JP3169665B2 - 光増幅器を備えた加入者区域用光通信システム - Google Patents

光増幅器を備えた加入者区域用光通信システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加入者が多重星形光フ
ァイバネットワークを介して中央局に接続され、光ファ
イバ増幅器が光ファイバネットワークの連続した分岐点
間に設けられ、中央局によって加入者に分配されるべき
情報信号が第１の周波数帯域に変換された後加入者へ光
ファイバネットワーク上を第１の波長を有する光信号と
して送信され、光信号が光ファイバ増幅器によって増幅
される中央局および複数の加入者を備えた光ファイバ通
信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】このタイプのシステムは、1990年８月の
光増幅器およびそれらの適用に関するＩＥＥＥテクニカ
ルダイジェストの 232乃至 235頁（ＷＢ1 ）に示されて
いる。そこに示されたシステムはテレビジョン信号用の
純分配システムである。非常に多数の加入者は多重星形
光ファイバネットワークによってテレビジョン中央局に
接続され、光ファイバ増幅器は光ファイバネットワーク
の連続した分枝点の間に存在し、それらはそれぞれエル
ビウムドープされたファイバおよびポンプ光源から構成
されている。送信されるべきテレビジョン信号を含む周
波数帯域は1552nmの波長を有する光信号に変換され、光
信号は加入者に光ファイバネットワークを介して送信さ
れ、光ファイバ増幅器において増幅される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】多数の適用において、
テレビジョン信号に加えて例えば中央局と加入者間にお
ける電話機およびデータ送信サービスのような両方向サ
ービス（対話サービス）の信号の伝送に対する付加的な
要求が生じている。
【０００４】テレビジョン信号だけでなく、中央局と加
入者との間の両方向サービスの信号も伝送することがで
きる光通信システムはドイツ国特許第39 07 495 号明細
書に記載されている。これにおいて、中央局は加入者割
当て光導波体が一群の加入者に導かれているスター結合
器を含む前段装置と光導波体によって接続される。中央
局から加入者に送信されるこれらの信号は第１の波長を
有する光信号に周波数帯域として変換され、この光信号
は加入者に送信される。加入者から中央局に送信される
信号は加入者に割当てられた周波数を持つ信号に変換さ
れ、これらはスター結合器を介して第２の波長を有する
光信号として中央局に送信される。このタイプの光送信
システムによってサービスを与えられる加入者数はそこ
に示されるように光増幅器がスター結合器中に存在して
いても、このようなシステムにおいて比較的少数に限定
される。
【０００５】したがって、本発明の目的は、非常に多数
の加入者に適した上記のタイプの光通信システムを提供
することである。
【０００６】
【課題解決のための手段】この目的は、本発明の光ファ
イバ通信システムによって達成される。本発明は、中央
局と複数の加入者装置とを含み、加入者装置が多重星形
光ファイバネットワークを介して中央局に接続され、中
央局によって加入者装置に分配されるべき情報信号が第
１の周波数帯域に変換された後に加入者装置へ光ファイ
バネットワーク上を第１の波長λ1 を有する光信号とし
て送信される光ファイバ通信システムにおいて、第２の
周波数帯域に変換された加入者に割当てられた情報信号
を中央局から加入者装置へ第１の波長λ1 の光信号とし
て送信する手段と、第３の周波数帯域に変換された加入
者に割当てられた情報信号を加入者から同じ光ファイバ
ネットワークを介して中央局へ第２の波長λ2 を有する
光信号として送信する手段と、中央局から加入者へ送信
される第１の波長λ1 を有する光信号を増幅するために
多重星形光ファイバネットワークの連続した分岐点の間
に設けられている光ファイバ増幅器とを具備し、光ファ
イバ増幅器は、加入者装置から中央局へ送られる第２の
波長λ2 の光信号は増幅しないように構成され、さら
に、第２の波長λ2 の光信号の増幅が必要な位置におい
て光導波体から光信号を取出し、それを増幅し、光導波
体にそれを再注入する手段が設けられていることを特徴
とする。
【０００７】
【実施例】図１において、中央局全体が左側に示されて
おり、参照符号１で示されている。それは参照符号２で
示された、いわゆるケーブルテレビジョンヘッドステー
ションを含んでいる。その出力におけるケーブルテレビ
ジョンヘッドステーション２は80乃至 450ＭＨｚの帯域
幅、すなわちドイツ国連邦郵政局の同軸ケーブルテレビ
ジョンシステムＢＫ450 に類似したテレビジョンおよび
無線送信用の周波数帯域を持つ周波数分割多重信号を伝
送する。しかしながら、この周波数分割多重信号は同軸
ラインを介する通常の方法ではなく、本発明による光通
信システムを介して加入者に分配される。図３の周波数
帯域のグラフにおいて、ケーブルテレビジョン周波数分
割多重信号によって占有される周波数帯域はＦＢ1 で示
され、したがって同軸ラインであるケーブルテレビジョ
ンヘッドステーション２の出力から連続するラインもま
た図１においてＦＢ1 として示されている。
【０００８】このラインＦＢ1 はλ1 の、好ましくは15
50nmの波長を持つ出力光の強度変調のためにそれを使用
することによって光信号にそれを変換する電気・光変換
器３に上記のケーブルテレビジョン周波数分割多重信号
を供給する。光信号路において、例えば光ファイバ増幅
器10において任意の送信装置から下流方向に送信される
べき光信号の反射から変換器３を保護するためにアイソ
レータ９が設けられている。
【０００９】変換器３の光出力信号は上記の分配システ
ムの場合と同様に光ファイバネットワーク（以降記載さ
れる）によってそれらのうちの１つが代表として示さ
れ、Ｔi で示された非常に多数の加入者に送信され、こ
のプロセスで光ファイバネットワークの連続した分枝点
の間に配置された光ファイバ増幅器10および11によって
増幅される。
【００１０】中央局１から加入者に送信されるべき加入
者に割当てられた情報信号は、この加入者が光ファイバ
ネットワークによって接続されている中央局に配置され
