここで提案されたキャパシタＣ２は、コネクタピン番号４および５とピン番号７および８との２つのグループ間の、および、電源電圧の正および負電位間のＤＣアイソレーションを提供する。反対に、結節点Ｐｉ、Ｐｏは、キャパシタＣ２の大きなキャパシタンスによりＡＣ信号に対しては互いに接続され、前の結節点Ｐのように、キャパシタＣ１によりＡＣ接地される。さらに、インダクタＳ＋、Ｓ−は電圧源を予想される高周波成分から分離する。この高周波成分は、電源電圧を供給するために使用されるピンに結合した電気ケーブル内の長い電気導体で生成されうる。
【００２５】
コネクタ９において、平衡バイナリ電気信号の変換、すなわち信号が２レベル間で交替し標準方式でツイストペアケーブル６１を伝送するシリアルビットストリームからの変換は、図７に示す回路を用いて実行することができる。信号はペアケーブルの２つの部分からカップリング・キャパシタ６３に到達し、本質的に影響を受けることなくカップリング・キャパシタ６３を通過し、ＬＥＤや半導体レーザダイオードのような発光ダイオード６５の２つの端子まで到達する。これら発光ダイオードの端子は、さらに、反転した、すなわち反対に接続された整流半導体ダイオード６７により互いに接続される。これらの端子の一方は、さらに、抵抗６９を通して正の電源電圧Ｖ＋に接続され、他方の端子は抵抗７１を通して負の電源電圧Ｖ−に接続される。ダイオード６５を通して流れるバイアス電流を適当に選択することで、ツイストペアケーブル６１から入力する信号はダイオード６５により発する光を変調することができ、歪みが大き過ぎない許容可能な光信号を生成することができる。放出された光は２つの異なるレベルの間で交替し、ツイストペアケーブルで伝送された信号を従来の受信機を用いて後で検出することができる程度に、その歪みを小さくすることができる。ダイオード６５により放出された光は変換器ハウジング９に接続された光ファイバへ伝達されるが、途中導波路を通る場合もある。同じ回路を用いて、ペアケーブル６１で到達するすべての平衡電気信号を変換することができ、また２レベルより多いレベルの信号に対しても使用することができる。
【００２６】
こうして変換された光強度が変化する信号は、ファイバの向こう側に設けられたペアケーブルへ供給するために再度電気信号に変換される必要がある。その際、次のことが観察されうる。１０Ｍｂ／ｓのイーサネット標準に従ってツイストペアケーブルにより信号を伝送するライン上には、レストレベルあるいは０−レベル、リンク完全性シグナリングのために使用される正パルスおよびマンチェスタコードで信号を送信する際の正および負レベルが存在する。したがって重要なのは、標準信号と同じ外見を有するように電気ライン上の信号に対してレベル変化だけでない本当のＡＣ信号を得ることである。上記電子回路は、ＡＣ電流あるいはＡＣ電圧に直接対応しない光レベル変化を、電気信号のためのライン上のＡＣ電圧へ、および、ＩＥＥＥ標準に準拠した検出器が受容可能な負のオーバシュートが存在する正パルスへ、変換することができるべきである。ツイストペアケーブルによる１００Ｍｂ／ｓの伝送に関しては、レストレベルあるいは０−レベルとシグナリングのための正レベルおよび負レベルとが存在する。ここでも重要なのは、電気ライン上にレベル変化だけでない本当のＡＣ電流あるいはＡＣ電圧を得ることである。たとえば上流に接続されたツイストペアケーブルの１本から得られた１０ＭＨｚの光信号を検出するために使用されうる回路は、図８ａに例示されている。光信号は受光ダイオード８１により受信され、その２つの端子は増幅器８３の端子に直接接続されている。増幅された信号はカップリング・キャパシタ８５を通して、非反転および反転出力端子を有する比較器あるいは弁別器８７の第１入力端子に供給される。弁別器の第２の入力端子には適切な参照電圧が接続され、その参照電圧は正電源電圧Ｖ＋と負電源電圧Ｖ−との間に接続された適当な大きさの２つの抵抗８９、９０により形成された分圧器の中点から得られる。分圧器の中点は抵抗８８を通して前記第１入力端子にも接続されている。弁別器８７からの信号は、その２つの出力端子からカップリング・キャパシタ９３を通してツイストペアケーブル９１の各部分へ供給される。カップリング・キャパシタ９３は、ツイストペア側でさらにキャパシタ９５により互いに接続されている。抵抗９７は後者のキャパシタと並列に接続されうる。
【００２７】
