NO302499B1 - Optisk kommunikasjonsnett - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører omkasting (skrambling) i digitale kommunikasjonsnett, slik som optiske fibemett, som betjener utestasjoner med en enkelt telefonlinje, samt sentrale stasjoner og utestasjoner for bruk i slike nett.

I digital-nett hvor utestasjoner genererer sin takt fra det mottatte signal, er det kjent å skramble eller omkaste signalet før overføring for å unngå lange sek-venser med samme bitverdi, noe som ville forstyrre driften av takt-gjenvinnings-kretsen, og å deskramble i utestasjonene i samsvar med den forutbestemte skramblings-sekvens for å gjenvinne det opprinnelige signal.

Foreliggende oppfinnelse vedrører bruken av et synkroniserings-signal i form av et forut bestemt bitmønster i hver ramme av en strøm av rammer som sendes fra en sentral stasjon, for å unngå at en utestasjon feilaktig gjenkjenner et identisk bitmønster i en tilstøtende administrasjonsdel av rammen.

I samsvar med et første aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en sentral stasjon for et digitalt kommunikasjonsnett innrettet for å overføre data til utestasjoner i form av en strøm av rammer, hver i form av en første del som inneholder et synkroniseringssignal i form av et forut bestemt bitmønster og med en lengde på minst n bit, og en andre del, idet den sentrale stasjon omfatter en binærsekvens-omkastingsanordning for å omkaste rammene. Denne sentrale stasjonen kjennetegnes ved at binærsekvens-omkastingsanordningen er innrettet slik at de første deler og minst en del av de andre deler tilstøtende de første deler av rammene blir omkastet med den samme forut bestemte binærsekvens, og ved en anordning for å invertere suksessive n-te bits i nevnte ene del av de andre deler, men ikke invertere suksessive n-te bits i de omkastede første deler.for derved å unngå falsk gjenkjennelse av synkronisering på grunn av et identisk bitmønster i nevnte ene del av de andre deler.

Dermed får enhver del av rammen som er omkastet/skramblet med den samme binære sekvens som synkroniserings-signalet, sin skramblede form forstyrret, slik at en deskrambler (reetablerer) som arbeider i samsvar med denne binære sekvensen, kan reetablere (deskramble) synkroniseringssignalet korrekt, men er forhindret fra å mate ut et identisk bitmønster som ikke utgjør et synkroniseringssignal.

Siden ingen del av de andre deler av rammene er skramblet med den samme forut bestemte binær-sekvens som de første deler uten å være under-kastet forstyrrelsen av inverteringsprosessen, vil en uautorisert bruker som forsøker å deskramble rammene ikke være i stand til å synkronisere og dekode meldingsdata med mindre han benytter komplisert utstyr.

I en foretrukket form av dette første aspekt ved oppfinnelsen, omfatter den andre del en første seksjon som inneholder administrasjonsdata for utestasjonene, og en annen seksjon som inneholder meldingsdata for utestasjonene, idet omkastnings-anordningen er innrettet for å omkaste de første deler og de første seksjoner av rammene med en første forut bestemt binærsekvens, og for å omkaste de andre seksjoner med en andre forut bestemt binærsekvens, samt ved at inverteringsanordningen er innrettet for å invertere suksessive n-te bits av bare de første seksjoner.

Ifølge et andre aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en utestasjon for et digitalt kommunikasjonsnett, innrettet for å motta rammer fra en sentral stasjon som definert i det første aspekt ved oppfinnelsen, idet utestasjonen omfatter en binærsekvens-reetableringsanordning for reetablering av rammene. Utestasjonen kjennetegnes ved at binærsekvens-reetableringsanordningen er innrettet for å reetablere de første deler og minst en del av de andre deler til-støtende de første deler av rammene med den samme forut bestemte binær-sekvens, ved en anordning for å identifisere synkroniseringssignalet i utgangssignalet fra reetableringsanordningen, og ved en anordning innrettet for å korrigere de inverterte n-te bits av nevnte reetablerte ene del av de omkastede andre deler for derved å gjenopprette den opprinnelige form av nevnte ene del av de omkastede andre deler.

I en foretrukket form av dette annet aspekt ved oppfinnelsen, omfatter reetableringsanordningen en første reetablerer for reetablering av innholdet av de første deler og de første seksjoner av rammene i samsvar med den første forut bestemte binær-sekvens, og en andre reetablerer for reetablering av innholdet av de andre seksjoner av rammene i samsvar med den annen forut bestemte binær-sekvens, og ved en anordning som reagerer på synkroniserings-signalene i rammene for å styre reetableringsanordningen til å velge en førte forut bestemte binærsekvens ved begynnelsen av de første seksjoner, og til å velge den annen forut bestemte binær-sekvens ved begynnelsen av de andre seksjoner.

Ifølge et tredje aspekt ved oppfinnelsen, er det tilveiebrakt et digitalt kommunikasjonsnett som omfatter en sentral stasjon, en rekke utestasjoner og et forgrenings-arrangement mellom den sentrale stasjon og utestasjonene som under bruk overfører multipleksede signaler for utestasjonene i form av en strøm av kringkastede rammer som hver omfatter et synkroniseringssignal, idet nettet er innrettet slik at retursignaler fra utestasjonene blir multiplekset passivt i en strøm av returrammer på overføringsmediet eller på et lignende overføringsmedium som er spesielt for retursignalene, hvor den sentrale stasjon er innrettet for å overføre data til utestasjonene i form av nevnte strøm av rammer, hver i form av en første del som inneholder synkroniseringsignalet i form av et forut bestemt bitmønster og med en lengde på minst n bit, og en andre del, idet den sentrale stasjon omfatter en binærsekvens-omkastingsanordning for å omkaste rammene, og hver utestasjon omfatter en binærsekvens-reetableringsanordning for reetablering av rammene. Kommunikasjonsnettet kjennetegnes ved at binærsekvensomkastings-anordningen er innrettet slik at de første deler og minst en del av de andre deler tilstøtende de første deler av rammene blir omkastet med den samme forut bestemte binærsekvens, og ved at den omfatter en anordning for å invertere suksessive n-te bits i nevnte ene del av de andre deler, men ikke invertere suksessive n-te bits i de omkastede første deler, for derved å unngå falsk gjenkjennelse av synkronisering på grunn av et identisk bitmønster i nevnte ene del av de andre deler, og ved at binærsekvens-reetableringsanordningen er innrettet for å reetablere de første deler og minst en del av de andre deler tilstøtende de første deler av rammene med den samme forut bestemte binærsekvens, ved at den omfatter en anordning for å identifisere synkroniserings-signalet i utgangssignalet fra reetableringsanordningen, og ved at den omfatter en anordning innrettet for å korrigere de inverterte n-te bits av nevnte reetablerte ene del av de omkastede andre deler for derved å gjenopprette den opprinnelige form av nevnte ene del av de omkastede andre deler.

Nettet oppviser fortrinnsvis en 128-veis optisk splitt for hver sentrallinje med en bithastighet på 20 megabit/s. Denne bithastighet/splitt-kombinasjon gir attrak- tive muligheter for både forretnings- og privat-abonnenter. Ved en valgt maksimal splitt på 128 (120 kunder pluss 8 testporter) vil det være tilgjengelig kapasitet til å mate hver abonnent, om ønsket, med en 144 kilobit/s ISDN-kanal eller en ekvivalent kapasitet. For forretningsdistrikter hvor abonnenter med flere linjer er i majori-tet, vil det kunne anvendes en lavere optisk splitt for å tillate levering av høyere kapasiteter pr. abonnent. Fra begynnelsen kan nettene planlegges for å levere kapasiteter godt innenfor mate-evnen på 20 megabit/s, noe som gir betydelige marginer for oppgradering både når det gjelder ytterligere nummere for 64 kilobit/s linjer, eller innføring av for eksempel ISDN-tjenester.

