JPH03502034A - 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、特にステーションからの単一ライン電話通信を 提供する回路網の構成に関する。

光フアイバ通信回路網の発達への１つの方法は、１０以上のラインを有する大規 模のビジネス顧客の電話通信およびデータの必要性に要点を絞られたＳ、大原氏 による文献（“Ｆｕｔｕｒｅ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｒ１ｔｉｓｈ　Ｔ ｅ１ｅｃｏ１ｓ　ｐｒｉｖａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　５ ｗ１ｔｃｈｅｄ　５ｅｒｖｉｃｅｓ　”’　、　ＩＥＥＥＣｏｌ　１ｏｑｕ１υ ｒｓ　、　１９８［ｉ年２月）に記載されたようないわゆるＦＡＳ回路網である 。ＦＡＳタイプの構造の基本的欠点は、各顧客からローカル交換機への直接的な 専用のポイントからポイントの光学リンクに依存していることである。これは、 ２乃至シラインしか持たない小乃至中規模のビジネス顧客がＦＡＳタイプの回路 網に接続することは経済的に不可能であることを意味する。単一ラインの電話通 信を必要とする居住顧客にはコストの要求は一層困難であり、現状から判断して 交換機からの１顧客当りの直接光学接続が商業的に可能であるとは考えられない 。

大規模なビジネス顧客以外に光ファイバの使用を拡大する１つの方法は、例えば Ｗ、　Ｋ、　Ｒ１ｔｃｈｉｅ氏による雑誌（’Ｔｈｅ　Ｂｒ１ｔｉｓｈ　Ｔｅｌ ｅｃｏｍ　５ｗ１ｔｃｈｅｄ　５ｔａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆ’ｏｒＣＡＴＶ” 　、　ＢＴ　　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ、　１９８４年９月）に 記載されたようなケーブルテレビジョンのような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る。

このような方法において、その対策の目的は集積多重サービス回路網の方向に移 行し、居住顧客への光学接続の拡大に要する比較的高い費用が狭帯域（電話通信 ＋データ）および広帯域（エンターテイメントＴＶ、　　ビデオライブラリィサ ービス等）の両サービスの結合した収入で正当化できるように両タイプのサービ スを伝達することである。しかしながら、この方法に関する大きい難点はこのよ うなサービスに対する顧客要求が美大な必要投資金を正当化するのに不十分なこ とである。それにもかかわらず、集積多重サービス回路網の発階で発生するであ ろうという考えは英国および外国の双方において保持されている。このような環 境が広がっていく一方で、その他の光チクノロシイのローカルループへの拡大は 基本的な電話通信／データサービス提供に関する費用の効果的な解決方法の導入 に基づいてかなり正当化されなければならない。

１つの可能な方法は、既知の銅線リンクが電話通信／データ顧客に対する最終的 な供給のために使用され、街路割当て点（ＤＰ）までしか光ファイバが延在しな い部分的な光学的解決方法である。

この方法にはいくつかの欠点がある。通信量が交換器への高度に多重化したフィ ードバック装置に対して経済的に集中するフィールドにおいて、遠隔的に配置さ れた電子通信機器を使用することが必要とされる。電子通信機器の動作は一般に 街路キャビネットレベルおよびＤＰの両方で必要である。

後者はまたそれら自身のＤＰを正当化するのに十分に大きいビジネス顧客を除い て街路配置されている。このようなシステムに関して、遠隔の電子通信機器ノー ドの保守、信頼性、電力供給および電力消費に関連した潜在的な問題がある。

本発明の目的は、下流放送送信を受信する認証されていない利用者の可能性を減 少する能力を有するデジタル通信回路網を提供することである。したがって、ア ウトステーション用の同期信号および管理データを含む第１の部分をそれぞれ含 むフレームの流れの形態でアウトステーションにデータを送信するように構成さ れ、第１の予め定められた２進シーケンスにしたがって前記第１の部分の内容を スクランブルするように構成された第１のスクランブル手段と、第２の予め定め られた２進シーケンスにしたがって前記第２の部分の内容をスクランブルするよ うに構成された第２のスクランブル手段とを含むデジタル通信回路網用の中央ス テーションが提供される。

認証されていない利用者は下流放送送信をデスクランブルするために試行錯誤的 に試みるかも知れないが、利用者は精巧な装置を使用しても、フレームの１つま たは別の部分のスクランブルシーケンスを発見することができるだけである。

アウトステーションが前記第１の予め定められた２進シーケンスにしたがって前 記第１の部分の内容をデスクランブルする第１のデスクランブル手段と、前記第 ２の予め定められた２進シーケンスにしたがって前記第２の部分の内容をデスク ランブルする第２のデスクランブル手段と、前記第２の部分のスタートのときに 前記第２のデスクランブル手段を選択し、前記第１の部分のスタートのときに前 記第１のデスクランブル手段を選択するためにフレーム中の同期信号に応答する 手段とを含む上記に限定された中央ステーションからフレームを受信するように 構成されたデジタル回路網用のアウトステーションもまた提供される。

回路網は各交換ラインに対する１２８光学スプリツトを２０Ｍビット／秒のビッ ト速度で動作させる。このビット速度／スプリット結合はビジネスおよび居住の 両顧客に望ましい選択の組を提供する。したがって、１２ｇ　　（１２０個の顧 客と８個の試験ポートの和）の選択された最大スプリットにおいて、所望ならば 、各顧客に対してｌ５ＤＮ１４４にビット／秒のチャンネルを供給する能力また は同等の能力が利用できる。多数ラインの顧客が主体であるビジネス区域に対し て、低い光学スプリットか使用され、高い能力を１顧客ごとに提供させる。

第１の例において、回路網は２０Ｍビット／秒の供給能力内で十分に能力を与え 、８４にビット／秒ラインの付加的な数を提供するか、或はいわゆるｌ５ＤＮサ ービスを導入することに関連して両巻を更新するための実質的なマージンを残す ように設計されている。

このような回路網において、システムは全て第１の顧客組によって最初に要求さ れたスプリットの実際の程度に関係なく、完全な１２８方法のスプリットに適し た固定した光学損失規準に設計されていることが好ましい。これは大きい設計フ レキシビリディを与え、要求の発生に応じて付加的な顧客を回路網に接続させる 。したがって、１２８ウエイマトリクスの全段階はアウトセットで構成され、完 全な損失特性を呈するが、最少数のカップラだけが最初の顧客との接続を行うよ うに設けられる。

種々のビジネスまたは居住顧客に直接ファイバ供給を行う完全受動光学回路網で ある回路網が設けられるが、本発明による光学回路網に適合し、十分に改良し得 る加入者に対するＤＰおよび銅線接続部に活動電子ノードが存在するハイブリッ ド変形を形成するいくつかの電気リンクに関連することができる。このようなシ ステムは、電話通信サービスだけに対するコストターゲットが非常に厳しい居住 市場への初期の進出を非常に経済的にする。

本発明の別の重要な利点は回路網の進化である。この構造は同一の受動光学回路 網で新しい広帯域サービスを伝送する分離した光学波長を付加することにより、 将来の広帯域多重サービス回路網へ進化するための機会を提供する。これは、適 切な計画を与えられた元のサービスを中断せず、またはその費用に負担をかける ことなく可能でなければならず、最初の構成の際に設けられる。

本発明の光学回路網の素子部分は便宜上ＣＩ）光学チクノロシイおよび光学シス テム設計、（ｎ）光学的外部設備、（■）ビット伝送システム設計、（■）回路 網インターフェイスおよびシステム全体の設計、ならびに（Ｖ）回路網マネージ メントおよび試験の主要な分野に分類して以下順次論じられる。

■　光学チクノロシイおよび光学システム設計（ａ）回路網トポロジイ トポロシイの選択は、回路網の全体的な費用を最小化における重要な事柄である 。本発明による受動光学回路網を提供するために実行されることができるいくつ かのトボロジイ（位相幾何学）がある。最終的な選択において重要なことは、設 置および保守費用、提供されるサービス、拡大計画および広帯域サービスへの進 化の可能性である。考慮されるそれぞれの選択に関して、最初の回路網の費用問 題はまた将来的な進化の可能性に対して注意深く加重される必要がある。全体的 な両方向動作、部分的な両方向動作、交換機と顧客との間の分離した上流および 下流リンク、並びにＤＰと他の全ての任意のファイバ回路網における顧客との間 のリンクにおける銅線の使用が含まれる。

（ｂ）光学スプリッタチクノロシイ °光学パワースプリッタは、通常溶着ファイバカップラである。しかしながら、 十分に現像された場合のホログラフ装置のような長期間の選択は潜在的に低コス トを実現する手段を提供する。

（ｅ）顧客のレーザ送信機モジュール 顧客のレーザは、顧客の費用に影響を与える最も重要な素子の１つである。低コ ストであるために必要な任意の装置に対する詳細な動作要求は特にパッケージ設 計における選択、駆動および保護電子装置、並びにレーザの信頼性（環境特性と 結合された）を決定する。例えば、冷却されないパッケージは電力消費を減少し 、パッケージ設計および組立てを簡単にし、全体的な送信機のコストを減少する ために低コストの送信機モジュールとして望ましい。しかしながら、冷却装置を 除去すると周辺温度範囲の上限でレーザ劣化速度の結果的な増加によりレーザ一 温度が制御されなくなる。さらに、レーザとファイバとの間の結合の温度依存性 の臨界性が著しくなる。システムにおいて、回路網の分割損失を克服するために 高いパルスパワーが必要である。過度のピーク光学パワーが回避されるべき（高 い電流密度および低い信頼性となる）ならば、良好な結合効率の低コストパッケ ージが望ましい。

現在考えられている２０Ｍビット／秒のビット速度は低コストのＣＭＯ８ＶＬＳ Ｉの使用を可能にするが、その代わりとして４５乃至５０Ｍビット／秒で動作す る送信機／受信機が設けられることができる。このような装置はもっと高価な電 子装置を使用するが、パッケージ費用が支配的であることを考慮すると事実上全 体的に安価である。後者は主に予想生産量によって決定される工場投資／オート メーションの程度によって影響される。

上記の事項はここに記載された本発明のような回路網を構成する費用に関連し、 結果的に費用の増加になるが、もっと高価なレーザ装置が使用されることができ ることが理解されるであろう。

顧客送信機は、本発明の出願人による英国特許第８７０００６９号明細書（１９ ８７年１月５日出願）に記載されているように低いデニーティサイクルで動作す ることが好ましい。さらに、レーザ出力レベルは、顧客送信機から監視フォトダ イオードを除去させるか、或はそれが検出器として自由に使用される本発明の出 願人による英国特許第８７１０７８８号明細書（１９８７年５月、第６出願）に 記載されているように交換機による遠隔監視によって制御されることが好ましい 。

Ｃｄ）顧客受信機モジュール 顧客受信機は、少ないラインを有する顧客に対する回路網の経済的な浸透を保証 するためにほとんど送信機モジュールと同じ価格削減が必要であるが、これは光 学パワー費用したがって回路網の全体的な費用に悪影響を及ぼすので低性能のコ ストでこれを得ることはできないことが強調される。

（ｅ）光学遮断フィルタ 光学遮断フィルタは、既存の電話通信顧客を妨害せずに回路網の将来的向上が可 能なことを保証するため好ましい素子である。いくつかの回路網幾何学形状の選 択（例えば完全な二重送信）に対して、それは反射から生じる混信の問題を解決 する際に役立つ。したがって、異なる波長が上流および下流方向で使用された場 合に使用されるならば、狭帯域のフィルタが反射された光が受光器に達する前に その反射を弁別するために使用されることができる。

種々の技術が低コストの装置を実現する可能性をもたらす格子、干渉およびホロ グラフ装置と共に利用することができる。

最初の分析は、費用および動作上の難点を最小にするためにフィルタに最適な場 所が顧客受信機内であることを示す。

選択には受信機フォトダイオードとパッケージテールファイバとの間への重クロ ム酸ゼラチン（Ｄ　ＣＧ）のスライバー、多層誘電性干渉およびフォトポリマー フィルタの挿入、或はウェハ段階において多層誘電体その他のフィルタ材料を直 接受信機フォトダイオードに設けることを含む。フィルタを設けるその他の方法 は以下に考慮されている。

（ｆ）光学交換機 光学交換機は顧客装置はど費用の影響は受は難いが、動作特性要求は大きい。レ ーザ送信機は高い平均出力パワーおよび良好に制御され厳密に限定された中心波 長を有していることが必要である。好ましくは、単一の縦方向モードソース（例 えば、ＤＦＢまたはＤＢＲレーザ）が、光学スペクトルの最小の幅が最初の電話 通信サービスに割当てられることだけ必要であり、したがって将来のサービス拡 張のためにできるだけ多くの有用なスペクトルを保存することを保証するために 使用される。受信機は等しくない通路減衰と顧客レーザ出力パワーの許容範囲に おける変動による不完全な距離遅延補償および隣接したビットにおける等しくな い光学パワーのために、それらに感応し、タイミングジッタと適合することが必 要である。したがって、受信機はＤＣ結合設計であるか、或は光学ビット流のゼ ロレベルに関してＤＣ結合された決定回路中に少なくともしきい値レベルを有し ていることが好ましい。

■　光学的外部設備 理想的には、回路網は追加される電話通信顧客および新しいサービス（波長）の 両者に関して成長して変化できるように設計されている。最も好ましい形態にお いて完全に二重送信される分岐回路網で、設備の波長範囲および反射に対する回 路網の感応性は、回路網の寸法および各素子への制限に大きい影響を与える重要 な問題である。出願人による研究によれば、反射の影響が著しく、完全に二重送 信されるファイバ回路網が上流および下流に対して使用されない場合にはそれら の影響が考慮される必要があることが示されてる。設備の波長範囲は新しいサー ビス波長の追加にとって重要である。

パワー予算を最適にする各素子の波長の平坦さおよび素子の全体的な調和は本発 明による回路網の設計において考慮される必要がある。

（ｂ）素子 ここで重要な素子は波長平坦カップラアレイ、光学遮断フィルタ、顧客装置にお ける使用のためのコネクタおよび全環境において大規模に使用するのに適した接 合技術である。このリスト上の最初の２つは既に上記のセクションＩで論じられ ている。その代りとして干渉（または別の）光学フィルタは顧客の敷地でコネク タ内に内蔵されることができる。顧客のコネクタを回避し、“ハードワイア”方 法に依存する別の計画はもう１つの可能性である。システム中に光学フィルタを 内蔵する別の方法は、例えば顧客装置またはり−ドイン光学ケーブルのいずれか において接合されることが必要なファイバベースの装置を含んでいると考えるこ とができる。

■　ビット伝送システム設計 （ａ）回路網のビット伝送システム（ＢＴＳ）は最終的に多数の異なるサービス 、例えば アナログ電話通信−チヤンネル外信号 （６４＋　８　ｋビット／秒） アナログ電話通信−チヤンネル内信号 （８４にビット／秒） 基本速度Ｉ　５ＤＮ−（２Ｘ６４＋１６にビット／秒）初期速度Ｉ　５ＤＮ−（ ２０４８にビット／秒）を伝送してインターフェイスする必要がある。

主要な最初の要求は、チャンネル外信号（６４＋　８　ｋビット／秒）を有する アナログ電話通信の伝送であると考えられるが、サービスアクセスユニットだけ を変化することによって上記に述べられた全サービスを伝送することができるフ レームおよびチャンネル割当て構造を有するＢＴＳを設計することが非常に好ま しい。これは、例えば将来の新しいサービスとの適合性にとって重要である。

上記のサービス例に対して最高の共通係数ビット速度は８にビット／秒である。

この速度はまた１２５μｓの基本フレーム期間に対応したスピーチサービス用の サンプリング速度であるため、１２５μｓの基本フレーム内の各ビットは８にビ ット／秒の基本チャンネルに対応する。顧客サービスは、これらの８にビット／ 秒のチャンネルの整数を割当てることによって提供され、例えばチャンネル外信 号を有するアナログスピーチは１２５μｓの基本フレーム内の９ビツトに対応し たスピーチ整数を保存するためにそれぞれ８にビット／秒づつ配置された９つの チャンネルを割当てられ、基本速度ｌ５ＤＮサービスは１８個のこのような８に ビット／秒チャンネルすなわち基本の１２５μｓフレーム内の１８ビツトを割当 てられる。

基本フレーム内の情報チャンネルに加えて、各顧客光学端末用の８にビット／秒 の管理チャンネルもある。これは管理メツセージを伝送する。これは、チャンネ ル外信号を有する１つのアナログ電話通信チャンネルを要求した顧客に合計１０ 個の基本８にビット／秒のチャンネルが割当てられ、対応的に基本速度ｌ５ＤＮ の顧客が合計１９個の８にビット／秒のチャンネルを割当てたことを意味する。

基本フレーム構造に対する別の可能性は、両方向の送信に対して同一のフレーム 構造を保持しながら、低いデユーティサイクルモードで顧客レーザを動作するこ とによって得られるいずれの利点でも最大にするためにビットインターリーブプ ロトコールを使用することである。これは、特定の顧客に連続的に割当てられた ビット（８にビット／秒チャンネル）を送信するのではなく、１２５μｓの基本 フレーム期間を通じて非常に均一に拡散されることを意味する。

（ｂ）自動レンジシステム 全体的な構造内において周期的に、予備時間（サービスデータが送信されていな いとき）はレンジ（距離測定）処理のために保存されなければならない。レンジ のために保存される時間の量は、レンジが実行されることができる地理的距離を 決定する。レンジが生じる周波数は行われ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期の説明を簡単にするために、レンジ期間は基本フレー ム期間（１２５μＳ）の整数倍であるべきである。１２５μｓのフレーム期間は １０ｋｍまでの地理的距離に対して適切な時間で測定させ、一方２５０μｓは２ ０ｋｍまでの地理的距離を測定させる。ビット速度オーバーヘッドをほぼ１％に 減少するために、レンジに対して１０ｍ　ｓ期間が可能である（これは、１つの レンジフレームによって後続される８０個の基本データフレームに対応し、８１ ／８０のビット速度の増加となる）。

