NO306137B1

NO306137B1 - Passivt optisk nett

Info

Publication number: NO306137B1
Application number: NO922030A
Authority: NO
Inventors: Donald Eric Arthur Clarke
Original assignee: British Telecomm
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1999-09-20
Also published as: FI922338A0; ATE125087T1; EP0502004A1; WO1991008623A1; DE69020904T2; US5341365A; NO922030D0; GB8926548D0; JPH05503614A; DE69020904D1; DK0502004T3; HK141896A; CA2068986C; NO922030L; JP3078316B2; ES2074585T3; EP0502004B1; FI922338A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et passivt optisk nett og spesielt gjenvinning av informasjon fra signaler overført fra adressestasjoner til en hovedstasjon i et slikt nett.

Søkeren har utviklet et bit-transportsystem (BTS) for bruk i et TPON- (telefoni på et passivt optisk nett) nett. I dette bit-transportsystemet sender en hovedstasjon tidsdelte multippel aksess-rammer (TDMA) til alle adressestasjonene i nettet. De overførte rammer omfatter både trafikkdata og styredata. Hver adressestasjon gjenkjenner og reagerer på en passende adressedel av dataene i den utsendte ramme og overser resten av rammen. Bit-transportsystemet (BTS) er beskrevet i nærmere detalj i WO-A-89/05070 og WO-A-88/09093.

I oppstrømsretningen sender hver adressestasjon data i en forut bestemt tidsluke og dataene fra de forskjellig adresse-stas joner blir sammenstilt ved hovedstasjonen til en TDMA-ramme av forutbestemt format.

Et nødvendig trekk i et slik nett er frembringelse av kompensasjon for de forskjellige forsinkelser og dempning i forbindelse med de forskjellige avstander mellom de forskjellige adressestasjoner og hovedstasjonen. For dette formål blir det i hver adressestasjon i bittransportsystemet sørget for å sende en avstandspuls tidsinnstilt for å ankomme i en respektiv forut bestemt del av den oppstrøms TDMA-rammen. Hovedstasjonen er innrettet for å overvåke tidsinnstillingen, dvs. fasen, og amplituden for ankomsten av pulsen fra hver av adressestasjonene, og for å tilbakesende et servostyresignal til adressestasjonen for å sinke eller fremskynde dens utsendelser på passende måte og for å justere sendeeffekten. Denne aktive, fine avstandsbestemmelsen gjør det mulig for systemet å sikre stabiliteten til den oppstrøms TDMA-rammen og for eksempel å kompensere for variasjoner i tidsinnstilling og mottatt effekt som skyldes slike effekter som endres med arbeidstemperaturen til nettet. Dette setter imidlertid store krav til konstruksjonen av hovedstasjonen, idet det krever måling av tidsinnstillingen til mottatte signaler til innenfor en brøkdel av en taktperiode, og av amplituden til innenfor en brøkdel av en dB i sann tid.

Ifølge et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for drift av et passivt optisk nett omfattende en hovedstasjon og et antall adressestasjoner, idet adressestasjonene reagerer på styresignaler fra hovedstasjonen og hovedstasjonen er innrettet for å motta rammer med en forutbestemt bitfrekvens og omfattende signaler utsendt av antallet adressestasjoner, hvor respektive avstandspulser utsendes fra adressestasjonene til hovedstasjonenen. Fremgangsmåten kjennetegnes ved sampling av de mottatte avstandspulser og frembringelse av tilsvarende datasampler, tilførsel av datasamplene til en prosessoranordning innrettet for å bestemme de respektive fasene til avstandspulsene i forhold til respektive forventede verdier og for å bestemme de respektive amplituder av avstandspulsene, og generering av respektive styresignaler for adressestasjonene for å modifisere fasen og amplituden til utsendelsene fra adressestasjonene tilsvarende, hvorved de mottatte avstandspulsene samples ved en samplingsfrekvens som er høyere enn den forutbestemte bitfrekvens.

Ved sampling av de mottatte avstandspulser med en høy samplingsfrekvens gjør foreliggende oppfinnelse det mulig å innfange fase- og amplitude-informasjon fra en avstandspuls i en form som lett kan behandles for å tilveiebringe de nødvendige styresignaler. Samtidig tilveiebringer samplings-prosessen effektivt et øyeblikksbilde av den mottatte puls, som bærer informasjon vedrørende pulsens totale form. Denne ytterligere informasjon kan brukes til å realisere andre styre- og diagnose-prosedyrer ganske enkelt ved tilveiebrin-gelse av passende ytterligere programvare for prosessoren.