ペアケーブル９１との結合は、図８ｂに示すように、単一の変圧器９９を用いて行うことも可能である。
【００２８】
適切な標準に従った１００ＭＨｚのようなより高い周波数あるいは送信レートでは、信号は３レベルでツイストペアケーブル上を伝送する。すなわち、中心レベルはバイナリ値「０」を示し、このレベルのまわりに対称に配置されたレベルはいずれもバイナリ値「１」を示し、図１０ａに示すように、互いに交互に使用される。ツイストペアケーブルのリンクを通して伝送されると、信号は、図１０ｂに示すような外観を示すようになる。このような電気信号は図７に示す回路を用いて光信号に直接変換することができ、この対応する光信号は図９に示す回路を用いて電気信号に変換することができるために、光レベルは電気レベルに対応するようになる。光信号は、最初、フォトダイオード８１によって電気信号に変換され、この電気信号は増幅器８３によって増幅され、図８ａおよび８ｂの場合と同じ方法でカップリング・キャパシタ８５を通過することができる。得られた信号は２つの比較器１０１、１０３の正および負入力端子へそれぞれ供給される。これら比較器の他の２つの入力端子は、はしご形分圧回路から参照電圧を入力する。はしご形分圧回路は正の電源電圧Ｖ＋と負の電源電圧Ｖ−との間に接続され、互いに直列接続された抵抗１０５、１０７、１０９、１１１を含む。抵抗１０５、１０７間の結節点は第１の比較器１０１の負の入力へ所望の参照電圧を供給する。はしご形分圧回路の他の２つの抵抗１０９、１１１間の結節点は第２の比較器１０３の正の入力端子へ所望の参照電圧を供給する。はしご形分圧回路の中央の結節点は、抵抗１０７および１０９の間の接続点であるが、抵抗１１３を通してカップリング・キャパシタ８５の出力側に接続されている。比較器１０１、１０３の出力端子は、図８ｂに従ったカイロと同様の方法で、カップリング・キャパシタ１１５、１１７を通して、変圧器９９の巻線の各端部に接続され、変圧器９９の二次巻線はその端部をツイストペアケーブル９１の部分に接続されている。はしご形分圧回路の抵抗の大きさを適切に選択することで、入信号レベルが第１比較器に供給される参照電圧より高いと判別されると正の出力レベルを生成し、第２比較器１０３に供給される参照電圧より低い負レベルであると判別されると負の出力信号を生成するように、比較器１０１、１０３の参照電圧を生成することができる。
【００２９】
光信号から電気信号へ変換し、特に上述した３レベル信号に適した変換器の他の実施形態は、図１１に示される。光ファイバからの光信号は、最初、フォトダイオード８１によって電気信号に変換され、その電気信号は増幅器８３によって増幅され、図８ａ、図８ｂおよび図９におけるようにカップリング・キャパシタ８５を通過する。生成された信号は広帯域増幅器１１９の１つの入力端子に供給され、その出力端子は変圧器９９の一次巻線を通して接地電位に接続されている。また、変圧器９９の二次巻線は、上述したように、ペアケーブル９１に接続されている。接地電位は電源電圧Ｖ＋およびＶ−間の中央に位置するのが望ましい。さらに、増幅器の２つの入力端子は、抵抗１２１および１２３を通してそれぞれ接地される。これら抵抗の大きさを適当に選択することで、増幅器１１９に次のようなゼロポイントバイアスが与えられる。すなわち、入光信号のレストレベルは変圧器９９を通してゼロ電流となり、光信号レベルが増加すると変圧器を通して正の電流となり、低下すると変圧器を通して負の電流となる。
【００３０】
このように設計された変換器は１５０ｍＷ程度の電力を必要とするが、これは標準イーサネットに準拠した信号伝送のためのユニットが通常必要とする３Ｗの電力より遙かに小さい。
【００３１】
プレートあるいはボードに搭載された変換器ユニットを個別に配置できると次のような利点がある。接続の記述が簡単となり、全体像を掴みやすい。変換器ユニットの取り替えおよびサービスを加入者線ごとに個別に行うことができる。インストールされた加入者線の変換器ユニットのみが提供される必要がある。各ユニットを取り替えるだけで、高速伝送レートへの個別のアップグレードも簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
たとえばアパートメント内の異なる場所をスイッチを中心とした通信ネットワークが構成されるように接続する仕方を示す模式図である。
【図２】
コネクタラック内に配置された拡張コネクタハウジングの模式的斜視図である。
【図３】
