JP3078316B2 - 受動光ネットワーク - Google Patents

受動光ネットワーク

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JP3078316B2
JP3078316B2 JP02515426A JP51542690A JP3078316B2 JP 3078316 B2 JP3078316 B2 JP 3078316B2 JP 02515426 A JP02515426 A JP 02515426A JP 51542690 A JP51542690 A JP 51542690A JP 3078316 B2 JP3078316 B2 JP 3078316B2
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ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー
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    • H04J3/0682—Clock or time synchronisation in a network by delay compensation, e.g. by compensation of propagation delay or variations thereof, by ranging

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は受動光ネットワーク、特にこのようなネット
ワークにおいて端末からヘッド端ステーションに伝送さ
れた信号からの情報の再生に関する。
本出願人は、TPON（受動光ネットワーク上の電話）ネ
ットワークにおいて使用するためのビット移送システム
（BTS）を開発している。このBTSにおいて、ヘッド端ス
テーションはネットワーク上の全ての端末に時分割多重
アクセス（TDMA）フレームを放送する。伝送されたフレ
ームはトラフィックデータおよび制御データの両方を含
む。各端末は放送フレーム中のデータの適切にアドレス
された部分を認識して応答し、フレームの残りのものを
無視する。
上流方向において、予め定められた時間スロット中で
各端末はデータを送信し、異なる端末からのデータはヘ
ッド端において予め定められたフォーマットのTDMAフレ
ームに組立てられる。
このようなネットワークに必要な１つの特徴は、ヘッ
ド端ステーションからの種々の端末の異なる距離に関連
した異なる遅延および減衰の補償を行うことである。し
たがって、BTSにおいて各端末は上流TDMAフレームの各
予め定められた部分に到達するようにレンジングパルス
を送信するように構成される。ヘッド端ステーションは
タイミングすなわち位相および各端末からの到達パルス
の振幅を監視し、その伝送を適切に遅らせまたは進ま
せ、発射パワーを調節するために端末にサーボ制御信号
を戻すように構成される。この能動的で微細なレンジン
グはBTSが上流TDMAフレームの安定性を保証し、例えば
ネットワークの動作温度の変化のような影響によるタイ
ミングおよび受信されたパワーにおける変動を補償する
ことを可能にする。しかしながら、これはヘッド端ステ
ーションの設計に厳しい要求を与え、１クロックサイク
ルの一部分内での受信信号のタイミングおよび実時間で
の1dB以下での振幅の測定を必要とする。
本発明の第１の観点によると、端末がヘッド端ステー
ションからの制御信号に応答し、ヘッド端ステーション
が予め定められたビット速度を有する複数の端末によっ
て伝送された信号を含むフレームを受信するように構成
されているヘッド端ステーションおよび複数の端末を含
む受動光ネットワークを動作する方法が提供され、その
方法は端末からヘッド端ステーションに各レンジングパ
ルスを送信し、予め定められたビット速度より高いサン
プリング速度で受信されたレンジングパルスをサンプル
し、対応したデータサンプルを生成し、各予測値に関し
てレンジングパルスの各位相およびレンジングパルスの
各振幅を決定するように構成されたプロセッサ手段にデ
ータサンプルを供給し、それにしたがって端末からの送
信の位相および振幅を修正するように端末に対する各制
御信号を発生する。
高いサンプリング速度で受信されたサンプリングパル
スをサンプリングすることによる本発明は、必要な制御
信号を提供するように容易に処理されることができる形
態でレンジングパルスから位相および振幅情報を得るこ
とを可能にする。同時にサンプリングプロセスは、パル
スの全体的な形状に関する情報を伝送する受信されたパ
ルスのスナップショットを効率的に提供する。この別の
情報はプロセッサに適切な付加的ソフトウェアを供給す
るだけで別の制御および質問工程を行うために使用され
ることができる。
通路長の変化によりヘッド端で受信されたTDMAデータ
に残留する位相ジッタが存在し、また端末にはクロック
ジッタが存在する。本発明の方法により、このジッタは
受信されたレンジングパルスの傾斜されたエッジ上に付
加的なサンプリング点を設けることによって位相分解能
