JPH05503614A - 受動光ネットワーク - 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】 受動光ネットワーク 本発明は受動光ネットワーク、特にこのようなネットワークにおいて端末からヘ ッド端ステーションに伝送された信号からの情報の再生に関する。

本出願人は、ＴＰＯＮ　（受動光ネツトワーク上の電話）ネットワークにおいて 使用するためのビット移送システム（ＢＴＳ）を開発している。このＢＴＳにお いて、ヘッド端ステーションはネットワーク上の全ての端末に時分割多重アクセ ス（ＴＤＭＡ）フレームを放送する。伝送されたフレームはトラフィックデータ および制御データの両方を含む。各端末は放送フレーム中のデータの適切にアド レスされた部分を認識して応答し、フレームの残りのものを無視する。

上流方向において、予め定められた時間スロット中で各端末はデータを送信し、 異なる端末からのデータはヘッド端において予め定められたフォーマットのＴＤ ＭＡフレームに組立てられる。

このようなネットワークに必要な１つの特徴は、ヘッド端ステーションからの種 々の端末の異なる距離に関連した異なる遅延および減衰の補償を行うことである 。したがって、ＢＴＳにおいて各端末は上流ＴＤＭＡフレームの各予め定められ た部分に到達するようにレンジングパルスを送信するように構成される。ヘッド 端ステーションはタイミングすなわち位相および各端末からの到達パルスの振幅 を監視し、その伝送を適切に遅らせまたは進ませ、発射パワーを調節するために 端末にサーボ制御信号を戻すように構成される。この能動的で微細なレンジング はＢＴＳが上流ＴＤＭＡフレームの安定性を保証し、例えばネットワークの動作 温度の変化のような影響によるタイミングおよび受信されたパワーにおける変動 を補償することを可能にする。しかしながら、これはヘッド端ステーションの設 計に厳しい要求を与え、１クロツクサイクルの一部分内での受信信号のタイミン グおよび実時間での１ｄＢ以下での振幅の測定を必要とする。

本発明の第１の観点によると、端末がヘッド端ステーションからの制御信号に応 答し、ヘッド端ステーションが予め定められたビット速度を有する複数の端末に よって伝送された信号を含むフレームを受信するように構成されているヘッド端 ステーションおよび複数の端末を含む受動光ネットワークを動作する方法が提供 され、その方法は端末からヘッド端ステーションに各レンジングパルスを送信し 、予め定められたビット速度より高いサンプリング速度で受信されたレンジング パルスをサンプルし、対応したデータサンプルを生成し、各予測値に関してレン ジングパルスの各位相およびレンジングパルスの各振幅を決定するように構成さ れたプロセッサ手段にデータサンプルを供給し、それにしたがって端末からの送 信の位相および振幅を修正するように端末に対する各制御信号を発生する。

高いサンプリング速度で受信されたサンプリングパルスをサンプリングすること による本発明は、必要な制御信号を提供するように容易に処理されることができ る形態でレンジングパルスから位相および振幅情報を得ることを可能にする。

同時にサンプリングプロセスは、パルスの全体的な形状に関する情報を伝送する 受信されたパルスのスナップショットを効率的に提供する。この別の情報はプロ セッサに適切な付加的ソフトウェアを供給するだけで別の制御および質問工程を 行うために使用されることができる。

通路長の変化によりヘッド端で受信されたＴＤＭＡデータに残留する位相ジッタ が存在し、また端末にはクロックジッタが存在する。本発明の方法により、この ジッタは受信されたレンジングパルスの傾斜されたエツジ上に付加的なサンプリ ング点を設けることによって位相分解能を効果的に高めるために使用される。波 形データは１周期にわたってＣＰＵによって積分され処理される。

さらに方法は高サンプリング速度より小さい低いクロック速度でラッチをクロッ クするように構成されたクロック信号源に接続された複数のラッチにデータサン プルを書込み、各ラッチに対するクロック信号は異なる各位相オフセットを有し 、各直列メモリに各ラッチからのデータサンプルを書込み、直列メモリからプロ セッサ手段にデータサンプルを読取ることが好ましい。

