JPH01502470A - 光通信回路網 - 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】 光通信回路網 本発明は光フアイバ通信回路網に関するものであり、それだけに限定されるもの ではないが特に局から単線電話を与える回路網の提供に関するものである。　１ 光ファイバ通信回路網の配置の１つのアプローチは文献（“英国テレカム（ｔｅ ｌｅｃｏｍｅ）個人回路および回路スイッチサービス−、Ｓ、Ｏ’　Ｈａｒａ博 士、Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｃｏ１１ｏｑｕｉｕｎ＋５１９８６年２月）に記述されている いわゆるＦＡＳ回路網であり、これは１０以上のラインを有する大きな営業利用 者の電話およびデータの必要を狙ったものである。ＦＡＳ型構造の根本的な欠点 は、それが各利用者からローカル交換機へのポイント−ポイント光結合を直接与 えられることに依存していることである。これは一般に２乃至５つしかラインを 有していない小規模乃至中規模の営業利用者がＦＡＳ型回路網へ経済的に接続さ れないことを意味する。単線電話を必要とする在宅利用者にとって、必要な費用 は更に厳しいものであり、交換機からの利用者毎の直接光接続が商業的利用が可 能になることはありそうにないということは現在の評価から明らかである。

大規模営業利用者外に光学的装置の使用を拡大するための１つの提案は電話サー ビスに加えて新しい広帯域サービスを提供することであり、それは例えば、文献 （“ＣＡＴＶ用の英国テレコムスイッチスター回路網”、Ｗ、　Ｋ、　Ｒ１ｔｃ ｈｉｅ著、ＢＴテクノロジジャーナル、１９８４年９月）に記述されているケー ブルテレビジョンのようなものである。

このようなアプローチにおいて、軍事目的が集積多重サービス回路網に向けられ ているが、それは広帯域（娯楽ＴＶ。

ビデオライブラリサービスなど）と同様に狭帯域サービス（電話＋データ）の両 方を伝え、そのため在宅利用者への光通信を拡張するための比較的高・い費用が 両方の種類のサービスの結びついた収入によって妥当なものとされる。しかしな がら、このアプローチに伴う大きな難しさは、必要とされるかなりの投資を妥当 なものとするこのようなサービスを要求する充分な利用者はまだいないことであ る。集積多重サービス回路網の結果的な発展が必要であり、１９９０年代中に同 じ段階で最も同様に生じるであろうけれどもこのような状況が続くであるだろう という見方がそれにもかかわらず英国および海外の両方において広く維持されて おり、地方ループへの光学技術の更なる拡大が基本的な電話／データサービスの 提供のための費用について効果的な解決を与える基礎に基づいて妥当なものとさ れなければならない。

１つの可能なアプローチは光回路網がストリート分布点（ＤＰ）（そこから個々 の利用者のリンクが分布している点）までのみ拡大するという部分的光学的解決 であり、既知の銅線リンクは電話／データ利用者への最終供給のため用いられる 。

このアプローチにはいくつかの欠点がある。それは、交換機へ戻る多重フィーダ へ経済的にトラフィックを集中させる領域において離れた局の電子装置の使用を 必要とする。能動電子装置はストリートキャビネットレベルおよびＤＰの両方で 一般に必要とされる。後者はまたそれら自身のＤＰを満足させるような大規模営 業利用者の場合を除いてストリートに配置される。このようなシステムのため、 遠隔電子ノードのメンテナンス、信頼性電力供給および電力消費に関して潜在的 な問題がある。

本発明の目的は、局外の電子装置の必要性を減少する一方で経済的な電話リンク をより少ないライン利用者へ提供する可能性を有する光フアイバ通信回路網を提 供することである。

従って、中心局を含む光通信回路網、複数の外部局、および前記中心局からの単 一導波管を含む導波管のブランチ回路網とが備えられており、その中心局は使用 において、前記外部局のための時間または周波数多重光信号を送るものであり、 また１以上の受動分割器は前記外部局への前進方向送信のため光のパワーを前記 導波体から２つ以上の第２の導波体へ分配し、前記回路網は前記単一導波体また は同様の単一導波体上に受動的に多重化されるため前記外部局からのリターン信 号に適合させられる。

本発明に従った受動光フアイバ通信回路網は低いファイバカウントケーブルの必 要性、光−電子交換装置の利用および取付けられるファイバ数の減少を与える。

それはまた利用者端末装置における電子部品の減少のため低い維持費を与えるが 、この端末装置はそれによってかなりの費用の縮小、即ち゛フィツト（ｆｉｔ　 ）およびフォーゲット（ｆｏｒｇｅｔ）　−回路網を達成するメンテナンスを必 要とする。

本発明に従った回路網の別の利点は、需要要求のような全ての光学多重サービス 広帯域回路網を提供する波長多重技術によって累進的に増加される電話オンリー のサービスのため適切に変更できる費用で全ての階級の利用者へ全ファイバ回路 網を許容することが期待されることである。

既知の電話回路網と異なる本発明の根本的な特徴の１つは交換機へ戻る多数の利 用者分配アクセスの適合である。

中心局が予め決められた多重フレーム期間内の外部局からの信号の時間的な位置 を検出するためのレンジング手段を有することは好ましく、それは修正信号を外 部局へ送るため所望される位置からのその位置のずれに応じて、この外部局は可 変遅延手段を含み可変遅延を変えるため中心局によりそれをアドレスされるされ るように修正信号に反応し、その可変遅延はリターン信号が修正フレーム位置で 受動的に多重にされるものである。

時間領域受動多重化を制御するためのレンジングの使用は、中心局への多重バッ クにおいて内部ビット間隙がわずかなあるいは全く無い多重利用者信号のビット 挿入を許容することによって非常に高い帯域幅効果を許容する。９５％の時間効 果が可能であることが期待される。

コノ回路網が２０　Ｍｂｉｔ／ｓのビットの速度の動作を有する各交換機ライン のため１２８の光分割を提供することが好ましい。このビット速度／分割の組合 わせは営業および在宅利用者の両方にとって魅力的なセットの選択を許容する。

従って１２８の選択された最大分割１２８　（１２０の利用者プラス８のテスト ポート）で、容量は所望されるならｌ５ＤＮ１４４ｋｂ／ｓチヤンネルまたは同 等の容量を有して各利用者へ供給することができる。ビジネス地区については、 多重ライン利用者が大部分であり、低い光分割が用いられ、利用者当りより高い 容量が得られることを許容する。第１の例では回路網は２０Ｍｂ／ｓのフィーダ 能力内で適切に容量を得るように設計され、付加的な数の６４　ｋ　ｂ／ｓライ ンの提供または例えばｌ５ＤＮサービスの導入の両者に関してかなりのマージン を残す。

このような回路網において、第１の利用者セットによって最初に必要とされる分 割の実際の程度に関係なく、全てのシステムが全ての１２８ウ工イ分割に適切な 固定された光損失基準へ設計されることが好ましい。これは大きな設計の柔軟性 を与え、需要が増加するとき付加的な利用者が回路網へ接続されることを許容す る。従って１２８ウエイマトリツクスの全ての段階はアウトセットで実施され、 全損失明細を与えるが、最小の結合装置数が最初の利用者への接続を行うため取 付けられる。

様々なビジネスまたは在宅利用者へのダイレクトファイバ供給を伴う完全に受動 的な光学回路網である回路網が設けられるけれども、本発明に従った光学回路網 と一致し、完全に速度を上げられる電話加入者へのＤＰおよび銅線続で能動電子 ノードがあるハイブリッド変形を与えるためいくつかの電気リンクへリンクされ る。このようなシステムは電話サービスのみのための費用目標額が最も深刻であ るような在宅市場の早い浸透のため最も経済的であることを証明する。

本発明のもう１つの重要な利点は回路網展開である。この構造は、同じ受動的光 回路網上の新しい広帯域サービスを行う分離光波長の付加によって未来の広帯域 多重サービス回路網にむけての展開のためかなりあ機会を与える。これは適切な 計画および設備が最初の実施時になされるなら元のサービスの中断あるいは費用 がかさむことなく可能でなければならない。

本発明の光回路網の構成部分は、１）光学技術および光学システム設計、２）光 学外部プラント、３）ビット伝送システム設計および４）回路網インターフェー スおよび全システム設計の主要な領域に都合良く分けられ、以下に論議される。

トポロギーの選択は回路網の全費用を最少にすることにおいて重要な考慮すべき 点である。本発明に従った受動的光学回路網を提供するため実施されるいくつか のトポロギーがある。最終的選択における重要な点は、設備およびメンテナンス 費用、与えられたサービス、発展方法および広帯域サービスへの展開についての 可能性である。初期の回路網費用を考してかなり慎重にウェイトを置かれなけれ ばならない。選択は全ての両方向動作、両方向動作は交換機と利用者との間の上 流リンクと下流リンクを分離する部分的両方向動作、及び他の全ての光フアイバ 回路網においてＤＰと何人かの利用者との間でのリンク内の銅ワイヤの使用とを 含む。