Det er restfase-dirring i PDMA-dataene mottatt ved hovedstasjonen på grunn av varierende veilengder og takt-dirring i adressestasjonene. Med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan denne dirringen brukes effektivt til å øke faseoppløsningen ved å tilveiebringe ytterligere samplingspunkter på de skrånende flankene til de mottatte avstandspulsene. Bølgeformdataene blir så integrert og behandlet ved hjelp av en sentralenhet (CPU) over en tids-

periode.

Fremgangsmåten omfatter fortrinnsvis videre skriving av datasamplene inn i et antall låsekretser som er forbundet med en taktsignal-kilde innrettet for å taktstyre låsekretsene med taktfrekvens som er lavere enn samplingsfrekvensen, idet taktsignalet for hver låsekrets har en respektiv forskjellig faseforskyvning, skriving av datasampler fra hver låsekrets inn i et respektivt serielager, og lesing av datasampler fra serielagrene inn i prosessoranordningen.

Selv om en høy samplingsfrekvens er nødvendig inn-ledningsvis for å innfange all den nødvendige informasjon fra avstandspulsen, er det fordelaktig å omforme datasamplene til en lavere bit-frekvens, og spesielt til bit-frekvensen for rammene før den blir aksessert av prosessoren.

Hovedstasjonen omfatter fortrinnsvis en hovedtaktkilde som arbeider ved taktfrekvensen eller samplingsfrekvensen, idet et taktsignal utledes fra hovedtakten ved den andre av nevnte taktfrekvens og nevnte samplingsfrekvens, idet antallet låsekretser (L) låses på forflanken til en puls i taktsignalet ved taktfrekvensen, og serielagrene (VLM) låses på bakflanken av nevnte puls.

Fortrinnsvis foretas det en overlagring på de mottatte

rammer ved hovedstasjonen av en lokalt generert markeringspuls som har en fase låst til en hovedtakt for systemet. Deretter samples en del av rammen som omfatter en markeringspuls-, for å frembringe tilsvarende datasampler, og datasamplene tilføres til en styreprosessor som har sin egen lokale taktkilde, idet styreprosessoren er innrettet for å bestemme parameteret for mottatte signaler i den samplede del av rammen i forhold til de for markeringspulsen.

Oppfinnelsen frembringer også en hovedstasjon for bruk i et passivt optisk nettsystem og innrettet for å sende styresignaler til et antall adressestasjoner, idet adresse-stas jonene reagerer på styresignaler fra hovedstasjonen, og hovedstasjonen er innrettet for å motta rammer med en forutbestemt bitfrekvens og omfattende signaler utsendt av antallet adressestasjoner, idet hovedstasjonen omfatter en anordning for å motta respektive avstandspulser fra adresse-stas jonene. Hovedstasjonen kjennetegnes ved en samplingsanordning innrettet for å sample de mottatte avstandspulser og frembringe tilsvarende datasampler, en prosessoranordning som reagerer på datasamplene og er innrettet for å bestemme den respektive fase for avstandspulsene i forhold til respektive forventede verdier, og for å bestemme de respektive amplituder av avstandspulsene, og en styresignal-genererende anordning innrettet for å generere respektive styresignaler for å modifisere fasen og amplituden til utsendelser fra respektive adressestasjoner, hvorved samplingsanordningen er innrettet for å sample de mottatte avstandpulsene ved en samplingsfrekvens som er høyere enn den forutbestemte bitfrekvens.

Hovedstasjonen omfatter fortrinnsvis videre et antall låsekretser koplet til en taktsignalkilde innrettet for å taktstyre låsekretsene ved en taktfrekvens som er lavere enn samplingsfrekvensen, idet taktsignalet for hver låsekrets har en forskjellig respektiv faseforskyvning, og et respektivt serielager for hver av antallet låsekretser, idet datasampler blir skrevet i bruk for hver låsekrets inn i det respektive serielager, og hvert serielager blir tilbakestilt ved hjelp av en tilbakestillingspuls som har en tilsvarende respektiv faseforskyvning, for derved å omdanne datasamplene fra samplingsfrekvensen til taktfrekvensen.

Serielagrene omfatter fortrinnsvis seriemessige først inn-først ut-lågere med dobbelt port.

Hovedstasjonen omfatter fortrinnsvis videre en markeringsanordning anordnet oppstrøms for samplingsanordningen og innrettet for å overlagre en markeringspuls med forutbestemt fase og amplitude på de mottatte rammer og derved tilveiebringe en differanse for bruk i prosessoranordningen.