たローカル交換機４から生じる。示された実施例におい
て、ローカル交換機４に接続された加入者数は1024であ
る。ローカル交換機４は、図３による周波数帯域のグラ
フにおいて周波数帯域ＦＢ2 を占有し、ほぼ470 乃至50
0 ＭＨｚの範囲の加入者に割当てられた周波数を持つ周
波数分割多重信号に非常に多数の信号を変換する変調装
置５へ1024個の並列な出力ラインを介してこれらの加入
者に送信されるべき加入者に割当てられた信号を供給す
る。周波数帯域ＦＢ2 は1024個のキャリアを含み、それ
らは約30ＫＨｚの周波数間隔を有し、それぞれ加入者に
割当てられた情報信号の１つにより周波数変調されてい
る。
【００１１】変調装置５によって生成された周波数帯域
ＦＢ2 を持つ周波数分割多重信号は、変換器３の波長と
同一の波長λ1 を持つ光信号にそれを変換する電気・光
変換器６に同様に示されたラインを通って伝送される。
この光信号は光ファイバネットワーク（後述される）を
介して加入者Ｔi に送信される。
【００１２】加入者Ｔi から中央局１は、第３の周波数
帯域ＦＢ3の1024までの、ほぼ30乃至60ＭＨｚの範囲の
（図３による周波数帯域）電気信号を含む例えば1300nm
の単一波長λ2 の混合光信号を受信する。これらの電気
信号は加入者割当てキャリアであり、以降説明されるよ
うに周波数変調によって加入者Ｔi から中央局に送信さ
れるべき加入者割当て情報信号にによってそれらキャリ
アが変調される。キャリアはほぼ30ＫＨｚの周波数間隔
を有する周波数帯域ＦＢ3 からのキャリア周波数を有す
る。
【００１３】波長λ2 を持つ受信された混合光信号は光
・電気変換器７において周波数帯域ＦＢ3 を持つ電気周
波数分割多重信号に変換され、その中に含まれた信号を
復調する復調装置８に同様にして示されたラインを通じ
て供給され、1024個の並列なラインを通ってローカル交
換機４にそれらを供給する。
【００１４】したがって、各加入者は示されたローカル
交換機４の入力および出力ラインのうちの２つを有す
る。これらに対して、変換回路（示されていない）が存
在し、これはローカル交換機４と変調および復調装置５
および８との各間において必要な信号変換、例えば２線
４線交換動作および呼出信号、ダイアル信号および信号
文字の変換を実行する。
【００１５】波長λ1 および波長λ2 を持つ光信号に対
する中央局１の上記の接続は以下のようにして光ファイ
バネットワークに接続される。
【００１６】中央局の変換器３および６の出力に現れる
同じ波長λ1 を持つ光信号は、光導波体接続部および光
導波体結合器20および21によって単一の光信号にグルー
プ化され、光導波体結合器21は光導波体結合器24および
25によって４つの光導波体ＬＡ1 乃至ＬＡ4 に分配され
る２つの光導波体部分22および23へのグループ化によっ
て形成された信号を分配する。結合器21，24および25は
３ｄＢ結合器であり、一方結合器20は波長選択性結合器
である。したがって、ケーブルテレビジョンシステムお
よび加入者に割当てられた信号の両者はこれらの各光導
波体によって中央局から加入者に伝送される。この伝送
方向は以下の説明においていわゆる下流方向と呼ばれ、
逆の伝送方向はいわゆる上流方向と呼ばれる。図面は光
導波体ＬＡ1 乃至ＬＡ4 に対する代表として光導波体Ｌ
Ａ4 を通る伝送を示す。
【００１７】光導波体ＬＡ4 は、多重星形光ファイバネ
ットワークの分岐点である結合器25から概略的に示され
たパワー分割器26に達し、したがって多数の例えば16個
のさらに続く光導波体ＬＢ1 乃至ＬＢ16を持つ光ファイ
バネットワークの分岐点である。結合器21および25にお
いて行われる信号分配の結果として、光導波体ＬＡ4 を
介して送信される光信号のレベルは低くなるため、それ
がパワー分割器26によって16個のＦＦ光導波体に分配さ
れることができる前に増幅が要求される。前に述べられ
た光ファイバ増幅器はこのために使用される。パワー分
割器26から反射された光信号からそれを保護するため
に、アイソレータ27が光ファイバ増幅器10とパワー分割
器26との間の光導波体中に挿入される。光ファイバ増幅
器10および光アイソレータ27は光増幅部Ａの一部分であ
り、これはこのような手段が光ファイバネットワークの
この点で要求された場合、上流方向に送信されるべき光
信号を増幅する手段を具備している。これらの手段は以
降説明される。
【００１８】これまで説明された結合器、パワー分割器
並びに挿入された増幅部分Ａおよび４つのパワー分割器
26を含む光導波体ＬＡ1 乃至ＬＡ4 は中央局１に近接し
て配置されていか、或は中央局に含まれていることが好
ましい。
【００１９】パワー分割器26から連続する光導波体ＬＢ
1 乃至ＬＢ16のうち各光導波体ＬＢ5 が示されており、
これは示されていない他の全てのものと同様に光ファイ
バネットワークの別の分岐点、パワー分割器28に達す
る。これは、代表的な光導波体ＬＣ7 および関係する加
入者Ｔi に対して示されているように加入者にそれぞれ
達する例えば16個のＦＦ光導波体ＬＣ1 乃至ＬＣ16に下
流方向に送信される光信号を分割する。パワー分割器26
および28はまた以下において結合器と呼ばれている。
【００２０】下流方向に送信された光信号を増幅するた
めに上記の光ファイバ増幅器11を含む増幅器セクション
Ｂがこれに対応した別の光導波体である光導波体ＬＢj
中に挿入されている。光ファイバ増幅器11の保護用の光
アイソレータは、結合器28および加入者の装置が非常に
少ない反射が生じるように構成されることができるなら
ば、その挿入される光ファイバネットワークの部分にお
いて要求されない。
【００２１】ある動作条件下において、増幅器セクショ
ンＡにおける光アイソレータ27を取除くこともできる。
【００２２】説明されたネットワークによって中央局に
接続された複数の加入者を代表する加入者Ｔi に存在す
る装置は以下図２を参照して説明される。加入者がノー
ド28を彼の装置に接続する光導波体を介して受信した光
信号は図３に示されたようにケーブルテレビジョン信号
用の周波数帯域ＦＢ1 および加入者に割当てられた信号
用の周波数帯域ＦＢ2 を含む電気周波数分割多重信号に
光・電気変換器30で変換される。この電気周波数分割多
BR>重信号はＫＬで示された電気同軸ラインを介して通