ｂ）光分別器技術 光パワー分割器１２は融合されたファイバ結合器がよい。しかしながら、長い期 間ではホログラフィック装置も完全に発達すれば潜在的に低費用を達成する手段 を与えるものである。

Ｃ）利用者のレーザ送信モジュール 利用者のレーザは利用者の費用に影響する最も重要な部品の１つである。低費用 であることを要求される装置の詳細な動作的必要性は特にパッケージ設計、駆動 および保護電子装置およびレーザの信頼性（環境特性と結付いて）における選択 を明確に決定する。例えば非冷却パッケージは同様に、電力消費を減少しパッケ ージ設計およびアセンブリを簡単にし送信器全体の費用を減少するため低費用送 信器モジュールのために望ましい。冷却装置の排除はしかしながら周囲の温度範 囲の上限でレーザ劣化速度における結果的な増加よって制御できないレーザの温 度を発生する。加えて、レーザ／ファイバ結合の温度依存は更に深刻になる。こ のシステムにおいて高パルスパワーが回路網の分割損失を克服するため必要とさ れる。過度のピーク光パワーが避けられる（高い電流密度および低い信頼性を導 く）なら、適切な結合効率を有する低費用パッケージが望ましい。現在想像され ている２０Ｍｂ／ｓのビット速度が低費用のＣＭＯ８ＶＬＳＩの使用を許容する けれども、４５−５０Ｍｂ／ｓで動作する送信器／受信器が代わりに提供される 。このような装置は、高価な電子装置を使用するけれども、事実パッケージ費用 が同様に主体である特表千１−５０２４７０　（４） ことを考えれば全てのベアリングを安くする。後者は予期される生成量によって 決定される製造投資／オートメーション組合わせの程度によって主に影響される 。

以上が本発明に従った回路網を実施する費用に関するものであり、更に費用を増 加させるのと同じであるけれども高価なレーザ装置が用いられることが認められ る。

利用者送信器は英国特許第ＵＫ８７０００６９号明細書に記載されているように 低いデユーティサイクルで動作されることが好ましい。更にレーザ出力レベルが 、検出器として使用される利用者送信器からモニタフォトダイオードを除去し、 またはそれを検出器として使用することを許容するという英国特許第８７１０７ ３６号明細書において説明されたような交換機によって遠隔モニタすることによ って制御されることが望ましい。

ｄ）光学ブロッキングフィルタ 光学ブロッキングフィルタは、回路網の未来の質向上が現存する電話利用者に影 響を及ぼすことなく可能であることが確かであるので好ましい部品である。いく つかの回路網トポロギ選択（例えば完全二重構造）のため、反射から生じる混線 の問題を伴う複写において補助する。従って、異なる波長が上流および下流方向 において使用されるなら、狭帯域フィルタが光受信器に到達する前に反射光に対 して識別するため使用される。

様々な技術が低費用装置を達成するための可能性を与える格子、干渉およびホロ グラフィック装置によって得られる。

ｅ）交換機光学装置 交換機光学装置は費用に対してそれほど微妙ではないけれども、利用者設備装置 は更に苛酷な特性の詳細を有する。レーザ送信器は高い平均出力パワーと、制御 されきちんと明確化された中心波長を有することが必要である。好ましくは、単 独の縦モード源（例えばＤＦＢあるいはＤＢＲレーザ）は光スペクトルの最小幅 が初期の電話サービスに割当てられることを確実にするために使用され、従って 未来のサービス発展のためできる限り貴重なスペクトルを保存することを確実に するため使用される。受信器は遅延補償の不十分なレンジングのため感度が時間 ジッターと、一様でないパス減衰および利用者レーザ出力パワー公差のため隣接 ビットにおいて一様ではない光パワーを旨く処理することが必要とされる。従っ て、受信器はＤＣ結合設計であるか、あるいは少なくとも光学ビット流のゼロレ ベルに関して結合された決定回路ＤＣ内の閾値レベルを有することが好ましい。

理想的にこの回路網は、加えられる電話利用者に関しておよび新しいサービス（ 波長）に関して、発展および変化できるように設計されてる。その最も好ましい 形において、完全二重構造、ブランチ回路網、プラントの波長レンジおよび反射 に対する回路網の感度は重要な観点であり、それは回路網の大きさおよび各部品 における明細に大きな影響を有する。

出願人による研究は反射の効果が充分であり、それらの効果が完全二重ファイバ 回路網が上流および下流のため用いられない限り考慮される必要があることを示 している。プラントの波長範囲は新しいサービス波長の付加にとって重要である 。

各部品の波長の平坦さ、およびパワー予算を有効に利用するための部品の全整合 は本発明に従った回路網の設計において考慮されなければならない。

ｂ）部品 ここで重要な素子は波長の平坦な結合装置アレイ、光学ブロッキングフィルタ、 利用者設備において使用されるためのコネクタ、および全環境において広い規模 に使用するのに適切なスプライス接続技術である。このリストの最初の２つの項 目は既に上記セクション１で論議された。干渉（またはその他の）光学フィルタ は利用者の前提でコネクタ内に選択的に組入れられる。利用者のコネクタを排除 し゛ハードワイヤ′アプローチを信頼する別の方法はもう１つの可能性である。

このシステムにおける光学フィルタを組入れる他の方法は、例えば利用者設備あ るいは導入光ケーブルのいずれかにおいて、スプライスされなければならないフ ァイバをベースとする装置を含むと考えられる。

■、ビット移送システム設計 回路網用ビット移送シテム（ＢＴＳ）は交換機サービスアクセスユニットと利用 者設備サービスアクセスユニットと間のサービスを行うため必要とされる。この 交換機端部のサービスアクセスユニットは例えばアナログ電話、・初期速度Ｉ　 Ｓ　ＤＮ　（２Ｍｂｉｔ／ｓ　）電話、６４　ｋｂｉｔ／ｓデータ回路等のよう な回路網サービスを得、ビット移送システムのための標準インターフェースへそ れを変換する。ＢＴＳは利用者設備における別の標準インターフェースへこのサ ービスを移送する。

この点で、利用者ベースサービスアクセスユニットは、例えばアナログ電話等の 利用者設備のため必要とされるフォーマットへインターフェースを変換する。

更に、このサービスおよびＢＴＳのような任意の関連する信号はまたシステムハ ウスキーピングメツセージを伝えなければならない。これらのハウスキーピング メツセージはシステムの円滑な動作のためであり、このサービスは行われず、以 下のシステムケ機能を含む。

（ｉ）システムの交換機端部で正確に時間を定められた各チャンネルを維持する ためのレンジングプロトコール。

（ｉｆ）故障診断目的のための利用者設備レーザを遠隔操作でオフに切換える能 力。

（ｉｆｆ　）光学出力パワーを制御するため利用者レーザへの駆動電流の遠隔操 作設定を可能にすること。

（１ｖ）端末／利用者識別、確認およびチャンネル割当てを供。

回路網のビット移送システムは結局は多くの異なるサービス、例えば以下のよう なものを行いインターフェースしなければならない。

特表平１−５０２４７０　（５） 一アナログ電話−チヤンネル信号外 （６４＋８ｋｂ／ｓ） 一アナログ電話−チヤンネル信号 （６４ｋｂ／ｓ） 一ベーシック速度ｌ５ＤＮ （２ｘ６４＋１６ｋｂ／ｓ　） 一初期速度ｌ５ＤＮ （２０４８ｋｂ／ｓ） 主な初期の要求はアウトオブチャンネル信号（６４＋８ｋｂｉｔ／ｓ）を伴う伝 送アナログ電話であることが期待されるけれども、サービスアクセスユニットの みを変えることによって上述されたサービスの全てを実施することのできるフレ ーミングおよびチャンネル割当てを伴うＢＴＳを設計することが非常に望ましい 。これは例えば新しいサービスに伴う未来の両立性のため重要である。

上記の例示す−ビスのための最高共通ファクタビット速度は８にビットである。

この速度はまた会話サービスのためのサンプリング速度であるので、１２５μｓ 基本フレーム期間に従い、１２５μｓフレーム内の各ビットは８　ｋ　ｂ／ｓベ ーシックチャンネルに対応する。利用者サービスはそれから例えばこれらの８　 ｋ　ｂ／ｓチャンネルの整数を割当てることによって提供され、アウトオブチャ ンネル信号に伴うアナログスピーチは９チヤンネルに各々８　ｋ　ｂ／ｓを割当 てられ、会話の完全性を保護するように配置され、１２５μｓの基本フレーム内 の９ビツトに対応し、基本速度ｌ５ＤＮサービスは８　ｋ　ｂ／ｓチャンネル即 ち基本１２５μｓフレーム内の１８ビツトのような１８を割当てられる。

ベーシックフレーム内の上方チャンネルに加えて、また各利用者光学ターミナル のための１つの８ｋｂ／ｓハウスキーピングチヤンネルである。これはハウスキ ーピングメツセージを伝達する。これはアウトオブチャンネル信号を伴う１アナ ログ電話チャンネルを必要とする利用者が割当てられた合計１０の基本８　ｋ　 ｂ／ｓチャンネルを有し、対応して基本速度ｌ５ＤＮ利用者が合計１９の基本８ 　ｋ　ｂ／ｓチャンネルを割当てられたことを示す。