Et passivt optisk nett i samsvar med foreliggende oppfinnelse vil nå blir beskrevet detaljert under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et blokkskjema som viser et TPOM-nett; Fig. 2 er et skjema som viser oppbygningen av en oppstrøms TDMA-ramme; Fig. 3 er et blokkskjerna over en hovedstasjon; Fig. 4 er et blokkskjema som viser inngangstrinnet mer

detaljert;

Fig. 5 er et blokkskjema som viser omformeren på figur 3

mer detaljert; og

Fig. 6 er et skjema som viser samplingen av avstandspulsen.

Et TPOM-nett omfatter en hovedstasjon 1, et antall adressestasjoner 2 og et passivt optisk fibernett 3 som forbinder hovedstasjonen 1 med adressestasjonene 2. Selv om bare tre adressestasjoner for enkelthets skyld er vist, kan det i praksis være mange flere adressestasjoner forbundet til en enkelt hovedstasjon. Hovedstasjonen er typisk anbrakt i en lokal sentral og adressestasjonene 2 er abonnentstasjoner i leiligheter, kommersielle foretak eller telefonbokser i nærheten av lokalsentralen.

Hovedstasjonen 1 sender ut data over fibernettet 3 som tidsdelte multippelaksess-ramme (TDMA) med et forutbestemt format. Rammene omfatter styrekanaler adressert for å spesifisere noen av adressestasjonene 2 for å styre, blant annet parametere, amplituden og fasen (tidsinnstillingen) til de optiske signaler som sendes på fibernettet 3 av adresse-stas jonene 2 .

I oppstrøms retningen sender hver adressestasjon 2 data i en forutbestemt tidsluke, hvilke data blir sammenstilt til en TDMA-ramme ved hovedstasjonen 1. Siden TPOM-nettet er synkront i drift, er det nødvendig å styre tidsinnstillingen av adressestasjonene både for å kompensere for de forskjellige forsinkelser som er tilordnet forskjellige posisjoner av adressestasjonene i fibernettet 3 og for å korrigere eventuell variasjon i forsinkelsen og amplituden som, for eksempel, oppstår på grunn av lokale variasjoner i nettets temperatur.

Figur 2 viser formatet for returrammen. Trafikkdata blir sendt til hovedstasjonen i 80 basisrammer BF1 BF80. Foran basisrammene BF1-BF80 er en innledning H som omfatter en fase-2 avstandsseksjon R som har en lengde på 72 0 bit. Hver av adressestasjon 2 er anordnet for å sende på fibernettet 3 en avstandspuls tidsinnstilt for å ankomme ved en respektiv forutbestemt posisjon i avstandsseksjonen R. Under bruk av kretsen som er beskrevet mer detaljert nedenfor, bestemmer hovedstasjonen 1 fasen til hver ankommende avstandspuls i forhold til de respektive forutbestemte posisjoner av avstandspulsene i avstandsseksjonen R, og sender så styresignaler til de respektive adressestasjoner 2 for å forsinke eller fremskynde tidsinnstillingen av utsendelsen fra vedkommende adressestasjon for å minimalisere faseforskyvningen mellom de mottatte data fra vedkommende adressestasjon og den forventede posisjon av vedkommende data i returramme-strukturen. Figur 3 viser oppbygningen av hovedstasjonen 1. De innkomne optiske signaler blir mottatt i et inngangstrinn 4 som omfatter en konvensjonell fotoelektrisk detektor fulgt av en lineær forsterkningsblokk A. Utgangen fra inngangstrinnet 4 er forgrenet og går både til et signalgjenvinningstrinn 5 og til en A/D-samplingsanordning 6. Samplingsanordningen 6 arbeider under styring av en sentralenhet (CPU) 7 for å sample enhver valgt del av de innkomne signaler. I foreliggende eksempel er samplingsanordningen 6 innrettet for å sample den del R av den innkomne ramme som inneholder avstandspulsene og frembringer tilsvarende sampler i form av 8 bits dataord (dataene). Utgangen fra samplingsanordning 6 blir tatt til en omformer 8 som omformer dataene til den lavere taktfrekvens for en hovedtakt for hovedstasjonen. Sentralenheten 7 beregner fra dataene fasen og amplituden til avstandspulsene. Disse parametrene blir sammenlignet med forventede verdier, og om nødvendig blir styresignaler generert for en tilsvarende adressestasjon 2 for å forsinke eller fremskynde tidsinnstillingen til utsendelser fra adressestasjonen 2 for å minske faseforskyvningen og/eller for å øke eller redusere amplituden av utsendelsene inntil den mottatte avstandspuls fra vedkommende adressestasjon 2 har en amplitude som faller innenfor forutbestemte grenser. Figur 5 viser omformeren mer detaljert. Den høy-hastighets samplingsanordningen 6 frembringer en inngang til omformeren 8 som omfattet 8 bits dataord med en taktfrekvens, i foreliggende eksempel på 81,92 mHz. Inngangen til omformeren 8 blir matet i parallell til fire 8 bits låsekretser L. Låsekretsene L er låst til hovedtakten med forskjellige faseforskyvninger påO, 90, 180 og 270 grader respektive. Utgangen fra hver låsekrets blir matet til et 8 bits dobbeltport seriemessig FIFO (først inn først ut -lager) av den type som er kjent som et videolinje-lager VLM. For å sikre at dataene som skrives inn i videolinjelagrene er korrekt ordnet, blir lagrene tilbakestilt ved hjelp av pulser som har en forutbestemt fase i forhold til skrivetakten. Skrivetakt- og tilbakestillings-pulsene med passende faser blir utledet fra respektive skiftregistre som vist på figur 5. Videolinje-lagrene VLM blir avsøkt etter hverandre av seltralenheten 7 slik at dataene som er mottatt ved omformeren 8 som fire 8 bits dataord med en taktfrekvens på hovedsakelig 80 mHz, blir lest inn i sentralenheten som et enkelt 32 bits ord ved en lavere taktfrekvens på hovedsakelig 20 Mhz. Et skriveport-signal som har den samme periodisiteten som de mottatte TDMA-rammer blir tilført skrive-klargjøringsinngangene WE i videolinje-lagrene. Skriveporten blir brukt til å velge den del av TDMA-rammen som blir skrevet inn i videolinje-lagrene.