常加入者装置に配置された家庭ケーブルテレビジョン配
線に供給され、これによって１つ以上のテレビジョン受
像機31に送られる。ケーブルテレビジョン帯域ＦＢ1 を
通過させるバンドパスフィルタはこの同軸ライン中に挿
入されることができるため、標準方式のケーブルテレビ
ジョン信号を出力する。その出力はまた伝送点すなわち
ネットワークオペレータリスポンシビリティと加入者の
それとの間境界部分として考えられることができる。
【００２３】加入者が周波数帯域ＦＢ2 に含まれる加入
者に割当てられた信号の中で自分に対して意図された信
号を受信することを可能にするために、変換器30の電気
出力信号は同軸ラインを介して復調器32に送られる。こ
れは、加入者が自分に対して意図された信号、および説
明されたネットワークによって加入者に送信された加入
者割当て信号全体からこの信号だけを取出すことができ
るように個々の加入者に割当てられたキャリア周波数、
例えば500 ＭＨｚに調節される。したがって、加入者に
対して意図された信号、例えば電話信号は復調器32の出
力においてベースバンド位置に現れ、この信号は変換器
を通って通常の端末、例えば電話機に導かれる。
【００２４】加入者から中央局１に電話機またはデータ
信号を送信するために、加入者は変調器35を有し、これ
は、端末34が接続されている変換器33の出力からそれに
供給された信号を周波数帯域ＦＢ3 からの特定のキャリ
ア、例えば60ＭＨｚのキャリアを周波数変調することに
よって加入者に対して個別に割当てられた周波数位置に
変換する。加入者はまた変調によって生成された電気信
号の波長λ2 を持つ光信号に変換するために電気・光変
換器36および光ファイバ結合器37を有し、これは結合器
28と加入者との間の光導波体中に波長λ2 を持つ光信号
を注入する。結合器は実質的に変換器30の入力に波長λ
1 を持つ光だけを結合し、特に変換器30の入力の方向で
はなく、結合器28の方向にだけ変換器36の出力からの波
長λ2 を持つ光を結合する波長選択性結合器である。波
長λ2 は、以下説明されるように中央局１への伝送のた
めに有効な値である1300nmの値を有していることが好ま
しい。
【００２５】変換器33は、本発明による標準方式の端末
に出入りする信号の伝送のために要求される信号の変
換、例えば２線４線変換および呼出信号、ダイアル信号
および信号文字の変換を実行するため、端末34に接続さ
れたその接続は接続された端末に対する標準方式の信号
が存在するインターフェイスとして考えられる。
【００２６】説明されたシステムにおいて、加入者が有
することができる電話機またはデータ端末数は、上記の
周波数帯域において利用できるキャリア周波数の数が加
入者の数より大きい場合、周波数帯域ＦＢ2 およびＦＢ
3、すなわち１つ以上の電話機またはデータ端末から彼
に個別に割当てられることができる周波数の数に等し
い。
【００２７】以下、光信号がどのように上流方向に非常
に多数の加入者から中央局に送信されるのか、また全て
が同じ波長λ2 を有するもののいずれが送信されるのか
を説明する。原理的に、同じ光ファイバネットワークは
上記のように下流方向における信号伝送のために使用さ
れる。
【００２８】加入者と結合器28との間の光導波体ＬＣ1
乃至ＬＣ16において、波長λ2 を有する光信号の増幅は
要求されない。
【００２９】結合器28は、原理的にそれが分割率にした
がって下流方向に送信されるものと同じ方法で上流方向
に送信される信号を減衰するため上流方向に送信される
各光信号を減衰することは事実である。しかしながら、
計算によって示されているように、上流方向における光
信号の増幅はまた結合器28と結合器26との間で要求され
ないが、光信号が結合器26から光導波対ＬＡ4 に送信さ
れた後にだけ必要になる。図によって示されるように、
増幅器Ｂの位置において意図される上流方向に送信され
る信号の増幅はない。このような手段は、以降説明され
るように増幅器Ａの位置だけに存在する。しかしながら
結合器28における大きい分割率の場合、増幅器Ｂの位置
において増幅器Ａの位置におけるように上流方向におけ
る増幅が行われることもできる。
【００３０】増幅器セクションＡにおいて増幅され、全
て波長λ2 を有する上流方向に送信される光信号は中央
局１において結合器25（または24）、21および20を通っ
て上記の変換器７に送信される。上記のように、復調装
置８はローカル交換機４の各加入者割当て入力ラインが
加入者割当て信号の中からそれに正確に意図された信号
を供給することを保証する。
【００３１】上流方向に送信されるべき光信号の波長λ
2 はそれが信号が通過するシステムの素子に好ましいよ
うに選択される。1300nmの波長を持つ光信号は今日知ら
れているような1550nmに設計された光ファイバ増幅器に
おいて実際に減衰されない。この理由により、また1300
nmの波長において標準的光導波体が好ましい伝送特性を
有し、この波長の市販の光送信機および受信機が利用で
きるため、λ2 は1300nmの値を有するように選択される
ことが好ましい。
【００３２】安価な光送信機および受信機は800nm の波
長で利用できるが、増幅器セクションＢにおける波長λ
2 ＝800nm による光の減衰は、エルビウムドープされた
光ファイバが800nm で強く吸収するため大きい問題であ
る。
【００３３】説明されたように、部分ＬＡ4 すなわち増
幅器セクションＡにおいて上流方向に伝送される光信号
の増幅が要求される。上流方向に伝送された1300nmの光
信号の増幅は例えば図１に示されたようにすることで実
現されることができる。これらの手段は光導波体ＬＡ4
から1300nmの信号を取出す波長選択性光ファイバ結合器
40と、増幅された出力信号が第２の波長選択性結合器42
によって上流方向にさらに送信するために光導波体ＬＡ
4 中に注入される1300nmに対して最適化される光ファイ
バ増幅器41を含んでいる。必要な場合、光アイソレータ
43は反射された信号に対して光ファイバ増幅器を保護す
るために光導波体ＬＡ4 と光ファイバ増幅器41の出力と
の間に設けられることができる。光半導体増幅器はまた
光ファイバ増幅器41の代りに使用されることができる。
【００３４】図４を参照して以下に説明されるような手
段は、増幅器セクションＡの上流方向に送信された信号