基本フレーム構造のためのもう１つの可能性は低いデユーティサイクルモードに おける利用者レーザを動作することによって得られる利点を最大にするためビッ ト挿入プロトコールを使用することであり、一方伝送の両方の方向について同じ フレーム構造を保持する。これは特定の利用者連続性に割当てられたビット（８ ｋｂ／ｓチヤンネル）を伝送するよりむしろ、それらが１２５μｓ基本フレーム 期間にわたって完全に均一に広げられることを意味する。

ｂ）自動レンジングシステム 全体構造内で周期的に、予備時間（サービスデータが伝送されない時間）は上述 されたようなレンジング過程のため取っておかれなければならない。レンジング のため残されている時間量はレンジングが実行される地理的距離を定める。レン ジングが発生する周波数は受けるビット速度オーバーヘッドを決定する。タイミ ングおよび同時化問題を簡単にするため、レンジング期間は基本フレーム期間（ １２５μｓ）の整数倍とされなければならない。１２５μｓフレ一ム期間は１０ ｋｍの地理的距離にわたってレンジを定めるための適切な時間を許容し、一方２ ５０μｓは２０ｋｌＩｌにわたるレンジングを許容する。約１０７０へビット速 度オーバーヘッドを減少するため、レンジングのための１０ｍ５周期が可能であ る（これは１つのレンジングフレーム、即ち８１／８０のビット速度増加に後続 される８０基本データフレームに対応する）。

レンジングの３レベルまたは位相が存在することが好ましい。位相ルンジングは それらが最初にシステムへ接続されるとき光伝送（ＯＴ）のため生じる。この場 合、交換機端末はＯＴへおよびＯＴからの通路遅延に関する情報を有していない 。交換機端末はそれ故この通路遅延を測定するためレンジング期間を使用し、そ れから修正タイミングを提供するための 位相２レンジングは、新しいコールが開始されるときあるいは局部パワー供給か らの切断後光ターミナルがオンにされるとき、回路網へ既に接続された端末のた め発生する。この場合、レンジングプロトコールはＯＴへ先に割当てられた運命 時間を最大にするため、ＯＴはそれらがトラフィックを伝送しない限り伝送され ず、それ故レンジングは使用されていない端末のために発生することはない。

位相３レンジングはＯＴがトラフィックを伝送するとき周期的に実行される。交 換機端部は各能動端末からの時間をモニタし、任意の時間がドリフトし始めるな ら局部遅延に対して小さい修正を行うためこれらの端末（世帯チャンネルを使前 のセクションで論議されたＢＴＳは受動光回路網にわたってビットを位相する手 段を提供する。適切なインターフェースはＢＴＳとデジタル交換機との間に必要 とされ、ＢＴＳと利用者装置の間で伝送されるサービスを可能にし、それは通信 回路網の全ての要求に見合うものである。全てのシステムは、テスト、回路網イ ンターフェース、信頼性、回路網マネージメント、パワリングなどを包含する。

ａ）サービス 本発明に従った回路網の第１のサービス要求は現在アナログ電話である。このよ うなサービスは利用者の家屋でのアナログダイレクト交換機ラインインターフェ ースと６４　ｋ　ｂ／ｓ交換回路網であるＤＡＳＳ２　２．０４Ｍｂインタイン ターフェースで効果的に費用を維持しなければならない。アナログ電話の他にも 銅線の対のローカル回路網にわたるアナログ方法において現在支持されている様 々なその他のサービスがある。ＢＴＳフレーム構造およびプロトコールは基本速 度Ｉ　ＳＤＮまたはＣＡＴＶ信号を伝送するのに充分柔軟でなければならない。

未来の新しいサービスの追加が限定的な′電話オンリ′設計によって偏見を持た れることはないということは重要な原理である。しかしながら、最小費用回路網 はこの目的と矛盾しており、微妙なバランスがとられなければな特表平１−５０ ２４７０（６） らない。付加的なサービスを提供するため用いられる方法は、ビット速度を増加 し、フレーム構造を拡張し、ＷＤＭの導入、および付加的ファイバ設備によって Ｔ　Ｄ　Ｍの使用を増加させる。これらの方法は以下に説明される。

ｂ）回路網および利用者インターフェースＵＫ回路網について第１の要求は回路 網をタイムスロット１６における統計的に多重化された信号と接続された２、０ ４８Ｍｂ／ｓ　ＤＡＳＳ２の６４　ｋ　ｂ／ｓ交換された回路網へインターフェ ースすることであるが、本発明はこの特定の要求に対する応用に限定されるもの ではない。

利用者ユニットのレンジは多重ライン営業利用者乃至単独ライン在宅利用者のた めの提供を予想する。基本素子のモジュール性は動作の柔軟性を可能にするよう に任意の利用者ユニット設計には基本的なものである。

Ｃ）パワリング 利用者の家屋での回路網端末は利用者によって供給されたＡＣ主要パワーを頼る 。これはローカル交換機から供給するパワーの銅線対の回路網における現在の実 施から離れたちの第１図は、本発明の光フアイバ通信回路網の概略図であり、第 ２図は、完全な双方向性動作用に調節された第１図の回路網の概略図であり、 第３図は、部分的双方向性動作用に調節された回路網の概略図であり、 第４図は、利用者と交換機との間において分離した下流および上流光路を有する 回路網の概略図であり、第５図は、利用者ターミナルが銅線対によってＤＰに接 続されている本発明による回路網の概略図であり、第６図は、第１図乃至第６図 の回路網に使用するための溶接された光結合アレイの概略図であり、第７図は、 第１図乃至第５図の回路網と共に使用するためのビット送信システムのブロック 図であり、第８図は、第１図乃至第５図の回路網の利用者ターミナルにおいて使 用されてもよい固定伝送モジュールのブロック図であり、 第９図は、本発明による回路網と共に使用可能な多重システムの概略図であり、 第１０図は完全に設置された回路網をシミュレートする実験的な装置の概略図で あり、 第１１図は本発明による基本的な電話回路網の可能な向上、およびその向上を実 現するために必要と思われる関連した技術的向上を示す図であり、 第１２図乃至第１４図は、最初に電話サービスを拡張されたマルチサービス回路 網に対してのみ伝送する本発明による回路網の３つの発展段階を示し、 第１５図乃至第１９図は、第７図に示されたビット送信システムのフレーム構造 を示し、 第２０図乃至第２２図は、第７図のビット送信システムのヘッド端部を示し、　 。

第２３図乃至第２５図は第７因のビット送信システムの利用者端部を示す。

第１図を参照すると本発明による回路網の基本概念が示されている。中央ステー ション（交換機）４が、単一モード光ファイバ６を介して１２０人の利用者８に 接続されている光フアイバ通信回路網２が示されているが、明瞭にするためにそ の１つだけが示されている。２つのレベルの光分割が、波長平坦光カップラ１０ および１２によってキャビネットおよびＤＰレベルでそれぞれ使用される。交換 機とキャビネットとの間のファイバ長は１．６ｋｍであり、キャビネットとＤＰ レベルを介する個々の利用者との間のファイバ長は約５００ｍのオーダーである 。

各利用者８はＤＰからファイバ１４を受け取り、これを介して交換機４からＴＤ Ｍ信号送信を受信する。利用者の装置は、任意の関連された信号チャンネルおよ び目的地のためのＴＤＭの特定のタイムスロットにアクセスする。さらにインタ ーフェイス回路（示されていない）は、例えばアナログ電話機またはｌ５ＤＮサ ービスなどの利用者によって要求される細かいサービスを提供する。利用者は低 デユーティサイクルモードでのＯＴＤＭＡを使用して交換機にデジタル通話また はデータを送返し、集中するトラフィックが受動的にＤＰおよびキャビネット分 岐点で互いに挿間する。正確なタイミングは交換機クロックに利用者の装置を同 期化し、交換機の受信器における空きタイムスロットにアクセスする利用者の装 置中にデジタル遅延ラインを設定するためのレンジングプロトコールを使用する ことによって達成される。

２つの付加的な振幅しきい値が、受信された振幅を監視し制御することができる 交換機受信器に設けられている。各利用者タイムスロットは連続的にサンプルさ れ、その伝送パワーが下流テレメータバスを介して調節されるため、受信信号は ２つのしきい値の間に位置する。このアプローチの利点の１つは、各遠隔送信装 置に監視フォトダイオードを設ける必要がないことである。

さらに利用者の送信装置が低デユーティサイクルモードで動作するため、その費 用は減少されることができる。このモードで動作することにより電源の温度制御 は必要ない。デユーティサイクルはアクセスされているタイムスロットの数によ って決定され、単一ラインの利用者は１２８ウ工イ分割の利用者と比べてＬ：１ ２８の低さである。