高いサンプリング速度はレンジングパルスから要求された情報を全て得るために 最初に必要であるが、それがプロセッサによってアクセスされる前に低いビット 速度、特にフレームのビット速度にデータサンプルを変換することが有効である 。

ヘッド端ステーションはこの低いクロックおよびこの高いサンプリング速度の一 方で動作するマスタークロ・ツク速度並びにこの低いクロック速度およびこの高 いサンプリング速度の他方でマスタークロックからクロック信号を得る手段を含 み、複数のラッチは低いクロック速度のクロック信号のパルスの前縁でラッチさ れ、直列メモリはこのパルスの後縁でラッチされることが好ましい。

本発明の別の観点によると、ヘッド端ステーションおよび複数の端末を含み、端 末がヘッド端ステーションからの制御信号に応答し、ヘッド端ステーションが複 数の端末によって送信された信号を含むフレームを受信するように構成され、ヘ ッド端ステーションにおいて受信されたフレーム上にシステム用のマスタークロ ックにロックされた位相を有する局部的に発生されたマーカパルスを重畳し、対 応したデータサンプルを生成するようにマーカパルスを含むフレームの部分を続 いてサンプリングし、それ自身の局部クロックを有する制御プロセッサにデータ サンプルを供給し、制御ブロモ・ンサがマーカパルスのものに関してフレームの サンプルされた部分中の受信信号の特性を決定するように構成されている受動光 ネットワークを動作する方法が設けられる。

本発明の別の観点はレンジングパルスを分析するために第１の観点と組合せて使 用されることが好ましい。しかしながら、この方法に限定されるものではなく、 例えばレンジングパルス以外のデータフレームの部分から情報を得るために使用 されてもよい。

本発明のさらに別の観点によると、受動光ネツトワークシステムにおいて使用さ れ、複数の端末に制御信号を送信するように構成されているヘッド端ステーショ ンが設けられており、端末はヘッド端ステーションからの制御信号に応答し、ヘ ッド端ステーションは予め定められたビット速度を有する複数の端末によって送 信される信号を含むフレームを受信するように構成され、ヘッド端ステーション は端末から各レンジングパルスを受信する手段と、前記予め定められたビ・ント 速度より大きい高いサンプリング速度で受信されたレンジングパルスをサンプル し、対応したデータサンプルを生成するように構成されたサンプリング手段と、 データサンプルに応答し、各予測値に関してレンジングパルスの各位相およびレ ンジングパルスの各振幅を決定するように構成されたプロセッサ手段と、各端末 からの送信の位相および振幅を修正するように各制御信号を発生するように構成 された信号発生手段とを含んでいる。

ヘッド端ステーションはさらに高いサンプリング速度より低いクロック速度でラ ッチをクロックするように構成されたり゛ロック信号源に接続された複数のラッ チを含み、各ラッチに対するクロック信号は異なる各位相オフセットを有し、各 直列メモリは複数のラッチのそれぞれに対応し、データサンプルは使用時に各ラ ッチから各直列メモリに書込まれ、各直列メモリは対応した各位相オフセットを 有するリセットパルスによってリセットされ、それによって高いサンプリング速 度からこの低いクロック速度にデータサンプルを変換することが好ましい。

直列メモリは二重ポート直列ＦＩＦＯを含んでいることが好ましい。

ヘッド端ステーションはさらにサンプリング手段の上流に配置され、受信された フレーム上に予め定められた位相および振幅のマーカパルスを重畳し、それによ ってブロモ・ソサ手段による使用のために基準を提供するように構成されたマー カ手段を含んでいることが好ましい。