の増幅のために図１に示された手段の代りに使用される
ことができる。
【００３５】図４は図１のものと異なる形式の増幅器セ
クションＡを示す。図１のもののように、図４による部
分は通常Ｅｒ3+をドープされたファイバ50、波長選択性
光ファイバ結合器51およびポンプソース52から構成され
る既知の光ファイバ増幅器10を含んでいる。結合器51と
して、光ファイバ増幅器10の出力に達するその結合器の
出力においてできる限り減衰されずに波長λ1 を持つ光
ファイバ増幅器10の入力から出力まで通過する光信号を
取出し、またドープされたファイバ11の方向にできるだ
け少ない損失によりポンプソース52に接続されたその結
合器の入力から980nm の波長λp を持つポンプソース52
によって生成されたポンプ光を出力する特性を有する波
長選択性光ファイバ結合器が使用されるべきである。
【００３６】本発明によると、波長λ2 （1300nm）を持
つ上流方向に送信される光信号は光導波体から取出さ
れ、増幅されてさらに上流方向に送信される。それら自
身知られている光ファイバ増幅器の結合器51の自由接続
部は、光導波体から波長λ2 を持つ上流方向に送信され
た光信号を取出すために使用される。それは光信号を電
気信号に変換する光・電気変換器54の入力を備えた光導
波体部分53を介して接続される。最も簡単な場合におい
て、変換器54の電気出力信号はポンプソースのレーザ駆
動装置に直接注入され、それによってポンプソース52に
よって生成された光の強度を変調する。
【００３７】上記において説明されるように変調電気信
号に含まれる周波数は30乃至60ＭＨｚ間の周波数帯域に
位置している。したがって、ポンプ光を変調するために
波長λi を有して光ファイバ増幅器の入力からその出力
まで（下流方向に）伝送される光信号が増幅ファイバ50
へ通過するときの増幅度を変調することは不可能であ
る。この観点から、原理的に全周波数はポンプ光によっ
て付勢可能な光ファイバのＥｒ3+ドープ材料のエネルギ
状態の寿命の逆数よりかなり大きい変調周波数、すなわ
ち１ＭＨｚより上の周波数であることが適切であり、周
波数帯域ＦＢ3 はその値の直ぐ上に位置されている。
【００３８】そうでなければ、変換器54の出力信号は図
４において破線で示され、参照符号55を付けられた補助
変調装置によって補助キャリア周波数を変調するため、
ポンプソースに適した変調信号が形成される。
【００３９】通常の動作において、ポンプ光の強度は非
常に高いため、結合器51から離れたファイバ50の端部か
らファイバ50で吸収されないかなりの部分が中央局１の
方向に光導波体中を通過し、さらに中央局１の方向に伝
送される。したがって、上流方向に送信される光信号は
図１に示されたようなλ2 の波長ではなく、λF の波長
で増幅器セクションＡによって中央局１に送信される。
【００４０】もちろんポンプソースが最初に変調されな
い光を生成し、変換器54の出力信号がポンプソースと直
列に接続された変調器においてポンプ光を変調するため
に使用されることもできる。この場合、ポンプソースに
よって生成されたポンプ光が変調される。
【００４１】上記の増幅器セクションＡの設計は前記ド
イツ国特許第P40 36 327号明細書に記載されており、ポ
ンプソースの変調によって送信される、そこに述べられ
た付加的な信号は結合器51の自由端部における除去およ
び光・電気変換によって利用可能である。変換器54の電
気出力信号がポンプソースの変調に対して十分に高いレ
ベルにされ、ポンプ光が中央局に対してさらに伝送を行
うことを保証するのに十分に強いという事実により、上
流方向に送信される信号はこの場合に要求される増幅を
与えられる。
【００４２】以下、図５を参照して図１の増幅器セクシ
ョンＡの第３の形態を説明する。それは図４によるもの
と同じ光ファイバ増幅器10を含んでいる。また図４と同
じ方法において既知の光ファイバ増幅器における結合器
51の自由接続端は、波長λ2 ＝1300nmを持つ光信号を電
気信号に変換する光・電気変換器54の入力に光導波体部
分53を介して接続される。変換器54の電気出力信号は、
波長λ2 ＝1300nmを持つ光信号にそれを変換する電気・
光変換器56の電気入力に供給される。変換器56の光出力
から光信号は、さらに上流方向に伝送するために中央局
（図面のの左側）の方向に増幅器セクションＡから至る
光導波体にそれを注入する波長選択性結合器59まで光導
波体部分58を通過する。この光信号は、変換器54が典型
的に増幅機能を実行するため変換器54の光入力信号と比
較すると増幅されている。
【００４３】下流方向だけでなく上流方向にも伝送され
る信号を増幅する光増幅器セクションＡはその形態にか
かわらず図１による実施例に対して示された部分だけで
なく、このタイプの“両方向”の増幅が要求されるシス
テム全体の任意の部分に挿入されることができる。図１
による実施例において、分配および対話の両サービスを
1,000 以上の加入者に供給するためにもやや高価なタイ
プの４つの増幅器セクションＡしか必要ないという利点
がある。
【００４４】中央局において、この非常に多数の加入者
は電気入力信号の大きい帯域幅（80乃至450 ＭＨｚ）の
ために高い直線性の、したがって高価なレーザを含んで
いなければならない単一の高価な光送信器が必要なだけ
である。
【００４５】２つの変換器３および６の入力側に位置さ
れた周波数帯域が分割および結合によってほぼ同じ大き
さにされた場合には、この要求は修正されることができ
るため、例えば１つの変換器は30乃至240 ＭＨｚの周波
数帯域を、また他のものは240 乃至450 ＭＨｚの周波数
帯域を処理しなければならない。
【００４６】システムはもちろん別の分枝点を付加する
ことによって拡大できるが、それは費用と利益との間の
関係が妥当であるか否かを各場合に考慮されなければな
らない。
【００４７】実施例のように16の値を有する代わりに、
結合器26および28から下流方向にさらに続く光導波体の
数はまたｎまたはｍの値を有することができ、これは例
えばｎ＝18，ｍ＝20のような16と同程度のものであるこ
とを述べなければならない。さらに、分枝が中央局の近
くまたはその中で行われる光導波体ＬＡ1 乃至ＬＡ4 の
数は実施例に示されるように４の値を有する必要はな
い。その数はまた例えば４と同程度の５のような異なる