３つのレベルまたはレンジの相があることが好ましい。

相１のレンジは、最初にシステムに接続される光学的終端（ＯＴ）に対して発生 する。この場合、交換機端末はＯＴへおよびそれからの通路遅延に関する情報を 持たない。したがって、交換機端末はこの通路遅延を測定し、それに続いて正し いタイミングに対して開始されるべきローカル遅延を新たに適合されたＯＴに知 らせるためにレンジ期間を使用する。

相２のレンジは、新しい呼出しが開始されたとき、或は光学端末がローカル電源 から接続を解除された後オンに切替えられたとき回路網に既に接続された端末に 対して発生する。

この場合、レンジプロトコールは前にＯＴに割当てられた遅延期間を検査し、も し必要ならば少し訂正を行う。レーザ寿命を最大にするために、ＯＴは通信を伝 送しない場合には送信しない、したがってレンジはアイドル端末に対して生じな いと考えられる。

相３のレンジは自動的であり、周期的に実行され、一方ＯＴは通信を伝送する。

交換機端末は各活動端末からのタイミングを監視し、タイミングのいくつかがド リフトし始めた場合、これらの端末に（管理チャンネルを使用して）ローカル遅 延に対する小規模の訂正を行うように命令する。

レンジ機能は上流方向に各顧客のデータを同期し、異なるライン長および回路網 にわたる伝播遅延の変動を補償する手段を提供する。自動レンジは、タイミング ドリフトを訂正するように周期的に小規模の調節をするために必要である。顧客 回路網の端末に予備バッテリイシステムを設けることは、本体故障中に電話通信 サービスを維持するために必要である。

■　回路網インターフェイスおよびシステム全体の設計前のセクションで論じら れたＢＴＳは、受動光学回路網を通ってビットを伝送する手段を提供する。通信 回路網の要求全体に適合するサービスが実行されることを可能にするために、適 切なインターフェイスがＢＴＳとデジタル交換機との間、並びにＢＴＳと顧客装 置との間に必要である。全体的なシステムは試験、回路網インターフェイス、信 頼性、回路網マミージメント、給電給等を包括する。

（ａ）サービス 本発明による回路網の主要なサービス要求はアナログ電話通信であると考えられ る。このようなサービスは実効的な費用により顧客の敷地のアナログ直接交換ラ インインターフェイスと８４にビット／秒のスイッチ回路網へ、のＤＡＳＳ２２ ．０４８　Ｍビット／秒のインターフェイスとの間で行われなければならない。

アナログ電話通信の他にも、銅の対のローカル回路網に対して類似した方法で現 在支持されている多種のサービスがある。ＢＴＳフレーム構造およびプロトコー ルは、基本速度ｌ５ＤＮまたはＣＡＴＶ信号を伝送するのに十分にフレキシブル でなければならない。将来の新しいサービスの追加が制限のある“電話通信専用 ”設計により損なわれないことは重要な原理である。しかしながら、最小の費用 の回路網を設けることはこの目的と矛盾し、微調整が行われる必要がある。付加 的なサービスを提供するために使用され得る方法は、ビット速度を増加しフレー ム構造を拡大することによるＴＤＭ使用の増加、ＷＤＭの導入および付加的なフ ァイバ設備を含む。これらの方法は以下に説明されている。

（ｂ）回路網および顧客インターフェイス英国の回路網に対する主要な要求は、 時間スロット１６において統計的多重化された信号との２．０４８　Ｍビット／ 秒のＤＡＳＳ２の接続にわたって６４にビット／秒のスイッチ回路網に回路網を インターフェイスすることである。プロトコール変換は、デジタル交換機で必要 とされる統計的に多重化された形態にＢＴＳに対するチャンネル関連信号から変 化するために交換機端末で必要とされる。基本速度Ｉ　ＳＤＮは類似した方法、 すなわちＤＡＳＳ２への■シリーズ変換で処理される必要がある。しかしながら 、将来のある時点で８４にビット／秒のスイッチ回路網は、ＤＡＳＳ２への１シ リーズ変換を回避させるＩシリーズプロトコールを処理することができるであろ う。アナログ電話通信顧客インターフェイスに対する規格はＢＴＮＲ３１５にお いて定められているが、顧客端末でなく、交換機におけるインターフェイスにの み関連している。

顧客ユニットのレンジは、多数ラインのビジネス利用者から単一ラインの居住利 用者まで提供されると考えられる。基礎的な素子のモジュールは、動作フレキシ ビリティを与えるいずれの顧客ユニット設計にとって基本的である。ループ接続 解除およびＭＦ４信号は適合される。

（ｃ）ケーブル化 この分野における多数の問題は任意の回路網構造に共通である。既存の解決方法 に対する修正は交換機−キャビネットおよびキャビネット−ＤＰの結合を適切に 改善するものである。回路網の街路多重変形はケーブルの発達をそれ程必要と顧 客敷地における回路網端末は、顧客によって設けられたＡＣ主電源に依存してい る。これは、ローカル交換機から電力供給する銅線対回路網に関する現状からの 発展である。

（ｅ）ハウジング 最初の目的は、モジュールフォーマットで既存のキャビネット内に素子を取付け ることである。

ＤＰ位置は、端末（例えば、ボール上部のまたは歩道のボックス中のドロップケ ーブル端末）を適合されるＤＰ計画を考慮して導かれる必要がある。同様にして 、装置の開発の前に評価を要する顧客端末の選択が行われる（家屋内、ガレージ 中等）。顧客端末に関して、物理的な保護は、給電、予備バッテリイ等と共に明 らかに表明される事柄である。実際に、顧客はドロップケーブルから内部ケーブ ルへ変化するためのものと、家庭用電子機器、バッテリイ等に対するものである ２つのハウジングを必要とする。

街路多重化選択の考えによると、本質的に予備のハウジングが設計され、端末問 題のいくつかを外部回路網に移す。したがって、給電および環境上の項目はこの 分野に関して述べられる必要がある。

■　回路網マネージメントおよび試験 回路網マネージメントは、効果的で信頼性の高い方法で回路網を動作し維持する 手段を提供する。高度の遠隔中央集中管理を実現するために必要な設備は、装置 の状態の監視、遠隔試験および診断、故障報告および分析、訂正および再生処理 、回路網初期化、構成およびリソースマネージメントを含む。

全体的な回路網保守の目的は、顧客に対して最小の費用および損傷で故障を速く 検出して修理することである。理想的にはこれはサービスの小さい劣化を検出す る手段により、故障がサービスに深刻な影響を与える前に行われるべきである。

中央集中回路網管理および診断は、故障が熟練技術者の一度の訪問で修正される ようなレベルに故障局部化の可能性を与えるべきである。

いくつかの保守機能は、居住用動作および保守センター（ＯＭＣ）への交換機を 介した２、０４８　Ｍビワ８フ秒のインク−フェイスによって通過するＤＡＳＳ ２メツセージ内に含まれている。しかしながら、別の機能は多数の顧客装置の回 路網管理局チャンネルからデータを収集する回路網管理センターから管理される 必要がある。

以下、添付図面を参照して本発明の特定の実施例を説明する。

第１図は光フアイバ通信回路網の概略図である。

第２図は、完全な両方向性動作用に構成された第１図の回路網の概略図である。

第３図は部分的な両方向性動作用に構成された回路網の概略図である。

第４図は顧客と交換機との間の分離した下流および上流光学通路を有する回路網 の概略図である。

第５図は、顧客端末が銅線対によってＤＰに接続されている回路網の概略図であ る。

第６図は第１図乃至第５図の回路網で使用するための溶融された光学カップラア レイの概略図である。

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ＢＴＳの概略的なブ ロック図である。

第８図は、第１図乃至第５図の回路網の顧客端末において使用される保護伝送モ ジュールの概略的なブロック図である。

第９図は、第１図に示されているような回路網と共に使用可能な多重システムの 概略図である。

第１Ｏ図は完全に構成された回路網をシミュレートする実験的な構造の概略図で ある。

第１１図は、本発明による基本的な電話通信回路網の可能な向上過程、並びに向 上させるために必要と考えられる関連した電話通信向上過程を示すテーブルであ る。

第１２図乃至第１４図は最初に電話通信サービスだけを伝送する本発明による回 路網の、拡大した多重サービス回路網への可能な進化の３段階を示す。

第１５図乃至第１９図は第７図に示されたＢＴＳのフレーム構造を示す。

第２０図乃至第２２図は第７図に示されたＢＴＳのヘッド端末を示す。

第２３図乃至第２５図は第７図に示されたＢＴＳの顧客端部を示す。

第１図を参照すると、本発明が実現され得る回路網の基本的な概念が示されてい る。交換機４が単一モードの光ファイバ６によって１２０の顧客８に結合された 光フアイバ通信回路網２が示されているが、明確にするために顧客８の１つだけ 図示されている。２つのレベルの光学スプリットはキャビネットおよびＤＰレベ ルにおいて波長平坦光学カップラ１０および１２によってそれぞれ使用される。

各顧客８はＤＰから光ファイバ１４を受け、またこれを介して交換機４からＴＤ Ｍ信号放送を受信する。顧客の装置は、目的地および任意の関連した信号チャン ネルに向けられたＴＤＭの特定の時間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、顧客によって要求された細いサービス、 例えばアナログ電話通信またはｌ５ＤＮサービスを提供する。顧客は、低いデユ ーティサイクルモードでＯＴＤＭＡを使用し、ＤＰおよびキャビネットブランチ 点で受動的にインターリーブする通信流を集束してデジタルスピーチまたはデー タを交換機に送返す。訂正タイミングは交換機クロックに顧客の装置を同期し、 交換機受信機の空の時間スロットにアクセスするように顧客の装置にデジタル遅 延ラインを設定するためにレンジプロトコールを使用することによって行われる 。

２つの付加的な振幅しきい値は、受信された振幅の監視および制御を行う交換機 の受信機に設けられる。各顧客の時間スロットは連続的にサンプルされ、顧客の 送信機のパワーは受信された信号が２つのしきい値開に入るように下流遠隔測定 通路を介して調節される。この方法の利点の１つは、各遠隔送信機にモニタダイ オードを設ける必要がないことである。

顧客の送信機は低いデユーティサイクルモードで動作するため、その費用はさら に減少されることができる。このみモードで動作することによって、ソースの温 度制御は不要である。デユーティサイクルはアクセスされている時間スロット数 に依存し、単一ライン顧客に対してそれらは１　：　１２８の低さであってもよ い。

提案されたシステム設計計画は１２８ウエイ以下の光学スプリットおよび２０Ｍ ビット／秒の伝送速度であることが好ましい。これは、ビジネスおよび居住の両 顧客に対してサービス選択の好ましいセットを提供する。１２０以下の顧客（８ 個の予備の試験ボートを許容する）に１４４にビット／秒のｌ５ＤＮ接続を供給 するのに十分な容量が利用できる。大量の容量を要するビジネス顧客は、システ ムの最大容量まで要求に応じて多数の時間スロットにアクセスする。

下流通信は放送であるため、システム設計には通信の安全性を保証する手段が必 要である。時間スロットへの偶然のアクセスは顧客端末８の適切な設計によって 回避されることができる。時間スロットは、顧客の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によって遠隔的に 制御される。暗号化および時間スロットのホッピングは必要に応じて考慮される べき別の手段である。

第２図を参照すると、第１図の光学回路網２は完全な両方向性動作用に構成され ている。反射および二重送信カップラ損失に関する問題は、異なる上流および下 流波長で回路網を動作することによって軽減される。したがって、１５５０ｎｍ で伝送される下流（交換機４から）・通信および１３３０ｎｍで伝送される上流 通信によ、す、システムの各端部のカップラ１Ｂは非常に低い挿入損失を有する ように設計されることができる。

さらに、顧客端末受信機で遮断光学フィルタ１０を使用する（反射された光を阻 止するために）ことにより、もちろんフフイルタ機能を設ける費用を要するが、 混信問題が著しく軽減される。

完全に両方向性の回路網は、設けられるファイバ量を最小にする利点を有するが 、潜在的混信問題は別の回路網よりも深刻であり、したがって分離した上流およ び下流の波長、並びにフィルタ１８が使用される。回路網は最小の２Ｎ個のカッ プラ（ここでＮは顧客数であり、１顧客当り２個のカップラである。）を使用す る。混信は、回路網内の任意の終端されていないファイバ端部から反射された光 から生じる（例えば、端部が新しい顧客へ接続するために準備されているとき） 。

この完全な二重送信位相幾何学構造の付加的な欠点は、システムの各端部で要求 されるスプリッタが別の位相幾何学構造に対してほぼ６乃至７ｄＢ光路損失を増 加させることである。

第３図には、第２図のカップラ１６がキャビネットおよびＤＰスプリッタ小に内 蔵されており、顧客８に対する後者はスプリッタ２０として示されている別の回 路網が示されている。

これは最小の２Ｎ−１個のカップラを使用し、完全な二重送信回路網よりも１つ 少ないが、ファイバはもっと必要である。

それはまた光学スプリット寸法を増大するために使用されることができる付加的 な３−３．５ｄＢの光学パワー予算を利用することができるか（したがって、１ 顧客当りのファイバ量を減少する）、或はシステムエンジニアリング余裕を広く する。さらに反射の弁別は異なる上流および下流波長ならびに光学フィルタを使 用することによって行なうことができる。

第４図を参照すると、物理的に分離した上流および下流光路２および２′を有す る光フアイバ通信回路網が示されており、第２図の各等価な素子はそれぞれ同じ 番号および同じ番号にダッシユを付されている。

第４図に示された回路網は物理的に分離した上流および下流光路を有し、したが って反射問題は完全に回避される。それは２Ｎ−２個のカップラを使用し、完全 な二重送信システムに要求される数より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顧客当りのファイバ量は、ファイバ費用オーバーヘッドがシ ステムの経済的な実現性を危うくしないようにこれらの割当てられたアクセス回 路網において小さい。さらに、スプリット寸法を４倍にし、さらに潜在的に１顧 客当りのファイバ量を減少するために原理的に使用されることができる予備の６ 乃至７ｄＢのパワー予算が利用できる。

上流および下流通路は物理的に分離しているので、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図に示された完全な二重送信回路網は最も費用に関して実効的な方法である と考えられる。しかしながら、緩和された光学パワー予算および軽減された反射 問題に関連した実際的なエンジニアリングの利点が付随するため、予備ファイバ 費用にまさる第４図の回路網の利点が考慮されるべきである。

第５図の回路網は、居住用電話通信市場への初期の浸透に対する第２図の回路網 に基く選択を示す。それは、別の完全に受動の光学構造に接続された既存の銅線 のドロップワイヤ２４を利用するＤＰにおける能動的電子分配点を含む。この位 相幾何学構造は短期間乃至中期間利用することができ、本発明による回路網全体 は高街路ビジネス集団に設けられ、−刃鋼ケーブルを除去することによって導管 の密集を軽減するために同じルート上の居住顧客はシステムに接続されることが できる。光学技術の費用は漸次減少するため、活動的なりＰは除去され、新しい 放送サービスを普及させるために回路網全体が居住顧客に拡大される。

第６図には、第１図乃至第５図の光学回路網おいて使用されるような溶着された ファイバカップラの例が示されている。

溶着ファイバカップラスプリッタ８０は“基礎的”２Ｎ２個のカップラ３２の多 段アレイから構成される。両ファイバ（１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍ）にお ける光学ウィンドウの可能性を保持するために、波長平坦装置が使用される。

個々の２×２波長卑坦カツプラは、市販品を利用することができる。２×２基礎 的カツプラを構成する技術は、本発明の出願人の英国特許第８５１９１８３号明 細書に記載されている。

特に、結合許容比および平坦スペクトル特性における改善は、光学パワー予算、 光学スプリット寸法およびシステムの全体的な経済性に直接関与するために特に 望ましい。最初の結果は、完全な光学ウィンドウ（１２７５ｎ　ｍ−１５７５ｎ 　ｍ）を横切る約１ｄＢの結合比変動を示し、例えば上記の１２８ウエイスプリ ツト目標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 の注意深い選択の必要性を示唆する。

スプリット全体の最適な寸法は種々の要因によって影響され、任意の形態が選択 されてもよい。スプリット寸法に影響を及ぼす要因は、費用、光学パワー予算、 システムビット速度、サービス要求、１顧客当りのライン数等である。第２図の 両方向性回路網に対する簡単な光学パワー予算のモデルおよび最大システムビッ ト速度が約２０Ｍビット／秒であるとした仮定に基づいた第１の考察から１２８ の２進スプリット寸法が示唆される。これは、個々の顧客にそれぞれ１４４ビッ ト／秒のｌ５ＤＮ（または等価なビット速度）を供給するために利用できる容量 を持つ１２０の顧客および８つの試験アクセス点に対応する。

第７図を参照すると、第１図に示された回路網と共に使用するためのビット伝送 システム（ＢＴＳ）の概要が示されている。交換機４のサービスアクセスユニッ ト３４は、例えばアナログ電話通信、１久遠度Ｉ　ＳＤＮ　（２Ｍビット／秒） 、６４にビット／秒のデータ回路等の回路網サービスを行い、ＢＴＳ用の標準方 式のインターフェイスにそれを変換する。ＢＴＳは顧客８用の端末装置中の別の 標準方式のインターフェイスにこのサービスを伝送する。この時点で顧客ベース のサービスアクセスユニット４０は例えばアナログ電話通信等の顧客装置に必要 なフォーマットにインターフェイスを変換する。

サービスおよび任意の関連した信号等の他に、ＢＴＳはまた回路網管理メツセー ジを伝送する。これらの管理メツセージは伝送されるサービスではなくシステム の円滑な動作に対するものであり、以下のシステム機能を含む。

ａ、システムの交換機端末において各チャンネルが正しく時間を維持されている ようにするためのレンジ決定プロトコール ｂ、故障診断のために顧客装置レーザを遠隔的にオフに切替えるため能力 Ｃ８光学出力パワーを制御するための顧客レーザに対する駆動電流の遠隔設定 ｄ、端末／顧客識別、有効性およびチャンネル割当ての実行 ｅ、故障診断データおよびシステム質問メツセージの提供レンジ決定機能は上流 方向において各顧客のデータを同期し、異なるライン長および回路網にわたる伝 播遅延の変動を補償する手段を提供する。ＢＴＳは周期的にレンジ測定を実行し 、最小の調節を行い、それによって自動的に時間ドリフトを訂正する。