分割システム構成案は、１２８ウエイまでの光分割および２０Ｍｂ／ｓの送信速 度であることが好ましい。これによりビジネス上および住宅地の両方の利用者に 対して有効なサービスを提供することができる。これは、（８つのスペア試験ポ ートと共に）１２０人までの利用者に対して１４４ｋｂ／ｓのｌ５ＤＮ接続を十 分に供給することができる。大きい能力を必要とするビジネス上の利用者は、シ ステムの最大能力まで要求されるときに多重タイムスロットをアクセスする。

下流トラフィックは放送されるため、システム構造には通信の秘密性を保証する 平方法が必要である。タイムスロットへの偶発的なアクセスは、例えばブロッキ ングフィルタの使用等による利用者ターミナル８の適切な構造により回避される ことかできる。タイムスロットは、利用者装置におけるデジタル遅延ラインの設 定にしたがってアクセスされる。この機能は交換機４によって遠隔制御される。

第２図を参照すると第１図の光回路網２が、完全な双方向性動作用に配置されて いる。反射およびデュプレックスカップラ損失に関する問題は、異なる上流およ び下流の波長で回路網を動作させることにより軽減される。したがって１５５０ ｎｍで伝送される（交換機４からの）下流トラフィックおよび１３３０ｎｍでの 上流トラフィックにより各システムの端部におけるカップラ１６は、挿入損失が 非常に低くなるように構成されることができる。さらに利用者ターミナル受信器 において（反射光を遮断するために）ブロッキング光フィルタ１８を使用するこ とにより、もちろんフィルタ機能を提供する出費はあるが混線（漏話）を著しく 減少するものである。

完全な双方向性回路網は設置されるファイバ量を最少にすより深刻である。した がって別個の上流および下流波長とフィルタ１８を使用する。回路網は、利用者 １人につき２個のカップラである（利用者数Ｎの）最少の２Ｎ個のカップラを使 用する。混線は、（例えば端部が新規の利用者と接続しようとするとき）回路網 内で終端されていない全てのファイバ端部から反射された光から生じる。この完 全な二重トポロジーの付加的な欠点は、システムの各端部で必要とされる分割器 が別のトポロジーに対して約６乃至７ｄＢの光路損失を引き起こすことである。

ある。

第２図のカップラ１６がキャビネットおよびＤＰ分割器中に含まれている代わり の回路網が第３図に示されており、第２図の利用者８用のＤＰ分割器は分割器２ ０として示されている。

これは最少の２Ｎ−１個のカップラを使用し、完全なデュプレックス回路網より も１個少ないが必要なファイバがそれより多い。それはまた光分割の大きさを増 大する（したがって利用者に対するファイバ量を減少する）ために、またはシス テムエンジニアリングの限界を緩和するために使用されることができる付加的な ３乃至３．５ｄＢの利用可能な光バワーバジェットを有する。さらに異なる上流 および下流の波長と光学フィルタを使用することによって反射を識別されること ができる。

第４図を参照すると光フアイバ通信回路網は、それぞれ第２図と等価な素子を具 備し、同じ番号で示されている物理的に別個の上流および下流光路２および２′ を有する。

第４図に示されている回路網は、物理的に別個の上流および下流光路を有するた め、反射の問題は完全に取り除かれる。

それは２Ｎ−２個のカップラを使用し、完全なデュプレックスシステムに必要な ものより２個少ないが２倍のファイバを使用する。しかしながら１利用者に対す るファイバ量はこれら共用されたアクセス回路網において小さいため、高いファ イバコストはシステムを実現することにおいて経済的に問題はない。さらに分割 の大きさを４倍にし、さらに１利用者に対するファイバ量を減少するために原理 的に使用することができる余分な６乃至７ｄＢの光パワーバジェットが利用でき る。上流および下流光路は、物理的に分離されているので、２つの伝送方向に対 して異なる波長を使用する利点はない。

第２図に示されている完全デュプレックス回路網が、最も経済的に実効的な案で あることが分る。しかしながら弱い光パワーバジェットおよび反射問題の欠点に 関連した実際のエンジニアリングの有効性が付加的なファイバ出費よりも重要と なる第４図の回路網も考慮されるべきである。

第５図の回路網は、住宅用電話機市場に早期普及するための第２図の回路網に基 いた選択を示す。それは完全に、受動的な別の光学構造に接続された既存の銅降 下ワイヤ２４を利用するＤＰにおいて能動電子分配点を含む。このトポロジーは 、本発明による完全回路網が高層ビジネス集団に供給される短期乃至中期の期間 において利用することができ、−刃鋼ケーブルを除去することによってダクト密 集を減少するために同じルート上の住宅利用者はシステムに接続される。光学技 術はその費用を減少してきているので、能動ＤＰが取り除かれ、完全な回路網が 新規の放送サービスを提供するために住宅利用者に対して普及されるであろう。

第１図乃至第５図の光学回路網において使用されるような溶接ファイバカップラ の一例が第６図に示されている。

溶接ファイバカップラ分割器３０は“単一“２×２カツプラ３２の多段アレイか ら構成される。ファイバ中の２つの光学窓（１３００ｎｍおよび１５５０ｎａ＋ ）のポテンシャルを維持するために波長を平坦化された装置が使用される。

８５１９１８３号明細書に記載されている。結合比許容度および平坦スペクトル 特性の改善部分には、特に光パワーパンエツト上の直列ベアリング、光学分割の 大きさおよびシステム全体の経済性が含まれていることが望ましい。最初の結果 は、完全な光窓（１２７５ｎａ乃至１５７５ｒ＋ｍ）を通過する約１ｄＢの結合 比変動を示し、もし例えば上記の１２８ウエイの分割ターゲットが経済的に実現 されるならば、カップラパラメータおよびシステム波長の慎重な選択が必要であ る。

分割器全体の最適な大きさは種々の要因によって影響され、いずれかの便利な形 状が選択されてもよい。分割の大きさに影響を及ぼす要因は、費用、光パワーバ ジェット、システムビット速度、サービス要求および１利用者に対するライン数 等である。第２図の双方向性回路網に対する単一の光バヮーバジェットモデルに 基いて、最大のシステムビット速度を約２０Ｍｂ／ｓであると仮定すると、１２ ８の２進分割の大きさが示される。これは１２０人の利用者および８個の試験ア クセス点に対応し、１４４ビツト／Ｓのｌ５ＤＮ（または等価のビット速度）を それぞれ別個の利用者に供給するために利用可能な能力を有する。

第７図を参照すると本発明による回路網と共に使用するビット送信システム（Ｂ ＴＳ）が示されている。交換機４におけるサービスアクセスユニット３４は、例 えばアナログ電話、主要比率のＩ　ＳＤＮ　（２Ｍｂ／Ｓ）　、８４Ｋｂデ一タ 回路等の回路サービスを導入し、それをビット送信システム用の標準特表平１− ５０２４７０　（８） インターフェイスに変換する。次にＢＴＳが、利用者装置８においてより標準的 なインターフェイスにこのサービスを伝送する。この点で利用者基盤のサービス アクセスユニット４０がインターフェイスをアナログ電話等の利用者装置に必要 なフォーマットに変換する。

第１５図乃至第１９図は、ｌ５ＤＮサービスを１２８人の利用者に提供すること ができるＢＴＳをさらに詳細に示している。

基本フレーム（ＢＦ）（第１５図）はデータトラフィックの２３０４ビツト、ハ ウスキーピング用チャンネルの１２８単一ビツトおよびこの例では使用されてい ないファイバＩＤ用の１２ビツトから構成されていることが示されている。

データトラフィックの２３０４ビツトは、それぞれ３０チャンネルＴＤＭハイウ ェイからの８　Ｋ　ｂ　／　ｓ基本チャンネルに対応する。したがって利用者サ ービスは、各利用者に対してこれら８　Ｋ　ｂ　／　ｓのチャンネルの整数を割 当てることによって提供される。基礎比率ｌ５ＤＮサービスのために各利用者は 、１８個のこのような８　Ｋ　ｂ　／　ｓチャンネル、すなわち基本フレーム内 の１８ビツトを割当てられている。このように２３０４はそれぞれが１８ビツト の１２８ＩＳＤＮサービスチヤンネルを表わす。

基本フレームは、１サンプリング期間内に生じるこれら全てのチャンネルからの データ全てを含む。しかってＢＦは、２３０４　８Ｋｂ／ｓチヤン杢ルおよび１ ２８ハウスキーピング用チヤンネルからの１２マイクロセカンドのデータを効果 的に含ッド端部に対する利用者端部（リターン）の両方の伝送に対して同一であ る。

第１６図は、８０個の基本フレームから成るマルチフレームおよび２個のＢＦに 等しいフレーム期間を有する同期フレームを示す。マルチフレームは１０ａｋｓ の期間を有し、２００４０８ビツトを含む。したがってビット送信システムを通 る伝送は、２０．０４０８　Ｍ　ｂ　／　ｓの速度で発生する。