図３ａはラックに搭載された図２のコネクタハウジングを上から見た図であり、図３ｂはコネクタソケットが取り付けられたコネクタハウジングを下から見た図である。
【図４】
スイッチ、ハブあるいはネットワークボードのようなデバイスへの直接接続のための拡張コネクタハウジングの斜視図である。
【図５】
透明に描かれたフロント板に保持され、図２，３ａおよび３ｂに示されるコネクタハウジングに使用されるコネクタソケットの模式的斜視図である。
【図６】
電源電圧を供給するために未利用コネクタピンを用いるデバイス内の電気接続の回路図である。
【図７】
ツイストペアケーブル上で伝送された電気信号を光信号に変換する回路の回路図である。
【図８】
図８ａは光ファイバで伝送された信号をツイストペアケーブルで伝送するための電気信号に変換する回路の回路図であり、図８ｂは信号をツイストペアケーブルへ結合するための変圧器を有する図８ａと同様の回路図である。
【図９】
光ファイバで伝送された３レベル信号をツイストペアケーブルで伝送するための電気信号に変換する回路の回路図である。
【図１０】
図１０ａはツイストペアケーブルにおける高速伝送で使用される３レベル信号の図であり、図１０ｂはツイストペアケーブルで伝送されることで歪んだ３レベル信号の図１０ａと同様の図である。
【図１１】
光ファイバで伝送された３レベル信号をツイストペアケーブルで伝送するための電気信号に変換する他の回路の回路図である。
【符号の説明】
１　光ファイバ束
３　スイッチ
４　外部光高速ネットワーク
５　高速変換器
６　アパートメント
７　ラック
９　コンバータハウジング
１０　変換器
１１　電気コネクタ
１３　電気ケーブル
１５　電気コネクタ
１７　レセプタクル
１９　ファイバピース
２１　光コネクタ
２３　光コネクタ
２５　ファイバスラック
２７　コネクタハウジング
２９　デバイス
３１　上部支持部材
３３、３５　導電体レール
３７、３９　突出コネクタバネ
４９　コネクタソケット

Claims (25)

1. 中央ユニットと加入者との間の伝送リンクを有し、各伝送リンクは、前記中央ユニット側に設けた電気接続ラインと、前記電気接続ラインに接続された光ファイバと、前記電気接続ラインと前記光ファイバとの結合部に設けられた電気信号と光信号との間の変換を行う変換器と、を有し、前記中央ユニットは電気信号の送受信を行う前記電気接続ラインに接続するためのポートを有する、前記中央ユニットと前記複数の加入者との間で情報を伝送するためのネットワークにおいて、
   一端に電気コネクタを有し他端に光ファイバ接続手段を有するコネクタハウジングを備え、各コネクタハウジングは、前記電気コネクタと前記光ファイバ接続手段との間に接続された前記変換器の１つを収容し、前記電気コネクタは前記電気接続ラインに取り付けられた相補的な電気コネクタと協働するように設計されている、ことを特徴とするネットワーク。
2. 前記コネクタハウジングに収容された前記変換器は少なくとも１つの比較器あるいは弁別器を有し、異なる光パワーレベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の光信号を、異なる電気レベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の電気信号に変換する際に、前記異なる光パワーレベルを検出し、前記比較器あるいは弁別器の出力端子から前記光パワーレベルに対応したレベルを有する電気信号を電気ラインへ供給する、ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
3. 前記コネクタハウジングに収容された前記変換器は発光ダイオードを有し、異なる電気レベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の電気信号を、異なる光パワーレベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の光信号に変換する際に、前記発光ダイオードを前記電気信号により変調し、その発光された光を光導波路へ出力することを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