Hovedstasjonen 4 omfatter en hovedtaktkilde som arbeider ved den nedre taktfrekvens og komponentene i hovedstasjonen sammen med resten av TPOM-systemet er låst til hovedtakten. I en alternativ utførelsesform omfatter hovedstasjonen en taktkilde som arbeider ved den høye samplingsfrekvensen på hovedsakelig 80 mHz og systemklokken på 20 mHz blir utledet fra taktkilden på 80 mHz. Selv om styresystemene som er tilveiebrakt for hovedstasjonen og nettet imidlertid sikrer at driften er synkron ved systemets taktfrekvens, er det ikke mulig å tilveiebringe lignende synkron drift ved den høyeste taktfrekvensen som brukes i samplingsanordningen med høy hastighet. Som vist på figur 6 er denne frekvensen fire ganger hovedtaktfrekvensen for å innfange den nødvendige fase-og amplitude-informasjon fra avstandspulsen. For å tilveiebringe den fasereferanse som er nødvendig ved den høyeste samplingsfrekvens, blir en markeringspuls overlagret på de

innkommende data oppstrøms for samplingsanordningen 6.

Som vist på figur 4 omfatter inngangstrinnene en markeringspuls-generator 9, en fotodetektor 11 og en summeringsforsterker 10. Markeringspuls-generatoren 9 frembringer en markeringspuls som har en fase låst til hovedtakten. Markeringspulsen blir lokalt summet med det analoge inngangssignalet ved summeringsforsterkeren 10 og opptrer så i datautgangen fra samplingsanordningen 6. Sentralenheten 7 kan detektere fasen til en gitt samplet avstandspuls i forhold til markeringspulsen og sammenligner denne med den forventede verdi for å bestemme det riktige fasestyre-signalet. Likeledes tilveiebringer markeringspulsen en amplitudereferanse for bruk i sentralenheten 7. Sentralenheten 7 omfatter sin egen asynkrone takt. Utførelsen av sentralenhet-programmet blir synkronisert ved å bruke tlO ms avbrudd (TDMA-rammefrekvensen) og data blir lest fra videolinje-lagrene med en frekvens meget lavere enn system-takten, styrt av avbruddene.