I et slikt nett blir det foretrukket at alle systemer er konstruert for et fast optisk tapskriterium for den fullstendige 128-veis splitten, uansett den aktuelle splittgrad som til å begynne med er nødvendig for de første abonnentene. Dette ville gi stor planlegningsfleksibilitet og tillate tilkopling av ytterligere kunder til nettet etterhvert som behovet stiger. Alle trinn i den 128-veis matrisen vil derfor bli implementert fra begynnelsen, noe som gir den fullstendige tapsspesifikasjonen, men med bare det minste antall kopiere montert for å tilveiebringe forbindelser til de første abonnentene.

Selv om det kan være tilveiebrakt et nett som er et fullstendig passivt optisk nett med en direkte fibermating inn til forskjellige forretnings- eller privat-abonnenter, kan det være forbundet med noen elektriske forbindelser for å tilveiebringe en hybrid variant hvor der er et aktiv elektronisk knutepunkt ved fordelingspunktet (BP) og kopperforbindelse til abonnenten, men som er kompatibel med, og kan oppgraderes til det optiske nett ifølge foreliggende oppfinnelse. Et slikt system kan vise seg meget økonomisk for tidlig gjennomslag på privat-markedet hvor kostnads-mål for telefoni-tjenesten alene er mest avgjørende.

En annen viktig fordel med den foreliggende oppfinnelse er nett-utvikling. Denne arkitekturen gir betydelig mulighet for utvikling mot det fremtidige bred-bandede flertjenestenett ved tillegg av separate optiske bølgelengder som fører de nye bredbåndstjenestene på det samme passive, optiske nett. Dette skulle være mulig uten å forstyrre, eller øke omkostningene ved den opprinnelige tjenesten forutsatt at tilstrekkelig planlegging og innsats blir gjort ved tidspunktet for den første installasjon.

Komponentdelene i søkerens optiske nett kan hensiktsmessig klassifiseres under hovedområdene: I) Optisk teknologi og optisk systemkonstruksjon, II) Optisk ytre anlegg, III) Konstruksjon av bittransport-system, IV) Konstruksjon av nett-grensesnitt og total-system, og V) Administrasjon og testing av nett, som nå vil bli diskutert etter tur.

I Optisk teknologi og optisk systemkonstruksjon

a) Nett- topologi

Valg av topologi er en viktig betraktning ved minimalisering av totalkost-nadene for nettet. Det er flere topologier som kan implementeres for å tilveie-bringe et passivt optisk nett ifølge foreliggende oppfinnelse. Nøkkelpunkter i det endelige valg vil være: fremstillings- og vedlikeholds-kostnader, tjeneste-tilbud, vekst-strategi og potensiale for utvikling til bredbånds-tjenester. For hver valgmulighet som kan tas i betraktning, må omkostningene ved det opprinnelige nett også veies omhyggelig mot potensialet for fremtidig utvikling. Valgene innbefatter fullstendig toveis operasjon, delvis toveis operasjon, separate oppstrøms og ned-strøms forbindelser mellom sentralen og en abonnent, og bruken av kopperledning i forbindelsen mellom fordelingspunktet og visse abonnenter i et ellers fullstendig optisk fibernett.

b) Optisk splittetreknologi

De optiske energisplitterne er hensiktsmessige, sammensmeltede

kvartsfiber-koplere. Valg-muligheter på lenger sikt slik som holografiske anordninger når disse er fullt utviklet, kan imidlertid frembringe anordninger for oppnåelse potensielt lavere omkostninger.

c) Abonnentens lasersender- modul

Abonnentens laser er en av de mest kritiske komponenter som påvirker

kostnadene for abonnenten. De detaljerte driftskrav for enhver anordning som må være billig, bestemmer spesielt valg av pakkekonstruksjon, driv- og beskyttelses-elektronikk samt laserpålitelighet (sammenkoplet med omgivelsesmessig ytelse). For eksempel er det sannsynlig at en ikke avkjølt pakke vil være ønskelig for en billig sender-modul for å redusere effektforbruk, forenklet pakkekonstruksjon og montering og reduksjon av de totale sender-omkostningene. Fjerningen av kjøle-anordningen resulterer imidlertid i at laserens temperaturen blir uregulert, med en

påfølgende økning av laserens heldings-hastighet ved den øvre ende av omgivel-sestemperatur-området. I tillegg vil temperatur-avhengigheten til laser/fiber-kop-lingen bli mer kritisk. I systemet er det nødvendig med høye pulseffekter for å overvinne splittetapene i nettet. Hvis altfor store optiske toppeffekter skal unngås, (noe som fører til høye strømtettheter og lavere pålitelighet), så vil billige pakker med god koplingseffektivitet være ønskelig. Selv om bithastigheten på 20 megabit/sekund som for tiden er påtenkt, tillater bruk av billig CMOS VLSI, kan det tilveiebringes sendere/mottakere som arbeider ved 45 - 50 Megabit/sekund. Slike anordninger kan, selv om de brukere dyrere elektronikk, faktisk totalt være billigere når man husker at pakke-omkostningene sannsynligvis vil være domine-rende. De sistnevnte vil hovedsakelig påvirkes av graden av investering/ automa-tisering ved fremstilling, som igjen vil bestemmes av det forventede produksjons-volum.

Man vil forstå at det foregående vedrører omkostningene ved implementere et nett som beskrevet i foreliggende oppfinnelse, og at de dyrere laser-anordninger kan benyttes selv om dette sannsynligvis vil resultere i økede omkostninger.

Abonnent-senderen blir fortrinnsvis drevet ved en lav nytte-periode som beskrevet i søkerens GB patentsøknad nr 8700069, inngitt 5. januar 1987. Videre blir det foretrukket det at laserens utgangsnivå blir styrt ved av fjernovervåkning fra sentralen som beskrevet i søkerens GB patentsøknad 8710736, inngitt 6. mai 1987, noe som tillater eliminering av overvåkningsfotodioden fra abonnentens sender, eller gjør at den kan benyttes som en detektor.

d) Abonnentens mottakermodul

Abonnentens mottaker vil kreve nesten de samme prisreduksjoner som

sender-modulen for å sikre økonomisk gjennomslag for nettet til kunder med få linjer, men det understrekes at dette ikke kan oppnås på bekostning av dårlig optisk ytelse ettersom dette ville påvirke det optiske effekt-budsjettet, og derved de totale nettomkostninger i ugunstig retning.

e) Optisk blokkeringsfilter

Et optisk blokkeringsfilter er en foretrukket komponent ettersom den sikrer

at fremtidig oppgradering av nettet er mulig uten å forstyrre de eksisterende

telefonikunder. For visse topologivalg for nettet, (for eksempel full dupleks) kan filteret bidra til å løste problemene med krysstale som oppstår fra refleksjoner. Hvis det derfor brukes forskjellige bølgelengder i oppstrøms og nedstrøms-retningene, kan smalbåndfiltere brukes for å diskriminere mot reflektert lys før de når de optiske mottakerne.

Forskjellige teknologier er eller vil være tilgjengelig med gitter-, interferens-og holografiske anordninger som gir mulighet for å oppnå anordninger til lave kostnader.

