JPH01126037A - 光遠隔通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、光通信網のビット同期化に係り、特に海洋中
に水没される通信網に関する。本発明は、信号が無発光
間隔により離散された発光パルス形態を呈するシステム
について有用である。

（従来の技術） 大多数の海底ケーブルは二終端点のみ、即ち各端に一終
端点のみを有する。一方、大容量の光通信システムは、
例えば大西洋横断ケーブル又は太平洋横断ケーブル等の
海底ケーブルの超広域稼働を可能にし、かつ水没される
光ケーブルを用いて水没される光通信中継点（複数の入
力ファイバーと一本の出力ファイバーを有する）に接続
される複数の終端点を提供するにあたり便宜である。

水没される設備を可能な限り単純化する為に、複数の中
継点を全て受動性にすることが提案されている。即ち、
その中継点の出力を位相及び振幅の相互関係が保持され
る種々の入力の単純結合とする。そのためには、複数の
入力パルスが同時発生すべきではなく、かつ中継点にお
ける該入力の位相関係が適正であることが重要である。

送信器は地理的に広域散在されるであろうが、この状況
においても、一定の位相関係が設定できよう。しかしな
がら、中継点における上記関係は光ファイバーに沿った
該中継点への伝送時間と関連する。ファイバーは海の温
度環境に晒されるため、その温度は例えば日周的又は季
節周期的に変動する。屈折率、延いては伝送速度は温度
に依存する。従って、送信器だけによって上記中継点に
おける位相関係を制御することは不可能である。

（発明が解決しようとする課題） 上述されたように従来技術においては、広域に亙る光遠
隔通信システムに使用される光ファイバーは環境温度等
の影響を受は屈折率が変化し、その結果、該光ファイバ
ー内において伝送される複数のトラフィックパルス信号
の伝送速度が変化し該信号の位相相互関係が適正維持さ
れることができなくなるという問題があった。従って、
本発明の目的は、中継器において複数の信号を結合する
に際し該信号間の位相ずれ（位相エラー）を検出し該エ
ラーを表す信号を所定の送信局に返信し、該送信局にお
いて伝送信号の位相調整を行ない以て安定した光遠隔通
信をもたらす光遠隔通信システムを提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段及び作用）本発明によれ
ば、パルス間隔均等性は中継点の後において、例えば中
継点の後の最初の中継器においてａｌｌ定され、その不
整合を示すエラー信号は所定の送信器へ返信され、該送
信器において上記信号によって示されるエラーを減少す
るように、例えば位相遅延手段の調整によってその送信
位相を調整する。

本発明の好ましい実施例によれば、中継点は二本の入力
ファイバー及び−本の出力ファイバーを有する。二種の
入力信号、即ち上記二本の入力ファイバーの各信号は等
しいビット（伝送）速度を有する。各入力は“マーク（
ｍａｒｋ）’　と共に“スペース（ｓ　ｐ　ａ　ｃ　ｅ
）“を有するため、出力ビットはインターリーブされる
。本実施例においては、エラー検出器は、便宜的に、結
合された信号のビット速度の半分、即ち二種の入力信号
の各ビット速度に設定される狭通過帯域フィルターの構
成を用いる。結合された信号が等間隔を有するパルスか
ら成る時、上記フィルターの出力は最小となる。上記間
隔が不均等になるとフィルターに出力が生じる。該フィ
ルター出力は送信器に返送される。該出力は例えば周期
的にディジタル信号に変換されて送信器に返送される。

二個の送信器のうち一方は位相固定 （ｆ　１ｘｅｄ　　ｐｈａｓｅ）送信器と称され、他方
は位相可調整（ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｐｈａｓｅ）送信
器と称される。この可調整送信器は調整可能な信号位相
遅延手段を含む。従って、この送信器が位相エラーを示
すエラー信号を受信すると、該エラー信号を最小化する
ように位相遅延が調整される。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の一実施例につき説
明する。