第１５図乃至第１９図は、１２８の顧客にｌ５ＤＮサービスを伝送することがで きるＢＴＳをさらに詳細に示す。

データ通信の２３０４ビツトおよび１２８単・−ビット管理チャンネル、並びに この例では使用されず、それ故予備であるファイバ識別（ＩＤ）用の１２ビツト を含む基本フレーム（Ｂ　Ｆ）（第１５図）が示されている。

データ通信の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にビット／秒の基本チャンネルに対応する。

顧客サービスは、これら８にビット／秒チャンネルの整数を各顧客に割当てるこ とによって提供される。基本速度ｌ５ＤＮサービスに関して、各顧客は１Ｂのこ のような８にビット／秒チャンネルすなわちＢＦ内の１８ビツトを割当てられる 。したがって、２３０４ビツトは各１８ビツトに対して１２８１ｓＤＮサービス チヤンネルを表す。

ＢＦは、１サンプル期間内に生じるこれら全チャンネルからのデータを全て含む 。したがって、ＢＦは２３０４の８にビット／秒チャンネルからのデータの値す るフレーム（２Ｍビット／秒ハイウェイに）および１２８の管理チャンネルを効 果的に含んでいる。ＢＦは、顧客端末へのヘッド端末（放送）およびヘッド端末 への顧客端末（復帰）の再送信に対して同一である。

第１６図は、８０個のＢＦおよび２個のＢＦに等価な同期フレーム（ＳＦ）５２ を含む部分５０からなる多フレームを示す。多フレームは１０ｍ　ｓの期間を有 し、２００４０８ビツトを含む。したがって、ＢＴＳによる送信は２０．０４０ ８　Ｍビット／秒の速度で生じる。

放送５Ｆ５２（ヘッド端末からの）は、復帰ＳＦ（顧客端末からの）に異なる機 能を提供する。

第１７図はヘッド端末からの５Ｆ５２をさらに詳細に示す。ヘッド端末からのＳ Ｆの最後の１４０ビツト（５２Ａ）は、ヘッド端末から顧客端末への多フレーム 同期パターンであり、例えば顧客端末によって識別され、したがって顧客端末の 位置を決定して多フレームからそれに向けられたデータを受信させる１４０のゼ ロビットを含むためシステム動作に重要である。

第１の４７４８ビツト（５２Ｂ）は、放送および復帰フレーム構造が同一のフン −マットであることを保証する。これらの４７４８ビツトはまたファイバ識別お よび放送システム全体の保守のために使用されることができ、また一般にシステ ム“管理“データと呼ぶことができる。

第１８図は、顧客端末からの５Ｆ（５４）を示す。このＳＦは主にレンジ決定の ために使用される。もっともそれはまた回路網中の任意の点においてファイバに 接続された活動的な顧客端末を識別するために使用されてもよい。復帰ＳＦは相 ルンジ決定および相２レンジ決定に対してセグメントに５４Ａおよび５４Ｂに分 割される。

相ルンジ決定は第１の４２８８ビツト（５４Ａ）を使用する。

これは１つの顧客端末がこのときレンジ決定される２００μｓを少し越すブラン ク時間を提供する。これを行うために、ヘッド端末における管理制御装置は相１ 期間のスタート時に単一のパルスを送信するように新しく設けられた顧客端末に 指示する。制御装置は、このパルスがヘッド端末に到達する前にいくつのビット 遅延があるかを識別する。装置の試みの後、それは正しいビット遅延係数を決定 し、この訂正を使用して相２レンジ決定に進むように顧客端末に指示する。

相２レンジ決定およびファイバ識別用の６８０ビツトは第１９図に詳細に示され ている。

各１２８顧客端末は、ＳＦの最後の６４０ビツト（５４Ｃ）内にそれ自身の５ビ ット幅の相２レンジ決定サブスロットを有する。これらは、パルスがヘッド端末 クロックと整列されたヘッド端末に到達するように顧客端末の送信位相を調節す るためにヘッド端末制御装置によって使用される。これはヘッド端末におけるク ロック再生を不要にする。さらに、復帰通路送信は顧客端末送信機の簡単なオン ／オフパルス化であることができ、これは顧客端末レーザの寿命要求を軽減する 。結果的に、それはまたクロック再生情報が送信される必要がないので復帰通路 の効率を改善する。

最初の相２レンジ決定が完了されると、顧客端末は“オンライン”に進むように 指示される。それは復帰通路管理チャンネルを、したがってそのＤＰ同期パルス を付勢する。回路網中で活動的な全顧客端末は同時に１９個のゼロビットによっ て後続されるこのＩＤ同期パルスを（部分５４Ｄを含んで〕送信する。

それは、復帰通路ＩＤ検出用のハイパワーマーカーパルスを供給する。ヘッド端 末におけるＩＤ検出器はこのハイパワーパルスの送信を監視し、それから送信が あるかどうか、例えばサブスロット３がその中にパルスを有する場合、顧客端末 ３はこの時点でファイバ中で活動的であることを観察するために後続的な５ビッ ト幅のサブスロットを監視する。

理想的には、ヘッド端末がそれらの各ビット遅延係数に関して顧客端末を指示す ると、全てのＩＤ同期パルスは同時にヘッド端末で受信されたＳＦ中に発生する 。しかしながら、ある理由のために顧客端末がドリフトを受けた（装置または伝 送媒体によることがある）場合に、受信されたマーカーパルスに対する影響は非 常に小さく、ＩＤ同期パルス検出回路が付加されたＩＤ同期パルスに応答してト リガーする瞬間の変化は無視することができる。したがって、ヘッド端末は継続 的に別の顧客端末が正しく機能しているとみなすが、ビット遅延係数に対して新 しい値を計算し、誤った顧客端末にそれを送り、それによってそのＩＤ同期パル スが別のＩＤ同期パルスと同期される。

サブスロットに関連したハイパワーＩＤパルスはまた特定のヘッド端末が本発明 の出願人による英国特許第８７０６９２９号明細書に記載されている光学結合装 置のような光学検出器を回路網中のいずれかの点で使用して送信しているかどう かを検出するために使用されてもよい。このような装置は、除去される外部被覆 を有するファイバ上にそれをクリップすることによって使用されることができる 。これは、技術者が特定のファイバを切断しようとする場合に正しくそのファイ バを識別することを保証する必要がある分野の作業に有効である。

換言すると、装置で復帰ＳＦを監視することによって技術者は、ファイバ中で活 動している顧客端末の“装置番号°を決定することができるが、技術者はどの回 路網がファイバと関連しているかを発見するために放送方向を監視する必要があ る。

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 網中の破断を検出するために使用されてもよい。光学時間ドメインリフレクトメ トリイの原理を使用すると、ファイバに沿りて送信された信号は破断点で反射さ 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、ファイバ中の破 断位置を決定するために使用されてもよい。

スクランブル後のＭＦ同期パターン（以降に説明されるような）は一定の間隔で 送信されるため、ヘッド端末における自動相関器（第２１図）はパターンを認識 するために使用される。

パターンの送信とその反射の受信との間の時間は、ファイバ中の破断位置に関す る情報を提供する。

第２０図乃至第２５図を参照すると、ヘッド端末および顧客端末がさらに詳細に 示されている。このような通信システムの重要な要求は、顧客端末がヘッド端末 と同期することである。

第２０図、第２１図および第２２図はヘッド端末を示す。システムにおけるビッ ト速度に対応する２０．０４０８　ＭＨｚのマスタークロック８０は、標準方式 の３２チャンネルＴＤＭハイウェイに対応するヘッド端末回路エンジン６２から 入来した２、０４８ＭＨｚ（この明細書では２　Ｍ　Ｈｚに短縮されている）ク ロッ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６４（ヘッド端末タイミング発生器Ｂ６中の）は、システムに要 求されるものにビット速度を変換するために回路エンジンが同じフレーム速度で チャンネルごとに付加的なビットを基本フレーム中に挿入することができるよう に発生される。

顧客端末がヘッド端末と“同期″しているように、ヘッド端末からのデータは顧 客端末で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″ ビツトとの間の転移部はこのために使用される。しかしながら、ヘッド端末から のデータはクロック再生のための転移部をあまり持たない。

したがって、転移部の大きいデータ流を生成するために疑似ランダム２進シーケ ンス（ＰＲＢＳ）を使用してヘッド端末からのデータをスクランブルする必要が ある。ヘッド端末回路エンジンからのデータは、２’　−１スクランブルシーケ ンスを使用することによって第２１図に示されているようなスクランブル装置６ ８によってスクランブルされる。

同期フレーム（第１７図）はまた異なるＰＲＢＳを使用して（スクランブル装置 ６８におけるシフトレジスタの異なるタップを使用することによって）スクラン ブルされ、スクランブルされたデータに挿入される。同期フレームの最後の１４ ０ビツト（第１７図）であるＭＦ同期パターンは顧客端末を同期するために使用 される。スクランブルの前、これらの１４０ビツトは１４０のゼロピットである 。一度スクランプルされると、それらは前に示されてように漏洩を検出するため に０ＴＤＲに対して使用される容易に識別可能なパターンを形成する。

顧客端末が正しく１４０ビツトＭＦ同期パターンを識別することは非常に重要で ある。同期フレームの最初の４７４８ビツト内に１４０ゼロピツトのストリング が自然に生じた場合、顧客端末はＭＦ同期パターンの誤った識別を行う。したが って、これらの４７４８ビツトはスクランプされた後既知のエラーを導入するた めに微妙に混乱させられる。これは、スクランブル装置内のインバータ回路によ って１６番目のビットを反転することによって行われ、顧客端末がＭＦ同期パタ ーンを誤って識別しないことを保証する。データはまた安全のために暗号化され る。

ヘッド端末で受信されたデータは復帰され、回路エンジンに与えられる。

第２２図は、８つまでの回路網アダプタ（ＮＡ）カードをＢＴＳにインターフェ イスするタスクを有するヘッド端末回路エンジンを示す。各ＮＡは２Ｍビット／ 秒のデータ流（またはそれと等価のもの）からの全ての通信を処理する。８つ全 べてのＮＡカードからの出力は整列されたフレームであり、その全ての２ＭＨｚ クロックが同期している。

基準の２．０４８　ＭＨｚおよび８ｋＨｚ、フレームクＯツクＮＡはＢ　Ｔ　Ｓ 　２０．０４０８　Ｍ　Ｈｚマスタークロックを位相ロックするためにＮＡ大入 力ら抽出される。ＢＴＳは、回路エンジンへのおよびそれからのデータ送信を同 期するために各ＮＡに共通の２．３０４　ＭＨｚビットクロックを与える。

データはＦｉ　ｆｏバッファに蓄積され、送信レジスタを介してＢＴＳを通って 送信される。ここで、最少量のデータだけがＦｉｆｏバッファに蓄積されること を保証するために制御が行われる。これは、ＢＴＳを通る伝送遅延の正確な制御 を維持するために重要である。

受信側において、ＢＴＳによって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Ｆｉ　ｆｏバッファに蓄積される。再度Ｆｔｆｏ内容制 御が行われる。

第２３図、第２４図および第２５図を参照すると、顧客端末がさらに詳細に示さ れている。

２０．０４０８　ＭＨｚクロック７０は、入来したスクランブルデータ流へ位相 ロックされる。これは全ての受信機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末からの同期フレームは、（自主同期デスクランブル装置 の形態で）デスクランブル装置７２によってデスクランブルされ、受信機を同期 するために抽出される。

放送データ流は、スクランブル装置Ｂ８の反転したものであるデスクランブル装 置７４によってデスクランブルされ、それが安全のために暗号化され、解読され た場合、結果的に受信されたデータ流は回路エンジンに供給される。

送信フレームタイミングは特定の数のクロックサイクルによってオフセットされ 、送信クロック位相は送信位相およびフレーム発生器７６中に設定される。使用 される値は管理抽出ユニット７８によって与えられる。これは、ヘッド端末でデ ータビットを送信された顧客端末の到達の時間および位相が正確に調節されるこ とを可能にする。

局部２．０４８　ＭＨｚりＯツク８０は、２０．０４０４　ＭＨｚり０　ツク７ ０に位相ロックされ、これと８ｋＨｚフレームクロツク８２はまた回路エンジン に供給される。

第２５図は顧客端末回路エンジンを示す。

データの特定の単一ビットは管理ブロックからスタートチャンネル帯域ビット速 度情報を変換するデータスナッチャ８４によって受信されたデータ流から捕捉さ れる。捕捉されたデータは、顧客端末回路網アダプタ（ＣＮＡ）に出力されるま で出力Ｆｉ　ｆｏバッファに蓄積される。

Ｆｉｆｏ内容の制御は、Ｆｉ　ｆｏ内容が最小に保持されることを保証するフレ ーム制御ブロック８Ｂによって行われる。

またこれはＢＴＳを通る伝送遅延を最小にするためにも必要である。

データは、ＢＴＳによって与えられる標準方式の２．０４８　ＭＨｚおよび８ｋ Ｈｚ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実際にＣＮＡに およびそれからクロックＢＴＳのヘッド端末への送信用のデータは類似した通路 を通り、別の顧客端末からの通信とインターリーブされたディスクリートビット として送信される。（このような方法は顧客端末送信機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１つの簡単な方法は物理的に信号へのアクセスを阻止すること である。これは、例えば取外し可能なコネクタを設けないことによって光学レベ ルで行われ、ビットは“外界”から時間スロットへの認承されていない者のアク セスを許さない密封されたユニットへの永久的な接続を行うだけである。第８図 は、光学フィルタおよびカップラと共にＢＴＳ、光学送信および光学受信回路網 を含む可能な選択送信モジニールを示す。モジュールのライン側での“半永久” 的な光学接続はかなりの安全性をもたらし、一方認承された者の時間スロットデ ータはライン回路装置への電気接続の際に利用できる。このために、構成データ は時間スロットアクセスを遠隔的にプログラムするために中央管理局から安全に 下流負荷されることが必要になる。別の選択は、暗号アルゴリズムを内蔵し、利 用者の有効性に対して個人識別番号（ＰＩＮ）を使用することを含む。

第９図の構造は本発明の技術的実現性を示すために使用された。この構造に示さ れた特徴は、 （ａ）２５８ウエイスプリツト損失を表すのに十分な段を備えたパワーデバイダ 。このスプリッタは１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍウィンドウにおける動作を 許すように平坦化された波長である； （ｂ）両方向性動作； （Ｃ）同期ＴＤＭＡ光学回路網、各遠隔端末は交換機でマスタークロックにロッ クされ、復帰用の時間スロットを割当てられる； （ｄ）低いデユーティサイクル信号。遠隔レーザは割当てられた時間スロット中 に送信されることだけが必要である。

（以下に示されたＰＭＵＸ指示システムに対して、チューティサイクルは１チャ ンネル当り１／６４である。この特徴はレーザの信頼性を高め、温度制御回路網 を不要にする。）；（ｅ）自動レンジ決定。同期回路網は、遠隔端末へ時間スロ ットを割当てるためにレンジ決定プロトコールの使用が必要である。このプロト コールはチャンネルのラウンドトリップ遅延および利用度を考慮しなければなら ない。

これらの特徴の最初の４つは、基本システムビルディングブロックのような市販 の基本マルチプレクサ（ＰＭＵＸ）を使用する。ＰＭＵＸは３０ＰＣＭチャンネ ルと、２．０４８　Ｍビット／秒のフレーム整列および信号ビットを送信する。

標準方式の回路は電話通信インターフェイスに必要な音声Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変 換器を含む。

両方の説明のために、２および８Ｍビット／秒の各送信速度の光学送信機および 受信機が使用された。第１の説明例は第１０図に示された構造を使用するＰＭＵ Ｘシステムであった。

ローカル交換機を表すラックに取付けられたＰＵＭＸおよび個々の顧客を表す複 数のＰＵＭＸの２つのタイプのＰＵＭＸが使用された。電話通信は、ＤＣパワー 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ＰＵＭＸに接続 された。

下流方向において、ローカル交換機からのアナログ電話通信の３０個のＰＣＭチ ャンネルはＨＤＢ３フォーマット（高密度双極３重コード）で２　Ｎ１ビット／ 秒デジタル出力に多重化された。これは、直接ＩＲＷ半導体レーザを変調する（ 平均パワーフィードバック制御回路網により）ために使用された。

その後、信号は交換機の端末において送信および受信通路を分離するために溶着 されたテーパーカップラを通過された。

全てのカップラ上の全ての予備脚部は反射の危険性を減少するように屈折率を整 合された。

信号はキャビネットへのリンクをシミュレートするために６ｋｍの単一モードの ファイバを通過した。それは波長平坦溶着された双円錐形のテーバから構成され たスプリッタを介して個々の顧客に分配され、これは２５８ウエイスプリツト比 を表す損失を有した。このスプリッタからの出力の４つは顧客の端末で受信およ び通信通路を分離するために別のカップラに接続された。

例示された一５２ｄＢｍの最小の感度を持つ市販のＰＩＮＦＥＴトランスインピ ーダンス受信機は、顧客のＰＭＵＸに直接プラグ結合するように設計されたカー ド上に取付けられた。各ＰＭＵＸは３０チヤンネル全てを受信することができる が、１つのチャンネルだけが物理的に各顧客に接続された。

次の均一化の後、このチャンネルはデマルチプレクスされて顧客の電話機に接続 された。

上流方向では、交換ｉＰＭＵＸによって受信されることができる２Ｍビット／秒 のフレームを形成する個々の顧客のバイト（ワードインターリーブ）をインター リーブする必要があるため異なる送信フォーマットが使用された。したがっ°Ｃ １顧客のＰＭＵＸからの通常の２Ｍビット／秒のデジタル出力は使用できないた め、ＮＲＺ２進信号は背面から直接的に取出された。ＰＭＵＸに直接挿入された 送信カードはこれを行うように設計された。これは前のようなレーザを含んでい るが、冷却せずに低いデユーティサイクルモードで動作し、０．５ビット間隔だ け顧客のチャンネルを移動するアドレス可能なデジタル遅延ラインは別の顧客の チャンネルとインターリーブされたとき、それを正しく２Ｍビット／秒のＰＣＭ フレームに適合させることができるようにする。パワーカード、音声カード、ｒ ｎｕ　ｘ／制御カード、送信カードおよび受信カードの合計５つのカードが８つ までの顧客に対するＰ　Ｍ　Ｕ　Ｘを設備するために必要である。