4. 前記コネクタハウジングに収容された前記変換器は、異なる電気レベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の電気信号と異なる光パワーレベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の光信号との間の実質的な直接変換を行うように設計され、１つの電気的レベルが１つの光パワーレベルに直接対応していることを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
5. 光信号を電気信号に変換する変換器は、光検出器と非反転出力端子および反転出力端子を有する比較器とを有し、前記光検出器は前記比較器に接続され、前記比較器の前記２つの出力端子が２線ケーブルのそれぞれに接続されていることを特徴とする請求項４記載のネットワーク。
6. 光信号を電気信号に変換する変換器は、光検出器と２個の比較器とを有し、第１の比較器は正の入力端子で信号を受信し、第２の比較器は負の入力端子で信号を受信することを特徴とする請求項４記載のネットワーク。
7. 前記２個の比較器は、それぞれ第２の入力端子で参照電圧を入力し、これら参照電圧は前記第１の比較器に供給される第１参照レベルより高い正レベルと前記第２の比較器に供給される第２参照レベルより低い負レベルとを判別できるようにオフセットされていることを特徴とする請求項６記載のネットワーク。
8. 前記２個の比較器は、変圧器を通して２線ケーブルのそれぞれに接続されていることを特徴とする請求項６記載のネットワーク。
9. 光信号を電気信号に変換する変換器は、光検出器、広帯域増幅器および変圧器を有し、前記光検出器は前記広帯域増幅器に接続され、前記広帯域増幅器の出力端子は前記変圧器の一次巻線に接続され、前記変圧器の二次巻線は電気伝送ラインに接続されており、前記広帯域増幅器は、入光信号のレストレベルが前記変圧器を通してゼロ電流となり、より高い光信号レベルが前記変圧器を通して正電流を与え、より低い光信号レベルが前記変圧器を通して負電流となるように、ゼロポイントが設定されている、ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
10. 前記コネクタハウジングに収容された前記変換器は、前記伝送リンクの光部分が、前記中央ユニットから見ると、電気信号伝送ラインとして動作するように設計されていることを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
11. 前記コネクタハウジングは、そこに収容された前記電気コネクタの幅および／または厚さにそれぞれ実質的に対応する幅および／厚さを有し、それにより、前記コネクタハウジングは、前記中央ユニットの固定配置されたコネクタが互いに比較的小さいあるいは最小の距離で配置されている場合、当該固定配置されたコネクタに直接あるいは端子変換器を通して結合可能であることを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
12. 前記コネクタハウジングは、ＲＪ４５型の電気コネクタを有し、このようなコネクタの幅および／または高さにそれぞれ実質的に対応する幅および／高さを有することを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
13. 前記コネクタハウジングは、そこに収容された前記電気コネクタの幅に実質的に対応する幅を有し、コネクタハウジングのための互いに連続して配列された保持器を有するコネクタラックを設け、前記保持器は、前記コネクタハウジングの電気コネクタの幅に適合した比較的小さいあるいは最小間隔で配置され、前記ラック内に前記コネクタハウジングを高密度に配置可能にすることを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
14. 前記コネクタラック内の前記保持器は、少なくとも２列に平行に配置され、前記コネクタハウジングは、そこに収容された前記電気コネクタの厚さに実質的に対応する厚さまたは高さを有し、それにより、前記コネクタラック内の前記平行列は互いに比較的小さいまたは最小間隔で配置可能であることを特徴とする請求項１３記載のネットワーク。
15. 前記コネクタハウジングの光接続手段は光コネクタを有することを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