第１図に示された通信網は三箇所の地上送信器、即ち位
相固定送信局１０（第一の送信局）及び位相可調整送信
局１１（第二の送信局）を含み、これらは水没された（
海底に埋設される）光ファイノ（−１２、１３を介して
中継点１４（受動性の中継点）に接続される。中継点１
４は地上受信局１５に光ファイノく−１６によって接続
される。光ファイ／（−１２，１３゜１６はケーブル（
図示せず）に含まれる。更にこのシステムは、例えば略
５０乃至１００マイルの適当な間隔をおいて存在する中
継器を含むが、そのうちの−個の中継器のみが第１図に
示されている。

これは中継点１４の後の最初の中継器であり一次中継器
１７（一次受信局）である。中継器１７は位相可調整送
信局１１における位相制御に有用なモニタリング装置を
具備する。これらの構成は本発明の大きな特徴であり以
下に詳細に説明する。信号波形は中継器１７において再
度タイミングを図られるが、全てのタイミングが再度図
られる前に位相エラーが測定されることが重要である。

光ファイバー１２．１３内の信号は、無発光間隔により
離散された発光パルス形態を呈するゼロ復帰（ＲＺ）信
号である。標準的な間隔はパルスと同等の長さである。

中継点１４は光方向性結合器である。光ファイバー１Ｂ
への出力は入力信号の総和の非ゼロ復帰信号である。タ
イミングの相互関係は保持される。

第２図は理想化された信号のタイミング（位相）を示し
ている。波形Ｓ１は位相固定送信局１０から光ファイバ
ー１２に到達するパルスを示し、波形Ｓ２は位相可調整
送信局１１から光ファイバー１３に到達するパルスを示
している。位相可調整送信局１１の同期化は、完全作動
時には、これらの三信号列の位相が全く重畳しないよう
に調整される。従って、出力ファイバー１６における信
号は波形Ｓ３となる。

しかしながら、これらの信号の伝送速度は一定ではない
ため、結合された信号は随時第３図に図示されるような
凹凸波形になる。この凹凸波形は光ファイバー１２．１
３内の変化による。送信局１０゜１１の双方とも凹凸波
形発生に関与するにも拘らず、−送信局のみが、例えば
送信局１１のみが波形Ｓ３に示されるような等間隔を有
するパルスを保持する為の調整手段を含む。間隔を是正
する構成は中継器１７と送信局１１との間に配設され−
る。

中継器１７はその大部分において従来構成である。

中継器１７は、光ファイバー１６から光信号を受は該信
号を電気信号に変換し増幅し形成する検出回路４０を具
備する。中継器１７の出力は、システムの仕様に適応す
る信号を供する為に適合されたレーザー回路４１によっ
てもたらされる。

レーザー回路４１は弁別器４２によって制御され、該弁
別器は検出回路４０からの信号及びフィルター４３から
のクロック信号を受ける。これは入力信号を反復する新
信号を再生する為に適合される従来構成である。フィル
ター４３は、上記の結合信号のビット速度と等値の周波
数に同調された、例えば弾性表面波フィルター等の狭通
過帯域フィルターである。上述されたように、ケーブル
は通常は複数のファイバーから成り、従って、中継器１
７は各ファイバーにつき一個の複数の上記回路配列を含
む。中継器１７は更に共通監視回路４６を具備し、該監
視回路は中継器内の機能をモニターしてディジタル信号
を監視チャンネル４７によって地上に返信する。（チャ
ンネル４７は通常、時分割多重方式であり、データ項目
及び各ファイバーによるデータは地上において分離され
ることができる。チャンネル４７は特殊な一本の光ファ
イバー又はトラフィックとの複合として構成される。多
くの海底光通信システムにおいては、このチャンネルは
ケーブルの中心のキングワイヤーとファイバー及びキン
グワイヤーを取巻く管状パワー導体により形成される同
軸を用いた電気システムとして構成される。）監視回路
４Ｂから他の回路への接続構成は公知であり図中には示
されていない。

上記の構成要素に加えて、中継器１７は複数の検出フィ
ルター４４、好ましくは弾性表面波フィルターを更に具
備する。即ち、各ファイバーにつき一個の検出フィルタ
ー４４があり、従って各ファイバーの同期化は個々にモ
ニターされ制御される。各検出フィルター４４はフィル
ター４３の周波数の１／２の周波数、即ち第２図の波形
Ｓｌ、Ｓ２に定められた周波数の狭通過帯域を有する。