（ヘッド端部からの）放送ＳＦは、（利用者端部からの）リターンＳＦに対して 異なる機能を提供する。

第１７図は、ヘッド端部からの同期フレームをさらに詳細に示す。ヘッド端部か らの同期フレームの最後の１４０ビツトは、ヘッド端部から利用者端部まで主要 フレーム同期を転送するために使用されるので、システム動作に対して重要なも のである。換言すると最後の１４０ビツトは例えば１４０ゼロピツトを含むＭＦ 同期パターンを形成し、それは利用者端部によって識別され、したがって利用者 端部は設定され主要フレームから提供されるデータを受信することができる。第 １の４７４８ビツトは放送およびリターンフレーム構造が同じフォーマットを有 することを保証する。これら４７４８ビツトは、またファイバ識別目的および一 般的放送システムメインテナンスに使用されてもよい。

第１８図は利用者端部からの同期フレームＳＦを示す。このＳＦは、回路網にお けるいずれかの点でファイバに接続されている能動的な利用者端部を識別するた めに使用されてもよＳＦは位相ルンジングおよび位相２レンジングを行なうため にセグメントに分割される。

位相ルンジングは、第１の４２８８ビツトを使用する。これは１度に１個の利用 者端部がレンジングされてもよい２００μｓを少し超える空き時間を生じる。こ れを行なうためにヘッド端部におけるハウスキーピング用制御装置は、新たに設 置された利用者端部に対して位相１の期間を始めるときに単一パルスを伝送する ように指示する。それから制御装置は、このパルスがヘッド端部に達する前にビ ット遅延がいくつあるかを確認する。数回の試みの後、それは正しいビット遅延 係数を決定し、利用者端部にこの修正を使用して位相２レンジングに進むように 指示する。

第１９図において位相レンジング用の６６０ビツトおよびファイバＩＤがさらに 詳細に示されている。

１２８利用者端部は、それぞれＳＦの最後の６４０ビツト内にそれ自体５ビット 幅の位相２レンジングサブスロツトを有する。これらは、利用者端部の伝送位相 を調節するヘッド端部制御装置によって使用されるので、パルスがヘッド端部ク ロックと共に整列されたヘッド端部に達する。これによってヘッド端部における クロック回復が必要なくなる。さらにリターンパス伝送は、利用者端部レーザの 寿命必要性を減少する利用者端部送信機の単一オン／オフパルスとなることがで きる。またクロック回復情報が伝送される必要がないため、リターンパスは改善 された効率で使用される。

最初の位相２レンジングが一度終了されると、利用者端部は“オンライン”とな るように指示される。次にそれは、そのリターンバスハウスキーピング用チャン ネルおよびそのＩＤ同期パルスを付勢する。回路網において能動的な全ての利用 者端部は、このＩＤパルスを同時に送信する。それはリターンパスＩＤ検知器に 高パワーのマーカーパルスを供給する。ヘッド端部におけるＩＤ検知器はこの高 パワーパルスの伝送を監視し、それから例えば伝送が存在するかどうかを調べる ために連続的な５ビット幅のサブスロットを監視して、もしサブスロット３がそ の中にパルスを有するならば利用者端部３はこの点のファイバにおいて付勢され る。これがどちらの回路網かを識別するために放送方向を監視することが必要で ある。

サブスロットと接続された高パワーＩＤパルスは、また英国特許出願第８７０６ ９２９号明細書に記載されている光結合装置のような光検知器を回路網における いずれかの点で使用して、特定のヘッド端部が送信しているかどうかを検知する ために使用されることができる。このような装置は、外側被覆が除去されたファ イバ上にそれを取り付けることによって使用されてもよい。これは、特定のファ イバを切断したい場合にそのファイバを正確に識別することが必要な分野におけ る光学作業に利用することができる。

再び第１７図を参照すると、ＭＦ同期パターン用の１４０ビツトはまたファイバ 回路網における破損を検知するために使用されてもよい。光・時間ドメイン反射 測定の原理を用ると、ファイバに沿って伝送された信号は破損箇所で反射される ことが知られている。これらの反射の振幅および周波数は、ファイバにおける全 ての破損の位置を決定するために使用されてもよい。ＭＦ同期パターンは規則的 な間隔で伝送されるため、ヘッド端部における受信機はそのパターンを識別する ように調節されてもよい。パターン伝送とそのいずれかの反射の受信との間の時 間は、ファイバ中の破損位置に関する情報を提供する。

第２０図乃至第２５図を参照すると、ヘッド端部および利用者端部が詳細に示さ れている。このような通信システムは、利用者端部がヘッド端部と同じ調子で動 作を続けることか重要である。

第２０図、第２１図および第２２図は、利用者ヘッド端部を示す。

システムに一貫するビット速度に対応する２０．０４０８　ＭＨｚのマスターク ロツタは、標準３２チャンネルＴＤＭノ＼イウエイに対応するヘッド端部回路エ ンジンからの入来２．０４８クロツクに位相ロックされる。ＢＦ（第２２図）お よびＭＦ同期信号も発生され、回路エンジンからの８ＫＨｚフレ一ム信号にロッ クされる。２．３０４　ＭＨｚビットクロックは、そのビット速度をシステムに 必要なビット速度に変換するために、回路エンジンが同じフレーム率で１チヤン ネルに１つづつ付加的なビットを基礎フレーム中に挿入できるように発生される 。

利用者端部がヘッド端部と同じ調子で動作を続けるために、ヘッド端部からのデ ータは利用者端部においてクロックパルスを再生するために使用される。“ゼロ ′ビットと“１′ビヘッド端部からのデータにはクロック再生に対する十分な変 り目がない。したがってデータ形態をスクランブルすることが必要であり、ヘッ ド端部は変り目の豊富なデータの流れを生成するために疑似ランダム２進シーケ ンス（ＰＲＢＳ）を使用する。ヘッド端部回路エンジンからのデータは、２９− １のスクランブルシーケンスを使用して第２１図に示されているようにスクラン ブルされる。

同期フレーム（第１７図）もまた異なるＰＲＢＳを使用してスクランブルされ、 スクランブルデータ中に挿入される。同期フレーム（第１７図）の最後の１４０ ビツト、ＭＦ同期パターンは、利用者端部を同期化するために使用される。スク ランブルする前にこれらの１４０ビツトは、１４０ゼロピツトである。

一度スクランプルされると、それらは上述のように漏洩を検知するために０ＴＤ Ｒに対して使用されてもよい容易に識別可能なパターンを形成する。

利用者端部が、１４０ビツトＭＦ同期パターンを正確に識別することは非常に重 要である。１４０ゼロピツトのストリングが初めから第１の同期フレームの４７ ４８ビツト内に生じているならば、利用者端部はＭＦ同期パターンを麺って識別 する。

したがってこれらの４７４８ビツトは、スクランブルされた後に既知のエラーを 導入するために故意に混乱される。これは、それぞれ１６番目のビットを反転す ることによって達成され、利用者端部がＭＦ同期パターンを誤って識別しないこ とを保証する。データはまた安全性のために暗号化されてもよい。

ヘッド端部で受信されたデータは全て戻されて回路エンジンに送られる。

第２２図は、ＢＴＳ対して８個の回路網アダプタ（ＮＡ）カードをインターフェ イスするタスクを有するヘッド端部エンジンを示す。各ＮＡは全て２Ｍｂ／ｓ（ または等価の）データ流からのトラフィックを処理する。８個のＮＡカード全て からの出力は整列されたフレームであり、その全ての２　Ｍ　ｂ　／　ｓのクロ ックは同期化している。

基準２．０４８　ＭＨｚおよび８ＭＨｚフレームクロックはＢ　Ｔ　Ｓ　２０． ０４０ＭＨｚマスタークマスタークロツタクするためにＮＡ大入力ら抽出される 。ＢＴＳは、回路エンジンに対するおよびそれからのデータ送信を同期化するた めに共通の２．３０４　ＭＨｚビットクロックを各ＮＡ供給する。

データはＦ　ｉｆｏバッファに蓄積され、伝送レジスタを介してＢＴＳへ伝送さ れる。最少のデータ量がＦｉｆ’ｏバッファに蓄積されることだけを保証するた めに、ここで制御が行われる。これは、ＢＴＳを通る送信遅延の厳密な制御を維 持するために重要である。

受信側上でＢＴＳで受信されたデータは、出力ボートを介してＮＡカードに戻さ れる前に再びＦｉｆｏバッファに蓄積される。Ｆｉｆ’ｏ内容制御が再び実行さ れる。

第２３図、第２４図および第２５を参照すると利用者端部が詳細に示されている 。

２０．０４０８　ＭＨｚクロックは入来スクランブルデータ流に位相ロックされ る。これは、全ての受信器回路をクロックする。

ＢＦおよびＭＦ同期パターンを含むヘッド端部からの同期フレームは、受信器を 同期化するためにスクランブルから庚され注入される。

放送データ流はスクランブルから戻され、それが安全性のために暗号化されてい る場合は、解読され受信データ流が回路エンジンに供給される。

伝送フレームタイミングはクロックサイクルの特定の数によってオフセットされ 、伝送りロック位相は伝送位相およびフレーム発生器中に設定される。使用され る値は、ハウスキーピング抽出ユニットによって与えられる。これは用法、時間 、およびデータｂ／ｓを伝送された利用者端部の到着位相のヘッド端部における 正確な調節を可能にする。