値を有することもできる。
【００４８】以下、加入者に割当てられた信号が中央局
と加入者間で伝送される周波数の選択に関連した新しい
システムの修正を説明する。
【００４９】修正は図１および図２による実施例を参照
して説明されているように個別の加入者に対して割当て
られた周波数は永久的に割当てられるのではなく、ある
帯域からのｎ個の周波数のうちの１つおよび別の帯域か
らのｎ個の周波数のうちの１つを加入者に割当てる手段
が利用できる。ここでｎは加入者の数より明らかに小さ
い。この割当ては要求されたときに実行される。すなわ
ち両方向通信のために加入者と中央局との間の接続が実
際に要求されたときにのみ加入者がこれらの小さいｎ個
の周波数のうちの１つを割当てられる。加入者が別の加
入者との通信を望まず、また中央局に接続された加入者
によって呼ばれない限り、加入者は別の加入者に対して
利用できるｎ個の周波数のいずれも割当てられない。
【００５０】0.1 Ｅｒl の仮定上の最大トラフィック密
度に対して、ほぼ100 個のチャンネルは中央局と1000の
加入者との間の電話およびデータトラフィックを処理す
るためのほぼ1000の加入者の１グループに対して十分で
ある。
【００５１】周波数すなわちチャンネルの加入者への割
当ては、固定または静止割当てである、図１および図２
を参照して説明された割当てと対照的にダイナミック割
当てとして示されることができる。割当ては特定の時間
において周波数すなわちチャンネルがただ１つの加入者
に割当てられるため、全ての場合において加入者に対し
て個別的である。
【００５２】以下、図６乃至図８を参照して上記の実施
例から修正された実施例について説明する。図１による
実施例におけるように、中央局は検討中の加入者が光フ
ァイバネットワークを介して接続されているローカル交
換機４を備えている。上記の実施例と同じ方法におい
て、交換機４は変調器および復調器とそれぞれ接続され
た出力および入力接続部を有する。各加入者は中央局に
彼自身の変調器を有し、図６は交換機４に接続されたほ
ぼ1000の加入者の変調器を代表する２つの変調器ＭＺ1
およびＭＺ1000を示す。同じことは復調器にも該当し、
そのうちの２つだけが全ての代表として示され、ＤＺ1
およびＤＺ1000として表されている。
【００５３】例えば信号が交換機４から加入者Ｎo.１に
送信される場合、これは交換機の加入者出力Ａ1 におい
て現れ、そこからキャリアにそれを変調し、それによっ
て特定の周波数帯域にそれを変換する役目を有するこの
加入者の変調器ＭＺ1 に通過する。変調器の出力からの
変調された信号はパワー加算器61において特定の周波数
帯域を占有する周波数分割多重信号に結合される。各復
調器は図１に示されたように加入者全体から別の周波数
帯域を占有する周波数分割多重信号を受信し、そこに含
まれ、加入者に割当てられた周波数位置からベースバン
ド位置までの特定の加入者に属する信号を変換する役目
を有し、ここにおいてそれは交換機４の対応した加入者
入力に供給される。交換機４の全加入者入力のうち、２
つだけが示され、Ｅ1 およびＥ1000で表されている。パ
ワー分割器62は周波数分割多重信号の復調器に対する分
配のために使用される。これまで述べられたことに関す
る限り、図１を参照して説明された復調器との相違はな
い。
【００５４】著しい相違は各変調器および各復調器がｎ
個の周波数の１つに対して調節可能なことであり、ここ
でｎは加入者の数が1000ならば例えば100 の値を有す
る。換言すると、変調器がその入力信号を変調するキャ
リアの周波数および復調器が復調によって回復できる信
号により変調されたキャリアの周波数は固定されておら
ず、調節可能である。中央局に存在する周波数制御装置
63は、要求された場合にだけ周波数が加入者に割当てら
れ、また選択された割当てが加入者に対して個人ベース
である、すなわち同じ周波数は同時に複数の加入者に割
当てられないことを保証する。
【００５５】周波数制御装置63による変調器および復調
器への周波数の割当ては以下のように実行される：周波
数制御装置63はデータおよび制御ラインによって中央局
において加入者に対して与えられた全ての対の変調器・
復調器と接続される。加入者Ｎo.１の変調器・復調器対
の場合、このラインはＳ1 で示され、加入者Ｎo.1000の
変調器・復調器対の場合、それはＳ1000で示される。こ
れらのライン、特にバスラインは有効な加入者信号の送
信用のラインに対して使用されるものより明らかに細い
ラインとして図６に示されている。
【００５６】電話トラフィックに典型的である、加入者
と中央局との間の両方向通信は中央局すなわち交換機４
または加入者のいずれかによって開始される。換言する
と、交換機が加入者を呼出すか、或は加入者が交換機に
呼出信号を送信する。両場合において、周波数は設定さ
れるべき情報接続のために割当てられることが保証され
なければならない。
【００５７】第１の場合には、交換機が例えば加入者Ｎ
o.１に呼びを送ることを望んだとき、変調器ＭＺ1 は加
入者出力Ａ1 において交換機から加入者に向かう呼びに
典型的な状態が存在することを検出する。入力Ｅ1 と共
に出力Ａ1 がアナログ交換機の加入者接続すなわちａ，
ｂ配線を持つ加入者ライン用の旧式の接続を形成した場
合、これはａ，ｂ配線の特定の電流・電圧状態である。
これはＩＳＤＮ交換機のＳO インターフェイスを含むな
らば、これはこのようなインターフェイスにおいて交換
機から加入者に進む呼出信号の場合に典型的に存在する
呼出信号状態である。各場合に、変調器ＭＺ1 は呼びが
交換機から加入者Ｎo.１に送られることを検出し、周波
数制御装置にこの状態をラインＳ1 により通信する。こ
れはそれから変調器ＭＺ1 のために空いているチャンネ
ルを捜す。それはどの周波数によりそれらが情報信号を
送信するか否かを特定の制御およびデータラインを介し
て全変調器の位置を連続的に質問することによってこれ
を行う。このような連続的な質問に基づいて、ｎ個の占
有可能な周波数全体のいずれがその瞬間に占有されない
かということに関する情報は周波数制御装置に蓄積され
る。占有されない周波数を発見した場合、それは制御ラ
インＳ1 を介して変調器ＭＺ1 にこの周波数に対応した
制御命令を発生し、後者自身を発見された周波数に調節
させる。図６による実施例において、この周波数はｆi