直列バイトフォーマット中の顧客のレーザからの出力は再度顧客のカップラを通 過され、スプリッタに戻されてファイバを通って交換機カップラを介して交換機 受信機に送られる。

ＮＲＺ２進数は、ＰＭＵＸへの入力のためにシステムＸデジタルラインインター フェイスカードを使用してＨＤＢ３７オフエイスにより電話通信に変換された。

自動レンジ決定はこの説明例では実行されなかった。

第２の説明例は多点無線の例である。この例は、多点無線システム（ＰＭＲ）に 対する適合に基づいており、拡張ファイバ技術で構成された受動単一モードのフ ァイバ回路網に対して動作する。回路網は二重送信および分配用のフレキシビリ ティ点における光学スプリッタを備えている。

これらの実験に関して、それらの無線システムの中央ステーション装置における 無線送信シェルフはレーザ送信機および光学受信機によって置換された。同様に 、加入者装置は光・電子インターフェイスを付加することによって修正さ第１０ 図は実験的な回路網を示す。２つのラインシステムＸ交換機が使用された。１つ のラインはＮＩＩとして知られている電話機を使用する“銅線の加入者”用のラ インであった（回路網端末タイプ１）。他方のラインは、ファイバ回路網を介し て交換機を通って“回路網顧客”に接続されていた。

デジタルスピーチは、銅線と回路網加入者との間で呼出しを行うことによって両 方向に同時に送信された。

最初に、前に設けられた管システムは、標準方式のＰＣＰキャビネットを介して 説明例の位置に対してリンクを設けるように拡大された。波長平坦化された２Ｘ ２スプリツタは、完全な二重送信能力を提供する回路網の各端末において端末ボ ックス中に設けられた。４×４の平坦アレイは、街路フレキシビリティ点をモデ ル化するためにキャビネット中に設けられた。２Ｘ２の付加的なスプリッタは分 配点（ＤＰ）をシミュレートするために設けられる。

拡張ファイバ設備は全て標準方式の装置である。ＢＩＣＣスプライストレイは、 端末ボックスにカップラおよびスプライスを収容するために使用された。屈折率 の一致は、反射からの混信を減少するために回路網中の全ての終端されていない ファイバ端末で行われた。

全ての光学設備は、２乃至３週間の期間にわたって設けられた。リンク長は１． ５ｋｍであった。

ＰＭＲはヘッド端末から加入者への下流通信に対してＴＤＮ１放送システムを利 用する。データ流はＰＲＢＳでパックされた任意の使用されていないフレームに より連続する。通常のＡＣ結合レーザ送信機および光学受信機が使用された。レ ーザは１３００ｎｍでファイバ中に−８，５ｄＢｍの信号を発射した。

２Ｍビット／秒の光学変復調装置は、受信機段を設けるように修正された。受信 機の感度は一３０ｄＢｍで測定された。

上流方向において、送信はＴＤＭＡによって行われ、各アウトステーションは割 当てられた時間スロット中のデータのパケットを送る。この場合、ＤＣ結合光学 送信機および受信機が使用された。各顧客送信機は、共用されたファイバ上のチ ャンネル間干渉を防止するために送られるデータがないとき完全にオフに切替え られる。これはレーザをオフになるようにバイアスし、論理“１”に対してそれ を完全にオンに切替え、論理“ゼロ″に対して再び完全にオフに切替えることに よって行われる。これは、送信機が上記のオン切替えにバイアスされ、その点に 関して変調される通常の点から点ファイバシステムと異なっている。

光学受信機はまたバーストモード信号があるときに動作するように設計される。

ＤＣ結合受信機は、パケット間の静期間中受信されるデータのないときにベース ラインドリフトを防止するために必要である。使用される受信機は、入力容量を 減少するようにブートストラップフィードバックにより高入力インピーダンスＦ ＥＴ演算増幅器として動作する長い波長のＩ　ｎＧａＡｓのＰＩＮフォトダイオ ードに基づいていた。

レンジ決定機能は、パケットがヘッド端末における時間重複を防止するために正 しい瞬間に送信されることを保証するために加入者端末において必要とされる。

回路網全体に対して好ましい実施例は、１つの顧客光学端末当り１乃至１５の交 換機ラインインターフェイス、および交換機とキャビネットの間が１．６ｋｍｓ キャビネットとＤＰと各顧客との藺が５００ｍの距離で２レベルの光学スプリッ ト階級（公称的にキャビネットおよびＤＰ位置で）であるＤＰに１５個の交換機 ラインを有している。

銅ワイヤが回路網から役人かの顧客に対して形成された場合、単一レベルの光学 スプリット階級が好ましく、公称的にキャビネットに位置される。

１．６ｋｍのキャビネット距離に対する通常の交換機が仮定されるが、システム は少なくとも１０ｋｍのかなり大きい範囲が可能である。これは所定の回路網に おいてローカル交換機の数を割当てるベースを提供する。このような回路網の効 果的な多重化構造（光学スプリットの組合せおよび多数のラインに対する顧客の 光学接続費用の共用から生成される）は、長いリンクに関連して高められた回路 網費用は制限内に維持されることを意味するべきである。これは、十分に使用さ れる交換機割当てに認められる任意の大きい費用節約を可能にする。

本発明によって提供される受動回路網構造は、広帯環条サービス回路網に進化す る機会を提供するものである。広帯域サービス能力への進化を考慮すると、２つ の重要な原理をできるだけ伴っている必要がある。それら４ｔ、（ａ）多サービ ス広帯域回路網に良好に進化させるために最初の回路網に対して要求される任意 の付加的特徴の費用を最小にする必要性と、（ｂ）既に接続された基本的電話通 信顧客に妨害を与えることなく既存のシステムに広帯域サービスを付加すること を可能にする必要性である。

広帯域回路網に対する重要な考慮は予備フィールド設備および新しいサーービス を付加するために必要とされる設置作業の量である。ここでの目的は、できるだ け設けられたシステムベースを利用することによってこのような費用を最小にす ることである。

ケーブルテレビジョンのような高いビット速度のサービスを伝送するシステムの 拡張には、ビット速度が外部セットで将来の広帯域サービスを提供するのに十分 なほど太き（ないならば、波長分割多重化（ＷＤＭ）技術を使用する必要がある 。後者は最初の基本サービスの費用を許容できないほど大きくシ、広帯域サービ スの導入は少なくとも１つの波長の付加によらなければならず、既存の狭帯域顧 客が低いビット速度モードで継続的に妨害されないようにする必要がある。広帯 域サービスは低速データおよびスピーチサービスよりも高いビット速度を必要と するため、光学受信機の感度は著しく減少される。これは、使用される光学スプ リット比が広帯域サービスに利用できる光学パワー予算に対して大き過ぎること を意味する。したがって、異なるアクセス点が供給ファイバに対して利用可能で あり、ヘッド端末から光学スプリッタアレイへ広帯域サービスを伝送することが 必要である。

２段のスプリットによる両方向性光学分岐回路網は交換機から第１のスプリット 点へ付加的なファイバを設け、このスプリッタ内に異なるレベルでそれを接続す ることによって向上したサービスを有することができる。両方向性回路網はこの 点で最大の減衰を受けるが、本発明の受動的な光学回路網の概念において別の構 造が可能であり、これらのいくつかは最初の電話通信構成または広帯域サービス の進化のいずれかにおいて利点を有する。例えば、電話通信はそれぞれ低い送信 損失の利益を得て反射問題を回避するために“進行°および“復帰°チャンネル を伝送する２つの全方向性回路網であるか、或はそれは第４図に関連した上記の ような単一段のスプリットを有することができる。

光学電話通信技術の進展および向上し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ている。例えば、向上した広帯域に利用でき る波長数は決定的に光学電話通信技術に依存している。また顧客送信への交換機 に使用される技術は交換機端末におけるリソース共用のために顧客より先に送信 を交換することが経済的に十分に可能である。光学的な波長多重化に利用できる 技術は、以下のような多数の変更を含む３つのカテゴリイの考えに大きく分ける ことができる。（可能な光学技術の進展およびサービスパッケージの詳細は第１ １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と共に使用されるファプリー・ペ ロ（Ｆ−Ｐ）レーザ。

ｂ、同調可能な光学フィルタ１８および波長選択に対して可能な初期ヘテロゲイ ン光学受信機による単一の縦方向モードレーザ（例えばＤＦＢ）。

Ｌチャンネル選択に対する光学フィルタ（同調可能）と電気（ヘテロゲイン）技 術との組合せによりコヒーレントな光源。

固定された波長フィルタおよび中心波長の生産許容性、並びにＦ−Ｐレーザ源の ライン幅は技術力テゴリイ　（ａ）がファイバの両ウィンドウに対して利用可能 な波長数を６乃至１２個に限定することを意味する。レーザ源の温度制御が極め て高価である方向交換機方向の顧客において、利用可能な波長数は両ウィンドウ に対して２乃至４個に制限される。

技術（ｂ）に関して、潜在的な波長数は長期間にわたる顧客方向の交換機におい て１乃至２００個が可能なほど著しく多い。しかしながら、スプリットの寸法ま たは安全性を実際に考慮すると光学技術でそうなる前に波長多重化の寸法が制限 される。上流方向において、波長ドリフト訂正の手段を使用せずに１０乃至５０ 個のチャンネルが利用できる。

シナリオ（Ｃ）のコヒーレントな技術が生じる場合、数百の波長が原理的に可能 であり、ファイバ中の非直線現象により制限が与えられる。多数の波長チャンネ ルおよび潜在的に大きい利用可能な光学パワー予算により、この技術は光学回路 網に対する動作位相幾何学構造をさらに再検討させる。

３つの技術のシナリオはまた相対的な時間スケールの利用率を示す。シナリオ（ ａ）は効果的に″現在の”技術であり、（ｂ）は２乃至５年の時間スケールで可 能であり、（Ｃ）は市販できる価格で１０年以内で利用できる。しかしながら、 進歩した光学技術に関するいずれの時間スケール予測はかなり注意して行われな ければならず、初期の光学開発のベースを仮定すると、悲観的なことが分かる。

波長の多重化が回路網に広帯域サービスを導く方法であり、最適な技術への研究 が依然として要求されるとすると、２段のスプリットを備えた両方内生分岐回路 網がどのように進化するかがいくつかの例により第１２図乃至第１４図を参照し て以下に記載されている。

第１２図は、電話通信／データサービスを提供するために単一波長を使用する初 期の回路網を示す。顧客の装置における狭通過帯域光学フィルタは狭帯域サービ ス用の最初の波長の通路だけを与え、したがって後の段階で追加された広帯域サ ービス（およびそれへの認証されていないアクセス）からチャンネルを遮断し阻 止する。広帯域サービスへの別の重要な方法は１．１３００および１５００の両 ウィンドウにおいて広い光学帯域幅にわたって動作する多段キャビネットスプリ ッタの外部セットにおける設置である。これは交換機とキャビネット間における 広帯域サービス供給ファイバによる部分的バイパスを促す（以下参照）。これら の余分のファイバはケーブル内または後日別個に設けられてもよい。

第１３図は、付加的な波長が電話通信サービスを損なわずに例えばケーブルＴＶ 　（ＣＡＴＶ）のような新しいサービスを回路網に付加するためにどのように使 用されることができるかを示す。余分の波長は付加的な供給ファイバを介してキ ャビネットに伝送され、キャビネットスプリッタへの空間入力で回路網中に供給 される。付加的波長は一般に電話通信および！ＳＤＮチャンネルよりも高いビッ ト速度を伝送する。高い送信ビット速度により生じる受信機の感度の低下を調整 するために、ファイバは交換機／ヘッド端末と顧客の装置との間の光学通路損失 を減少するようにキャビネットスプリッタの部分をバイパスすることができる。

付加的な広帯域サービスを受信する顧客は広帯域および狭帯域波長を分離するた めに簡単な波長デマルチプレクサを設けられる。

交換機とキャビネットとの間の共通のファイバ上に多重化された各付加的な波長 は約５６５Ｍビット／秒でＣＡＴＶデジタル多重化信号を伝送することができる 。これは、回路網のそのセクタで追加の１波長当り１６Ｘ７０Ｍビット／秒また は８Ｘ１４０Ｍビット／秒チャンネルを放送させる。このビット速度における光 学スプリットは、電話通信光学スプリット用の約１２８に比べて３２ウエイに制 限される可能性がある。しかしながら、１つだけまたは２つだけ余分の光学波長 の付加は基本的な光学回路網で１８乃至３２チヤンネルを伝送するＣＡＴＶサー ビスを提供することができる。これは非常に少ない付加的な光学素子すなわち交 換機における広帯域光学送信機および波長マルチプレクサ、並びに各顧客端末に おける波長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。

このようにして設けられた追加波長はＣＡＴＶサービスの動作に対する重要な選 択を生じさせる。

顧客は端末装置に内蔵された同調可能な光学フィルタを介して任意の放送波長に 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 ヤンネルの電気的に多重化されたものから選択された複数のチャンネルを同時に 受信させる。１つ以上の光学波長の同時受信は、選択された各付加的な波長に対 して付加的な光学フィルタおよび光学受信機を必要とする。しかしながら、いく つかの同時チャンネル（供給ファイバで送信された合計数まで）を各顧客に提供 する１００％のサービス浸透はこのようにして実現することができる。

その代りとして、ＷＤＭおよびＴＤＭの組合せで利用できるＣＡＴＶチャンネル 数は各ＣＡＴＶの顧客に１つ以上の専用のビデオチャンネルを割当てるのに十分 である。この場合、回路網は交換機において中央に位置されたスイッチを具備し たスターとして動作する。このシステムは顧客の装置において固定された波長デ マルチプレクサおよび１つの光学受信機を使用する。これは顧客の装置を簡単に するが、それはサービス浸透と顧客によって同時に受信されるチャンネルの数と の間の妥協を意味する。例えば、ＷＤＭおよびＴＤＭとの組合せにより８２チヤ ンネルが各供給ファイバで送信され、３２ウエイの光学スプリットが達成できる ならば、１顧客当り１つのチャンネルが１００％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、１顧客当り４つのチャンネルが必要とされるならば 、余分の波長がさらに多くのチャンネルを伝送するために供給されることができ ない場合には２５％の浸透だけが利用可能である。

ＤＦＢレーザを使用し、第１４図に示されているさらに進歩した段階は１顧客当 り少なくとも１つの専用波長を割当てさせる。例えば、３２ウエイスプリツトで 利用できる約１２乃至３２波長により、例えばＣＡＴＶＳＨＤＴＶ等の必要な広 帯域サービスを全て伝送する１つの波長を各ＣＡＴＶ顧客に割当てることができ る。もっと少ない数の波長は浸透を４０％に制限するが、波長数が３２に近付く と１００％の浸透が達成できる。

個々の顧客に波長を専用化させるのだけではなく、この段階では顧客の敷地にお いて広帯域スイッチング段として同調可能な光フィルタを使用する機会もある。

これは異なる広帯域サービスの交換機スイッチングを著しく簡単にする（例えば 、多数の供給源からの放送および専用サービスの混合は異なる光学波長で多重化 され、顧客装置によって選択されることができる）。

記載された各技術段階に関して、可能な波長数はレーザ、フィルタ、およびファ イバおよびカップラに使用できる帯域幅の許容度および安定性に大きく依存する 。電話通信およびｌ５ＤＮのような安価な狭帯域サービスは必然的に顧客の端末 で温度の安定化を使用せず、顧客のレーザの著しい波長ドリフトを示して動作す る。したがって、第２図乃至第７図に示されたようなスキムが使用された場合、 顧客から交換機への送信方向で大きいチャンネル間隔がサービスに対して必要で ある。近接した間隔は、交換機において温度制御されたソースと、フィルタ中心 波長の許容誤差を除去するために顧客の装置内において同調可能なフィルタを使 用することによって顧客方向への交換の際に可能である。

Ｚ 慝　　　　　　　膨 州　、　　匂の ｒ−］］重−−−−−ヒ寸−−−−−−−７ｒ−−−−コ！シワ」ヱｍ１１７１ ”１．２４３９図当詞Ｌ−一−ｂ 補装置の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）１１国際出願番号 ＰＣＴ／ＧＢ８８１０１０５０ ２、発明の名称 ジノ（＝エソ１　イ１し　ロ　〉シ１４ごｉξ）３ｏ特許出願人 住所　イギリス国　イー・シー１ニー、７エイ・ジエイ。

ロンドン、ニューゲイト・メトリー８８１名称　ブリテラシュ・テレコミュニケ イションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー 国語　イギリス国 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 〒１００　　電話　０３　（５０２）３１８１．（大代表）（５８４７）　　弁 理士　　鈴　　江　　武　　彦（ほか３名） ５、補装置の提出年月日 １９２０年　２月　１日 ６、添付書類の目録 （１）補装置の翻訳文　　　　　　　　１通明　　　　細　　　　書 光通信回路網 本発明は光フアイバ通信回路網、特にステーションからの単一ライン電話通信を 提供する回路網の構成に関する。

光フアイバ通信回路網の発達への１つの方法は、１０以上のラインを有する大規 模のビジネス顧客の電話通信およびデータの必要性に要点を絞られたＳ、大原氏 による文献（”ｐｕｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｒ１ｔｆｉｓｈ　Ｔ ｅ１ｅｃｏｉ’ｓ　ｐｒｉｖａｔｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄｃｉｒｃｕｉｔ　 ５ｗ１ｔｅｈｅｄ　５ｅｒｖｉｃｅｓ１１．　ＩＥＥＥ　ＣＣｏ１１ｏｑｕｉｕ 、　１９８６年２月）に記載されたようないわゆるＦＡＳ回路網である。