Innledende analyse viser at det optimale sted for filteret for å minske kostnader og driftsvanskeligheter, er i abonnentens mottaker. Valgmulighetene omfatter innføring av skiver av dikromat-gelatin (DCG), flerlags dielektrisk interferens eller et fotopolymer-filter mellom mottaker-fotodioden og pakke-ende-fiberen, eller avsetning av et flerlags dielektrikum eller et annet filtermateriale direkte på mottaker-fotodiodene ved drikke-trinnet. Andre løsninger for montering av filteret blir betraktet nedenfor,

f) Optisk sentralutstvr

Det optiske utstyret i sentralen setter større krav til ytelse, selv om det ikke

er så kostnads-følsomt abonnent-utstyret. Lasersenderen må ha en høy midlere utgangs-effekt og en godt regulert og nøye spesifisert senterbølgelengde. Fortrinnsvis blir det brukt en kilde med en enkelt, longitudinell modus (for eksempel DFB eller DBR-lasere) for å sikre at bare et optisk spektrum med minimal bredde må tildeles den opprinnelige telefonitjenesten, for derved å bevare verdifullt spektrum så meget som mulig for fremtidig vekst tjenestene. Mottakeren må være følsom og likevel kunne håndtere tidsdirring som skyldes dårlig kompensasjon for avstandsforsinkelse, og ulik optisk effekt i tilstøtende biter som skyldes av ulike veidempinger og toleranser i utgangs-effekten til abonnent-laseren. Det fore-trekkes derfor at mottakeren er av en DC-koplet konstruksjon eller i det minste har terskelnivået i beslutningskretsen DC-koplet i forhold til nullnivået av den optiske bitstrøm.

11 Ytre optisk anlegg

a) Konstruksjon av passivt nett

Ideelt er nettet konstruert for å kunne vokse og endre seg, både med hensyn til telefoniabonnenter som tilføyes og med hensyn til nye tjenester (bølge-lengder). I den særlig foretrukne form, som er en forgrenet fullt dupleks-nett er anleggets bølgelengdeområde og nettets følsomhet for refleksjoner kritiske aspekter som har betydelig virkning på dimensjoneringen av nettet og de spesi-fikasjoner som settes til hver komponent. Undersøkelser fra søkerens side har vist at virkningen av refleksjoner er betydelig og at deres virkninger må tas i betraktning med mindre et fullstendig duplisert fibernett skal brukes for oppstrøms-og nedstrøms-retningen. Anleggets bølgelengdeområde er viktig når det gjelder tilføyelse av nye tjeneste-bølgelengder. Bølgelengde-flatheten til hver komponent og en total tilpasning av komponenter for å optimalisere effektbudsjettet, må tas i betraktning ved konstruksjon av et nett ifølge foreliggende oppfinnelse,

b) Komponenter

Kritiske elementer her er bølgelengdeflatede kopler-sammenstillinger,

optiske blokkeringsfiltre, tilkoplings-anordningerfor bruk i abonnentens utstyr og skjøteteknikker som er egnet for bruk i stor skala i alle omgivelser. De første to punktene på denne listen er allerede blitt diskutert i avsnitt I ovenfor. Et optisk interferensfilter (eller et annet optisk filter), kan alternativt være innbefattet i tilkoplings-anordningen ved abonnentens bolig. Den alternative strategi for å eliminere abonnentens tilkoplings-anordning og basere seg på en "hardtråd"-løsning, er en annen mulighet. Andre metoder for å inkorporere det optiske filteret i systemet kan betraktes, omfattende for eksempel fiberbaserte anordninger som vil måtte skjøtes, enten i kunde-utstyret eller i den optiske innførings-kabling.

Ill Konstruksjon av bittransport- svstem

a) Bittransport-systemet (BTS) for nettet kan måtte overføre og tilpasse seg mange forskjellige tjenester, for eksempel:

- analog telefoni - utenkanals-signalering (64 + 8 kbit/s)

- analog telefoni - innenkanals-signalering (64 kbit/s)

- ISDN ved grunnhastighet (2 x 64 + 16 kbit/s)

- ISDN ved primærhastighet (2048 kbit/s)

Selv om det innledende hovedkrav ventes å være overføring av analog telefoni med utenkanals-signalering (64 + 8 kbit/s) er det meget ønskelig å konstruere et BTS med en ramme- og kanaltildelings-struktur som kan overføre alle de tjenester som er nevnt ovenfor ved å endre bare tjenestetilgangs-enhetene. Dette er for eksempel viktig for fremtidig kompatibilitet med nye tjenester.

Den høyeste felles faktor for bit-hastigheten i de ovennevnte tjenester, er 8 kbit/s. Fordi denne hastigheten også er samplingshastigheten for taletjenester som svarer til en grunnramme-periode på 125 mikrosekunder, svarer hver bit innenfor rammen på 125 mikrosekunder til en 8 kbit/s grunnkanal. En kunde-tjeneste blir så tilveiebrakt ved å tildele et helt antall av disse 8 kbit/s kanalene, for eksempel vil analog tale med utenkanals-signalering bli tildelt 9 kanaler hver på 8 kbit/s, innrettet for å bevare taleintegritet, noe som svarer til 9 bit innenfor grunn-rammen på 125 mikrosekunder, idet en ISDN-tjeneste ved grunnhastigheten ville bli tildelt 18 slike 8 kbit/s kanaler, d.v.s. 18 bit innenfor grunn-rammen på 125 mikrosekunder.

I tillegg til informasjonskanalene innenfor grunnrammen, vil det også være en 8 kbit/s administrasjons-kanal for hver abonnents optiske terminal. Denne vil overføre administrative meldinger. Dette betyr at en kunde som behøver en analog telefonikanal med utenkanals-signalering, vil få tildelt total 10 8 kbit/s grunnkanaler, og tilsvarende vil en ISDN-kunde ved grunnhastighet få tildelt totalt 19 grunnkanaler for 8 kbit/s.

En ytterligere mulighet for grunnramme-strukturen er å bruke en bit-innfellingsprotokoll for å maksimalisere enhver fordel som kan oppnås ved å drive abonnent-laseren ved lav nyttesyklus, samtidig som den samme rammestruktur beholdes for begge overførings-retninger. Dette betyr at istendenfor å overføre bitene (8 kbit/s kanaler) tilordnet en spesiell kunde sekvensielt, vil de bli spredd ut ganske jevnt over grunnramme-perioden på 125 mikrosekunder.

b) System for auto- avstandsbestemmelse

Periodisk innenfor den totale struktur må det avsettes reservetid (når

tjenestedata ikke sendes) for avstands-bestemmelse. Den tid som er avsatt for avstandsbestemmelse, bestemmer den geografiske avstand som avstands-bestemmelse kan utføres for. Hyppigheten for avstandsbestemmelse bestemmer den totale bithastighet som vil bli benyttet. For å forenkle takt- og synkroniserings-

oppgaver bør avstandsbestemmelses-perioden være et heltallige multipleks av grunnramme-perioden (125 mikrosekunder). En rammeperiode på 125 mikrosekunder gir tilstrekkelig tid til avstands-bestemmelse over geografiske avstander på 10 km, mens 250 mikrosekunder vil tillate avstands- bestemmelse over 20 km. For å redusere den administrative bithastighet til omkring 1 %, er en periodisitet på 10 millisekunder for avstandsbestemmelse mulig, (dette svarer til 80 grunnleggende data-rammer fulgt av en avstandsbestemmelses-ramme, en bithastighet-økning på 81/80).

Fortrinnsvis er det tre nivåer eller faser for avstandsbestemmelse: Avstands-bestemmelse i fase 1 inntreffer for optiske avslutninger (OT) når de først tilkoples systemet. I dette tilfellet har sentralenden ingen informasjon vedrørende veiforsinkelsen til og fra den optiske avslutning. Sentralenden vil derfor bruke avstandsbestemmelses-perioden til å måle denne veiforsinkelsen og deretter informere den nylig tilkoplede optiske avslutning om hvilken lokal forsinkelse som skal innstilles for korrekt taktgivning.