で示されている。以降説明されるのは周波数帯域ＦＢ2
´のｎ個の周波数の１つである。
【００５８】図６による実施例の有効な特徴によると、
加入者は予め設定された量だけ互いに異なる２つの周波
数を２つの送信方向に対して常に割当てられる。例えば
周波数制御装置が加入者Ｎo.１の送信に対して960 ＭＨ
ｚの周波数ｆi を選択した場合、それはまた例えば60Ｍ
Ｈｚだけ低く、したがって検討中の例において900 ＭＨ
ｚの値を有する周波数ｆi ´を同じ加入者の復調器ＤＺ
1 に対して同時に選択する。
【００５９】加入者と中央局との間の両方向通信を開始
する、すなわち実際に中央局に呼びを送るのが加入者で
ある場合、加入者に対する周波数割当ては以下のように
行われる。
【００６０】図７は、加入者への周波数割当てに要求さ
れる本発明によるシステムの加入者装置Ｔi の一部分を
示す。特定の加入者に対する周波数割当てを説明するた
めにこの加入者装置は中央局に接続された1000の加入者
全体の加入者Ｎo.１のものと考えられる。図２の加入者
装置のように、それは変調器および復調器を含んでいる
が、しかしながらこれはこの場合周波数が調節可能であ
る。これらはＭＴ1 およびＤＴ1 で示されている。それ
らの周波数は周波数制御装置73によって調節される。
【００６１】加入者装置が中央局に送信することを望む
呼出信号が変調器ＭＴ1 の入力において加入者端末から
到達した場合、それはまたライン74を介して示された例
において周波数制御装置73の入力に直接的に或は変調器
を介して到達する。他方において、入力ライン75で周波
数制御チャンネルから入来するため、周波数制御装置73
は情報により周波数ｆ0を有する付加的なキャリアを変
調することによって、中央局の周波数制御装置６によっ
て加入者全体に連続的に送信された周波数の現在の占有
度に関する情報を連続的に受信する。このような情報の
受信から周波数制御装置は加入者から中央局への送信に
対して検討されることができる、すなわち別の加入者の
変調器にまだ割当てられていない自由な周波数に関する
知識を有する。この周波数の１つが占有されていない場
合、周波数制御装置73はその変調器ＭＴi をこの周波数
に調節させ、同時にその復調器ＤＴi を上記の予め設定
された固定量だけ異なっている別の周波数帯域からの周
波数に調節させる。図面において、変調器ＭＴi は周波
数ｆi ´によりキャリア上で中央局に呼びを変調し、中
央局にそれを送信し、また復調器ＤＴi はキャリア周波
数ｆi を持つ信号の受信のために調節されることが示さ
れている。
【００６２】周波数制御装置63，73によって制御される
中央局における復調器、例えばＤＺ1 および加入者にお
ける復調器例えばＤＴ1 はそれぞれの場合に存在し、ｎ
個の周波数の１つがそれらが属する加入者からの呼出信
号、或はそれらが属する加入者への呼出信号により変調
されたか否かを決定するようにそれらのために意図され
た周波数帯域を走査する。それらがこの走査状態で動作
している限り、それらは交換機または加入者端末に達す
る情報信号出力を阻止する。中央局側または加入者側の
加入者の復調器が走査された周波数の１つがこの加入者
に特定的に割当てられた呼出信号により変調されたこと
を決定した場合、復調器に含まれる周波数制御装置はこ
の周波数にそれを調節し、また発見された周波数と予め
設定された固定量だけ異なっている別の周波数帯域の周
波数に同じ変調器・復調器の対の変調器を調節する。
【００６３】例えば変調器ＭＺ1 が交換機４から加入者
Ｔi に送信される呼出信号のために例えばｆi の周波数
に周波数制御装置63によって調節された後、加入者Ｔ1
における復調器ＤＴ1 は周波数の走査によって周波数ｆ
i でそれに導かれた呼びを検出し、その後周波数制御装
置はこの周波数ｆi にそれを調節し、同時に変調器ＭＴ
1 を周波数ｆi ´（例えば 900ＭＨｚ）にそれを調節す
る。周波数制御装置は中央局においてこの周波数に復調
器ＤＺ1 を既に調節しており、同時に変調器ＭＺ1 の周
波数調節を行っている。
【００６４】別の場合において、それが中央局への呼び
の送信のために周波数制御装置73によって自由周波数ｆ
i ´（例えば 900ＭＨｚ）に調節された変調器ＭＴ1 で
あったならば、中央局における復調器ＤＺ1 は全ての受
信周波数を走査することによってこの周波数が加入者Ｔ
1 からの呼出信号により変調されることを決定する。こ
の後、それと接続された周波数制御装置は予め設定され
た固定量だけ高い周波数ｆ1 （例えば 960ＭＨｚ）に変
調器ＭＺ1 を調節するように機能する。
【００６５】中央局中のものまたは加入者におけるもの
のいずれかがその入力ラインの状態から加入者が呼び終
了状態またはデータ送信終了状態になったことを検出し
た場合、それは調節されたキャリア周波数により送信す
ることを停止し、したがってこれを解除する。同時に周
波数制御装置は、関連した復調器が受信周波数と考えら
れている周波数を走査する状態に変化することを保証す
る。
【００６６】中央局の周波数制御装置が変調器に対する
自由周波数を発見するために変調器の状態を質問するこ
とは上記のように説明された。上記のように加入者の変
調器・復調器対の送信および受信周波数は互いに固定さ
れた関係であるため、中央局における周波数制御装置は
変調器の状態を連続的に質問する代わりに、復調器によ
り復調器に対して与えられた周波数帯域の連続的な走査
の結果から自由な周波数に関する知識を得ることもでき
る。対応した方法において加入者に関して、周波数制御
チャンネルにおいて中央局により受信された周波数の占
有状態に関する情報を評価する代わりに、周波数制御装
置が復調器に対して与えられる周波数帯域の連続的な走
査から復調器に対する自由な周波数に関する知識を得る
ことができる。この場合、一般に周波数制御チャンネル
の設定を取除くことができる。
【００６７】復調器は加入者特定呼出信号の検出後にそ
れらの情報信号出力を解除することも述べられるべきで
ある。また図６に示されたような中央周波数制御装置63
の代わりに加入者に割当てられた周波数制御装置は図７
を参照して加入者に関して説明されたように中央局に設
けられることができることも述べられるべきである。こ
の場合、中央局で決定し、蓄積した情報の代わりに加入