検出フィルター４４の出力のパワー（又は他の等価パラ
メーター、例えば振幅）はＡ／Ｄ変換器４５においてデ
ィジタル化され監視回路４Ｂに送られ、該パワーはこの
監視回路により監視チャンネル４７を介して地上に送信
される。

インターレースが完全である時には、検出フィルター４
４からの出力は存在しない（しがし僅かなノイズは通常
存在する）。例えば第３図に示されるようにインターレ
ースが不規則になると、検出フィルター４４のパワー出
力は増大し、従って、より大なる値がチャンネル４７に
より地上に返信される。

第３図において、どの局からパルスが発生しているかに
ついては判別不能であることに注意されたい。従ってエ
ラー信号は、エラーの大きさのみ示し方向は示さない。

エラー信号（全ファイバーに関する）は、共通の監視チ
ャンネル４７を介して、送信局１１及び該送信局に関連
する第５図に示された部分に送られる。

この送信局の大部分はボックス５ｏによって示され、該
ボックスは例えばレーザー５１等の光伝送手段を位相可
変遅延手段５２を介して制御する。監視チャンネル４７
を介して受信されるエラー信号はマイクロプロセッサ−
５３内に格納される。エラー信号はエラーの方向を示さ
ないため、上記マイクロプロセッサ−は無作為選択され
た方向に僅かな位相調整を行ない、該選択の結果を確め
る為に待機状態となる。エラーが良化する場合、マイク
ロプロセッサ−はエラーを除去する為に上記方向と同一
方向に更なる調整を行なう。エラーが悪化する場合は上
記方向と反対方向に第二の調整が行われる。

従って、送信局１１はファイバー１６における均等間隔
を保持する為の位相遅延調整が可能である。

実際の使用に際しては、送信局１１は通信システムの部
分を形成し該システムからのトラフィック信号を受信す
る。システム及び送信局１１のビット速度を規定するシ
ステム仕様はあるだろう。しかしながら、送信局１１は
上記システムを制御できず、特に、受信するトラフィッ
ク信号の位相即ちタイミングを制御することはできない
。送信局１１の出力はその信号が中継器１７において適
正な位相関係を有するようにタイミングが図られる。従
って、上記出力のタイミングは位相固定送信局１０によ
り（間接的に）制御され、位相可調整送信局１１はそれ
によっては制御できない二種のタイミングの要請に従わ
なければならない。

従って、送信局１１内に緩衝記憶装置（以下、バッファ
と略称する）を含むことは有用である。このバッファは
トラフィック信号到達時にそれを受信し格納するように
接続される。更にこのバッファは、各ビットが伝送され
る瞬間を決定するクロック（即ち各ファイバーにつき一
クロック）の制御下でファイバー１３にトラフィック信
号をもたらす為にも接続される。上述された位相補正は
上記クロックの位相調整により達成される。高性能であ
る為には中継器１７における正確な位相調整が要請され
ることから、クロックの独立した各調整はビット期間（
ｂｉｔ　　ｐｅｒｉｏｄ）の微小部分である。従って、
各クロック調整はバッファに僅かな差異のみもたらし、
即ちバッファ内トラフィック残留時間を極、めで僅かに
増加又は減少する。

例えば数秒間までの短ビツト期間については、入力ビツ
ト速度は出力ビツト速度に正確に一致しており、上述さ
れたクロックの微調整は送信局１１の他部分又は入出力
の平衡に何の影響も及ぼさない。それに対して、例えば
数時間又は数日の、長ビツト期間については、上記平衡
は要請されないことがある。従って、−年を超える伝送
時間の変動は略５００ビット期間（数１００マイルの距
離だけ離れた中継点１４への伝送速度６００Ｍｂｉｔｓ
／ｓｅｃに関する）のオーダーである。従って、多くの
調整の蓄積結果は５００ビット期間（又は平均値から＋
２５０乃至−２５０ビット期間）に達することが予測さ
れる。