Avstandsbestemmelse i fase 2 skjer for terminaler som allerede er tilkoplet nettet, når et nytt anrop blir innledet eller når den optiske terminal blir slått på etter fråkopling fra den lokale kraftforsyning. I dette tilfellet vil avstands-bestemmelses-protokollen være kontroll av den forsinkelses-periode som tidligere er tildelt en optisk avslutning, og om nødvendig utførelse av små korreksjoner. For å maksimalisere laserens levetider, blir det tilrådet at de optiske avslutninger ikke skal sende med mindre de overfører trafikk, derfor vil avstandsbestemmelse ikke skje for ledige terminaler.

Avstandsbestemmelse i fase 3 er automatisk og utføres periodisk mens en optisk avslutning overfører trafikk. Sentralenden vil overvåke tids-informasjon fra hver aktiv terminal og instruere disse terminalene (ved å bruke de administrative kanaler) om å foreta mindre korreksjoner i de lokale forsinkelser hvis noen av tidene begynner å drive. Avstandsbestemmelses-funksjonen gir mulighet for å synkronisere hver abonnents data i oppstrømsretningen, for å kompensere for forskjellige linjelengder og fluktuasjoner i forplantnings-forsinkelse gjennom nettet. Automatisk avstandsbestemmelse vil være nødvendig for periodisk å foreta mindre reguleringer for å korrigere for ethvert tids-driv. Frem-bringelsen av et reserve-batterisystem for abonnent-nettavslutningen, er nødvendig for å opprett-holde telefonitjeneste under perioder med brudd i strømforsynings-nettet.

IV Nett- qrensesnitt og konstruksjon av det totale system

Det bittransport-system som er diskutert i det forutgående avsnitt, muliggjør et middel for å transportere biter over det passive optiske nett. Passende grensesnitt- eller tilpasnings-anordninger er nødvendig mellom BTS og den digitale sentral, og mellom BTS og abonnentens apparatur for å muliggjøre overføring av tjenester som oppfyller de totale krave til kommunikasjonsnettet. Det totale system omfatter testing, nett-tilpasning, pålitelighet, nettadministrasjon, energitilførsel o.s.v.

a) Tjeneste

Det primære tjenestekrav til et nett ifølge oppfinnelsen er ventet å være

analog telefoni. En slik tjeneste må utføres kostnadseffektivt mellom en analog grensesnitt-anordning for en direkte sentrallinje ved abonnentens bolig og et DASS2 2,048 Mbit/s grensesnitt til det 64 kbit/sekund svitsjede nett. Foruten analog telefoni er det også en lang rekke andre tjenester som for tiden overføres på analog måte over det lokale kopperpar. BTS-rammestrukturen og protokollene bør være fleksible nok til å overføre ISDN ved grunnhastighet eller kabelfjernsyn-signalering (CATV). Det er et viktig prinsipp at tilføyelsen av fremtidige nye tjenester ikke ødelegges av en ren telefoni-konstruksjon. Frembringelsen av et nett til minst mulige kostnader kan imidlertid komme i konflikt med dette formålet, og en fin balanse må opprettes. De fremgangsmåter som kan brukes for å tilveie-bringe ytterligere tjenester, innbefatter øket bruk av TDM (tidsdelt multipleks) ved å øke bithastigheten og utvide rammestrukturen, innføring av WDM og frembrin-gelse av ytterligere fibere. Disse metodene blir beskrevet nedenfor.

b) Nett- og abonnent- grensesnittanordninger

Et hovedkrav til nettet i Storbritannia vil være å tilpasse nettet til det 64

kbit/s svitsjede nett over 2,048 mbit/s DASS2-forbindelser med statistisk multiplekset signalering i tidssliss 16. Protokoll-omforming vil så være nødvendig ved sentralenden for endring fra den kanaltildelte signalering over BTS til den statistisk multipleksede form som er nødvendig ved den digitale sentral. ISDN vil måtte håndteres på en lignende måte med behov for omforming fra I-serie til DASS2.

Ved et visst punkt i fremtiden vil imidlertid det 64 kbit/s svitsjede nett være i stand til å håndtere l-serieprotokoller som vil tillate eliminering av I-serie til DASS2-omforming. Spesifikasjonen for grensesnittet til den analoge telefoniabonnent er definert i BTNR315, men bare uttrykt ved grensesnittet ved sentralen, ikke ved abonnentens avslutning.

Et antall abonnentenheter er tenkt å sørge for forretningsbrukeren med flere linjer til privatbrukeren med en enkelt linje. Modularitet til disse grunn-elementene vil være fundamental for enhver konstruksjon av abonnentenheter, for å muliggjøre driftsmessig fleksibilitet. Sløyfefrakopling og MF4-signalering vil være tilveiebrakt.

c) Kabling

Mange av problemene på dette området er felles for enhver nettstruktur.

Modifikasjoner av eksisterende løsninger vil antagelig være tilstrekkelig for for-bindelsene mellom sentral og kabinett og kabinett og fordelingspunkt. Gatemultipleks-versjonen av nettet vil ikke sette særlige store krav til kabel-utvikling.

d) Energiforsyning

Nettavslutningen ved abonnentens bolig vil bero på energi fra AC-nettet

levert av til kunden. Dette er et avvik fra aktuell praksis for kopperpar-nettet der energiforsyning skjer fra den lokale sentralen.

e) Hus

Et innledende siktemål er å montere komponenter inne i eksisterende

kabinetter i modulære formater.

Fordelingspunkt-posisjonen må følge av en betraktning av den DP-strategi som skal benyttes, (for eksempel avgreningskabel-avslutning ved stolpetopp eller i koplings-boks ved bakkenivå). På lignende måte er det valgmuligheter for abonnentens avslutning (innenhus, i garasje o.s.v.) som vil trenge vurdering før utvikling av utstyr. Siden abonnentens fysiske avslutnings-sikkerhet klart er en oppgave som det må tas hensyn til, sammen med kraftforsyning, reservebatteri, o.s.v..

Betraktning av gatemultipleks-valget gir hovedsakelig konstruksjon av et ekstra hus og flytter noen av avsetningsproblemene til det eksterne nett. På dette området må det derfor tas hensyn til kraftforsyning og miljø.

V Administrasjon og testing av nett

Nettadministrasjon er middelet til å drive og vedlikeholde nettet på en effektiv og pålitelig måte. De fasiliteter som er nødvendige for å implementere en høy grad av fjerntliggende, sentralisert administrasjon, omfatter overvåkning av utstyrsstatus, fjerntesting og diagnostikk, feilrapportering og analyse; korrelasjons-og gjenvinnings-prosedyrer, nettinitialisering, konfigurasjon og ressurs-administrasjon.

Formålet med det generelle nettvedlikeholdet vil være å detektere og reparere feil hurtig, til minst mulige kostnader og med minst mulige ulempe for abonnenten. Ideelt bør dette skje ved å detekterer små forringelser av tjenester uten å vente til feilen i alvorlig grad påvirker tjenesten. Sentralisert nettadministrasjon og diagnostikk bør føre forventet feil-lokalisering til et tilstrekkelig nivå, slik at feilkorreksjon kan skje ved et enkelt besøk av en trenet tekniker.

Visse vedlikeholdsfunksjoner kan være inkorporert i DASS2-meldingene som passerer over 2,048 mbit/s grensesnittene via sentralen til det aktuelle drifts-og vedlikeholds-senteret (OMC). Imidlertid vil andre funksjoner sannsynligvis måtte styrets fra et nett-administrasjonssenter som kan innsamle data fra nettets administrative kanaler i et antall abonnentutstyr.