ＦＡＳタイプの構造の基本的欠点は、各顧客からローカル交換機への直接的な専 用のポイントからポイントの光学リンクに依存していることである。これは、２ 乃至５ラインしか持たない小乃至中規模のビジネス顧客がＦＡＳタイプの回路網 に接続することは経済的に不可能であることを意味する。単一ラインの電話通信 を必要とする居住顧客にはコストの要求は一層困難であり、現状から判断して交 換機からの１顧客当りの直接光学接続が商業的に可能であるとは考えられない。

大規模なビジネス顧客以外に光ファイバの使用を拡大する１つの方法は、例えば Ｗ、に、　Ｒｉｔｃｈ１ｅ氏による雑誌（”ＴｈｅＢｒｉｔｉｓｈ　Ｔｅｌｅｃ ｏｍ　５ｗ１ｔｃｈｅｄ　５ｔａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｏｒ　ＣＡＴＶ−、Ｂ ＴＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｏｕｒｎａ！、　１９８４年９月）に記載されたよ うなケーブルテレビジョンのような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る。

このような方法において、その対策の目的は集積多重サービス回路網の方向に移 行し、居住顧客への光学接続の拡大に要する比較的高い費用が狭帯域（電話通信 ＋データ）および広帯域（エンターテイメントＴＶ、　　ビデオライブラリィサ ービス等）の両サービスの結合した収入で正当化できるように両タイプのサービ スを伝達することである。しかしながら、この方法に関する大きい難点はこのよ うなサービスに対する顧客要求が美大な必要投資金を正当化するのに不十分なこ とである。それにもかかわらず、集積多重サービス回路網の発達が最終的に必然 的なものであり、それが】９９０年代のある段階で発生するであろうという考え は英国および外国の双方において保持されている。このような環境が広がってい く一方で、その他の光チクノロシイのローカルループへの拡大は基本的な電話通 信／データサービス提供に関する費用の効果的な解決方法の導入に基づいてかな り正当化されなければならない。

１つの可能な方法は、既知の銅線リンクが電話通信／データ顧客に対する最終的 な供給のために使用され、街路割当て点（ＤＰ）までしか光ファイバが延在しな い部分的な光学的解決方法である。

この方法にはいくつかの欠点がある。通信量が交換器への高度に多重化したフィ ードバック装置に対して経済的に集中するフィールドにおいて、遠隔的に配置さ れた電子通信機器を使用することが必要とされる。電子通信機器の動作は一般に 街路キャビネットレベルおよびＤＰの両方で必要である。

後者はまたそれら自身のＤＰを正当化するのに十分に大きいビジネス顧客を除い て街路配置されている。このようなシステムに関して、遠隔の電子通信機器ノー ドの保守、信頼性、電力供給および電力消費に関連した潜在的な問題がある。

本発明の目的は、下流放送送信を受信する認証されていない利用者の可能性を減 少する能力を有するデジタル通信回路網を提供することである。したがって、ア ウトステーション用の同期信号および管理データを含む第１の部分と、アウトス テーション用の交信データを含む第２の部分とをそれぞれ含むフレーム流の形態 でアウトステーションにデータを送信するように構成され、第１の予め定められ た２進シーケンスにしたがって前記第１の部分の内容をスクランブルするように 構成され、第２の予め定められた２進シーケンスにしたがって前記第２の部分の 内容をスクランブルするように構成されたスクランブル手段を含むことを特徴と する中央ステーションが提供される。

認証されていない利用者は下流放送送信をデスクランブルするために試行錯誤的 に試みるかも知れないが、利用者は精巧な装置を使用しても、フレームの１つま たは別の部分のスクランブルシーケンスを発見することができるだけである。

アウトステーションが前記第１の予め定められた２進シーケンスにしたがって前 記第１の部分の内容をデスクランプル手段と、前記第２の部分のスタートのとき に前記第２の予め定められた２進シーケンスを選択し、前記第１の部分のスター トのときに前記第１の予め定められた２進シーケンスを選択するためにフレーム 中の同期信号に応答する手段とを含むことを特徴とする上記に限定された中央ス テーションからフレームを受信するように構成されたデジタル回路網用のアウト ステーションもまた提供される。

回路網は各交換ラインに対する１２８光学スプリツトを２０Ｍビット／秒のビッ ト速度で動作させる。このビット速度／スプリット結合はビジネスおよび居住の 両顧客に望ましい選択の組を提供する。したがって、１２ｇ　　（１２０個の顧 客と８個の試験ボートの和）の選択された最大スプリットにおいて、所望ならば 、各顧客に対してｌ５ＤＮ１４４にビット／秒のチャンネルを供給する能力また は同等の能力が利用できる。多数ラインの顧客が主体であるビジネス区域に対し て、低い光学スプリットか使用され、高い能力を１顧客ごとに提供させる。

第１の例において、回路網は２０Ｍビット／秒の供給能力内で十分に能力を与え 、６４にビット／秒ラインの付加的な数を提供するか、或はいわゆるｌ５ＤＮサ ービスを導入することに関連して両者を更新するための実質的なマージンを残す ように設計されている。

このような回路網において、システムは全て第１の顧客組によって最初に要求さ れたスプリットの実際の程度に関係なく、完全な１２８方法のスプリットに適し た固定した光学損失規準に設計されていることが好ましい。これは大きい設計フ レキシビリディを与え、要求の発生に応じて付加的な顧客を回路網に接続させる 。したがって、１２８ウエイマトリクスの全段階はアウトセットで構成され、完 全な損失特性を呈するが、最少数のカップラだけが最初の顧客との接続を行うよ うに設けられる。

種々のビジネスまたは居住顧客に直接ファイバ供給を行う完全受動光学回路網で ある回路網が設けられるが、本発明による光学回路網に適合し、十分に改良し得 る加入者に対するＤＰおよび銅線接続部に活動電子ノードが存在するハイブリッ ド変形を形成するいくつかの電気リンクに関連することができる。このようなシ ステムは、電話通信サービスだけに対するコストターゲットが非常に厳しい居住 市場への初期の進出を非常に経済的にする。

本発明の別の重要な利点は回路網の進化である。この構造は同一の受動光学回路 網で新しい広帯域サービスを伝送する分離した光学波長を付加することにより、 将来の広帯域多重サービス回路網へ進化するための機会を提供する。これは、適 切な計画を与えられた元のサービスを中断せず、またはその費用に負担をかける ことなく可能でなければならず、最初の構成の際に設けられる。

本発明の光学回路網の素子部分は便宜上（Ｉ）光学チクノロシイおよび光学シス テム設計、（■）光学的外部設備、（ｍ）ビット伝送システム設計、（■）回路 網インターフェイスおよびシステム全体の設計、ならびに（Ｖ）回路網マネージ メントおよび試験の主要な分野に分類して以下順次論じられる。

トボロジイの選択は、回路網の全体的な費用を最小化における重要な事柄である 。本発明による受動光学回路網を提供するために実行されることができるいくつ かのトポロジイ（位相幾何学）がある。最終的な選択において重要なことは、設 置および保守費用、提供されるサービス、拡大計画および広帯域サービスへの進 化の可能性である。考慮されるそれぞれの選択に関して、最初の回路網の費用問 題はまた将来的な進化の可能性に対して注意深く加重される必要がある。全体的 な両方向動作、部分的な両方向動作、交換機と顧客との間の分離した上流および 下流リンク、並びにＤＰと他の全ての任意のファイバ回路網における顧客との間 のリンクにおける銅線の使用が含まれる。

（ｂ）光学スプリッタチクノロシイ 光学パワースプリッタは、通常溶着ファイバカップラである。しかしながら、十 分に現像された場合のホログラフ装置のような長期間の選択は潜在的に低コスト を実現する手段を提供する。

（Ｃ）顧客のレーザ送信機モジュール 顧客のレーザは、顧客の費用に影響を与える最も重要な素子の１つである。低コ ストであるために必要な任意の装置に対する詳細な動作要求は特にパッケージ設 計における選択、駆動および保護電子装置、並びにレーザの信頼性（環境特性と 結合された）を決定する。例えば、冷却されないパッケージは電力消費を減少し 、パッケージ設計および組立てを簡単にし、全体的な送信機のコストを減少する ために低コストの送信機モジニールとして望ましい。しかしながら、冷却装置を 除去すると周辺温度範囲の上限でレーザ劣化速度の結果的な増加によりレーザ一 温度が制御されなくなる。さらに、レーザとファイバとの間の結合の温度依存性 の臨界性が著しくなる。システムにおいて、回路網の分割損失を克服するために 高いパルスパワーが必要である。過度のピーク光学パワーが回避されるべき（高 い電流密度および低い信頼性となる）ならば、良好な結合効率の低コストパッケ ージが望ましい。

現在考えられている２０Ｍビット／秒のビット速度は低コストのＣＭＯ５ＶＬＳ Ｉの使用を可能にするが、その代わりとして４５乃至５０Ｍビット／秒で動作す る送信機／受信機が設けられることができる。このような装置はもっと高価な電 子装置を使用するが、パッケージ費用が支配的であることを考慮すると事実上全 体的に安価である。後者は主に予想生産量によって決定される工場投資／オート メーションの程度によって影響される。

上記の事項はここに記載された本発明のような回路網を構成する費用に関連し、 結果的に費用の増加になるが、もっと高価なレーザ装置が使用されることができ ることが理解されるであろう。

顧客送信機は、本発明の出願人による英国特許第８７０００６９号明細書（１９ ８７年１月５日出願）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す ることが好ましい。さらに、レーザ出力レベルは、顧客送信機から監視フォトダ イオードを除去させるか、或はそれが検出器として自由に使用される本発明の出 願人による英国特許第８７１０７３８号明細書（１９８７年５月、第６出願）に 記載されているように交換機による遠隔監視によって制御されることが好ましい 。

（ｄ）顧客受信機モジュール 顧客受信機は、少ないラインを有する顧客に対する回路網の経済的な浸透を保証 するためにほとんど送信機モジュールと同じ価格削減が必要であるが、これは光 学パワー費用したがって回路網の全体的な費用に悪影響を及ぼすので低性能のコ ストでこれを得ることはできないことが強調される。

（ｅ）光学遮断フィルタ 光学遮断フィルタは、既存の電話通信顧客を妨害せずに回路網の将来的向上が可 能なことを保証するため好ましい素子である。いくつかの回路網幾何学形状の選 択（例えば完全な二重送信）に対して、それは反射から生じる混信の問題を解決 する際に役立つ。したがって、異なる波長が上流および下流方向で使用された場 合に使用されるならば、狭帯域のフィルタが反射された光が受光器に達する前に その反射を弁別するために使用されることができる。

種々の技術が低コストの装置を実現する可能性をもたらす格子、干渉およびホロ グラフ装置と共に利用することができる。

最初の分析は、費用および動作上の難点を最小にするためにフィルタに最適な場 所が顧客受信機内であることを示す。

選択には受信機フォトダイオードとパッケージテールファイバとの間への重クロ ム酸ゼラチン（Ｄ　ＣＧ）のスライバー、多層誘電性干渉およびフォトポリマー フィルタの挿入、或はウェハ段階において多層誘電体その他のフィルタ材料を直 接受信機フォトダイオードに設けることを含む。フィルタを設けるその他の方法 は以下に考慮されている。

（ｆ）光学交換機 光学交換機は顧客装置はど費用の影響は受は難いが、動作特性要求は大きい。レ ーザ送信機は高い平均出力パワーおよび良好に制御され厳密に限定された中心波 長を有していることが必要である。好ましくは、単一の縦方向モードソース（例 えば、ＤＦＢまたはＤＢＲレーザ）が、光学スペクトルの最小の幅が最初の電話 通信サービスに割当てられることだけ必要であり、したがって将来のサービス拡 張のためにできるだけ多くの有用なスペクトルを保存することを保証するために 使用される。受信機は等Ｌ＜ない通路減衰と顧客レーザ出力パワーの許容範囲に おける変動による不完全な距離遅延補償および隣接したビットにおける等しくな い光学パワーのために、それらに感応し、タイミングジッタと適合することが必 要である。したがって、受信機はＤＣ結合設計であるか、或は光学ビット流のゼ ロレベルに関してＤＣ結合された決定回路中に少なくともしきい値レベルを有し ていることが好ましい。

■　光学的外部設備 （ａ）受動回路網設計 理想的には、回路網は追加される電話通信顧客および新しいサービス（波長）の 両者に関して成長して変化できるように設計されている。最も好ましい形態にお いて完全に二重送信される分岐回路網で、設備の波長範囲および反射に対する回 路網の感応性は、回路網の寸法および各素子への制限に大きい影響を与える重要 な問題である。出願人による研究によれば、反射の影響が著しく、完全に二重送 信されるファイバ回路網が上流および下流に対して使用されない場合にはそれら の影響が考慮される必要があることが示されてる。設備の波長範囲は新しいサー ビス波長の追加にとって重要である。

パワー予算を最適にする各素子の波長の平坦さおよび素子の全体的な調和は本発 明による回路網の設計において考慮される必要がある。

（ｂ）素子 ここで重要な素子は波長平坦カップラアレイ、光学遮断フィルタ、顧客装置にお ける使用のためのコネクタおよび全環境において大規模に使用するのに適した接 合技術である。このリスト上の最初の２つは既に上記のセクションｌで論じられ ている。その代りとして干渉（または別の）光学フィルタは顧客の敷地でコネク タ内に内蔵されることができる。顧客のコネクタを回避し、“ハードワイア°方 法に依存する別の計画はもう１つの可能性である。システム中に光学フィルタを 内蔵する別の方法は、例えば顧客装置またはリードイン光学ケーブルのいずれか において接合されることが必要なファイバベースの装置を含んでいると考えるこ とができる。

■　ビット伝送システム設計 （ａ）回路網のビット伝送システム（ＢＴＳ）は最終的に多数の異なるサービス 、例えば アナログ電話通信−チヤンネル外信号 （８４＋８にビット／秒） アナログ電話通信−チヤンネル内信号 （６４にビット／秒） 基本速度Ｉ　５ＤＮ−（２８６４＋１６にビット／秒）初期速度Ｉ　Ｓ　Ｄ　Ｎ 　−（２０４８にビット／秒）を伝送してインターフェイスする必要がある。

主要な最初の要求は、チャンネル外信号（６４＋　８　ｋビット／秒）を有する アナログ電話通信の伝送であると考えられるが、サービスアクセスユニットだけ を変化することによって上記に述べられた全サービスを伝送することができるフ レームおよびチャンネル割当て構造を有するＢＴＳを設計することが非常に好ま しい。これは、例えば将来の新しいサービスとの適合性にとって重要である。

上記のサービス例に対して最高の共通係数ビット速度は８にビット／秒である。

この速度はまた１２５μｓの基本フレーム期間に対応したスピーチサービス用の サンプリング速度であるため、１２５　Ｉｔ　ｓの基本フレーム内の各ビットは ８にビット／秒の基本チャンネルに対応する。顧客サービスは、これらの８にビ ット／秒のチャンネルの整数を割当てることによっで提供され、例えばチャンネ ル外信号を有するアナログスピーチは１２５μｓの基本フレーム内の９ビツトに 対応したスピーチ整数を保存するためにそれぞれ８にビット／秒づつ配置された ９つのチャンネルを割当てられ、基本速度ｌ５ＤＮザービスは１８個のこのよう な８にビット／秒チャンネルすなわち基本の１２５μｓフレーム内の１８ビツト を割当てられる。

基本フレーム内の情報チャンネルに加えて、各顧客光学端末用の８にビット／秒 の管理チャンネルもある。これは管理メツセージを伝送する。これは、チャンネ ル外信号を有する１つのアナログ電話通信チャンネルを要求した顧客に合計１０ 個の基本８にビット／秒のチャンネルが割当てられ、対応的に基本速度ｌ５ＤＮ の顧客が合計１９個の８にビット／秒のチャンネルを割当てたことを意味する。

基本フレーム構造に対する別の可能性は、両方向の送信に対Ｉ−で同一のフレー ム構造を保持しながら、低いデユーティサイクルモードで顧客レーザを動作する ことによって得られるいずれの利点でも最大にするためにビットインターリーブ プロトコールを使用することである。これは、特定の顧客に連続的に割当てられ たビット（８にビット／秒チャンネル）を送信するのではなく、１２５μｓの基 本フレーム期間を通じて非常に均一に拡散されることを意味する。

（ｂ）自動レンジシステム 全体的な構造内において周期的に、予備時間（サービスデータが送信されていな いとき）はレンジ（距離測定）処理のために保存されなければならない。レンジ のために保存される時間の量は、レンジが実行されることができる地理的距離を 決定する。レンジが生じる周波数は行われ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期の説明を簡単にするために、レンジ期間は基本フレー ム期間（１２５μｓ）の整数倍であるべきである。１２５μｓのフレーム期間は １０ｋｍまでの地理的距離に対して適切な時間で測定させ、一方２５０μｓは２ ０ｋｍまでの地理的距離を測定させる。ビット速度オーバーヘッドをほぼ１％に 減少するために、レンジに対してｌＯｍ　ｓ期間が可能である（これは、１つの レンジフレームによって後続される８０個の基本データフレームに対応し、８１ ／８０のビット速度の増加となる）。

３つのレベルまたはレンジの相があることが好ましい。

相１のレンジは、最初にシステムに接続される光学的終端（ＯＴ）に対して発生 する。この場合、交換機端末はＯＴへおよびそれからの通路遅延に関する情報を 持たない。したがって、交換機端末はこの通路遅延を測定し、それに続いて正し いタイミングに対して開始されるべきローカル遅延を新たに適合されたＯＴに知 らせるためにレンジ期間を使用する。

相２のレンジは、新しい呼出しが開始されたとき、或は光学端末がローカル電源 から接続を解除された後オンに切替えられたとき回路網に既に接続された端末に 対して発生する。

この場合、レンジプロトコールは前にＯＴに割当てられた遅延期間を検査し、も し必要ならば少し訂正を行う。レーザ寿命を最大にするために、ＯＴは通信を伝 送しない場合には送信しない、したがってレンジはアイドル端末に対して生じな いと考えられる。

相３のレンジは自動的であり、周期的に実行され、一方ＯＴは通信を伝送する。

交換機端末は各活動端末からのタイミングを監視し、タイミングのいくつかがド リフトし始めた場合、これらの端末に（管理チャンネルを使用して）ローカル遅 延に対する小規模の訂正を行うように命令する。