を効果的に高めるために使用される。波形データは１周
期にわたってCPUによって積分され処理される。
さらに方法は高サンプリング速度より小さい低いクロ
ック速度でラッチをクロックするように構成されたクロ
ック信号源に接続された複数のラッチにデータサンプル
を書込み、各ラッチに対するクロック信号は異なる各位
相オフセットを有し、各直列メモリに各ラッチからのデ
ータサンプルを書込み、直列メモリからプロセッサ手段
にデータサンプルを読取ることが好ましい。
高いサンプリング速度はレンジングパルスから要求さ
れた情報を全て得るために最初に必要であるが、それが
プロセッサによってアクセスされる前に低いビット速
度、特にフレームのビット速度にデータサンプルを変換
することが有効である。
ヘッド端ステーションはこの低いクロックおよびこの
高いサンプリング速度の一方で動作するマスタークロッ
ク速度並びにこの低いクロック速度およびこの高いサン
プリング速度の他方でマスタークロックからクロック信
号を得る手段を含み、複数のラッチは低いクロック速度
のクロック信号のパルスの前縁でラッチされ、直列メモ
リはこのパルスの後縁でラッチされることが好ましい。
本発明の別の観点によると、ヘッド端ステーションお
よび複数の端末を含み、端末がヘッド端ステーションか
らの制御信号に応答し、ヘッド端ステーションが複数の
端末によって送信された信号を含むフレームを受信する
ように構成され、ヘッド端ステーションにおいて受信さ
れたフレーム上にシステム用のマスタークロックにロッ
クされた位相を有する局部的に発生されたマーカパルス
を重畳し、対応したデータサンプルを生成するようにマ
ーカパルスを含むフレームの部分を続いてサンプリング
し、それ自身の局部クロックを有する制御プロセッサに
データサンプルを供給し、制御プロセッサがマーカパル
スのものに関してフレームのサンプルされた部分中の受
信信号の特性を決定するように構成されている受動光ネ
ットワークを動作する方法が設けられる。
本発明の別の観点はレンジングパルスを分析するため
に第１の観点と組合せて使用されることが好ましい。し
かしながら、この方法に限定されるものではなく、例え
ばレンジングパルス以外のデータフレームの部分から情
報を得るために使用されてもよい。
本発明のさらに別の観点によると、受動光ネットワー
クシステムにおいて使用され、複数の端末に制御信号を
送信するように構成されているヘッド端ステーションが
設けられており、端末はヘッド端ステーションからの制
御信号に応答し、ヘッド端ステーションは予め定められ
たビット速度を有する複数の端末によって送信される信
号を含むフレームを受信するように構成され、ヘッド端
ステーションは端末から各レンジングパルスを受信する
手段と、前記予め定められたビット速度より大きい高い
サンプリング速度で受信されたレンジングパルスをサン
プルし、対応したデータサンプルを生成するように構成
されたサンプリング手段と、データサンプルに応答し、
各予測値に関してレンジングパルスの各位相およびレン
ジングパルスの各振幅を決定するように構成されたプロ
セッサ手段と、各端末からの送信の位相および振幅を修
正するように各制御信号を発生するように構成された信
号発生手段とを含んでいる。
ヘッド端ステーションはさらに高いサンプリング速度
より低いクロック速度でラッチをクロックするように構
成されたクロック信号源に接続された複数のラッチを含
み、各ラッチに対するクロック信号は異なる各位相オフ
セットを有し、各直列メモリは複数のラッチのそれぞれ
に対応し、データサンプルは使用時に各ラッチから各直
列メモリに書込まれ、各直列メモリは対応した各位相オ
フセットを有するリセットパルスによってリセットさ
れ、それによって高いサンプリング速度からこの低いク
ロック速度にデータサンプルを変換することが好まし
い。
直列メモリは二重ポート直列FIFOを含んでいることが
好ましい。
ヘッド端ステーションはさらにサンプリング手段の上
流に配置され、受信されたフレーム上に予め定められた
位相および振幅のマーカパルスを重畳し、それによって
プロセッサ手段による使用のために基準を提供するよう
に構成されたマーカ手段を含んでいることが好ましい。
以下、添付図面を参照して本発明による受動光ネット
ワークを詳細に説明する。
図１はTPONネットワークを示したブロック図である。
図２は上流TDMAフレームの構造を示した図である。
図３はヘッド端ステーションのブロック図である。
図４は入力段を詳細に示したブロック図である。
図５は図３の変換器を詳細に示したブロック図であ
る。
図６はレンジングパルスのサンプリングを示した図で
ある。
TPONネットワークはヘッド端ステーション１、多数の
端末２および端末２にヘッド端ステーション１を結合す
る受動光ファイバネットワーク３を含んでいる。簡明に
するために、３つの端末だけが示されているが、実際に
は多数の端末が単一のヘッド端ステーションに接続され
る。典型的に、ヘッド端ステーションは局部交換機中に
配置され、端末２は家庭または商業用の敷地中の加入者
ステーションまたは局部交換機の近隣のストリートキャ
ビネットである。