16. コネクタラック内に配置され、コネクタハウジングの光コネクタの接続のために前記光コネクタに固定的に取り付けられたコネクタソケットをさらに有し、前記コネクタソケットは弾性手段を有し、前記コネクタソケットがコネクタハウジングを伴って前記コネクタラックから引き抜かれる際、前記コネクタハウジングから外れる時に前記コネクタソケットは前記コネクタションラック内のあるポジションに止まり、そのポジションで外部から利用可能となることで前記コネクタソケットにより保持される前記光コネクタは対応する光コネクタを有する任意の光ユニットへ接続可能となる、ことを特徴とする請求項１４記載のネットワーク。
17. 前記コネクタハウジングの光接続手段は、より長い光ファイバピースへ統合される突出したファイバピースを有することを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
18. 前記コネクタハウジングは、前記コネクタハウジングの前記変換器に電力を提供するために、保持器あるいはコネクタラック内のコンタクトバネと協働する外部電気的接触面を有することを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
19. 前記中央ユニットおよび／または前記加入者側のデバイスは複数のコンタクトを含む電気コネクタを有し、前記複数のコンタクトの第１のコンタクトは信号を送信するために使用され、第２のコンタクトは電源電圧を前記変換器へ供給するために使用され、前記電気接続ラインは、前記第１および第２コンタクトに対応するように、前記信号を送信する第１電気ラインと前記電源電圧のための第２電気ラインとを有する、ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
20. 前記中央ユニットおよび／または前記加入者側のデバイスは、前記信号を受信および送信するためのペアケーブル上で電気的平衡伝送を行う回路を有し、前記受信信号は前記電源電圧の電位のなかの一電位前後の電圧レベルを有し、前記送信信号は前記電源電圧の電位のなかの他の電位前後の電圧レベルを有する、ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク。
21. 一端に電気コネクタを、他端に光ファイバへの接続手段を有し、さらに、前記電気コネクタと前記光接続手段との間に接続され電気信号と光信号との間の変換を行う変換器を有するコネクタハウジングにおいて、前記変換器は、反対極性を有するレベルも含む異なる電気レベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の電気信号と異なる光パワーレベルにより表現されたデジタル値ストリームの形態の光信号との間の実質的な直接変換を行い、少なくとも光信号から電気信号への変換において、光パワーレベルが反対極性を有するレベルも含む電気レベルに直接対応する、ことを特徴とするコネクタハウジング。
22. 前記光接続手段は光コネクタを含み、前記コネクタハウジングは、さらに、前記コネクタハウジングの光コネクタへの接続用光コネクタを有するコネクタソケットを有し、前記コネクタソケットは、当該コネクタソケットを着脱可能に保持するための弾性手段を有し、それによって、当該コネクタソケットは、必要時あるいは適時、前記コネクタハウジングの移動に伴って移動し前記コネクタハウジングから取り外すことができる、ことを特徴とする請求項２１記載のコネクタハウジング。
23. 一端に光ファイバへの接続用光コネクタを有するコネクタハウジングと協働するコネクタソケットにおいて、前記コネクタソケットは、前記コネクタハウジングの光コネクタへの接続用光コネクタを有し、前記コネクタソケットは、必要時あるいは適時、前記コネクタハウジングの移動に伴って移動し前記コネクタハウジングから取り外すことができるように、前記コネクタハウジングに着脱可能に保持するための第１弾性手段を有することを特徴とするコネクタソケット。
24. 前記光コネクタは、前記コネクタソケット内のボアに固定的に取り付けられることを特徴とする請求項２３記載のコネクタソケット。
25. 前記コネクタソケットをその開口部内に着脱可能に保持するための第２弾性手段を有することを特徴とする請求項２３記載のコネクタソケット。

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