レンジ機能は上流方向に各顧客のデータを同期し、異なるライン長および回路網 にわたる伝播遅延の変動を補償する手段を提供する。自動レンジは、タイミング ドリフトを訂正するように周期的に小規模の調節をするために必要である。顧客 回路網の端末に予備バッテリイシステムを設けることは、本体故障中に電話通信 サービスを維持するために必要である。

■　回路網インターフェイスおよびシステム全体の設計前のセクションで論じら れたＢＴＳは、受動光学回路網を通ってビットを伝送する手段を提供する。通信 回路網の要求全体に適合するサービスが実行されることを可能にするために、適 切なインターフェイスがＢＴＳとデジタル交換機との間、並びにＢＴＳと顧客装 置との間に必要である。全体的なシステムは試験、回路網インターフェイス、信 頼性、回路網マミージメント、給電給等を包括する。

（ａ）サービス 本発明による回路網の主要なサービス要求はアナログ電話通信であると考えられ る。このようなサービスは実効的な費用により顧客の敷地のアナログ直接交換ラ インインターフェイスと８４にとット／秒のスイッチ回路網へのＤＡＳＳ２２． ０４８　Ｍビット／秒のインターフェイスとの間で行われなければならない。ア ナログ電話通信の他にも、銅の対のローカル回路網に対して類似した方法で現在 支持されている多種のサービスがある。ＢＴＳフレーム構造およびプロトコール は、基本速度ｌ５ＤＮまたはＣＡＴＶ信号を伝送するのに十分にフレキシブルで なければならない。将来の新しいサービスの追加が制限のある“電話通信専用′ 設計により損なわれないことは重要な原理である。しかしながら、最小の費用の 回路網を設けることはこの目的と矛盾し、微調整が行われる必要がある。付加的 なサービスを提供するために使用され得る方法は、ビット速度を増加しフレーム 構造を拡大することによるＴＤＭ使用の増加、ＷＤＭの導入および付加的なファ イバ設備を含む。これらの方法は以下に説明されている。

（ｂ）回路網および顧客インターフェイス英国の回路網に対する主要な要求は、 時間スロット１６において統計的多重化された信号との２．０４８　Ｍビット／ 秒のＤＡＳＳ２の接続にわたって８４にビット／秒のスイッチ回路網に回路網を インターフェイスすることである。プロトコール変換は、デジタル交換機で必要 とされる統計的に多重化された形態にＢＴＳに対するチャンネル関連信号から変 化するために交換機端末で必要とされる。基本速度Ｉ　ＳＤＮは類似した方法、 すなわちＤＡＳＳ２へのｌシリーズ変換で処理される必要がある。しかしながら 、将来のある時点で６４にビット／秒のスイッチ回路網は、ＤＡＳＳ２への１シ リーズ変換を回避させるＩシリーズプロトコールを処理することができるであろ う。アナログ電話通信顧客インターフェイスに対する規格はＢＴＮＲ３１５にお いて定められているが、顧客端末でなく、交換機におけるインターフェイスにの み関連している。

顧客ユニットのレンジは、多数ラインのビジネス利用者から単一ラインの居住利 用者まで提供されると考えられる。基礎的な素子のモジュールは、動作フレキシ ビリティを与えるいずれの顧客ユニット設計にとって基本的である。ループ接続 解除および！１−ｉ　Ｆ　４信号は適合される。

ＣＣ＞ケーブル化 この分野における多数の問題は任意の回路網構造に共通である。既存の解決方法 に対する修正は交換機−キャビネットおよびキャビネット−ＤＰの結合を適切に 改善するものである。回路網の街路多重変形はケーブルの発達をそれ程必要と顧 客敷地における回路網端末は、顧客によって設けられたＡＣ主電源に依存してい る。これは、ローカル交換機から電力供給する銅線対回路網に関する現状からの 発展である。

（ｅ）ハウジング 最初の目的は、モジュールフォーマットで既存のキャビネット内に素子を取付け ることである。

ＤＰ位置は、端末（例えば、ボール上部のまたは歩道のボックス中のドロップケ ーブル端末）を適合されるＤＰ計画を考慮して導かれる必要がある。同様にして 、装置の開発の前シご評価を要する顧客端末の選択が行われる（家屋内、ガレー ジ中等）。顧客端末に関して、物理的な保護は、給電、予ｉバッテリイ等と共に 明らかに表明される事柄である。実際に、顧客はドロップケーブルから内部ケー ブルへ変化するためのものと、家庭用電子機器、バッナリイ等に対するものであ る２つのハウジングを必要とする。

街路多重化選択の考えによると、本質的に予備の／Ｘウジングが設計され、端末 問題のいく・つかを外部回路網に移す。したがって、給電および環境上の項目は この分野に関して述べられる必要がある。

■　回路網マネ・−ジメントおよび試験回路網マネージメントは、効果的で信頼 性の高い方法で回路網を動作１７維持する手段を提供する。高度の遠隔中央集中 管理を実現するために必要な設備は、装置の状態の監視、遠隔試験および診断、 故障報告および分析、訂正および再生処理、回路網初期化、構成およびリソース マネージメントを含む。

全体的な回路網保守の目的は、顧客に対して最小の費用および損傷で故障を速く 検出して修理することである。理想的にはこれはサービスの小さい劣化を検出す る手段により、故障がサービスに深刻な影響を与える前に行われるべきである。

中央集中回路網管理および診断は、故障が熟練技術者の一度の訪問で修正される ようなレベルに故障局部化の可能性を与えるべきである。

いくつかの保守機能は、居住用動作および保守センター・（ＯＭＣ）への交換機 を介した２、０４８　Ｍビット／秒のインターフェイスによって通過するＤＡＳ Ｓ２メツセージ内に含まれている。しかしながら、別の機能は多数の顧客装置の 回路網管理局チャンネルからデータを収集する回路網管理センターから管理され る必要がある。

以下、添付図面を参照して本発明の特定の実施例を説明する。

第１図は光フアイバ通信回路網の概略図である。

第２図は、完全な両方向性動作用に構成された第１図の回路網の概略図である。

第３図は部分的な両方向性動作用に構成された回路網の概略図である。

第４図は顧客と交換機との間の分離した下流および上流光学通路を有する回路網 の概略図である。

第５図は、顧客端末が銅線対によってＤＰに接続されている回路網の概略図であ る。

第６図は第１図乃至第５図の回路網で使用するための溶融された光学カップラア レイの概略図である。

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ＢＴＳの概略的なブ ロック図である。

第８図は、第１図乃至第５図の回路網の顧客端末において使用される保護伝送モ ジニールの概略的なブロック図である。

第９図は、第１図に示されているような回路網と共に使用可能な多重システムの 概略図である。

第１０図は完全に構成された回路網をシミユレートする実験的な構造の概略図で ある。

第１１図は、本発明による基本的な電話通信回路網の可能な向上過程、並びに向 上させるために必要と考えられる関連した電話通信向上過程を示すテーブルであ る。

第１２図乃至第１４図は最初に電話通信サービスだけを伝送する本発明による回 路網の、拡大した多重サービス回路網への可能な進化の３段階を示す。

第１５図乃至第１９図は第７図に示されたＢＴＳのフレーム構造を示す。

第２０図乃至第２２図は第７図に示されたＢＴＳのヘッド端末を示す。

第２３図乃至第２５図は第７図に示されたＢＴＳの顧客端部を示す。

第１図を参照すると、本発明が実現され得る回路網の基本的な概念が示され′Ｃ いる。交換機４が単一モードの光ファイバ６によって１２０の顧客８に結合され た光フアイバ通信回路網２が示されているが、明確にするために顧客８の１つだ け図示されている。２つのレベルの光学スプリットはキャビネットおよびＤＰレ ベルにおいて波長平坦光学カップラｌＯおよび１２によってそれぞれ使用される 。

各顧客８はＤＰから光ファイバ１４を受け、またこれを介して交換機４からＴＤ Ｍ信号放送を受信する。顧客の装置は、目的地および任意の関連した信号チャン ネルに向けられたＴＤＭの特定の時間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、顧客によって要求された細いサービス、 例えばアナログ電話通信またはｌ５ＤＮサービスを提供する。顧客は、低いデユ ーティサイクルモードでＯＴＤＭＡを使用し、ＤＰおよびキャビネットブランチ 点で受動的にインターリーブする通信流を集束してデジタルスピーチまたはデー タを交換機に送返す。訂正タイミングは交換機クロックに顧客の装置を同期し、 交換機受信機の空の時間スロットにアクセスするように顧客の装置にデジタル遅 延ラインを設定するためにレンジプロトコールを使用することによって行われる 。

２つの付加的な振幅しきい値は、受信された振幅の監視および制御を行う交換機 の受信機に設けられる。各顧客の時間スロットは連続的にサンプルされ、顧客の 送信機のパワーは受信された信号が２つのしきい値開に入るように下流遠隔測定 通路を介して調節される。この方法の利点の１つは、各遠隔送信機にモニタダイ オードを設ける必要がないことである。

顧客の送信機は低いデユーティサイクルモードで動作するため、その費用はさら に減少されることができる。このみモードで動作することによって、ソースの温 度制御は不要である。デユーティサイクルはアクセスされている時間スロット数 に依存し、単一ライン顧客に対してそれらは１．　：　１２８の低さであっても よい。

提案されたシステム設計計画は１２８ウエイ以下の光学スプリットおよび２０Ｍ ビット／秒の伝送速度であることが好ましい。これは、ビジネスおよび居住の両 顧客に対してサービス選択の好ましいセットを提供する。１２０以下の顧客（８ 個の予備の試験ボートを許容する）　ｌニー１４４　ｋビット／秒のｌ５ＤＮ接 続を供給するのに十分な容量が利用できる。大量の容量を要するビジネス顧客は 、システムの最大容量まで要求に応じて多数の時間スロットにアクセスする。

下流通信は放送であるため、システム設計には通信の安全性を保証する手段が必 要である。時間スロットへの偶然のアクセスは顧客端末８の適切な設計によって 回避されることができる。時間スロットは、顧客の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によって遠隔的に 制御される。暗号化および時間スロットのホッピングは必要に応じて考慮される べき別の手段である。

第２図を参照すると、第１図の光学回路網２は完全な両方向性動作用に構成され ている。反射および二重送信カップラ損失に関する問題は、異なる上流および下 流波長で回路網を動作することによって軽減される。したがって、１５５０ｎｍ で伝送される下流（交換機４から）通信および１３３０ｎｍで伝送される上流通 信により、システムの各端部のカップラ１６は非常に低い挿入損失を有するよう に設計されることができる。

さらに、顧客端末受信機で遮断光学フィルタ１０を使用する（反射された光を阻 止するために）ことにより、もちろんフィルタ機能を設ける費用を要するが、混 信問題が著しく軽減される。

完全に両方向性の回路網は、設けられるファイバ量を最小にする利点を有するが 、潜在的混信問題は別の回路網よりも深刻であり、したがって分離した上流およ び下流の波長、並びにフィルタ１８が使用される。回路網は最小の２Ｎ個のカッ プラ（ここでＮは顧客数であり、１顧客当り２個のカップラである。）を使用す る。混信は、回路網内の任意の終端されていないファイバ端部から反射された光 から生じる（例えば、端部が新しい顧客へ接続するために準備されているとき） 。

この完全な二重送信位相幾何学構造の付加的な欠点は、システムの各端部で要求 されるスプリッタが別の位相幾何学構造に対してほぼ６乃至７ｄＢ光路損失を増 加させることである。

第３図には、第２図のカップラ１ＢがキャビネットおよびＤＰススプリッタ中内 蔵されており、顧客８に対する後者はスプリッタ２０として示されている別の回 路網が示されている。

これは最小の２Ｎ−１個のカップラを使用し、完全な二重送信回路網よりも１つ 少ないが、ファイバはもっと必要である。

それはまた光学スプリット寸法を増大するために使用されることができる付加的 な３−１．５ｄＢの光学パワー予算を利用することができるか（したがって、１ 顧客当りのファイバ量を減少する）、或はシステムエンジニアリング余裕を広く する。さらに反射の弁別は異なる上流および下流波長ならびに光学フィルタを使 用することによって行なうことができる。

第４図を参照すると、物理的に分離した上流および下流光路２および２′を有す る光フアイバ通信回路網が示されており、第２図の各等価な素子はそれぞれ同じ 番号および同じ番号にダッシュを付されている。

第４図に示された回路網は物理的に分離した上流および下流光路を有し、したが って反射問題は完全に回避される。それは２Ｎ−２個のカップラを使用し、完全 な二重送信システムに要求される数より・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顧客当りのファイバ量は、ファイバ費用オーバーヘッドが システムの経済的な実現性を危うくしないようにこれらの割当てられたアクセス 回路網において小さい。さらに、スプリット寸法を４倍にし、さらに潜在的に１ 顧客当りのファイバ量を減少するために原理的に使用されることができる予備の ６乃至７ｄＢのパワー予算が利用できる。

上流および下流通路は物理的に分離しているので、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図に示された完全な二重送信回路網は最も費用に関して実効的な方法である と考えられる。しかしながら、緩和された光学パワー予算および軽減された反射 問題に関連した実際的なエンジニアリングの利点が付随するため、予備ファイバ 費用にまさる第４図の回路網の利点が考慮されるべきである。

第５図の回路網は、居住用電話通信市場への初期の浸透に対する第２図の回路網 に基く選択を示す。それは、別の完全に受動の光学構造に接続された既存の銅線 のドロップワイヤ２４を利用するＤＰにおける能動的電子分配点を含む。この位 相幾何学構造は短期間乃至中期間利用することができ、本発明による回路網全体 は高街路ビジネス集団に設けられ、−刃鋼ケーブルを除去することによって導管 の密集を軽減するために同じルート上の居住顧客はシステムに接続されることが できる。光学技術の費用は漸次減少するため、活動的なりＰは除去され、新しい 放送サービスを普及させるために回路網全体が居住顧客に拡大される。

第６図には、第１図乃至第５図の光学回路網おいて使用されるような溶着された ファイバカップラの例が示されている。

溶着ファイバカップラスプリッタ３０は“基礎的”２×２個のカップラ３２の多 段アレイから構成される。両ファイバ（１３００１１ｍおよび１５５０ｎｍ）に おける光学ウィンドウの可能性を保持するために、波長平坦装置が使用される。

個々の２×２波長平坦カツプラは、市販品を利用することができる。２Ｘ２基礎 的カツプラを構成する技術は、本発明の出願人の英国特許第８５１９１８３号明 細書に記載されている。

特に、結合許容比および平坦スペクトル特性における改善は、光学パワー予算、 光学スブリッ（寸法およびシステムの全体的な経済性に直接関与するために特に 望ましい。最初の結果は、完全な光学ウィンドウ（１２７５ｎｍ〜１５７５ｎｍ ）を横切る約１ｄＢの結合比変動を示し２、例えば上記の１２８つｉイスブリッ ト目標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 注意深い選択の必要性を示唆する。

スプリット全体の最適な寸法は種々の要因によって影響され、任意の形態が選択 されてもよい。スプリット寸法に影響を及ぼす要因は、費用、光学パワー予算、 システムビット速度、サービス要求、１顧客当りのライン数等である。第２図の 両方向性回路網に対する簡単な光学パワー予算のモデルおよび最大システムビッ ト速度が約２０Ｍビット／秒であるとした仮定に基づいた第１の考察から１２８ の２進スプリット寸法が示唆される。これは、個々の顧客にそれぞれ１４４ビッ ト／秒のｌ５ＤＮ（または等価なビット速度）を供給するために利用できる容量 を持つ１２０の顧客および８一つの試験アクセス点に対応する。

第７図を参照すると、第１図に示された回路網と共に使用するためのビット伝送 システム（ＢＴＳ）の概要が示されている。交換機４のサービスアクセスユニッ ト３４は、例えばアナログ電話通信、１久遠度ＩＳＤＮ（２Ｍビット／秒）、１ ３４にビット／秒のデータ回路等の回路網サービスを行い、ＢＴＳ用の標準方式 のインターフェイスにそれを変換する。

ＢＴＳは顧客８用の端末装置中の別の標準方式のインターフェイスにこのサービ スを伝送する。この時点で顧客ベースのサービスアクセスユニット４０は例えば アナログ電話通信等の顧客装置に必要なフォーマットにインターフェイスを変換 する。

サービスおよび任意の関連した信号等の他に、ＢＴＳはまた回路網管理メツセー ジを伝送する。これらの管理メツセージは伝送されるサービスではなくシステム の円滑な動作に対するものであり、以下のシステム機能を含む。

２、システムの交換機端末におい”で各チャンネルが正しく時間を維持されてい るようにするだめのレンジ決定プロトコ−ル ｂ、故障診断のために顧客装置レーザを遠隔的にオフに切替えるため能力 Ｃ０光学出力パワーを制御するための顧客レーザに対する駆動電流の遠隔設定 ｄ、端末／顧客識別、有効性およびチャンネル割当ての実行 ｅ、故障診断データおよびシステム質問メツセージの提供レンジ決定機能は上流 方向において各顧客のデータを同期し、異なるライン長および回路網にわたる伝 播遅延の変動を補償する手段を提供する。ＢＴＳは周期的にレンジ測定を実行し 、最小の調節を行い、それによって自動的に時間ドリフトを訂正する。

第１５図乃至第１９図は、１２８の顧客にＩ　ＳＤＮサービスを伝送することが できるＢＴＳをさらに詳細に示す。

データ通信の２３０４ビツトおよび１２８単一ビツト管理チヤンネル、並びにこ の例では使用されず、それ故予備であるファイバ識別（Ｉ　Ｄ）用の１２ビツト を含む基本フレーム（Ｂ　Ｆ）（第１５図）が示されている。

データ通信の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にビット／秒の基本チャンネルに対応する。顧客サービスは、これら８にビッ ト／秒チャンネルの整数を各顧客に割当てることによって提供される。基本速度 １ＳＤＮサービスに関して、各顧客は１８のこのような８にビット／秒チャンネ ルすなわちＢＦ内の１８ビツトを割当てられる。したがって、２３０４ビツトは 各１８ビツトに対して１２８ＩＳＤＮサービスチヤンネルを表す。