ローカル２．０４８　ＭＨｚりＯツクは２０．０４０８　ＭＨｚクロックに位相 ロックされ、これと８ＫＨｚフレームクロツクはまた回路エンジンに供給される 。

第２３図は利用者端部回路エンジンを示す。

データの特有単一ビットは、ハウスキーピングブロックからの開始チャンネルバ ンドビット速度情報を分析するデータスナッチャによって受信データ流から得ら れる。得られたデータは、利用者端部回路網アダプタ（ＣＮＡ）に対して出力さ れるまで出力Ｆｉｒｏバッファに蓄積される。

Ｆｉｆ’ｏ内容の制御は、Ｆｉｆｏ内容が最少に維持されることを保証するフレ ーム制御ブロックによって行われる。これは、再びＢＴＳを通る伝送遅延を最少 にするために必要である。

データは、ＢＴＳにより供給された標準２．０４８　ＭＨｚおよび８ＫＨｚクロ ツク対からＣＮＡによって得られたクロックを使用してＣＮＡの内部および外部 において実際にクロックされる。

ＢＴＳのヘッド端部に伝送するためのデータは同じバスを通過し、他の利用者端 部からのトラフィックと重複された個別のビットとして伝送される。（このよう なアプローチは、利用者端部送信装置における安価なレーザダイオードの使用を 可能にする。） 安全性をもたらすある簡単な方法は、信号に対するアクセスを物理的に妨害する ことである。これは、例えば認可されていないアクセスには“外界”からタイム スロットにアクセスさせない密封ユニット中に対して取り付は可能な接続器およ び単に永久的な接続器を設けないことによって光学レベルで達成されてもよい。

第８図は、光学フィルタおよびカップラを具備したＢＴＳ光送信および光受信回 路を含む伝送モジュールの選択性を示す。モジュールのライン側の“半透明。

光学接続は良好な安全性をもたらし、一方認可されたタイムスロットデータだけ がライン回路装置に対する電気接続に利用することができる。これは、時間スロ ットアクセスを遠方からプログラムする中央局から安全に負荷されるために構成 データを必要としてもよい。他の選択性は、暗号アルゴリズムの混入、および利 用者を実証するための身分証明番号（ＰＩＮ）の使用を含む。

２つの例は、本発明の説明のために簡単な実験的提案として説明される。

第９図の装置はこの発明の技術的適用性を示すためのちのである。第９図を参照 すると、装置は次のものを含んでいる。

ａ）２５６通りの分割の損失を表わすのに充分なパワー分割装置。この分割は１ ３００ｎｍおよび１５５０ｎｍの窓中で動作できるように平坦化された波長であ る。

ｂ）両方向性 Ｃ）同期ＴＤＭＡ光回路網。各リモートターミナルは交換機におけるマスターク ロックにロックされ、帰路チャンネルｄ）低デユーティサイクル信号。遠隔レー ザは割当てられたタイムスロット中の送信に必要なだけである。（下記のＰＭＵ Ｘのデモンストレーションのシステムに対してはデユーティサイクルはチャンネ ル当りｌ／６４である。この特徴はレーザの信頼性を高め、温度制御回路をなく すことを可能にすｅ）自動レンジング（ｒａｎｇｉｎｇ　）同期回路網はリモー トターミナルにタイムスロットを割当てるためにレンジングプロトコールの使用 を必要とする。このプロトコールはラウンド・トリップ遅延およびチャンネルの 利用性を考慮に入れなければならない。

これらの特徴の最初の４つは基本システム建設ブロックとして市場で利用されて いる１次マルチプレクサ（ＰＭＵＸ）を使用する。ＰＭＵＸは３０のＰＣＭチャ ンネル＋フレーム整列および２．０４８　Ｍ　ｂ　／　ｓの信号ビットを送信す る。標準回路は電話インターフェイスのために必要なＡ／ＤおよびＤ／Ａコンバ ータを備える。

２および８　Ｍ　ｂ　／　ｓの各伝送速度に対して構成された送信機および受信 機が使用された。第１の例は第１０図に示された形態を使用するＰＭＵＸシステ ムである。ＰＭＵＸに対して２つの形式が使用された。すなわち。ローカル交換 機を表わすラック・マウントＰＭＵＸおよび個々の利用者を表わすいくつかのＰ ＭＵＸである。電話機はＤＣ電源および２線４線変換を行うインターフェイスボ ックスを介してＰＭＵＸに接続される。

下流方向においてローカル交換機からのアナログ電話の３０のＰＣＭチャンネル はＨＤＢ３フォーマット（ＨＩＧＨＤｅｎｓｉｔｙＢｉｐｏｌａｒ　ｔｅｒｎａ ｒｙ　ｃｏｄｅ）の２　Ｍ　ｂ　／　ｓデジタル出力に多重化される。これは半 導体レーザの直接変調（平均パワーフィードバック制御回路）に使用される。信 号はそれから溶融テーパー結合装置を通って交換機端において送信と受信とに分 離される。全ての結合装置の全てのスペアの脚は反射の危険を減少させるために 屈折率が整合される。

信号はそれからリンクをキャビネットにシミュレートするため６　ｋｍ単一モー ド光ファイバを通過する。それから波長を平坦にされた溶融パイコニカルテーパ ーから製作された分割器を介して個々の利用者に分配される。このパイコニカル テーパー分割器は２５６通りの分割比を表わす損失を有している。

この分割器からの出力の４個が別の結合装置に接続されて利用者端において受信 と送信とを分離している。

市販されている一５２ｄＢの引用された最少感度を有するＰＩＮ　ＦＥＴトラン スインピーダンス受信機が直接利用者のＰＭＵＸ中に挿入されるように設計され たカード上に取付けられる。各ＰＭＵＸは３０のチャンネル全てを受信するが、 ただ一つのチャンネルだけが物理的に各利用者に接続される。

それに続く等化の後、このチャンネルはデマルチプレクスされ、利用者の電話機 に接続される。

上流方向においては別の伝送フォーマットが使用される。

それは交換機ＰＭＵＸによって受信されることのできるＩ　Ｍ　ｂ　／　ｓのフ レームを形成するために個々の利用者のバイトを挿間する（ワード挿間）必要の ためである。利用者のＰＭＵＸからの通常の２Ｍ、ｂ／ｓのデジタル出力はそれ 数使用されることができない。それ故ＮＲＺ２進信号が直接背面板から取出され る。直接ＰＭＵＸ中に挿入される送信カードはこれを行うように設計されている 。これは前述のようにレーザを含んでいるが、冷却されることなく低いデユーテ ィサイクルモードで動作しアドレス可能なデジタル遅延ラインは０．５　ビット のインターバルだけ利用者チャンネルを移動させ、他の利用者のチャンネルと挿 間されたとき２　Ｍ　ｂ　／　ｓのＰＣＭフレームにそれを正確に適応させる。

８人までの利用者に対してＰＭＵＸを装備するために全体で５個のカードが必要 である。すなわち、パワーカード、オージオカード、ＭＵＸ／制御カード、送信 カードおよび受信カードである。

直列バイトフォーマットの利用者のレーザからの出力は再び利用者の結合装置を 通過し、分割装置を通ってバックアラ信機に入る。ＮＲＺ２進信号はそれからＧ ＥＣＯＭＵＸへ入力するために、システムＸデジタルラインインターフェイスカ ードを使用してＨＤＢ３フォーマットに変換される。この信号は前のようにオー ジオインターフェイスを介して電話用に変換される。この例ではオートレンジン グは設けられていない。

第１０図は実験回路網を示す。２ラインシステムＸ交換機が使用されている。一 つのラインは銅線の加入者が使用しＮＴＩフォーンである。他方のラインは光フ アイバ回路網を介して交換機を通り回路網利用者に接続された。デジタルスピー チは銅線および回路網加入者間の呼によって同時に両方向に伝送される。

最初に前に設置されたチューブシステムが標準キャビネットを介してサイトを横 切るリンクを設けるために拡張される。

波長の平坦にされた２×２分割器は回路網の各端のターミナルボックス中に設置 され、完全デュプレックス伝送能力を与える。４×４の平坦にされたアレイはス トリートの柔軟性点のモデルを作るためにキャビネット中に設置される。付加的 な２×２が分配点（ＤＰ）をシミュレートするために取付けられる。

屈折率整合は背面反射からの漏話を減少させるために回路網中の全ての終端され ていないファイバ端で行われる。リンク長は１．５ｋａ＋であった。

Ａ（ＴＤＭ）時間ドメイン多重放送システムがヘッド端から加入者への下流通信 に使用された。データ流はＰＲＢＳとパックされた使用されないフレームと連続 している。通常のＡＣ結合レーザ送信機および光受信機が適当である。