ヘッド端ステーション１は、予め定められたフォーマ
ットを有する時分割多重アクセス（TDMA）フレームとし
てファイバネットワーク３にわたってデータを放送す
る。フレームは特に別のパラメータ、端末２によってフ
ァイバネットワーク３に送信された光信号の振幅および
位相（タイミング）を制御するように端末２の特定のも
のにアドレスされた制御チャンネルを含む。
上流方向において、各端末２はデータがヘッド端ステ
ーション１でTDMAフレームに組立てられるデータを予め
定められた時間スロットで送信する。TPONネットワーク
は動作において同期するため、ファイバネットワーク３
上の端末の異なる位置と関連した異なる遅延を補償し、
例えばネットワークの温度の局部的な変動から生じた遅
延および振幅における任意の変動を補正するために端末
のタイミングを制御することが必要である。
図２はリターンフレームのフォーマットを示す。トラ
フィックデータは80個の基本フレームBF1乃至BF80にお
いてヘッド端ステーションに送信される。基本フレーム
BF1乃至BF80は位相２レンジング部分R720ビット長を含
むヘッダＨによって先行される。各端末２は、レンジン
グ部分Ｒ内の各予め定められた位置に到達するようなタ
イミングにされたレンジングパルスをファイバネットワ
ーク３に送信するように構成される。以下にさらに詳細
に示された回路を利用して、ヘッド端ステーション１は
レンジング部分Ｒ内のレンジングパルスの予め定められ
た各位置に関して到達した各レンジングパルスの位相を
決定し、その後その端末から受信されたデータとリター
ンフレーム構造内のデータの意図された位置との間の位
相オフセットを最小にするためにその端末２からの送信
のタイミングを遅らせ、進ませるように各端末２に制御
信号を送信する。
図３はヘッド端ステーション１の構造を示す。入来し
た光信号は直線的な利得ブロックＡによって接続される
通常の光・電気検出器を備えた入力段４によって受信さ
れる。入力段４からの出力は分岐され、信号再生段５お
よびA/Dサンプラ６の両者に進む。サンプラ６は入来し
た信号の任意の選択された部分をサンプルするためにCP
U7の制御下に動作する。この例において、サンプラ６は
レンジングパルスを含む入来したフレームの部分Ｒをサ
ンプルし、８ビットデータワード（データ）の形態で対
応したサンプルを生成するように構成されている。サン
プラ６からの出力は、ヘッド端ステーション用のマスタ
ークロックの低いクロック速度にデータを変換する変換
器８に供給される。CPU7はデータからレンジングパルス
の位相および振幅を計算する。これらのパラメータは予
測値と比較され、また必要な場合には位相オフセットを
最小にし、および、またはその端末２から受信されたレ
ンジングパルスが予め定められた限界内にある振幅を有
するまで、送信の振幅を増加または減少するために端末
２からの送信のタイミングを遅らせ、進ませるように対
応した端末２に対して発生された制御信号と比較され
る。
図５は変換器を詳細に示す。高速サンプラ６は、この
例において81.92MHzのクロック速度を有する８ビットデ
ータワードを含む入力を変換器８に供給する。変換器８
に対する入力は４つの８ビットラッチＬに並列に供給さ
れる。ラッチＬは0,90,180および270゜の異なる位相オ
フセットをそれぞれ有するマスタークロックにロックさ
れる。各ラッチからの出力は、ビデオラインメモリVLM
として知られているタイプの８ビット二重ポート直列FI
FOに供給される。ビデオラインメモリに書込まれたデー
タが正しい順序であることを保証するために、メモリは
書込みクロックに関して予め定められた位相を有するパ
ルスによってリセットされる。適切な位相を持つ書込み
クロックおよびリセットパルスは図５に示されたような
各シフトレジスタから得られる。ビデオラインメモリVL
Mは、変換器８において実質的に80MHzのクロック速度を
持つ４つの８ビットデータワードとして受信されたデー
タが実質的に20MHzの低いクロック速度で単一の32ビッ
トデータワードとしてCPUに読取られるようにCPU7によ
って連続的に投票される。受信されたTDMAフレームと同
じ周期を持つ書込みゲート信号はビデオラインメモリの
書込みエネーブル入力WEに供給される。書込みゲートは
ビデオラインメモリに書込まれるTDMAフレームの部分を
選択するために使用される。
ヘッド端ステーション４は低いクロック速度で動作す
るマスタークロックを含み、TPONシステムの残りのもの
と共にヘッド端ステーションの素子はマスタークロック
にロックされる。その代わりの構造として、ヘッド端ス
テーションは実質的に80MHzの高いサンプル速度で動作
するクロックを含み、20MHzのシステムクロックは80MHz
のクロックから得られる。しかしながら、ヘッド端ステ
ーションおよびネットワークに対して設けられた制御シ
ステムは動作がシステムクロック速度と同期することを
保証するが、高速サンプラにおいて使用される高いクロ
ック速度で同期する動作を同様に提供することは不可能
である。図６に示されたように、この速度はレンジング
パルスから必要な位相および振幅情報を得るためにマス