以下、添付図面を参照して本発明による受動光ネツトワークを詳細に説明する。

図１はＴＰＯＮネットワークを示したプロ・ツク図である。

図２は上流ＴＤＭＡフレームの構造を示した図である。

図３はヘッド端ステーションのブロック図である。

図４は入力段を詳細に示したブロック図である。

図５は図３の変換器を詳細に示したプロ・ツク図である。

図６はレンジングパルスのサンプリングを示した図である。

ＴＰＯＮネットワークはヘッド端ステーション１、多数の端末２および端末２に ヘッド端ステーション１を結合する受動光ファイバネットワーク３を含んでいる 。簡明にするために、３つの端末だけが示されているが、実際には多数の端末が 単一のヘッド端ステーションに接続される。典型的に、ヘッド端ステーションは 局部交換機中に配置され、端末２は家庭または商業用の敷地中の加入者ステーシ ョンまたは局部交換機の近隣のストリー　トキャビネットである。

ヘッド端ステーション１は、予め定められたフォーマットを有する時分割多重ア クセス（ＴＤＭＡ）フレームとしてファイバネットワーク３にわたってデータを 放送する。フレームは特に別のパラメータ、端末２によってファイバネットワー ク３に送信された光信号の振幅および位相（タイミング）を制御するように端末 ２の特定のものにアドレスされた制御チャンネルを含む。

上流方向において、各端末２はデータがヘッド端ステーション１でＴ　Ｄ　Ｍ　 Ａフレームに組立てられるデータを予め定められた時間スロットで送信する。Ｔ ＰＯＮネットワークは動作において同期するため、ファイバネットワーク３上の 端末の異なる位置と関連した異なる遅延を補償し、例えばネットワークの温度の 局部的な変動から生じた遅延および振幅における任意の変動を補正するために端 末のタイミングを制御することが必要である。

図２はリターンフレームのフォーマットを示す。トラフィックデータは８０個の 基本フレームＢＦＩ乃至ＢＦ３０においてヘッド端ステーションに送信される。

基本フレームＢＦＩ乃至ＢＦ３０は位相２レンジング部分Ｒ７２０ビツト長を含 むヘッダＨによって先行される。各端末２は、レンジング部分Ｒ内の各予め定め られた位置に到達するようなタイミングにされたレンジングパルスをファイバネ ットワーク３に送信するように構成される。以下にさらに詳細に示された回路を 使用して、ヘッド端ステーション１はレンジング部分Ｒ内のレンジングパルスの 予め定められた各位置に関して到達した各レンジングパルスの位相を決定し、そ の後その端末から受信されたデータとリターンフレーム構造内のデータの意図さ れた位置との間の位相オフセットを最小にするためにその端末２からの送信のタ イミングを遅らせ、進ませるように各端末２に制御信号を送信する。

図３はヘッド端ステーション１の構造を示す。入来した光信号は直線的な利得ブ ロックＡによって後続される通常の光・電気検出器を備えた入力段４によって受 信される。入力段４からの出力は分岐され、信号再生段５およびＡ／Ｄサンプラ ６の両者に進む。サンプラ６は入来した信号の任意の選択された部分をサンプル するためにＣＰＵ７の制御下に動作する。この例において、サンプラ６はレンジ ングパルスを含む入来したフレームの部分Ｒをサンプルし、８ビツトデータワー ド（データ）の形態で対応したサンプルを生成するように構成されている。サン プラ６からの出力は、ヘッド端ステーション用のマスタークロックの低いクロッ ク速度にデータを変換する変換器８に供給される。ＣＰＵ７はデータからレンジ ングパルスの位相および振幅を計算する。これらのパラメータは予測値と比較さ れ、また必要な場合には位相オフセットを最小にし、および、またはその端末２ から受信されたレンジングパルスが予め定められた限界内にある振幅を有するま で、送信の振幅を増加または減少するために端末２からの送信のタイミングを遅 らせ、進ませるように対応した端末２に対して発生された制御信号と比較される 。

図５は変換器を詳細に示す。高速サンプラ６は、この例において８１．９２　Ｍ 　Ｈｚのクロック速度を有する８ビツトデータワードを含む入力を変換器８に供 給する。変換器８に対する入力は４つの８ビツトラツチＬに並列に供給される。