Spesielle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet som et eksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et skjema over et kommunikajonsnett med optisk fiber; Fig. 2 er et skjema over nettet på figur 1 innrettet for full toveis drift; Fig. 3 er et skjema over et nett innrettet for delvis toveis drift; Fig. 4 er et skjema over et nett med separate oppstrøms- og nedstrøms optiske veier mellom en abonnent og en sentral; Fig. 5 er et skjema over et nett hvor der er abonnent-terminaler koplet til et knutepunkt ved hjelp av kopperpar; Fig. 6 er et skjema over en sammensmeltet optiske kopleranordning for bruk med nettene på figur 1-5; Fig. 7 er et blokkskjema er en BTS for bruk med nettene på figur 1 til 5; Fig. 8 er et blokkskjema over en sikker overføringsmodul som kan brukes i abonnent-terminaler i nettene på figur 1-5; Fig. 9 er et skjema over et multiplekssystem som kan benyttes med et nett som vist på figur 1; Fig. 10 er et skjema over et eksperiment-arrangement som simulerer et fullstendig installert nett; Fig. 11 er en tabell som viser de mulige forbedringer av et grunnleggende telefoninett ifølge foreliggende oppfinnelse og de tilhørende teknologiske forbedringer som ventes å være nødvendig for å tilveiebringe forbedringene; Fig. 12-14 viser tre trinn i en mulig utvikling av et nett ifølge foreliggende oppfinnelse som opprinnelig bare overfører en telefonitjeneste, til et utvidet flertjenestenett; Fig. 15-19 viser rammestrukturen til det bittransport-systemet som er vist på figur 7; Fig. 20-22 viser sentralenden av BTS på 7;

Fig. 23-25 viser abonnent-enden av BTS på figur 7; og

Fig. 26 viser PRBBS-skramblerarrangementet ved sentralenden.

Det vises til figur 1 hvor det grunnleggende konsept for et nett hvor foreliggende oppfinnelse kan implementeres, er vist. Det er vist et kommunikasjonsnett 2 med optisk fiber der en sentral 4 ved hjelp av en optisk enkeltmodus-fiber 6 er forbundet med 120 abonnenter 8, av hvilke bare en er vist for tydelighetens skyld. En optisk splitt med to nivåer blir anvendt ved kabinett-og DP-nivå ved hjelp av bølgelengde-avflatede optiske kopiere 10 og 12.

Hver abonnent 8 mottar en fiber 14 fra et fordelingspunkt (DP), og via dette et TDM-signal som utsendes fra sentralen 4. Abonnentens utstyr får tilgang til de spesielle tidsslisser i TDM-signalet som er ment for vedkommende bestemmelses-sted, pluss eventuelle tildelte signaleringskanaler. Ytterligere grensesnittkretser (ikke vist) tilveiebringer de detaljerte tjenester som er kreves av abonnenten, for eksempel analog telefoni eller ISDN-tjenester. Abonnentene sender digital tale eller data tilbake til sentralen ved å bruke OTDMA ved en lav nytteperiode, idet konvergerende trafikkstrømmer passivt innfelles ved DP- og kabinett-avgrenings-punktene. Korrekt taktgivning blir oppnådd ved synkronisering av abonnentens utstyr til en sentral-takt og benytte en avstandsbestemmelses-protokoll for å innstille en digital forsinkelseslinje i abonnentenes utstyr for tilgang til ledige tidsslisser ved sentralmottakeren.

To ytterligere amplitudeterskler er tilveiebrakt ved sentralmottakeren for å tillate overvåkning og styring av den mottatte amplitude. Hver abonnents tidssliss blir samplet sekvensielt og hans sendereffekt blir regulert via en oppstrøms-telemetrivei slik at det mottatte signal faller mellom de to tersklene. En av fordelene ved denne løsningen er at det ikke er nødvendig å tilveiebringe en monitor-fotodiode ved hver fjerntliggende sender.

Omkostningene for abonnentens sender kan reduseres ytterligere fordi den arbeider ved en lav nytteperiode-modus. Ved å arbeide i denne modus, er det ikke behov for temperatur-regulering av kilden. Nytteperioden avhenger av hvor mange tidsslisser det er tilgang til, og for en abonnent med en enkelt linje, kan de være så lave som 1:128.

Betraktninger om foreløpig system-konstruksjonen viser at en optisk splitt på opptil 128 veier og en overførings-hastighet på 20 megabit/s er gunstig. Dette tillater et attraktivt sett med tjeneste-valg for både forretnings- og privat-abonnenter. Tilstrekkelig kapasitet er tilgjengelig til å mate opptil 120 abonnent (idet det er 8 testporter i reserve) med en 144 kbit/s ISDN-forbindelse. Forretningskunder som krever større kapasiteter, vil få tilgang til flere tidsslisser etter behov, opptil den maksimale kapasitet for systemet.

Siden nedstrøms trafikk er masseanrop, krever systemkonstruksjonen forholdsregler for å sikre kommunikasjons-sikkerhet. Tilfeldig aksess til tidsslisser kan forhindres ved korrekt konstruksjon av abonnentenes terminal 8. Tilgang til tidsslisser skjer i henhold til innstillingen av den digitale forsinkelseslinjen i abonnentenes utstyr. Denne funksjonen er fjernstyrt av sentralen 4. Koding eller kryptering og tidssliss-hopping er andre forholdsregler som kan ansees å være nødvendig.

Det vises nå til figur 2 hvor det optiske nett 2 på figur 1 er innrettet for full toveis drift. Problemer med refleksjoner og tap i dupleks-kopleren blir redusert ved å drive nettet med forskjellige oppstrøms og nedstrøms bølgelengder. Med

nedstrøms-trafikken (fra sentralen 4) overført ved 1550 nm og oppstrøms-trafikken ved 1330 nm kan således koplerne 16 ved hver ende av systemet konstrueres for å ha meget lavere innføringstap. I tillegg letter bruken av optiske blokkeringsfiltre 10 ved abonnent-terminalens mottakere (for å forkaste reflektert lys) kryss-taieproblemene betydelig, selv om det selvsagt blir dyrere på grunn av at fler-funksjonen.

Det fullstendige toveis nettet har den fordel at det minimaliserer den installerte fibermengde, men det er mer utsatt for potensielle krysstaleproblemer enn de andre nettene, derfor benyttes separate oppstrøms- og nedstrøms-bølge-lengder og filteret 18. Nettet bruker minst 2N kopiere, (hvor N er antall abonnenter, idet det er 2 kopiere pr. abonnent). Krysstalen oppstår fra lys som reflekteres tilbake fra eventuelt uavsluttede fiberender i nettet (når endene er preparert for å skjøte inn nye kunder for eksempel). En ytterligere ulempe med denne topologien for full dupleks, er at de splitterne som er nødvendige ved hver ende av systemet, gir opptiav til en økning på omkring 6 - 7 dB i optiske veitap i forhold til andre topologier.

Et alternativt nett er vist på figur 3 hvor koplerne 16 på figur 2 er inkorporert i kabinett- og DP-splitterne, idet sistnevnte for abonnent 8 er betegnet som splitter 20. Denne benytter minst 2N-1 kopiere, en mindre enn nettet for full dupleks, men krever flere fibere. Det har også et ytterligere 3 - 3,5 dB optisk effektbudsjett tilgjengelig som kan benyttes til å øke den optiske splitt-størrelsen (og dermed redusere antall fibere pr. kunde) eller gjøre systemmarginene mer romslige. Igjen kan ytterligere diskriminering fra refleksjoner oppnås ved å benytte forskjellige oppstrøms- og nedstrøms-bølgelengder og ved optisk filtrering.

Det vises så til figur 4 hvor det er vist et kommunikasjonsnett med optiske fibre som har fysisk adskilte oppstrøms- og nedstrøms optiske baner 2 og 2' med respektive ekvivalente komponenter som på figur 2, merket med de samme tall og de samme merkede tall, respektive.