者特定復調器による走査を評価するタイプの制御装置が
使用される。
【００６８】別の変形としては、中央局側において変調
器・復調器対の数が加入者の数と同じでなく、利用でき
る周波数チャンネルの数と等しい場合、すなわちこの例
において1000ではなく100 だけである場合、変調器・復
調器は固定された周波数に設定され、スイッチング装置
は通常の交換機４と変調器との間に存在し、これがその
時点でフリーな変調器の入力を通常の交換機の出力に接
続し、また交換機の呼出された加入者の接続部の入力を
復調器の出力に接続する。中央局に存在する装置のこの
タイプの構造により、加入者が必要に応じて加入者特定
ベースで割当てられる２つの送信方向に対して１対の周
波数を有することが保証される。
【００６９】図６による実施例において、異なる加入者
が異なる周波数を割当てられ、同じ加入者に割当てられ
た変調器および復調器に割当てられた周波数が互いに特
定の関係であることが選択された周波数のグラフによっ
て示される。
【００７０】図８は上記の周波数が位置される周波数帯
域の位置を示している。周波数帯域ＦＢ2 ´は中央局か
ら加入者に送信するために設けられ、周波数帯域ＦＢ3
´は逆方向の送信のために設けられ、前者は後者の上方
に位置されている。図３による周波数計画のグラフと対
照的に、両者はテレビジョン信号のような加入者に分配
される信号のための周波数帯域ＦＢ1 の上方に配置され
る。周波数帯域ＦＢ3 ´は860 乃至900 ＭＨｚを範囲と
し、周波数帯域ＦＢ2 ´は920 乃至960 ＭＨｚを範囲と
する。この位置に対して、周波数帯域ＦＢ1はＦＢ1 ´
によって示されている図３に示されたものに比較して明
らかに増加されることができる。
【００７１】記載された可変的な周波数割当てによっ
て、加入者接続部のために与えられる帯域幅に関してフ
レキシブルな方法で周波数割当てを実行することができ
る。加入者接続部が通常の電話サービス用の接続である
場合、チャンネル割当てにおいてこのような狭い帯域チ
ャンネルからの小さい分離が行われることができ、一方
大きいチャンネル分離は例えばＩＳＤＮチャンネルまた
は例えば２Ｍビット／秒のかなり大きい帯域幅を持つチ
ャンネルのような大きい帯域幅を持つチャンネルが含ま
れる場合に調整可能である。別の利点は、全体的に小さ
い数のチャンネルが要求されるため、形成される周波数
分割多重信号用の帯域幅が節約され、これが周波数分割
多重信号の光送信を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシステムの基本構造図。
【図２】図１によるシステムの加入者装置に配置された
装置のブロック図。
【図３】本発明のシステムによる信号伝送に使用される
信号の第１の周波数帯域計画のグラフ。
【図４】図１の増幅器の部分Ａの第２の実施例の図。
【図５】図１の増幅器の部分Ａの第３の実施例の図。
【図６】加入者に周波数をダイナミックに割当てるため
の中央局に配置された装置の実施例のブロック図。
【図７】加入者に周波数をダイナミックに割当てるため
の加入者装置に配置された装置の実施例のブロック図。
【図８】本発明のシステムにしたがった信号送信に使用
される信号周波数の第２の周波数帯域計画のグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｍ 3/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｊ Ｈ０４Ｎ 7/22 // Ｈ０４Ｎ 7/16 (72)発明者 アドルフ・ベイガンク ドイツ連邦共和国、7000 シュツットガ ルト 31、ムッゲンストゥルマー・シュ トラーセ ９ (72)発明者 ロルフ・ハイデマン ドイツ連邦共和国、7146 タム、バイン スベルガー・ベーク 14 (56)参考文献 特開 昭61−30139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26801（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266725（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−5948（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭62−502146（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H04N 7/10 H04N 7/14 - 7/173 H04N 7/20 - 7/22 H04M 3/00 H04M 3/16 - 3/20 H04M 3/38 - 3/40 H04M 7/00 - 7/16

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央局と複数の加入者装置とを含み、加
    入者装置が多重星形光ファイバネットワークを介して中
    央局に接続され、中央局によって加入者装置に分配され
    るべき情報信号が第１の周波数帯域に変換された後に加
    入者装置へ光ファイバネットワーク上を第１の波長（λ
    1 ）を有する光信号として送信される光ファイバ通信シ
    ステムにおいて、 第２の周波数帯域に変換された加入者に割当てられた情
    報信号を中央局から加入者装置へ前記第１の波長
    （λ 1 ）の光信号として送信する手段と、 第３の周波数帯域に変換された加入者に割当てられた情
    報信号を加入者から同じ光ファイバネットワークを介し
    て中央局へ第２の波長（λ 2 ）を有する光信号として送
    信する手段と、 前記中央局から加入者へ送信される第１の波長（λ 1 ）
    を有する光信号を増幅するために前記多重星形光ファイ
    バネットワークの連続した分岐点の間に設けられている
    光ファイバ増幅器とを具備し、前記光ファイバ増幅器は、 前記加入者装置から前記中央
    局へ送られる第２の波長（λ 2 ）の光信号は増幅しない
    ように構成され、さらに、 第２の波長（λ 2 ）の光信号の増幅が必要な位
    置において光導波体から前記光信号を取出し、それを増
    幅し、光導波体にそれを再注入する手段が設けられてい