ラッチＬは０．９０．　１８０および２７０°の異なる位相オフセットをそれぞ れ有するマスタークロックにロックされる。各ラッチからの出力は、ビデオライ ンメモリＶＬＭとして知られているタイプの８ビット二重ポート直列ＦＩＦＯに 供給される。ビデオラインメモリに書込まれたデータが正しい順序であることを 保証するために、メモリは書込みクロックに関して予め定められた位相を有する パルスによってリセットされる。適切な位相を持つ書込みクロックおよびリセッ トパルスは図５に示されたような各シフトレジスタから得られる。ビデオライン メモリＶＬＭは、変換器８において実質的に８０ＭＨｚのクロック速度を持つ４ つの８ビツトデータワードとして受信されたデータが実質的に２０ＭＨｚの低い クロック速度で単一の３２ビツトデータワードとしてＣＰＵに読取られるように ＣＰＵ７によって連続的に投票される。受信されたＴＤＭＡフレームと同じ周期 を持つ書込みゲート信号はビデオラインメモリの書込みエネーブル入力ＷＥに供 給される。書込みゲートはビデオラインメモリに書込まれるＴＤＭＡフレームの 部分を選択するために使用される。

ヘッド端ステーション４は低いクロック速度で動作するマスタークロックを含み 、ＴＰＯＮシステムの残りのものと共にヘッド端ステーションの素子はマスター クロツタにロックされる。その代わりの構造として、ヘッド端ステーションは実 質的に８０ＭＨｚの高いサンプル速度で動作するクロックを含み、２０ＭＨｚの システムクロックは８０ＭＨ２のクロックから得られる。しかしながら、ヘッド 端ステーションおよびネットワークに対して設けられた制御システムは動作がシ ステムクロック速度と同期することを保証するが、高速サンプラにおいて使用さ れる高いタロツク速度で同期する動作を同様に提供することは不可能である。図 ６に示されたように、この速度はレンジングパルスから必要な位相および振幅情 報を得るためにマスタークロック速度の４倍である。高いサンプリング速度に必 要とされる位相基準を提供するためにマーカパルスは高速サンプラ６の上流の入 来したデータに重畳される。

図４に示されたように、人力段はマーカパルス発生器９、光検出器１１および合 計増幅器ｌＯを含む。マーカパルス発生器９はマスタークロックにロックされた 位相を有するマーカパルスを発生する。マーカパルスは合計増幅器１０において アナログ入力信号と局部的に合計され、サンプラ６からデータ出力中に現れる。

ＣＰＵ７はマーカパルスに関して所定のサンプルされたレンジングパルスの位相 を検出し、適切な位相側画信号を決定するために予測値とこれを比較する。同様 に、マーカパルスはＣＰＵ７によって使用するために振幅基準を提供する。ＣＰ Ｕ７はそれ自身の非同期クロックを含む。ＣＰＵプログラムの実行は１０ｍ秒の 中断（ＴＤＭＡフレーム速度）を使用して同期され、データはシステムクロック よりかなり低い速度でＶＬＭから読取られ、中断番；よって制御部される。