ＢＦは、１サンプル期間内に生じるこれら全チャンネルからのデータを全て含む 、、Ｌ７たがって、ＢＦは２３０４の８にビット／秒チャンネルからのデータの 値するフレーム（２Ｍビット／秒ハイウェイに）および１２８の管理チャンネル を効果的に含んでいる。ＢＦは、顧客端末へのヘッド端末（放送）およびヘッド 端末への顧客端末（復帰）の両送信に対して同一である。

第１６図は、８０個のＢＦおよび２個のＢＦに等価な同期フレーム（ＳＦ）５２ を含む部分５０からなる多フレームを示す。多フレームはＩＱｍｓの期間を有し 、２００４０８ビツトを含む。したがう°ｒ、ＢＴＳによる送信は２０．０４０ ８　Ｍビット／秒の速度で生じる。

放送５Ｆ５２（ヘッド端末からの）は、復帰ＳＦ（顧客端末からの）に異なる機 能を提供する。

第１７図はヘッド端末からの５Ｆ５２をさらに詳細に示す。ヘッド端末からのＳ Ｆの最後の１４０ビツト（５２Ａ）は、ヘッド端末から顧客端末への多フレーム 同期パターンであり、例えば顧客端末によって識別され、したがって顧客端末の 位置を決定して多フレームからそれに向けられたデータを受信させる１４０のゼ ロビットを含むためシステム動作に重要である。

第１の４７４８ビツト（５２Ｂ）は、放送および復帰フレーム構造が同一のフォ ーマットであることを保証する。これらの４７４８ビツトはまたファイバ識別お よび放送システム全体の保守のために使用されることができ、また一般にシステ ム“管理″データと呼ぶことができる。

第１８図は、顧客端末からの５Ｆ（５４）を示す。このＳＦは生にレンジ決定の ために使用される。もっともそれはまた回路網中の任意の点においてファイバに 接続された活動的な顧客端末を識別するために使用されてもよい。復帰ＳＦは相 ルンジ決定および相２レンジ決定に対してセグメントに５４Ａおよび５４Ｂに分 割される。

相ルンジ決定は第１の４２８８ビツト（５４Ａ）を使用する。

これは１つの顧客端末がこのときレンジ決定される２００μｓを少し越すブラン ク時間を提供する。これを行うために、ヘッド端末における管理制御装置は相１ 期間のスタート時に単一のパルスを送信するように新しく設けられた顧客端末に 指示する。制御装置は、このパルスがヘッド端末に到達する前にいくつのビット 遅延があるかを識別する。装置の試みの後、それは正しいビット遅延係数を決定 し、この訂正を使用して相２レンジ決定に進むように顧客端末に指示する。

相２レンジ決定およびファイバ識別用の６６０ビツトは第１９図に詳細に示され ている。

各１２８顧客端末は、ＳＦの最後の６４０ビツト（５４Ｃ）内にそれ自身の５ビ ット幅の相２レンジ決定サブスロットを有する。これらは、パルスがヘッド端末 クロックと整列されたヘッド端末に到達するように顧客端末の送信位相を調節す るためにヘッド端末制御装置によって使用される。これはヘッド端末におけるク ロック再生を不要にする。さらに、復帰通路送信は顧客端末送信機の簡単なオン ／オフパルス化であることができ、これは顧客端末レーザの寿命要求を軽減する 。結果的に、それはまたクロック再生情報が送信される必要がないので復帰通路 の効率を改善する。

最初の相２レンジ決定が完了されると、顧客端末は“オンライン″に進むように 指示される。それは復帰通路管理チャンネルを、したがってそのＤＰ同期パルス を付勢する。回路網中で活動的な全顧客端末は同時に１９個のゼロビットによっ て後続されるこのＩＤ同期パルスを（部分５４Ｄを含んで）送信する。

それは、復帰通路ＩＤ検出用のハイパワーマーカーパルスを供給する。ヘッド端 末におけるＩＤ検出器はこのハイパワーパルスの送信を監視し、それから送信が あるかどうか、例えばサブスロット３がその中にパルスを有する場合、顧客端末 ３はこの時点でファイバ中で活動的であることを観察するために後続的な５ビッ ト幅のサブスロットを監視する。

理想的には、ヘッド端末がそれらの各ビット遅延係数に関して顧客端末を指示す ると、全てのＩＤ同期パルスは同時にヘッド端末で受信されたＳＦ中に発生する 。しかしながら、ある理由のために顧客端末がドリフトを受けた（装置または伝 送媒体によることがある）場合に、受信されたマーカーパルスに対する影響は非 常に小さく、ＩＤ同期パルス検出回路が付加されたＩＤ同期パルスに応答してト リガーする瞬間の変化は無視することができる。したがって、ヘッド端末は継続 的に別の顧客端末が正しく機能しているとみなすが、ビット遅延係数に対して新 しい値を計算し、誤った顧客端末にそれを送り、それによってそのＩＤ同期パル スが別のＩＤ同期パルスと同期される。

サブスロットに関連したハイパワーＩＤパルスはまた特定のヘッド端末が本発明 の出願人による英国特許第８７０６９２９号明細書に記載されている光学結合装 置のような光学検出器を回路網中のいずれかの点で使用して送信しているかどう かを検出するために使用されてもよい。このような装置は、除去される外部被覆 を有するファイバ上にそれをクリップすることによって使用されることができる 。これは、技術者が特定のファイバを切断しようとする場合に正しくそのファイ バを識別することを保証する必要がある分野の作業に有効である。

換言すると、装置で復帰ＳＦを監視することによって技術者は、ファイバ中で活 動している顧客端末の“装置番号”を決定することができるが、技術者はどの回 路網がファイバと関連しているかを発見するために放送方向を監視する必要があ る。

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 網中の破断を検出するために使用されてもよい。光学時間ドメインリフレクトメ トリイの原理を使用すると、ファイバに沿って送信された信号は破断点で反射さ 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、ファイバ中の破 断位置を決定するために使用されてもよい。

スクランブル後のＭＦ同期パターン（以降に説明されるような）は一定の間隔で 送信されるため、ヘッド端末における自動相関器（第２１図）はパターンを認鷹 するために使用される。

パターンの送信とその反射の受信との間の時間は、ファイバ中の破断位置に関す る情報を提供する。

第２０図乃至第２５図を参照すると、ヘッド端末および顧客端末がさらに詳細に 示されている。このような通信システムの重要な要求は、顧客端末がヘッド端末 と同期することである。

第２０図、第２１図および第２２図はヘッド端末を示す。システムにおけるビッ ト速度に対応する２０．０４０８　ＭＨｚのマスタークロック６０は、標準方式 の３２チャンネルＴＤＭハイウェイに対応するヘッド端末回路エンジン６２から 入来した２、０４８ＭＨｚ（この明細書では２ＭＨｚに短縮されている）クロッ 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６４（ヘッド端末タイミング発生器６６中の）は、システムに要求さ れるものにビット速度を変換するために回路エンジンが同じフレーム速度でチャ ンネルごとに付加的なビットを基本フレーム中に挿入することができるように発 生される。

顧客端末がヘッド端末と“同期°しているように、ヘッド端末からのデータは顧 客端末で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° ビツトとの間の転移部はこのために使用される。しかしながら、ヘッド端末から のデータはクロック再生のための転移部をあまり持たない。

したがって、転移部の大きいデータ流を生成するために疑似ランダム２進シーケ ンス（ＰＲＢＳ）を使用してヘッド端末からのデータをスクランブルする必要が ある。ヘッド端末回路エンジンからのデータは、２’　−１スクランブルシーケ ンスを使用することによって第２１図に示されているようなスクランプル装置６ ８によってスクランブルされる。

同期フレーム（第１７図）はまた異なるＰＲＢＳを使用して（スクランブル装置 ６８におけるシフトレジスタの異なるタップを使用することによって）スクラン ブルされ、スクランブルされたデータに挿入される。同期フレームの最後の１４ ０ビツト（第１７図）であるＭＦ同期パターンは顧客端末を同期するために使用 される。スクランブルの前、これらの１４０ビツトは１４０のゼロビットである 。一度スクランプルされると、それらは前に示されてように漏洩を検出するため に０ＴＤＲに対して使用される容易に識別可能なパターンを形成する。

顧客端末が正しく１４０ビツトＭＦ同期パターンを識別することは非常に重要で ある。同期フレームの最初の４７４８ビツト内に１４０ゼロピツトのストリング が自然に生じた場合、顧客端末はＭＦ同期パターンの誤った識別を行う。したが って、これらの４７４８ビツトはスクランプされた後既知のエラーを導入するた めに微妙に混乱させられる。これは、スクランブル装置内のインバータ回路によ って１８番目のビットを反転することによって行われ、顧客端末がＭＦ同期パタ ーンを誤って識別しないことを保証する。データはまた安全のために暗号化され る。

ヘッド端末で受信されたデータは復帰され、回路エンジンに与えられる。

第２２図は、８つまでの回路網アダプタ（Ｎ　Ａ）カードをＢＴＳにインターフ ェイスするタスクを有するヘッド端末回路エンジンを示す。各ＮＡは２Ｍビット ／秒のデータ流（またはそれと等価のもの）からの全ての通信を処理する。８つ 全べてのＮＡカードからの出力は整列されたフレームであり、その全ての２ＭＨ ｚタロツクが同期している。

基準の２．０４８　ＭＨｚおよびＳ　ｋ　Ｈｚ　ｓフレームク０−／りＮＡはＢ 　Ｔ　Ｓ　２０．０４０８　Ｍ　Ｈカマスタークロックを位相ロックするｔ；め にＮＡ大入力ら抽出される。ＢＴＳは、回路エンジンへのおよびそれからのデー タ送信を同期するために各ＮＡに共通の２，３０４　ＭＨｚビットクロックを与 える。

データはＦｉ　ｆｏバッファに蓄積され、送信レジスタを介してＢＴＳを通ワて 送信される。ここで、最少量のデータだけがＦｉｆｏバッファに蓄積されること を保証するために制御が行われる。これは、ＢＴＳ’Ｐ通る伝送遅延の正確な制 御を維持するために重要である。

受信側において、ＢＴＳによって受信されたデータは出力ポートを介してＮＡカ ードに戻される前に再びＦｉｆｏバッ゛ファに蓄積される。再度Ｆ　ｌ　ｆ　ｏ 内容制御が行われる。

第２３図、第２４図および第２５図を参照すると、顧客端末がさらに詳細に示さ れている。

２０．０４０８　ＭＨｚクロック７０は、入来したスクランブルデータ流へ位相 ロックされる。これは全ての受信機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末からの同期フレームは、（自主同期デスクランブル装置 の形態で）デスクランブル装置７２によってデスクランブルされ、受信機を同期 するために抽出される。

放送データ流は、スクランブル装置６８の反転したものであるデスクランブル装 置７４によってデスクランブルされ、それが安全のために暗号化され、解読され た場合、結果的に受信されたデータ流は回路エンジンに供給される。

送信フレームタイミングは特定の数のクロックサイクルによってオフセットされ 、送信クロック位相は送信位相およびフレーム発生器７６中に設定される。使用 される値は管理抽出ユニット７８によって与えられる。これは、ヘッド端末でデ ータビットを送信された顧客端末の到達の時間および位相が正確に調節されるこ とを可能にする。

局部２．０４８　ＭＨｚクロック８０は、２０．０４０４　ＭＨｚクロック７０ に位相ロックされ、これど８ｋＨｚフレームクロツク８２はまた回路エンジンに 供給される。

第２５図は顧客端末回路エンジンを示す。

データの特定の単一ビットは管理ブロックからスタートチャンネル帯域ビット速 度情報を変換するデータスナッチャ８４によって受信されたデータ流から捕捉さ れる。捕捉されたデータは、顧客端末回路網アダプタ（ＣＮＡ）に出力されるま で出力Ｆｉｆｏバッファに蓄積される。

Ｆｉｆｏ内容の制御は、Ｆｉ　ｆｏ内容が最小に保持されることを保証するフレ ーム制御ブロック８Ｂによって行われる。

またこれはＢＴＳを通る伝送遅延を最小にするためにも必要である。

データは、ＢＴＳによって与えられる標準方式の２．０４８ＭＨｚおよび８ｋＨ ｚ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実際にＣＮＡにお よびそれからクロックされる。

ＢＴＳのヘッド端末への送信用のデータは類似した通路を通り、別の顧客端末か らの通信とインターリーブされたディスクリートビットとして送信される。（こ のような方法は顧客端末送信機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１つの簡単な方法は物理的に信号へのアクセスを阻止すること である。これは、例えば取外し可能なフネクタを設けないことによって光学レベ ルで行われ、ビットは“外界′から時間スロットへの認承されていない者のアク セスを許さない密封されたユニットへの永久的な接続を行うだけである。第８図 は、光学フィルタおよびカップラと共にＢ　Ｔ　Ｓ、光学送信および光学受信回 路網を含む可能な選択送信モジュールを示す。モジュールのライン側での″半永 久′的な光学接続はかなりの安全性をもたらし、一方認承された者の時間スロッ トデータはう１′ン回路装置への電気接続の際に利用できる。このために、構成 データは時間スロットアクセスを遠隔的にプログラムするために中央管理局から 安全に下流負荷されることが必要になる。別の選択は、暗号アルゴリズムを内蔵 し、利用者の有効性に対して個人識別番号（Ｐ　Ｉ　Ｎ）を使用することを含む 。

第９図の構造は本発明の技術的実現性を示すために使用された。この構造に示さ れた特徴は、 （ａ）２５６ウエイスブリツト損失を表すのに十分な段を備えたパワーデバイダ 。このスプリッタは１３００ｎ　ｍおよび１５５０ｎｍウィンドウにおける動作 を許すように平坦化された波長である： （ｂ）両方向性動作； （Ｃ）同期ＴＤＭＡ光学回路網、各遠隔端末は交換機でマスタークロックにロッ クされ、復帰用の時間スロットを割当てられる； （ｄ）低いデユーティサイクル信号。遠隔レーザは割当てられた時間スロット中 に送信されることだけが必要である。

（以下に示されたＰＭＵＸ指示システムに対して、チューティサイクルは１チャ ンネル当り１／６４である。この特徴はレーザの信頼性を高め、温度制御回路網 を不要にする。）；（ｅ）自動レンジ決定。同期回路網は、遠隔端末へ時間スロ ットを割当てるためにレンジ決定プロトコールの使用が必要である。このプロト コールはチャンネルのラウンドトリップ遅延および利用度を考慮しなければなら ない。

これらの特徴の最初の４つは、基本システムビルディングブロックのような市販 の基本マルチプレクサ（Ｐ　Ｍ　Ｕ　Ｘ　）を使用する。ＰＭＵＸは３０ＰＣＭ チャンネルと、２．０４８　Ｍビット／秒のフレーム整列および信号ビットを送 信する。標準方式の回路は電話通信インターフェイスに必要な音声Ａ／Ｄおよび Ｄ／Ａ変換器を含む。

両方の説明のために、２および８Ｍビット／秒の各送信速度の光学送信機および 受信機が使用された。第１の説明例は第１０図に示された構造を使用するＰＭＵ Ｘシステムであった。

ローカル交換機を表すラックに取付けられたＰＵＭＸおよび個々の顧客を表す複 数のＰＵＭＸの２つのタイプのＰ　ＵＭＸが使用された。電話通信は、ＤＣパワ ーおよび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ＰＵＭＸに接 続された。

下流方向において、ローカル交換機からのアナログ電話通信の３０個のＰＣＭチ ャンネルはＨＤＢ３フォーマット（高密度双極３重コード）で２Ｍビット／秒デ ジタル出力に多重化された。これは、直接ＩＲＷ半導体レーザを変調する（平均 パワーフィードバック制御回路網により）ために使用された。

その後、信号は交換機の端末において送信および受信通路を分離するために溶着 されたテーパーカップラを通過された。

全てのカップラ上の全ての予備脚部は反射の危険性を減少するように屈折率を整 合された。

信号はキャビネットへのリンクをシミユレートするために６ｋｍの単一モードの ファイバを通過した。それは波長平坦溶着された双円錐形のテーバから構成され たスプリッタを介して個々の顧客に分配され、これは２５６ウエイスブリツト比 を表す損失を有した。このスプリッタからの出力の４つは顧客の端末で受信およ び通信通路を分離するために別のカップラに接続された。

例示された一５２ｄＢｍの最小の感度を持つ市販のＰＩＮＦＥＴ）ランスインピ ーダンス受信機は、顧客のＰＭＵＸに直接プラグ結合するように設計されたカー ド上に取付けられた。各ＰＭＵＸは３０チヤンネル全てを受信することができる が、１つのチャンネルだけが物理的に各顧客に接続された。

次の均一化の後、このチャンネルはデマルチプレクスされて顧客の電話機に接続 された。

上流方向では、交換機ＰＭＵＸによって受信されることができる２Ｍビット／秒 のフレームを形成する個々の顧客のバイト（ワードインターリーブ）をインター リーブする必要があるため異なる送信フォーマットが使用された。したがって、 顧客のＰＭＵＸからの通常の２Ｍビット／秒のデジタル出力は使用できないため 、ＮＲＺ２進信号は背面から直接的に取出された。ＰＭＵＸに直接挿入された送 信カードはこれを行うように設計された。これは前のようなレーザを含んでいる が、冷却せずに低いデユーティサイクルモードで動作し、０．５ビット間隔だけ 顧客のチャンネルを移動するアドレス可能なデジタル遅延ラインは別の顧客のチ ャンネルとインターリーブされたとき、それを正しく２Ｍビット／秒のＰＣＭフ レームに適合させることができるようにする。パワーカード、音声カード、ｍｕ ｘ／制御カード、送信カードおよび受信カードの合計５つのカードが８つまでの 顧客に対するＰＭＵＸを設備するために必要である。

直列バイトフォーマット中の顧客のレーザからの出力は再度顧客のカップラを通 過され、スプリッタに戻されてファイバを通って交換機カップラを介して交換機 受信機に送られる。

ＮＲＺ２進数は、ＰＭＵＸへの入力のためにシステム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 ように音声インターフェイスにより電話通信に変換された。自動レンジ決定はこ の説明例では実行されなかった。