    ることを特徴とする光ファイバ通信システム。
  2. 【請求項２】 多重星形光ファイバネットワークは複数
    の光導波体に分枝しており、それらの光導波体はそれぞ
    れ接続されたｎ個の出力光導波体を有するパワー分割器
    に導かれ、前記ｎ個の光導波体はそれぞれパワー分割器
    に導かれ、そのパワー分割器のｍ個の光導波体がそれぞ
    れ加入者装置に導かれていることを特徴とする請求項１
    記載のシステム。
  3. 【請求項３】 光導波体から中央局に送信される光信号
    を取出し、それを増幅し、光導波体にそれを再注入する
    手段は波長選択性光ファイバ結合器および増幅される光
    信号の波長に対して最適化された光ファイバ増幅器を具
    備していることを特徴とする請求項１または２記載のシ
    ステム。
  4. 【請求項４】 光導波体から中央局に送信される光信号
    を取出し、それを増幅し、光導波体にそれを再注入する
    手段は、反対方向の光信号増幅用の光ファイバ増幅器の
    ための波長選択性のポンプ結合器と、光・電気変換器
    と、および反対方向の光信号増幅用の光ファイバ増幅器
    にポンプ光を供給するポンプソースとを含み、前記手段
    は増幅されて中央局に送信される光信号がポンプ結合器
    の１つのポートから光・電気変換器の入力に供給される
    ように接続され、前記光・電気変換器の電気出力信号は
    ポンプソースによって生成されたポンプ光を変調するこ
    とを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
  5. 【請求項５】 光導波体から中央局に送信される光信号
    を取出し、それを増幅し、光導波体にそれを再注入する
    手段は、反対方向の光信号増幅用の光ファイバ増幅器の
    ための波長選択性のポンプ結合器と、光・電気変換器
    と、電気・光変換器と、および光導波体に電気・光変換
    器の光出力信号を結合する波長選択性光ファイバ結合器
    であることを特徴とする請求項１または２記載のシステ
    ム。
  6. 【請求項６】 中央局から加入者装置へ情報信号を送信
    する手段は、第２の周波数帯域からのｎ個の周波数のう
    ちの１つを要求に応じて個別ベースで加入者装置に割当
    てる周波数制御装置を備え、加入者装置から中央局へ情
    報信号を送信する手段は、第３の周波数帯域からのｎ個
    の周波数のうちの１つを要求に応じて個別ベースで加入
    者装置に割当てる周波数制御装置を備え、ここでｎが加
    入者数より小さいことを特徴とする請求項１または２記
    載のシステム。
  7. 【請求項７】 加入者装置に割当てられた情報信号を送
    信する手段は、中央局で各加入者装置当り１対の変調器
    ・復調器を、また加入者装置において１対の変調器・復
    調器を含み、 割当てられた周波数帯域から加入者装置に割当てられた
    周波数は、加入者装置に送信される情報信号により中央
    局で変調器によって変調された搬送波周波数であり、こ
    の変調された搬送波周波数の信号が加入者装置装置にお
    いて受信されて復調器によって復調され、 第３の周波数帯域から加入者装置に割当てられた周波数
    は中央局に送信される情報信号で加入者装置において変
    調器によって変調された搬送波周波数であり、この変調
    された信号が中央局において受信されて復調器によって
    復調されることを特徴とする請求項６記載のシステム。
  8. 【請求項８】 加入者装置に上記の周波数を割当てる手
    段は第２の周波数帯域からの１つの周波数および第３の
    周波数帯域からの１つの周波数を選択し、これらは一定
    の予め設定された量だけ互いに異なっていることを特徴
    とする請求項７記載のシステム。
  9. 【請求項９】 中央局に設けられている周波数制御装置
    は、中央局と加入者装置との間の両方向通信が中央局か
    ら開始されるとき、第２の周波数帯域の前記ｎ個の周波
    数の中で別の加入者装置によって占有されていない周波
    数を探索し、中央局において加入者装置に設けられてい
    る変調器をこの周波数に調節し、一定の予め設定された
    量だけ変調器に対して発見された周波数と異なっている
    第３の周波数帯域中の周波数に中央局における同じ加入
    者装置に属している復調器を調節するように構成され、加 入者装置装置に設けられている周波数制御装置は、加
    入者装置と中央局との間の両方向通信が加入者装置から
    開始されるとき、第３の周波数帯域の前記ｎ個の周波数
    の中から別の加入者装置によって占有されていない周波
    数を探索し、加入者装置における変調器をこの周波数に
    調節し、一定の予め設定された量だけ変調器に対して発
    見された周波数と異なっている第２の周波数帯域中の周
    波数に同じ加入者装置に存在する復調器を調節するよう
    に構成され、 中央局において各加入者装置に対応してそれぞれ設けら
    れている各復調器および加入者装置に設けられている復
    調器に対して周波数が割当てられていないときには、そ
    の復調器が設けられている中央局または加入者装置の具
    備している周波数制御装置は、前記探索して発見した周
    波数にその復調器を調節するように構成されていること
    を特徴とする請求項８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 中央局に設けられている周波数制御装
    置は、ｎ個の周波数とは別の周波数（ｆ 0 ）の搬送波を
    ｎ個の周波数の実際の占有状況についての情報により変
    調し、その変調された信号が全ての加入者装置に送信さ
    れ、加入者装置に設けられている周波数制御装置は、そ
    の加入者装置がまだ周波数を占有していないとき、この
    送信されて受信された信号を使用して占有されていない
    周波数を探索するように構成されていることを特徴とす
    る請求項６記載のシステム。
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