上流フレーム 国際調査報告 一一嘲一一＾ｌｌｍ０１１１１４　ｐｃ〒ＩＧｐ　ｑｏｌｉ１７仁。

国際調査報告 ＧＢ　９００１７５８ Ｓ＾　４１ｇ８０

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッド端ステーションおよび複数の端末を含み、端末がヘッド端ステーシ ョンからの制御信号に応答し、ヘッド端ステーションが予め定められたビット速 度を有する複数の端末によって伝送された信号を含むフレームを受信するように 構成されている受動光ネットワークを動作する方法において、端末からヘッド端 ステーションに各レンジングパルスを送信し、前記予め定められたビット速度よ り高いサンプリング速度で受信されたレンジングパルスをサンプルし、対応した データサンプルを生成し、各予測値に関してレンジングパルスの各位相およびレ ンジングパルスの各振幅を決定するように構成されたプロセッサ手段にデータサ ンプルを供給し、それにしたがって端末からの送信の位相および振幅を修正する ように端末に対する各制御信号を発生する方法。
2. （２）高サンプリング速度より小さい低いクロック速度でラッチをクロックする ように構成されたクロック信号源に接続された複数のラッチにデータサンプルを 書込み、各ラッチに対するクロック信号は異なる各位相オフセットを有し、各直 列メモリに各ラッチからのデータサンプルを書込み、直列メモリからプロセッサ 手段にデータサンプルを読取る請求項１記載の方法。
3. （３）低いクロック速度は受信されたデータフレームのビット速度と実質的に同 じである請求項２記載の方法。
4. （４）ヘッド端ステーションは前記低いクロック速度および前記高いサンプリン グ速度の一方で動作するマスタークロック並びに前記低いクロック速度および前 記高いサンプリング速度の他方でマスタークロックからクロック信号を得る手段 を含み、複数のラッチは低いクロック速度のクロック信号のパルスの前縁でラッ チされ、直列メモリは前記パルスの後縁でラッチされる請求項２または３の方法 。
5. （５）ヘッド端ステーションおよび複数の端末を含み、端末がヘッド端ステーシ ョンからの制御信号に応答し、ヘッド端ステーションが複数の端末によって送信 された信号を含むフレームを受信するように構成された受動光ネットワークの動 作方法において、 ヘッド端ステーションにおいて受信されたフレーム上でシステム用のマスターク ロックにロックされた位相を有する局部的に発生されたマーカパルスを重畳し、 対応したデータサンプルを生成するようにマーカパルスを含むフレームの部分を 続いてサンプリングし、それ自身の局部クロックを有する制御プロセッサにデー タサンプルを供給し、制御プロセッサがマーカパルスのものに関してフレームの サンプルされた部分中の受信信号の特性を決定するように構成されている受動光 ネットワークの動作方法。
6. （６）端末はヘッド端ステーションからの制御信号に応答し、ヘッド端ステーシ ョンは予め定められたビット速度を有する複数の端末によって送信される信号を 含むフレームを受信するように構成され、ヘッド端ステーションは端末から各レ ンジングパルスを受信する手段と、前記予め定められたビット速度より大きい高 いサンプリング速度で受信されたレンジングパルスをサンプルし、対応したデー タサンプルを生成するように構成されたサンプリング手段と、データサンプルに 応答し、各予測値に関してレンジングパルスの各位相およびレンジングパルスの 各振幅を決定するように構成されたプロセッサ手段と、各端末からの送信の位相 および振幅を修正するように各制御信号を発生するように構成された信号発生手 段とを含んでいる受動光ネットワークシステムにおいて使用され、複数の端末に 制御信号を送信ずるように構成されたヘッド端ステーション。
7. （７）さらに前記高いサンプリング速度より低いクロック速度でラッチをクロッ クするように構成されたクロック信号源に接続された複数のラッチを含み、各ラ ッチに対するクロック信号は異なる各位相オフセットを有し、各直列メモリは複 数のラッチのそれぞれに対応し、データサンプルは使用時に各ラッチから各直列 メモリに書込まれ、各直列メモリは対応した各位相オフセットを有するリセット パルスによってリセットされ、それによって高いサンプリング速度から前記低い クロック速度にデータサンプルを変換する請求項６記載のヘッド端ステーション 。
8. （８）ヘッド端ステーションは前記低いクロック速度および前記高いサンプリン グ速度の一方で動作するマスタークロック並びに前記低いクロック速度および前 記高いサンプリング速度の他方でマスタークロックからクロック信号を得る手段 を含み、複数のラッチは低いクロック速度でクロック信号のパルスの前縁でラッ チされ、直列メモリは前記パルスの後縁でラッチされる請求項６または７記載の ヘッド端ステーション。
9. （９）直列メモリは二重ポート直列ＦＩＦＯを含んでいる請求項７記載のヘッド 端ステーション。
10. （１０）さらにサンプリング手段の上流に配置され、受信されたフレーム上に予 め定められた位相および振幅のマーカパルスを重畳し、それによってプロセッサ 手段による使用のために基準を提供するように構成されたマーカ手段を含んでい る請求項６乃至９のいずれか１項記載のヘッド端ステーション。