第２の説明例は多点無線の例である。この例は、多点無線システム（ＰＭＲ）に 対する適合に基づいており、拡張ファイバ技術で構成された受動単一モードのフ ァイバ回路網に対して動作する。回路網は二重送信および分配用のフレキシビリ ティ点における光学スプリッタを備えている。

これらの実験に関して、それらの無線システムの中央ステーション装置における 無線送信シェルフはレーザ送信機および光学受信機によって置換された。同様に 、加入者装置は光・電子インターフェイスを付加することによって修正された。

第１Ｏ図は実験的な回路網を示す。２つのラインシステムＸ交換機が使用された 。１つのラインはＮＩＩとして知られている電話機を使用する“銅線の加入者” 用のラインであった（回路網端末タイプ１）。他方のラインは、ファイバ回路網 を介して交換機を通って“回路網顧客”に接続されていた。

デジタルスピーチは、銅線と回路網加入者との間で呼出しを行うことによって両 方向に同時に送信された。

最初に、前に設けられた管システムは、標準方式のＰＣＰキャビネットを介して 説明例の位置に対してリンクを設けるように拡大された。波長平坦化された２× ２スプリツタは、完全な二重送信能力を提供する回路網の各端末において端末ボ ックス中に設けられた。４×４の平坦アレイは、街路フレキシビリティ点をモデ ル化するためにキャビネット中に設けられた。２×２の付加的なスプリッタは分 配点（ＤＰ）をシミユレートするために設けられる。

拡張ファイバ設備は全て標準方式の装置である。ＢＩＣＣスプライストレイは、 端末ボックスにカップラおよびスプライスを収容するために使用された。屈折率 の一致は、反射からの混信を減少するために回路網中の全ての終端されていない ファイバ端末で行われた。

全ての光学設備は、２乃至３週間の期間にわたって設けられた。リンク長は１． ５ｋｍであった。

ＰＭＲはヘッド端末から加入者への下流通信に対してＴＤＭ放送システムを利用 する。データ流はＰＲＢＳでバックされた任意の使用されていないフレームによ り連続する。

通常のＡＣ結合レーザ送信機および光学受信機が使用された。

レーザは１３００ｎａでファイバ中に−８，５ｄＢｍの信号を発射した。２Ｍビ ット／秒の光学変復調装置は、受信機段を設けるように修正された。受信機の感 度は一３０ｄＢｍで測定された。

上流方向において、送信はＴＤＭＡによって行われ、各アウトステーションは割 当てられた時間スロット中のデ・−りのパケットを送る。この場合、ＤＣ結合光 学送信機および受信機が使用された。各顧客送信機は、共用されたファイバ上の チャンネル間干渉を防止するために送られるデータがないとき完全にオフに切替 えられる。これはレーザをオフになるようにバイアスし、論理“１′に対してそ れを完全にオンに切替え、論理“ゼロ°に対して再び完全にオフに切替えること によって行われる。これは、送信機が上記のオン切替えにバイアスされ、その点 に関して変調される通常の点から点ファイバシステムと異なっている。

光学受信機はまたバーストモード信号があるときに動作するように設計される。

ＤＣ結合受信機は、パケット間の静期間中受信されるデータのないときにベース ラインドリフトを防止するために必要である。使用される受信機は、入力容量を 減少するようにブートストラップフィードバックにより高久力インピーダンスＦ ＥＴ演算増幅器として動作する長い波長のＩ　ｎＧａＡｓのＰＩＮフォトダイオ ードに基づいていた。

）ノンジ決定機能は、パケットがヘッド端末における時間重複を防止するために 正しい瞬間に送信されることを保証するために加入者端末において必要とされる 。

回路網全体に対して好ましい実施例は、１つの顧客光学端末当り１乃至１５の交 換機ラインインターフェイス、および交換機とキャビネットの間がり、　６　ｋ 　ｒｎ　ｓキャビネットとＤＰと各顧客との間が５００ｍの距離で２レベルの光 学スプリット階級（公称的にキャビネットおよびＤＰ位置で）であるＤＰに！５ 個の交換機ラインを有している。

銅ワイヤが回路網から役人かの顧客に対して形成された場合１、単一・レベルの 光学スプリット階級が好ましく、公称的にキャビネットに位置される。

１．８ｋｍのキャビネット距離に対する通常の交換機が仮定されるが、システム は少なくともＪ、Ｏｔ＜ｍのかなり大きい範囲が可能である。゛これは所定の回 路網においてローカル交換機の数を割当てるベースを提供する。このような回路 網の効果的な多重化構造（光学スプリットの組合せおよび多数のライ：）に対す る顧客の光学接続費用の共用から生成される）は、長いリンクに関連して高めら れた回路網費用は制限内に維持されることを意味するべきである。これは、十分 に使用される交換機割当てに認められる任意の大きい費用節約を可能にする。

本発明によって提供される受動回路網構造は、広帯環条サービス回路網に進化す る機会を提供するものである。広帯域サービス能力への進化を考慮すると、２つ の重要な原理をできるだけ伴っている必要がある。それらは、（ａ）多サービス 広帯域回路網に良好に進化させるために最初の回路網に対して要求される任意の 付加的特徴の費用を最小にする必要性と、（ｂ）既に接続された基本的電話通信 顧客に妨害を与えることなく既存のシステムに広帯域サービスを付加することを 可能にする必要性である。

広帯域回路網に対する重要な考慮は予備フィールド設備および新しいサービスを 付加するために必要とされる設置作業の量である。ここでの目的は、できるだけ 設けられたシステムベースを利用することによってこのような費用を最小にする ことである。

ケーブルテレビジョンのような高いビット速度のサービスを伝送するシステムの 拡張には、ビット速度が外部セットで将来の広帯域サービスを提供するのに十分 なほど大きくないならば、波長分割多重化（ＷＤＭ）技術を使用する必要がある 。後者は最初の基本サービスの費用を許容できないほど大きくし、広帯域サービ スの導入は少なくとも１つの波長の付加によらなければならず、既存の狭帯域顧 客が低いビット速度モードで継続的に妨害されないようにする必要がある。広帯 域サービスは低速データおよびスピーチサービスよりも高いビット速度を必要と するため、光学受信機の感度は著しく減少される。これは、使用される光学スプ リット比が広帯域サービスに利用できる光学パワー予算に対して大き過ぎること を意味する。したがって、異なるアクセス点が供給ファイバに対し２て利用可能 であり、ヘッド端末から光学スプリッタアレイへ広帯域サービスを伝送すること が必要である。

２段のスプリットによる両方向性光学分岐回路網は交換機から第１のスプリット 点へ付加的なファイバを設け、このスプリッタ内に異なるレベルでそれを接続す ることによって向上したサービスを有することができる。両方向性回路網はこの 点で最大の減衰を受けるが、本発明の受動的な光学回路網の概念において別の構 造が可能であり、これらのいくつかは最初の電話通信構成または広帯域サービス の進化のいずれかにおいて利点を有する。例えば、電話通信はそれぞれ低い送信 損失の利益を得て反射問題を回避するために“進行゛および“復帰″チャンネル を伝送する２つの全方向性回路網であるか、或はそれは第４図に関連した上記の ような単一段のスプリットを有することができる。

光学電話通信技術の進展および向上し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ている。例えば、向上した広帯域に利用でき る波長数は決定的に光学電話通信技術に依存している。また顧客送信への交換機 に使用される技術は交換機端末におけるリソース共用のために顧客より先に送信 を交換することが経済的に十分に可能である。光学的な波長多重化に利用できる 技術は、以下のような多数の変更を含む３つのカテゴリイの考えに大きく分ける ことができる。（可能な光学技術の進展およびサービスパッケージの詳細は第１ １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と共に使用されるファプリー・ベ ロ（Ｆ−Ｐ）レーザ。

ｂ、同調可能な光学フィルタ１８および波長選択に対して可能な初期へテロダイ ン光学受信機による単一の縦方向モードレーザ（例えばＤＦＢ）。

Ｃ，チャンネル選択に対する光学フィルタ（同調可能）と電気（ヘテロダイン） 技術との組合せによりコヒーレントな光源。

固定された波長フィルタおよび中心波長の生産許容性、並びにＦ−Ｐレーザ源の ライン幅は技術カテゴリイ　（ａ）がファイバの両ウィンドウに対して利用可能 な波長数を６乃至１２個に限定することを意味する。レーザ源の温度制御が極め て高価である方向交換機方向の顧客において、利用可能な波長数は両ウィンドウ に対して２乃至４個に制限される。

技術（ｂ）に関して、潜在的な波長数は長期間にわたる顧客方向の交換機におい て１乃至２００個が可能なほど著しく多い。しかしながら、スプリットの寸法ま たは安全性を実際に考慮すると光学技術でそうなる前に波長多重化の寸法が制限 される。上流方向において、波長ドリフト訂正の手段を使用せずにｌＯ乃至５０ 個のチャンネルが利用できる。

シナリオ（Ｃ）のコヒーレントな技術が生じる場合、数百の波長が原理的に可能 であり、ファイバ中の非直線現象により制限が与えられる。多数の波長チャンネ ルおよび潜在的に大きい利用可能な光学パワー予算により、この技術は光学回路 網に対する動作位相幾何学構造をさらに再検討させる。

３つの技術のシナリオはまた相対的な時間スケールの利用率を示す。シナリオ（ ａ）は効果的に“現在の°技術であり、（ｂ）は２乃至５年の時間スケールで可 能であり、（Ｃ）は市販できる価格で１０年以内で利用できる。しかしながら、 進歩した光学技術に関するいずれの時間スケール予測はかなり注意して行われな ければならず、初期の光学開発のペースを仮定すると、悲観的なことが分かる。

波長の多重化が回路網に広帯域サービスを導く方法であり、最適な技術への研究 が依然として要求されるとすると、２段のスプリットを備えた両方内生分岐回路 網がどのように進化するかがいくつかの例により第１２図乃至第１４図を参照し て以下に記載されている。

第１２図は、電話通信／データサービスを提供するために単一波長を使用する初 期の回路網を示す。顧客の装置における狭通過帯域光学フィルタは狭帯域サービ ス用の最初の波長の通路だけを与え、したがって後の段階で追加された広帯域サ ービス（およびそれへの認証されていないアクセス）からチャンネルを遮断し阻 止する。広帯域サービスへの別の重要な方法は、１３００および工５００の両ウ ィンドウにおいて広い光学帯域幅にわたって動作する多段キャビネットスプリッ タの外部セットにおける設置である。これは交換機とキャビネット間における広 帯域サービス供給ファイバによる部分的バイパスを促す（以下参照）。これらの 余分のファイバはケーブル内または後日別個に設けられてもよい。

第１３図は、付加的な波長が電話通信サービスを損なわずに例えばケーブルＴＶ 　（ＣＡＴＶ）のような新しいサービスを回路網に付加するためにどのように使 用されることができるかを示す。余分の波長は付加的な供給ファイバを介してキ ャビネットに伝送され、キャビネットスプリッタへの空間入力で回路網中に供給 される。付加的波長は一般に電話通信およびｌ５ＤＮチヤンネルよりも高いビッ ト速度を伝送する。高い送信ビット速度により生じる受信機の感度、の低下を調 整するために、ファイバは交換機／ヘッド端末と顧客の装置との間の光学通路損 失を減少するようにキャビネットスプリッタの部分をバイパスすることができる 。付加的な広帯域サービスを受信する顧客は広帯域および狭帯域波長を分離する ために簡単な波長デマルチプレクサを設けられる。

交換機とキャビネットとの間の共通のファイバ上に多重化された各付加的な波長 は約５６５Ｍビット／秒でＣＡＴＶデジタル多重化信号を伝送することができる 。これは、回路網のそのセクタで追加の１波長当り１６Ｘ７０Ｍビット／秒また は８Ｘ１４０Ｍビット／秒チャンネルを放送させる。このビット速度における光 学スプリットは、電話通信光学スプリット用の約１２８に比べて３２ウエイに制 限される可能性がある。しかしながら、１つだけまたは２つだけ余分の光学波長 の付加は基本的な光学回路網で１６乃至３２チヤンネルを伝送するＣＡＴＶサー ビスを提供することができる。これは非常に少ない付加的な光学素子すなわち交 換機における広帯域光学送信機および波長マルチプレクサ、並びに各顧客端末に おける波長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。

このようにして設けられた追加波長はＣＡＴＶサービスの動作に対する重要な選 択を生じさせる。

顧客は端末装置に内蔵された同調可能な光学フィルタを介して任意の放送波長に 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 ヤンネルの電気的に多重化されたものから選択された複数のチャンネルを同時に 受信させる。１つ以上の光学波長の同時受信は、選択された各付加的な波長に対 して付加的な光学フィルタおよび光学受信機を必要とする。しかしながら、いく つかの同時チャンネル（供給ファイバで送信された合計数まで）を各顧客に提供 する１００％のサービス浸透はこのようにして実現することができる。

その代りとして、ＷＤＭおよびＴＤＭの組合せで利用できるＣＡＴＶチャンネル 数は各ＣＡＴＶの顧客に１つ以上の専用のビデオチャンネルを割当てるのに十分 である。この場合、回路網は交換機において中央に位置されたスイッチを具備し たスターとして動作する。このシステムは顧客の装置において固定された波長デ マルチプレクサおよび１つの光学受信機を使用する。これは顧客の装置を簡単に するが、それはサービス浸透と顧客によって同時に受信されるチャンネルの数と の間の妥協を意味する。例えば、ＷＤＭおよびＴＤＭとの組合せにより３２チヤ ンネルが各供給ファイバで送信され、３２ウエイの光学スプリットが達成できる ならば、１顧客当り１つのチャンネルが１００％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、１顧客当り４つのチャンネルが必要とされるならば 、余分の波長がさらに多くのチャンネルを伝送するために供給されることができ ない場合には２５％の浸透だけが利用可能である。

ＤＦＢレーザを使用し、第１４図に示されているさらに進歩した段階は１顧客当 り少なくとも１つの専用波長を割当てさせる。例えば、３２ウエイスプリツトで 利用できる約１２乃至３２波長により、例えばＣＡＴＶ、ＨＤＴＶ等の必要な広 帯域サービスを全て伝送する１つの波長を各ＣＡＴＶ顧客に割当てることができ る。もっと少ない数の波長は浸透を４０％に制限するが、波長数が３２に近付く と１００％の浸透が達成できる。

個々の顧客に波長を専用化させるのだけではなく、この段階では顧客の敷地にお いて広帯域スイッチング段として同調可能な光フィルタを使用する機会もある。

これは異なる広帯域サービスの交換機スイッチングを著しく簡単にする（例えば 、多数の供給源からの放送および専用サービスの混合は異なる光学波長で多重化 され、顧客装置によって選択されることができる）。

記載された各技術段階に関して、可能な波長数はレーザ、フィルタ、およびファ イバおよびカップラに使用できる帯域幅の許容度および安定性に大きく依存する 。電話通信およびｌ５ＤＮのような安伍な狭帯域サービスは必然的に顧客の端末 で温度の安定化を使用せず、顧客のレーザの著しい波長ドリフトを示して動作す る。したがって、第２図乃至第７図に示されたようなスキムが使用された場合、 顧客から交換機への送信方向で大きいチャンネル間隔がサービスに対して必要で ある。近接した間隔は、交換機において温度制御されたソースと、フィルタ中心 波長の許容誤差を除去するために顧客の装置内において同調可能なフィルタを使 用することによって顧客方向への交換の際に可能である。

請求の範囲 （１）アウトステーション用の同期信号および管理データをチージョンにデータ を送信するように構成されたデジタル通信回路網用の中央ステーションにおいて 、第１の予め定められた２進シーケンスにしたがって前記第１の部分の内容をス クランブルするように構成さ肛、第２の予め定められた２進シーケンスにしたが って前記第２の部分の内容をスクランブルするように構成されたスクランブル手 段を含むことを特徴とする中央ステーション。

１記載の中央ステーション。

（３）第１の予め定められた２ｉシーケンスにしたがって第１の部分の内容をデ スクランブルし、第２の予め定められた２進シーケンスにしたがって前記第２の 部分の内容をデスクランブルするデスクランブル手段と、前記第２の部分のスタ ートのときに前記第２の予め定められた２進シーケンスを選択し、前記第１の部 分のスタートのときに前記第１の予め定められた２進シーケンスを選択するため にフレーム中の同期信号に応答する手段とを含むことを特徴とする請求項１記載 の中央ステーションからフレームを受信するように構成されたデジタル通信回路 網用のアウトステーション。

（４）デスクランブル手段は単一の２進シーケンス発生器を使用し、発生器のシ フトレジスタの各タップを使用する請求項３記載のアウトステーション。

国際調査報告 ＳＡ　　　　２５５２２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アウトステーション用の同期信号および管理データを含む第１の部分をそ れぞれ含むフレーム流の形態でアウトステーションにデータを送信するように構 成されたデジタル通信回路網用の中央ステーションにおいて、第１の予め定めら れた２進シーケンスにしたがって前記第１の部分の内容をスクランブルするよう に構成された第１のスクランブル手段および第２の予め定められた２進シーケン スにしたがって前記第２の部分の内容をスクランブルするように構成された第２ のスクランブル手段を具備している中央ステーション。
2. （２）第１および第２のスクランブル手段は単一の２進シーケンス発生器を共用 し、発生器のシフトレジスタの各タップを使用する請求項１記載の中央ステーシ ョン。
3. （３）第１の予め定められた２進シーケンスにしたがって第１の部分の内容をデ スクランブルする第１のデスクランブル手段と、第２の予め定められた２進シー ケンスにしたがって第２の部分の内容をデスクランブルする第２のデスクランブ ル手段と、第２の部分のスタートのときに前記第２のデスクランブル手段を選択 し、前記第１の部分のスタートのときに前記第１のデスクランブル手段を選択す るためにフレーム中の同期信号に応答する手段とを含む請求項１記載の中央ステ ーションからフレームを受信するように構成されたデジタル通信回路網用のアウ トステーション。
4. （４）第１および第２のデスクランブル手段は単一の２進シーケンス発生器を共 用し、発生器のシフトレジスタの各タップを使用する請求項３記載のアウトステ ーション。