上記変動に対処するに充分な規模のバッファを提供する
ことは困難であろう。

一般に、遠隔通信システムを規定ビット速度に対して正
確に制御することは困難であり、従って伝送時間変動が
ない場合においても同様の矛盾が予想される。従って、
送信局１１は、公知の概同時的な（ｐｌｅｉｓｉｏｃｈ
ｒｏｎｏｕｓ）システムにおけるエラー補正を行う概同
時的操作及び技術の一例である。非本質的なビットが適
宜挿入削除される補正（ｊｕｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）
はこの種のシステムの一例である。

上述されたように、クロックは中継器１７における位相
を制御するが、多くの微調整の蓄積結果は、バッファに
格納されるトラフィックの総量が不都合に過剰又は過少
になることを誘起するであろう。

上記補正システムは、上記のバッファ内容が過少時には
ビットを挿入し該内容が過剰時にはビットを削除する。

従って、そのバッファ内容は実質的な蓄積結果にも拘ら
ず好都合なレベルに維持される。（クロック及びバッフ
ァは図示せず）。

変形例（図示せず）においても補正方向は決定される。

この場合には、ファイバー１３内の信号の振幅はファイ
バー１２内の信号の振幅の９９％乃至９５％に維持され
る。この非対称性は位相調整が完全な時においても非ゼ
ロ出力をもたらす。更にこの非対称性は、クロック信号
をトラフィック信号から引出可能にしかつフィルター出
力の該引出クロック信号に対する位相ずれ（移相）の測
定を可能にする。従って、大きさ及び方向を含むエラー
信号が得られ、これにより補正が容易になる。

このような構成は水没された設備がより複雑な場合は不
利となろう。

三周以上からの信号の結合も可能である。例えば、四周
からの信号を結合する為に、二組の信号対は第４図に示
されている中継器１７を夫々有する三箇所の中継点を用
いて結合される。その後、この二系統は第三の中継点及
びエラー信号を三箇所の地上局に送信する中継器を用い
て結合される。

数周からの信号が結合される際にこれら最初の送信局が
前述のスペース（ｓ　ｐ　ａ　ｃ　ｅ）より長い間隔の
使用が必要となろう。四箇所の送信局がある場合、イン
ターレース可能である為には間隔は（少なくとも）パル
スの二倍長でなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は水没された中継点及び中継器を含む海底通信網
に適用される本発明の光遠隔通信システムの一実施例を
示す図、第２図は第１図に示した中継点の前後に発生す
る信号の理想化された波形を示す図、第３図は位相エラ
ーに起因した不均等間隔の信号波形を示す図、第４図は
本発明による中継器を示す図、第５図は本発明による送
信局を示す図である。 １０、１１・・・送信局、１２．１３．１８・・・光フ
ァイバー、１４・・・中継点、１５・・・受信局、１７
・・・一次中継器、４０・・・検出回路、４１・・・レ
ーザー回路、４２・・・弁別器、４３・・・フィルター
、４４・・・検出フィルター、４５・・・Ａ／Ｄ変換器
、４６・・・監視回路、４７・・・監視チャンネル、５
０・・・ボックス、５■・・・光伝送手段（レーザー）
、５２・・・位相可変遅延手段、５３・・・マイクロプ
ロセッサ−〇 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 手続補正書坊式） １．事件の表示 特願昭６３−１７２８１１号 ２、発明の名称 光遠隔通信システム ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　ブリティッシュ拳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 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル昭和
　　年　　月　　日 ６、補正の対象 委任状およびその訳文１図狛