Det nettet som er vist på figur 4 har fysisk adskilte optiske oppstrøms og nedstrøms veier og dermed unngås refleksjonsproblemer fullstendig. Det benytter 2N-2 kopiere, 2 mindre enn det anfaller som er nødvendig for systemet med full dupleks, men bruker to ganger så mange fibere. Imidlertid er antall fibere pr. abonnent lite i disse nettene med delt tilgang, slik at den totale fiberkostnad ikke er kritisk for systemets totale økonomi. I tillegg er et ekstra effektbudsjett på 6-7 dB tilgjengelig, som i prinsippet kan brukes til å firedoble splittstørrelsen og muligens redusere fibermengden pr. abonnent ytterligere. Fordi oppstrøms- og nedstrøms-veiene er fysisk adskilte, er det ingen fordel ved å bruke forskjellige bølgelengder for de to overførings-retningene.

Det er ventet at systemet for full dupleks som er vist på figur 2, vil vise seg å være den mest kostnadseffektive løsning. Imidlertid skal det gis noen betraktninger om nettet på figur 4 hvor det er mulig at de praktiske fordeler i forbindelse med det mer romslige effektbudsjett og mangelen på refleksjonsproblemer, kan oppveie de ekstra fiberkostnadene.

Nettet på figur 5 illustrerer en valgmulighet basert på nettet på figur 2 for tidlig gjennomslag på privattelefon-markedet. Det omfatter et aktivt, elektronisk fordelings-punkt ved det fordelingspunktet som ville utnytte den eksisterende gren-koppergrentråd 24 som er koplet til en ellers fullstendig passiv, optisk arkitek-tur. Denne topologien kan være nyttig på kort til midlere sikt hvor det fullstendige nett ifølge foreliggende oppfinnelse er frembrakt til et forretningssamfunn i en hovedgate, og for å redusere for fulle kabelkanaler ved å fjerne kopperkabler, blir privatkunder på den samme ruten forbundet med systemet. Ettersom den optiske teknologi fortsetter å minske kostnadene, vil de aktive fordelingspunkter bli fjernet og det fullstendige nettet vil bli utvidet til privatkundene for å bane veien for gjennomslag for de nye bredbåndstjenestene.

Et eksempel på en sammensmeltet fiberkopler som brukes i de optiske nettene på figurene 1 til 5 er vist på figur 6.

Den sammensmeltede fiberkopler-splitteren 30 er fremstilt av en flertrinns sammenstilling av "elementære" 2x2 kopiere 32. For å bevare muligheten for begge de optiske vinduer i fiberen (1300 nm og 550 nm), blir det benyttet bølge-lengde-avflatende anordninger.

Individuelle 2x2 bølgelengde-avflatede kopiere er nettopp blitt kommersielt tilgjengelige. Teknikken for fremstilling av 2x2 elementære kopiere er beskrevet i søkerens GB-patentsøknad nr. 8519183. Forbedringer i koplingsforholds- toleranse og flatere spektral-karakteristikker er særlig ønsket ettersom disse har direkte betydning for det optiske effekt-budsjett, optisk splitt-størrelse og systemets totale økonomi. Innledende resultater indikerer koplingsforhold-variasjon på omkring 1 dB over det fullstendige optiske vinduet (1275 nm -1575 nm) noe som innebærer behov for omhyggelig valg av koplerparameteret og systembølge-lengder hvis for eksempel målet med 128-veis splitten som er nevnt ovenfor, skal kunne realiseres økonomisk.

Den optimale størrelsen av den totale splitten blir påvirket av forskjellige faktorer og ethvert hensiktsmessig tall kan velges. Faktorer som påvirker splitt— størrelsen er: kostnader, optisk effektbudsjett, systemets bithastighet, tjenestekrav, antall linjer pr. abonnent o.s.v. En innledende studie basert på en enkelt optisk effektbudsjett-modell for toveis-nettet på figur 2 og under antagelse av en maksimal system-bithastighet på omkring 20 megabit/s, har antydet en binær splitt-størrelse på 128. Dette vil svare til 120 abonnenter pluss 8 test-tilgangspunkter med tilgjengelig kapasitet til å mate 144 bit/s ISDN (eller ekvivalent bithastighet) til hver enkelt abonnent.

Det vises nå til figur 7 hvor det er vist en skisse over et bit-transportsystem (BTS) for bruk med det nettet som er vist på figur 1. En tjeneste-tilgangsenhet 34 ved sentralen 4 vil ta en nett-tjeneste, for eksempel analog telefoni, ISDN ved primær hastighet (2 mbit/s), 64 kbit/s datakrets o.s.v. og omforme den til et standard grensesnitt for BTS. BTS vil så transportere denne tjenesten til et ytterligere standard grensesnitt i terminalutstyret for abonnent 8. Ved dette punkt vil en abonnent-basert tjeneste-tilgangsenhet 40 omforme grensesnittet til det nødven-dige format for kundeutstyret, for eksempel analog telefoni o.s.v.

Foruten tjeneste og eventuell tilhørende signalering o.l., overfører BTS også nettets administrative meldinger. Disse administrative meldingene er til for glatt drift av systemet, og ikke de tjenestene som overføres, og omfatter følgende systemfunksjoner: a. En avstandsbestemmelses-protokoll for å holde hver kanal korrekt tids-innstilt ved systemets sentralende. b. Evnen til fra et fjernutkopling av kundeutstyrets lasere for å foreta feildiagnostikk. c. Fjerninnstilling av driv-strømmen til abonnentenes lasere for å styre den optiske utgangseffekt. d. Frembringelsen av terminal/abonnent-identifikasjon, validering og kanal-tildeling.

e. Tilveiebringelse av feildiagnostikk-data og system-utspørringsmeldinger.

Avstandsbestemmelses-funksjonen utgjør middelet for å synkronisere hver abonnents data i oppstrøms-retningen, kompensere for forskjellige linjelengder og fluktuasjoner i forplantnings-forsinkelse gjennom nettet. BTS utfører avstands-bestemmelse periodisk og foretar mindre justeringer for å korrigere for eventuelle tidsdriv automatisk.

Figurene 15 til 19 viser mer detaljert en BTS som er i stand til å utføre en ISDN-tjeneste for 128 abonnenter.

Grunnrammen (BF - basic frame) (figur 15) er vist omfattende 2304 bit datatrafikk og 128 enkeltbit administrasjonskanaler og 12 bit for fiber-identifikasjon (ID) som i dette eksempelet ikke blir brukt og dermed er i reserver.

Hver av de 2304 biter med datatrafikk svarer til en 8 kbit/s grunnkanal fra en 30 kanalers TDM-hovedvei. En abonnenttjeneste blir så tilveiebrakt ved å tildele et helt antall av disse 8 kbit/s kanalene til hver abonnent. For en ISDN-tjeneste ved gru nn hastig het blir hver abonnent tildelt 18 slike 8 kbit/s kanaler, d.v.s. 18 biter i grunnrammen. 2304 biter representerer således 128 ISDN-tjenestekanaler, hver på 18 biter.

Grunnrammen inneholder alle dataene fra alle disse kanalene som inntreffer innenfor en samplings-periode. En grunnramme inneholder derfor effektivt en rammes dataverdi (på en 2 mbit/s hovedvei) fra de 2304 8 kbit/s kanalene og de 128 administrative kanalene. Grunnrammen er identisk for både sentralende til abonnentende (masseanrop) og abonnentende til sentralende (retur) -overførin-ger.