タークロック速度の４倍である。高いサンプリング速度
に必要とされる位相基準を提供するためにマーカパルス
は高速サンプラ６の上流の入来したデータに重畳され
る。
図４に示されたように、入力段はマーカパルス発生器
９、光検出器11および合計増幅器10を含む。マーカパル
ス発生器９はマスタークロックにロックされた位相を有
するマーカパルスを発生する。マーカパルスは合計増幅
器10においてアナログ入力信号と局部的に合計され、サ
ンプラ６からデータ出力中に現れる。CPU7はマーカパル
スに関して所定のサンプルされたレンジングパルスの位
相を検出し、適切な位相制御信号を決定するために予測
値とこれを比較する。同様に、マーカパルスはCPU7によ
って使用するために振幅基準を提供する。CPU7はそれ自
身の非同期クロックを含む。CPUプログラムの実行は10m
秒の中断（TDMAフレーム速度）を使用して同期され、デ
ータはシステムクロックよりかなり低い速度でVLMから
読取られ、中断によって制御される。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 3/00 H04J 3/06 H04L 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヘッド端ステーションと複数の端末とを含
    み、ヘッド端ステーションは前記複数の端末に制御信号
    を送信するように構成され、前記複数の各端末はヘッド
    端ステーションからの前記制御信号に応答し、ヘッド端
    ステーションは複数の端末によって送信される信号を含
    む予め定められたビット速度を有するフレームを受信す
    るように構成されている受動光ネットワークシステムに
    おいて使用されるヘッド端ステーションにおいて、 各端末からそれぞれレンジングパルスを受信する手段
    と、 前記予め定められたビット速度より大きい高いサンプリ
    ング速度で受信されたレンジングパルスをサンプルし、
    その受信されたレンジングパルスに対応したデータサン
    プルを生成するように構成されているサンプリング手段
    と、 前記データサンプルに応答するプロセッサ手段と、 各端末から送信する信号の位相および振幅を修正させる
    ために各端末に送信する各制御信号を発生するように構
    成された制御信号発生手段とを具備し、 前記プロセッサ手段は、実際に受信された各端末からの
    レンジングパルスの受信の位相と各レンジングパルスの
    受信について予測された受信の位相との間の位相差の決
    定と、実際に受信されたレンジングパルスの振幅の大き
    さの決定を行う手段を含んでいることを特徴とするヘッ
    ド端ステーション。
  2. 【請求項２】さらに、クロック信号源と、このクロック
    信号源に接続され、前記高いサンプリング速度より低い
    クロック速度でクロック制御される複数のラッチと、そ
    れら複数の各ラッチに対応してそれぞれ設けられた複数
    の直列メモリとを具備し、各ラッチに対するクロック信
    号は異なる位相オフセットを有し、データサンプルは使
    用時に各ラッチから各直列メモリに書込まれ、各直列メ
    モリは対応した各位相オフセットを有するリセットパル
    スによってリセットされ、それによって前記高いサンプ
    リング速度から前記低いクロック速度にデータサンプル
    を変換する請求項１記載のヘッド端ステーション。
  3. 【請求項３】ヘッド端ステーションは前記低いクロック
    速度および前記高いサンプリング速度の一方で動作する
    マスタークロックを有し、前記低いクロック速度および
    前記高いサンプリング速度の他方でマスタークロックか
    らクロック信号を導出する手段を備え、複数のラッチは
    前記低いクロック速度でクロック信号のパルスの前縁で
    ラッチされ、複数の直列メモリは前記パルスの後縁でラ
    ッチされる請求項１または２記載のヘッド端ステーショ
    ン。
  4. 【請求項４】さらに、サンプリング手段の上流に配置さ
    れ、プロセッサ手段による使用のための基準を与えるた
    めに受信されたフレーム上に予め定められた位相および
    振幅のマーカパルスを重畳するように構成されたマーカ
    手段を含んでいる請求項１乃至３のいずれか１項記載の
    ヘッド端ステーション。
JP02515426A 1989-11-24 1990-11-15 受動光ネットワーク Expired - Lifetime JP3078316B2 (ja)

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GB898926548A GB8926548D0 (en) 1989-11-24 1989-11-24 Passive optical network
GB8926548.2 1989-11-24

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