レーザは−８，５ｄＢｍで１３００ｎＩＩｌで光フアイバ中に入射される。

２　Ｍ　ｂ　／　ｓの光モデムが受信段を与えるように変形された。

受信機感度は一３０ｄＢｎと測定された。

上流方向において、伝送はＴＤＭＡてにより行われ、各分局は割当てられたタイ ムスロット中のデータのパケットを送る。この場合に、ＤＣ結合された光送信機 および受信機が使用された。各利用者送信機は共用光ファイバにおけるチャンネ ル内干渉を避けるためにデータが送られないとき完全にオフに切替えられた。こ れはレーザをオフにバイアスし、論理１に対してそれを充分にオンに切替え、論 理０に対して再び充分にオフに切替えることによって行われた。これは送信機が ターン・オンより上にバイアスされその点を中心にして変調される通常の点から 点の光フアイバシステムと異なっている。

光受信機はまたバーストモード信号の存在において動作するように設計されてい る。ＤＣ結合された受信機はパケット間の静止期間中受信データの存在しないと きにおけるベースラインドリフトを避けることが要求される。使用される受信機 は高入力インピーダンスＦＥＴ演算増幅器に結合されて動作する長波長ＩｎＧａ ＡｓＰＩＮフォトダイオードに基づいており、ブートストラップによって入力キ ャパシタを減少さレンジング作用はヘッド端における時間のオーバーラツプを避 けるためにパケットが正確な瞬間に送信されることを確実にするために加入者タ ーミナルにおいて必要とされる。

完全な回路網に対する好ましい装置はＤＰにおいて１５の交換機ラインを有し、 ■乃至１５の交換機ラインは利用者当りの光終端をインターフェイスする。２レ ベル光分割階級（通常キャビネットおよびＤＰサイトにおいて）で、交換機とキ ャビネットの間距離は約１．６ｋｍであり、キャビネットとＤＰと各利用者との 間は５００ｍである。

交換機とキャビネットの間の距離およびキャビネットから利用者までの距離を異 ならせることは分割階級が２よりも大きい場合にも同様に可能であり前者は多分 ２００ｋｍまで延長することができ、後者は２ｋｍ　（またはＤＰが利用者サイ トであるとき５■まで下げる）である。これらの距離は中央局または交換機に対 する利用者の地理的分布によって大きく影響される。

もしも銅線が回路網からいくつかの利用者に対して形成されているならば、通常 キャビネットに位置する単一レベルの光分割階級が望ましい。

通常の交換機のキャビネットまでの距離は１．８ｋｎ＋と仮定されるけれども、 システムは少なくともｌｏｋｍのより大きな距離にすることができる。これは所 定の回路網中のローカル交換機の数を合理化するための基礎を与える。このよう な回路網の効率的な多重化構造（多重ラインに対する利用者の光接続の光学的分 割および共用の組合わせから生じる）はもつと長いリンクと関連する強調された 上部回路網コストが境界内に保持されることを意味する。これは交換機合理化の ために識別された顕著なコスト節約が充分に喜ばれるものでなければならない。

この発明によって提案された受動回路網技術は広帯域の多重サービス回路網に向 かっての発展に対する機会を与える。

広帯域サービス能力への発展を考慮するとき、２つの重要な原理ができるだけ支 持される必要がある。それらは、（ａ）広帯域多重サービス回路網への喜ぶべき 発展を許すために最初の回路網に必要とされる付加的な特徴のコストを最少のも のにすることの必要性、および（ｂ）すでに接続された基本電話利用者を妨害す ることなく、存在するシステムに広帯域サービスを付加することができることで ある。

広帯域回路網に対する重要な考察は新しいサービスを付加することが必要である 余分のフィールドプラントおよび設備作業の量である。ここでの目的は設備され たシステムベースの可能な限り多くを利用することによってそのようなコストを 最少にしなければならない。

ケーブルテレビジョンのようなより高いビット速度サービスを行うためのシステ ムの拡張は、ビット速度が将来の広帯域サービスを可能にするように最初から充 分に大きいけれども、波長分割マルチプレクス（ＷＤＭ）技術を使用することを 必要とする。後者は初期基本サービスのコストに許容できない程度に負担を与え 、最少でも少なくとも１波長を付加することに応じて存在する狭帯域利用者が低 いビット速度モードで妨害されないで続けられることを可能にする。広帯域サー ビスは低速度データおよびスピーチサービスよりもずっと高いビット速度が必要 であるから、光受信機の感度は著しく減少される。これは使用された光分割ラジ オが広帯域サービス用に利用できる光パワーバジェットに対して過大であること を意味する。それ故、結果として異なったアクセス点がヘッド端から光分割アレ イへの広帯域サービスを行うフィーダー光ファイバに対して利用されることが必 要である。

２段の分割を有する両方向光分岐回路網は、交換機から第１の分割点まで追加の 光ファイバを設け、この分割器内の異なったレベルに接続することによって改善 されたサービスを有することができる。両方向回路網は最大の減衰を受けるけれ ども、他の構造もこの発明の受動光回路網の概念内で可能であり、それらのいく つかは初期の形式の電話或いは広帯域サービスの発展のいずれかで有効である。

例えば電話は往および復チャンネルを有する２個の単方向回路網であり、低い伝 送損失の利点を得ることができ、反射の問題を避けることができ、或いは第４図 に関連して上述したように単一の分割段を有することができる。

光技術の発展および増強された回路網によって伝送されるサービスパッケージは 明らかに密接に結合される。例えば、広帯域へ品質を上げるのに利用される多数 の波長はめられた光技術に決定的に依存する。光波長多重化に利用できる技術は 中間に多くの交換を伴って高度に洗練された３つのカテゴリーに分けられる。可 能な光技術発展およびサービスパッケージのより詳細は第１１図に示されている 。

ａ、波長選択のために固定された波長フィルタを使用したファブリペロ−（Ｆ　 −Ｐ）レーザ。

ｂ、波長選択のために同調可能な光フィルタ１８および可能なアーリーヘテロダ イン光受信機を備えた単−縦モードレーザ（例えばＤＦＢ）。

Ｃ，チャンネル選択のために光フィルタ（同調可能）および電気（ヘテロダイン ）技術を組合わせたアドバンスコヒーレント光源。

固定波長フィルタ回路の製造誤差およびＦ−Ｐレーデ光源の中心波長およびライ ン幅は技術カテゴリー（ａ）が光ファイバの両方の窓にわたって６乃至１２波長 間で利用できる波長数を制限する。交換機方向に対する利用者において、レーザ 光源の温度制御が禁止的に高価であり、利用できる波長数は両方の窓にわたって ２乃至４の間に制限される。

技術（ｂ）によって重要な波長の数は著しく大きくすることができ、長いターム において交換機から利用者への方向で１００乃至２００が可能である。しかしな がら、分割の大きさまたは安全等のような実際的な考察は光技術が行われる前に 波長多重化の大きさを制限するであろう。上流方向でさえ、波長ドリフト補正手 段が何もなくてもｌＯ乃至５０チヤンネルが利用できる。

コヒーレント技術（Ｃ）が使用される場合、原理的に数百の波長が可能であり、 制限は光フアイバ中の非直線現象によって生じる。非常に多数の波長チャンネル と利用できる重要な大きな光パワーバジェットにより、この技術は光回路網に対 して動作トポロジーのさらに主要な再評価を提供する。

技術（ａ）は金利用でき、（ｂ）は２乃至５年のタイムスケールで可能であり、 （Ｃ）は１０年以内に商業的に許容できる価格で１０年以内に利用できる。

波長多重は回路網中に広帯域サービスを導入するための方法であり、次のものは 第１２図乃至第１４図を参照にして２段分割を有する両方向ブランチ回路網がど のように発展するかの例である。

第１２図は電話／データサービスを行うため単一波長を使用する最初の回路網を 示す。利用者装置中の狭通過帯域光フィルタは狭帯域サービスの最初の波長だけ を通過させることを許容し、したがって後の段階でで付加される広帯域サービス からチャンネルの妨害（および正当でない者のアクセス）を防止する。広帯域サ ービス用の別のキーとなる構成は１３００および１５００窓の両者における広い 光学的帯域幅にわたって動作する多段キャビネット分割器の最初に設備される。

この装置は交換機とキャビネットとの間の広帯域サービスイーダー光ファイバに よって部分的にバイパスされる。これらの余分の光ファイバはケーブル内に設け られてもよく、或いは後で別に設けられてもよい。

第１３図は追加の波長が電話サービスを破壊することなく回路網に新しいサービ ス、例えばケーブルテレビジョン（ＣＡＴＶ）を追加するために使用することが できることを示している。追加の波長は追加のフィーダ光ファイバによってキャ ビネットに伝送され、キャビネット分割器の空いている入力で回路網に供給され る。追加の波長は一般に電話およびｌ５ＤＮチヤンネルよりも高いビット速度を 伝送する。高い伝送ビット速度による受信機感度の減少を適応させて、交換機／ ヘッド端および利用者装置間の光路損失を減少するために光ファイバはキャビネ ット分割器の一部をバイパスすることができる。追加の広帯域サービスを受信す るために目的地の利用者は簡単な波長デマルチプレクサを設けて広帯域波長と狭 帯域波長とを分離する。