Figur 16 viser en multiramme som er sammensatt av en del 50 omfattende 80 grunnrammer og en synkroniseringsramme (SF) 52, som er ekvivalent med 2 grunnrammer. Multirammen har en periode på 10 ms og omfatter 200408 biter. Overføring gjennom BTS skjer derfor ved en hastighet på 20,0408 mbit/s.

Masseanrop-synkroniseringsrammen 52 (fra sentralenden) tjener en annen funksjon enn retur-synkroniseringsrammen (fra abonnentenden). Figur 17* viser synkroniserings-rammen 52 fra sentral-enden mer detaljert. De siste 140 biter (52A) i synkroniserings-rammen fra sentralenden, er essensielle for systemoperasjonen ettersom de er multiramme-synkroniseringsmønsteret fra sentralenden til abonnentenden, og som for eksempel omfatter 140 null-biter, som blir identifisert av abonnentenden og gjør det mulig for denne å lokalisere og motta data som er ment til abonnentenden fra multirammen. De første 4748 biter (52B) sikrer at masseanrop- og retur-rammestrukturer har det samme format. Disse 4748 bit kan også brukes til fiberidentifikasjon og generelt system-vedlikehold og kan vanligvis refereres til som systemets "administrative" data. Figur 18 viser synkroniserings-rammen (54) fra abonnent-enden. Denne synkroniserings-rammen blir hovedsakelig brukt for avstands-bestemmelse, selv om den også kan brukes ved hvert punkt i nettet til å identifisere aktive abonnentender som er koplet til fiberen. Retur-synkroniseringsrammen er delt i segmenter 54A og 54B for avstandsbestemmelse i fase 1 og for avstandsbestemmelse i fase 2.

Avstandsbestemmelse etter fase 1 bruker de første 4288 biter (54A). Dette gir en blindtid på litt over 200 mikrosekunder i hvilken en abonnentende om gangen kan avstandsbestemmes. For å gjøre dette, vil en administrativ styrekrets ved sentralenden instruere en nylig installert abonnentende om å sende en enkelt puls ved begynnelsen av fase 1 perioden. Styrekretsen vil så identifisere hvor mange biters forsinkelse der er før denne pulsen ankommer til sentralenden. Etter flere forsøk vil den ha bestemt den korrekte bit-forsinkelsesfaktor og vil instruere abonnentenden om å fortsette til avstandsbestemmelse etter fase 2 ved å bruke denne korreksjonen.

De 660 bitene for avstandsbestemmelse i fase 2 og for fiberidentifikasjon er vist mer detaljert på figur 19.

Hver av de 128 kundeendene har sin egen 5 bit brede delsliss for fase 2 avstands-bestemmelse innenfor de siste 640 bit (54C) av synkroniserings-rammen. Disse blir brukt av styrekretsen ved sentralenden for å regulere sender-fasen til abonnentenden slik at pulser ankommer ved sentralenden innrettet med takten ved sentralenden. Dette eliminerer behovet for taktgjenvinning ved sentral-enden. I tillegg kan returvei-overføringen være en enkel på/av-pulsing av senderen ved abonnentenden, noe som reduserer levetidskravene til laseren ved abonnent-enden. Det resulterer også i forbedret effektivitet av bruken av returveien ettersom ingen taktgjenvinnings-informasjon må overføres.

Straks den innledende fase 2 avstands-bestemmelse er blitt fullført, blir kundeenden instruert om å gå "på linjen". Den vil nå aktivere sin egen administrative kanal i returveien og også sin ID-synkroniseringspuls. Alle abonnentender som er aktive i nettet, sender denne ID-synkroniseringspulsen fulgt av nitten null-biter (som til sammen omfatter del 54D) i samme øyeblikk.

Den frembringer en markeringspunls med høy effekt for ID-deteksjon av returveien. En ID-detektor ved sentralenden overvåker utsendelsen av denne høyeffekts-pulsen, og overvåker så de etterfølgende 5 bit brede delslissene for å se om noen utsendelse er til stede, for eksempel hvis delsliss 3 inneholder en puls, er abonnentende 3 aktiv i fiberen ved dette punkt.

Straks sentralenden har instruert abonnentendene med hensyn til deres respektive bitforsinkelses-faktorer, opptrer ideelt alle ID-synkroniseringspulsene samtidig i den synkroniserings-rammen som mottas ved sentralenden. Hvis en abonnentende imidlertid av en eller annen grunn viser seg å være utsatt for driv (som kan skyldes utstyret eller overførings-mediet), vil virkningen på den mottatte markerings-puls være meget liten og endringen i det øyeblikk ved hvilket deteksjonskretsen for ID-synkroniseringspulsen trygges som reaksjon på de over-lagrede ID-synkroniseringspulsene, vil være neglisjerbar. Derfor vil sentralenden fortsette å betrakte alle de andre abonnent-endene som om de funksjonerer korrekt, men den vil beregne en ny verdi for bitforsinkelses-faktoren og sende den til den feilbeheftede abonnent-enden, slik at dens ID-synkroniseringspuls blir brakt i synkronisering med de andre ID-synkroniseringspulsene.

ID-pulsen med høy effekt i forbindelse med delslisser, kan også brukes til å detektere om en spesiell sentralende holder på å sende ved å bruke en optisk detektor slik som en optisk koplingsanordning, som beskrevet i søkerens Britiske patentsøknad nr. 8706929, ved ethvert punkt i nettet. En slik anordning kan brukes ved å klemme dem på en fiber hvis ytre kappe er blitt fjernet. Dette er nyttig for ingeniører som arbeider i felten og som trenger å være sikre hvis de skal kutte en spesiell fiber, at de identifiserer vedkommende fiber korrekt.

Ved å overvåke retur-synkroniseringsrammen med anordningen, kan med andre ord en ingeniør bestemme "utstyrsnumrene" til abonnentender som er aktive i fiberen, men det vil være nødvendig for ingeniøren å overvåke masseanrop-retningen for å finne ut hvilket nett fiberen er tilknyttet.

Det vises igjen til figur 17, hvor de 140 bitene for synkroniseringsmønsteret også kan brukes til å detektere brudd i fibemettet. Ved å bruke prinsippene for optisk reflektomertri i tidsdomenet, er det kjent at et signal som sendes langs en fiber vil bli reflektert ved et brudd. Amplituden og frekvensen til disse refleksjone-ne kan brukes til å bestemme posisjonen av eventuelle brudd i fiberen. Siden multiramme-synkroniseringsmønsteret etter skrambling (som forklart senere) bli utsendt ved jevne mellomrom, blir en autokorrelator ved sentralenden (figur 21) brukt til å gjenkjenne mønsteret. Tiden mellom utsendelsen av mønsteret og mottakelsen av eventuelle refleksjoner av det, vil gi informasjon om posisjonen til eventuelle brudd i fiberen.

Det vises til figur 20 til 25, hvor sentralenden og abonnentenden vist mest detaljert. Et viktig krav til kommunikasjonssystemer som dette, er at abonnent-enden holder tidstakt som sentralenden.

Figurene 20, 21 og 22 viser sentralenden. En hovedtakt 60 på 20,0408 MHz som svarer til bithastigheten gjennom systemet, er faselåst til den innkomne 2,048 MHz (i beskrivelsen forkortet til 2 MHz) takten fra driv-kretsen 62, ved sentralenden, som svarer til en vanlig 32 kanals TDM-hovedvei. BF- (figur 22) og MF-synkroniseringssignalene blir også generert og låst til det 8 KHz rammesigna-let fra drivkretsen. En 2,304 MHz bittakt 64 (i taktgeneratoren 66 ved sentral-enden) blir generert for at drivkretsen kan innsette en ytterligere bit pr. kanal ved den samme rammehastighet i grunnrammen for å omforme bithastigheten til den som er nødvendig for systemet.