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一の送信局と、第二の送信局と、一次受信局と
   を具備して成る光遠隔通信システムにおいて、前記第二
   の送信局は該送信局の伝送信号の位相遅れを調整する位
   相可変遅延手段を含み、前記一次受信局は光ファイバー
   ケーブルにより前記第一及び第二の送信局に接続され以
   て前記第一及び第二の送信局からの独立したパルス状光
   トラフィック信号を受信するように適合され、かつ該ト
   ラフィック信号中のパルス間隔に応答して該トラフィッ
   ク信号の不均等性を示すエラー信号を生成するエラー検
   出手段と、前記エラー信号を前記光ファイバーケーブル
   を介して前記第二の送信局へ伝送するエラー信号伝送手
   段とを含み、前記第二の送信局は、前記位相可変遅延手
   段を制御するように機能的に接続され前記エラー信号を
   受信し該エラー信号により示される位相エラーを最小化
   する制御手段を含むことを特徴とする光遠隔通信システ
   ム。
2. （２）前記光ファイバーケーブルは、前記第一の送信局
   に接続される第一の入力ケーブルと、前記第二の送信局
   に接続される第二の入力ケーブルと、前記一次受信局に
   接続される一本の出力ケーブルとを含み、前記光遠隔通
   信システムは前記第一及び第二の入力ケーブルが前記出
   力ケーブルに接続される受動性の中継点を含むことを特
   徴とする請求項１に記載の光遠隔通信システム。
3. （３）請求項１に記載の光遠隔通信システムに有用な受
   信局において、前記パルス状光トラフィック信号を受信
   しかつ電気信号に変換する手段と、該電気信号の間隔不
   規則性に応答するエラー検出手段と、前記エラー検出手
   段により生成されたエラー信号を伝送する伝送手段とを
   具備して成ることを特徴とする一次受信局。
4. （４）前記エラー検出手段は前記トラフィック信号周波
   数の１／２に同調されたフィルター及び該フィルターの
   出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器の構成を
   用いることを特徴とする請求項３に記載の受信局。
5. （５）前記フィルターは弾性表面波フィルターであるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の受信局。
6. （６）請求項１に記載の光遠隔通信システムに有用な送
   信局において、光ファイバー内へのトラフィック信号伝
   送に好適な光伝送手段と、該光伝送手段の出力信号の位
   相を調整する位相可調整遅延手段と、前記送信局の外部
   で発生される位相エラー信号を受信するように適合され
   る制御手段とを具備して成り、前記制御手段は前記位相
   可調整遅延手段に機能的に接続され以て受信信号により
   示される位相エラーを減少する為に前記位相遅れを調整
   することを特徴とする送信局。
7. （７）複数の光ファイバー内にトラフィック信号を伝送
   する複数の光伝送手段を具備して成り、前記光伝送手段
   の各々は各出力信号の位相を調整する個々の位相可調整
   遅延手段を有し、前記光伝送手段の全てに関する位相エ
   ラー信号を受信しかつ該位相エラー信号を分離し以て夫
   々の伝送手段に関する位相エラーデータにより前記位相
   遅延手段の各々を制御するように制御手段が適合される
   ことを特徴とする請求項６に記載の送信局。
8. （８）第一の地上送信局と、第二の地上送信局と、水没
   された一次中継器とを具備して成る光遠隔通信システム
   において、前記第二の地上送信局は該送信局の伝送信号
   の位相遅れを調整する位相可変遅延手段を含み、前記水
   没された一次中継器は水没された光ファイバーケーブル
   システムにより接続され、該光ファイバーケーブルシス
   テムは前記第一の地上送信局に接続される第一の入力ケ
   ーブルと、前記第二の地上伝送局に接続される第二の入
   力ケーブルと、前記水没された一次中継器に接続される
   一本の出力ケーブルと、前記第一及び第二の入力ケーブ
   ルが前記出力ケーブルに接続される受動性の中継点とを
   含み、前記水没された一次中継器が前記第一及び第二の
   送信局からの独立したパルス状光トラフィック信号を受
   信するように適合されており、前記水没された一次中継
   器はトラフィック信号中のパルス間隔に応答して前記ト
   ラフィック信号の不均等性を示すエラー信号をもたらす
   エラー検出手段と、前記水没された光ファイバーケーブ
   ルシステムを介して前記エラー信号を第二の地上送信局
   に伝送するエラー信号伝送手段とを含み、更に前記第二
   の地上送信局は前記エラー信号を受信するように適合さ
   れたデータ処理手段を含み、前記データ処理手段は前記
   位相可変遅延手段に機能的に接続され以て前記受信エラ
   ー信号により示される位相エラーを最小化することを特
   徴とする光遠隔通信システム。