Claims

1. Fremgangsmåte for drift av et passivt optisk nett (3) omfattende en hovedstasjon (1) og et antall adressestasjoner (2), idet adressestasjonene (2) reagerer på styresignaler fra hovedstasjonen (1) og hovedstasjonen (1) er innrettet for å motta rammer med en forutbestemt bitfrekvens og omfattende signaler utsendt av antallet adressestasjoner (2), hvor respektive avstandspulser utsendes fra adressestasjonene (2) til hovedstasjonenen (1), karakterisert vedsampling av de mottatte avstandspulser og frembringelse av tilsvarende datasampler, tilførsel av datasamplene til en prosessoranordning (7) innrettet for å bestemme de respektive fasene til avstandspulsene i forhold til respektive forventede verdier og for å bestemme de respektive amplituder av avstandspulsene, og generering av respektive styresignaler for adressestasjonene (2) for å modifisere fasen og amplituden til utsendelsene fra adressestasjonene (2) tilsvarende, hvorved de mottatte avstandspulsene samples ved en samplingsfrekvens som er høyere enn den forutbestemte bitfrekvens.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedskriving av datasamplene i et antall låsekretser (L) som er forbundet med en taktsignalkilde innrettet for å taktstyre låsekretsene (L) ved en taktfrekvens som er lavere enn samplingsfrekvensen, idet taktsignalet for hver låsekrets (L) har en forskjellig respektiv faseforskyvning, skriving av datasampler fra hver låsekrets (L) inn i et respektivt serielager (VLM), og lesing av datasampler fra serielagrene (VLM) inn i prosessoranordningen (7) .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat taktfrekvensen er hovedsakelig den samme som bitfrekvensen til de mottatte datarammer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat hovedstasjonen (1) omfatter en hovedtaktkilde som arbeider ved taktfrekvensen eller samplingsfrekvensen, idet et taktsignal utledes fra hovedtakten ved den andre av nevnte taktfrekvens og nevnte samplingsfrekvens, idet antallet låsekretser (L) låses på forflanken til en puls i taktsignalet ved taktfrekvensen, og serielagrene (VLM) låses på bakflanken av nevnte puls.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedoverlagring på de mottatte rammer ved hovedstasjonen (1) av en lokalt generert markeringspuls som har en fase låst til en hovedtakt for systemet, påfølgende sampling av en del av rammen som omfatter en markeringspuls for å frembringe tilsvarende datasampler, og tilførsel av datasamplene til en styreprosessor som har sin egen lokale taktkilde, idet styreprosessoren er innrettet for å bestemme parametere for mottatte signaler i den samplede del av rammen i forhold til de for markeringspulsen.

6. Hovedstasjon (1) for bruk i et passivt optisk nettsystem (3) og innrettet for å sende styresignaler til et antall adressestasjoner (2), idet adressestasjonene (2) reagerer på styresignaler fra hovedstasjonen (1), og hovedstasjonen (1) er innrettet for å motta rammer med en forutbestemt bitfrekvens og omfattende signaler utsendt av antallet adressestasjoner (2), idet hovedstasjonen (1) omfatter en anordning (4) for å motta respektive avstandspulser fra adressestasjonene (2),karakterisert veden samplingsanordning (6) innrettet for å sample de mottatte avstandspulser og frembringe tilsvarende datasampler, en prosessoranordning (7) som reagerer på datasamplene og er innrettet for å bestemme den respektive fase for avstandspulsene i forhold til respektive forventede verdier, og for å bestemme de respektive amplituder av avstandspulsene, og en styresignal-genererende anordning innrettet for å generere respektive styresignaler for å modifisere fasen og amplituden til utsendelser fra respektive adressestasjoner (2), hvorved samplingsanordningen (6) er innrettet for å sample de mottatte avstandpulsene ved en samplingsfrekvens som er høyere enn den forutbestemte bitfrekvens.

7. Hovedstasjon ifølge krav 6, karakterisert vedat den omfatter et antall låsekretser (L) koplet til en taktsignal-kilde innrettet for å taktstyre låsekretsene (L) ved' en taktfrekvens som er lavere enn samplingsfrekvensen, idet taktsignalet for hver låsekrets (L) har en forskjellig respektiv faseforskyvning og et respektivt serielager (VLM) for hver av antallet låsekretser (L), idet datasampler blir skrevet i bruk fra hver låsekrets (L) inn i det respektive serielager (VLM), og hvert serielager (VLM) blir tilbakestilt ved hjelp av en tilbakestillingspuls som har en tilsvarende respektiv faseforskyvning for derved å omforme datasamplene fra samplingsfrekvensen til taktfrekvensen.

8. Hovedstasjon ifølge krav 6 eller 7,karakterisert veden hovedtaktkilde som arbeider ved taktfrekvensen eller samplingsfrekvensen, og en anordning for å utlede fra hovedtakten et taktsignal ved den andre av taktfrekvensen og samplingsfrekvensen, og ved at antallet låsekretser (L) er låst på forflanken til taktsignal-pulsen ved taktfrekvensen, og serielagrene (VLM) er låst på pulsens bakflanke.

9. Hovedstasjon ifølge krav 7, karakterisert vedat serielagrene (VLM) omfatter dobbeltport seriemessige først inn-først ut-lagere.

10. Hovedstasjon ifølge noen av kravene 6 til 9,karakterisert veden markeringsanordning (9) som er anordnet oppstrøms for samplingsanordningen (6) og innrettet for å overlagre en markeringspuls med forutbestemt fase og amplitude på de mottatte rammer og derved frembringe