交換機とキャビネットの間の共通光フアイバ上で多重化された各追加の波長は、 例えば５６５　Ｍ　ｂ　／　ｓでデジタル多重化されたＣＡＴＶ信号を伝送する ことができる。これは１８Ｘ７０Ｍｂ／ｓまたは８　Ｘ　１４０　Ｍ　ｂ　／　 ｓのチャンネルを追加の波長当り回路網のそのセクターにわたって放送すること を可能にする。このビット速度で光分割は電話の光分割の例えば１２８と比較し て３２通りに制限されることができる。しかしながら、１６乃至３２チヤンネル を与えるＣＡＴＶサービスを提供することができる。これはほんの僅かの光学的 部品、すなわち交換機における広帯域光送信機および波長マルチプレクサ、各利 用者ターミナルにおけるデマルチプレクサおよび広帯域受信機を必要とするに過 ぎない。

このようにして与えられた追加の波長はＣＡＴＶサービスの動作に対する重要な 選択を生じる。

利用者は彼等のターミナル装置中に設けられた同調可能な光フィルタによって任 意の広帯域波長にアクセスすることができる。これは選択された波長で伝送され た８または１６チヤンネルの多重化電気信号から選択されたいくつかのチャンネ ルの同時受信を可能にする。２以上の光波長の同時受信は選択された各追加の波 長に対する光受信機と追加の光フィルタを必要とするであろう。しかしながら、 各利用者に対する任意の数の同時チャンネル（フィーダ光フアイバ上で伝送され る全体の数まで）を与える１００°１０のサービス浸透はこの方法によって達成 される。

その代わりに、ＷＤＭおよびＴＤＭの組合わせによって利用できるようにされる ＣＡＴＶチャンネルの数は、１以上の提供されたビデオチャンネルが各ＣＡＴＶ 利用者に割当てられることをできるようにするのに充分であるようにすることが できる。この場合に、回路網はスイッチが交換機の中央にあるスターとして動作 する。このシステムは利用者装置中の固定波長デマルチプレクサおよび１個の光 受信機として動作する。これは利用者装置を簡単にするけれども、サービス浸透 と利用者により受信される同時チャンネルの数との間の妥協を意味する。例えば 、もしもＷＤＭとＴＤＭとの組合わせが３２チヤンネルが各フィーダ光ファイバ に伝送されることを可能にし、３２通りの光分割が得られるならば、利用者当り １チヤンネルが１００°１０の浸透ベースで割当てられることができる。しかし ながら、もしも利用者当り４チヤンネルが必要であるならば、より多くのチャン ネルを与えるために余分の波長が与えられるにも拘らず２５°１０の浸透のみが 利用できる。

ＤＦＢレーザを使用したさらに進んだ段階は第１４図に示され、利用者当り１以 上の波長を割当てることを可能にする。

例えば３２通りの分割で利用できる１２乃至３２波長によって、所要の全ての広 帯域サービス、例えばＣＡＴＶ、ＨＤＴＶ等を伝送する１波長を各利用者に割当 てることを可能にする。より少ない波長数は浸透を４０°１０に制限するが、波 長数が３２に到達すると１００　”　１０の浸透が得られる。

個々の利用者に対する波長の単なる割当てよりは、この段階においてまた広帯域 スイッチング段として利用者の構内において同調可能な光フィルタを使用する機 会がある。これは本質的に相違する広帯域サービス（例えば多重ソースからの放 送および割当てられた広帯域サービスの混合が異なった光波長で多重化され、利 用者装置によって選択されることができる）の交換機スイッチングを簡単にする 。

説明した各技術段階に対して、可能な波長の数はレーザの許容誤差および安定性 、フィルタ、および光ファイバと結合装置の使用可能な帯域幅に臨界的に依存す る。電話およびｌ５ＤＮのような低コスト狭帯域サービスは利用者レーザの大き な波長ドリフトを意味する利用者ターミナルにおける温度安定なしに動作させる 必要があるかも知れない。したがって、もしも第２図乃至第７図に示されたよう な方式が使用されるならば、利用者から交換機への方向における伝送におけるサ ービスに対しては大きなチャンネル間隔が必要であろう。

交換機から利用者への方向では交換機における温度制御されたソースと利用者装 置内の同調可能なフィルタとを使用してフィルタ回路中心波長の誤差を消去する ことによってもつと小さな間隔にすることが可能である。

特表千１−５０２４７０　（１５） へ　り 国際調査報告 １１１１・ｉ−ｍｈ・１１ｊｌＡ＠−−（＃１４１１％＋ＰＣＴ／ＧＢｇＱ／Ｑ ＱＱＱＪ国際調査報告 ＧＢ　８８００００４ ＳＡ　２０１９２

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．中央局と、複数の分局と、この分局に対して使用時に時分割または周波数分 割された多重化された光信号を伝送する前記中央局からの単一の導波体と前記分 局への伝送のため前記導波体から２以上の第２の導波体へ光パワーを分配する１ 以上の受動分割器とを具備している導波体のブランチ回路網とを具備し、 この回路網は、前記分局からのリターン信号を前記単一導波体または類似の単一 導波体上に受動的に多重化するように構成されている光通信回路網。
2. ２．回路網の全ての部品は回路網の実際の分割とは無関係に予め定められた最大 分割に対応する一定の光損失基準で動作可能であり、前記実際の分割は前記最大 分割よりも小さいものである請求の範囲１記載の回路網。
3. ３．１以上の分局からリターン光信号へ電気信号を変換するように構成された能 動電子ノードを含んでいる請求の範囲１または２記載の回路網。
4. ４．前記リターン信号は時分割多重化されている請求の範囲１乃至３のいずれか １項記載の回路網。
5. ５．中央局は予め定められた多重フレーム期間内の分局からの信号の一時的位置 を検出するレンジング手段を備え、前記多重フレーム期間は補正信号を分局に送 るため所望の位置からの位置のずれに応じるものであり、分局は可変遅延手段を 含み、中央局によりそれにアドレスされた補正信号に応じて可変遅延を変化させ 、それによつてリターン信号が正確なフレーム位置で受動的に多重化される請求 の範囲１乃至４のいずれか１項記載の回路網。
6. ６．１５以上の分局からの信号が前記単一の導波体上で多重化されている請求の 範囲１乃至５のいずれか１項記載の回路網。
7. ７．前記導波体が単一モード光ファイバである請求の範囲１乃至６のいずれか１ 項記載の回路網。
8. ８．前記単一導波体の長さが２乃至２００ｋｍの範囲である請求の範囲１乃至７ のいずれか１項記載の回路網。
9. ９．前記単一導波体の長さが５乃至２５ｋｍの範囲である請求の範囲１乃至８の いずれか１項記載の回路網。
10. １０．前記単一導波体からの信号パワーが４乃至１２８の第２の導波体に沿って 前進伝送方向で受動的に分割される請求の範囲１乃至９のいずれか１項記載の回 路網。
11. １１．前記別の導波体の長さが５ｍ乃至２ｋｍの範囲である請求の範囲１０記載 の回路網。
12. １２．前記第２の導波体からの光信号のパワーが４乃至６４の第３の導波体に沿 って前進伝送方向で受動的に分割される請求の範囲１０または１１記載の回路網 。
13. １３．前記分割器が光結合装置のアレイを構成している請求の範囲１乃至１２の いずれか１項記載の回路網。
14. １４．単一導波体上の多重化された信号のビツト速度が約１メガビツト／秒であ る請求の範囲１乃至１３のいずれか１項記載の回路網。
15. １５．単一導波体上の多重化された信号のビツト速度が２メガビツト／秒乃至５ ギガビツト／秒の範囲である請求の範囲１乃至１４のいずれか１項記載の回路網 。
16. １６．各分局と関連するフィルタ手段を具備し、それにより各分局により受信さ れる帯域幅は３２キロビツト／秒乃至２メガビツト／秒の範囲にある請求の範囲 １乃至１５のいずれか１項記載の回路網。
17. １７．各分局と関連するフィルタ手段を具備し、それにより各分局により受信さ れる時分割または周波数分割多重信号の帯域幅は６４キロビツト／秒乃至２５６ キロビツト／秒の範囲にある請求の範囲１乃至１６のいずれか１項記載の回路網 。
18. １８．電話トラフィックおよび関連する信号情報を伝送する如く構成されている 請求の範囲１乃至１７のいずれか１項記載の回路網。
19. １９．前記トラフィックは単一の時分割多重チャンネル上を伝送される如く構成 されている請求の範囲１８記載の回路網。
20. ２０．．付加的に別のチャンネル上を異なった波長で広帯域サービスが伝送され る如く構成されている請求の範囲１９記載の回路網。
21. ２１．中央局からの光信号が各分局からの光信号と異なった搬送波波長である請 求の範囲１乃至２０のいずれか１項記載の回路網。
22. ２２．中央局から分局へ光信号を伝送する導波体ブランチ回路網が分局から中央 局へ光信号を伝送する導波体ブランチ回路網と共通の導波体を有していない請求 の範囲１乃至２１のいずれか１項記載の回路網。
23. ２３．２以上の光信号が分局へ分配するための単一の光ファイバに結合されるこ とができるように光結合手段が配置されている請求の範囲１乃至２２のいずれか １項記載の回路網。