For at abonnent-enden skal holdes i synkronisme med sentral-enden, blir data fra sentralenden brukt til å regenerere taktpulsene ved abonnentenden. Overgangen mellom null-biter og ener-biter blir brukt for dette formål. Det kan imidlertid hende at dataene fra sentralenden ikke har tilstrekkelig antall over ganger for taktgjenvinningen. Det er derfor nødvendig å skramble dataene fra sentralenden ved å bruke en pseudotilfeldig binær- sekvens (PRBS) til å frembringe en datastrøm som er rik på overganger. Data fra drivkretsen ved sentral-enden blir skramblet ved hjelp av en skrambler 68 vist på figur 21, som å bruke en 2<9->1 skramblings-sekvens.

Synkroniseringsrammen (figur 17) blir også skramblet ved hjelp av en annen skrambler 68 (ikke vist) som benytter en annen PRBS (ved å bruke forskjellige uttak på skift-registeret i skrambleren 68) og innført i de skramblede data. De siste 140 biter av synkroniseringsrammen (figur 17), MF-synkroniserings-mønsteret, utgjør en første del av foreliggende oppfinnelse og blir brukt til å synkronisere kundeenden. Før skrambling er disse 140 bitene 140 null-biter. Når de er skramblet, danner de et lett identifiserbart mønster som blir brukt for OTDR for å detektere brudd, som nevnt tidligere.

De 80 grunnrammene (figur 16) sammen med den administrative delen på 4748 biter, utgjør en annen del av foreliggende oppfinnelse, idet den administrative det danner en første seksjon i foreliggende oppfinnelse og de 80 grunnrammene utgjør en annen del av foreliggende oppfinnelse.

Det er meget viktig at abonnentenden på korrekt måte identifiserer MF-synkroniseringsmønsteret på 140 biter. Hvis det skulle være en naturlig opp-tredende streng på 140 null-biter i de første 4748 biter av synkroniseringsrammen, ville abonnentenden feilaktig identifisere MF-synkroniseringsmønsteret. Disse 4748 bitene blir derfor med vilje forstyrret etter at de er blitt skramblet for å innføre en kjent feil. Dette blir oppnådd ved å invertere hver 16. bit ved hjelp av en inverteringskrets i skrambleren, og det sikrer at abonnentenden ikke feilaktig vil identifisere MF-synkroniseringsmønsteret.

Som vist på figur 26 er skrambleren 68 i form av en konvensjonell PRBS-generator som har et ni-trinns skiftregister 90 med utgangene fra uttak ved posisjonene 5 og 9 matet til en EKSKLUSIV/ELLER port 92 hvis utgang blir matet tilbake til inngangen på skiftregisteret. Den andre skrambleren 69 utgjøres av de samme komponenter, men med en portanordning 94 for å velge en annen kombinasjon av uttak som skal mates til EKSKLUSIV/ELLER-porten idet port- anordningen styres av et signal fra rammestyringen for å bli slått på ved begynnelsen og enden av synkronisering-rammen.

Skramblingen av MF blir oppnådd ved å mate dataene til en første inngang på en EKSKLUSIV/ELLER-port 96, hvis annen inngang blir matet med signalet ved inngangen til skiftregisteret, slik at de skramblede data blir matet fra EKSKLUSIV/ELLER-portens 96 utgang til utgangstrinnet ved sentralenden.

Invertering av hver 16. bit i sekvensen blir oppnådd ved hjelp av en inverteringskrets 98 som omfatter en teller og er innskutt i matelinjen til den annen inngang på EKSKLUSIV/ELLER-porten 92, idet kretsen blir styrt for å operere bare i den første del av synkroniserings-rammen og opphøre ved begynnelsen av synkroniserings-mønsteret på 140 null-biter. I praksis har det vist seg hensiktsmessig å foreta den siste invertering ved den første null-bit i mønsteret.

Ved å tilveiebringe lignende deskramblingskretser i utestasjonene, vil meldingsdataene i de 80 grunnramme-delene av multirammen og de administrative eller vedlikeholdsmessige data i den første del av synkroniserings-rammen bli riktig deskramblet. På samme måte som skramblere 68 og 69 sammen utgjøres av en enkelt PRB-generator som beskrevet ovenfor, er således deskramblere 72 og 74 sammen dannet av en enkelt PRB-generator med et ni-trinns skiftregister 90' (ikke vist) med utgangene fra uttak ved posisjonene fem og ni (for deskrambler 74) matet til en EKSKLUSIV/ELLER-port 92' (ikke vist), hvis utgang sammen med den mottatte, skramblede bitstrøm blir ført gjennom en EKSKLUSIV/ELLER-port på konvensjonell måte for å oppnå den opprinnelige bitstrøm. En tilsvarende portanordning 94' (ikke vist) blir brukt til å velge en annen kombinasjon av utganger som skal mates til EKSKLUSIV/ELLER-porten 92' for å danne deskrambleren 72, under styring av anordninger (ikke vist) som reagerer på det identifiserte synkroniseringssignal slik at den første kombinasjon blir valgt ved begynnelsen av synkroniserings-rammen og den annen kombinasjon blir valgt ved begynnelsen av grunnrammen 80.

For å gjenkjenne synkroniserings-mønsteret, har ute-stasjonene en selvsynkroniserende deskrambler 71 (ikke vist) med de riktige uttak, som blir matet med de skramblede data. Utgangen fra denne deskrambleren blir matet til en set/reset-teller innrettet for å telle nuller i den deskramblede utgang, men for å bli tilbakestilt ved hver enerbit. Som nevnt blir uttakene fem og ni brukt i skrambleren under synkroniserings-rammen, og på grunn av feilutvidelse i deskrambleren, vil derfor hver invertering ved sentralenden resultere i en deskramblet feil fem biter og ni biter etter. Enhver lang streng av nuller i den administrative delen vil frembringe et mønster av ener-biter ved posisjonene en, fem og ni i et repeterende mønster som er seksten biter lang.

Den siste inverteringen blir utført på bit en i det 140 biters synkroniserings-mønsteret, og på grunn av feilutvidelse vil telleren tilbakestilles for siste gang ved bit ni. Telleren er innrettet for å gi en utgang etter å ha nådd en telling på 127, for å indikere gjenkjenning av synkroniserings-mønsteret, og de følgende pulser blir brukt til å foreta en beslutning, idet den siste pulsen er systemets MF-synkroniseringspuls (denne blir umiddelbart fulgt av den første pulsen i den neste multiramme).

I det foretrukne arrangement blir 80 BF-delen av multirammen skramblet ved å bruke en annen binær-sekvens enn den som brukes til å skramble synkroniserings-rammen, d.v.s. i forhold til den som brukes av skrambleren 69 og deskramblerne 71 og 72. Dette har den fordel at skramblingen og deskramblin-gen ikke behøver å innbefatte noen spesielle arrangementer for å forhindre at en lang sekvens av nuller opptrer i den deskramblede utgang, siden deskrambleren 71 under denne 80 BF-delen vil forsøke å deskramble med en annen binær-sekvens og frembringe nok av ener-biter som tilbakestiller telleren. Det vil være klart av multirammen kan skrambles med den samme binærsekvens, i så fall vil de suksessive n. biter bli invertert gjennom 80 BF-delen såvel som i den administrative del av synkroniserings-rammen.

Dataene kan også kombineres av sikkerhetsgrunner.

Alle data som mottas ved sentralenden blir sendt tilbake og levert til drivkretsen.

Figur 22 viser drivkretsen ved sentralenden som har til oppgave å tilpasse opptil 8 nettadapter (NA-kort) -kort til bittransport-systemet (BTS). Hver nett-adapter vil håndtere all trafikken fra en 20 Mbit/s datastrøm (eller ekvivalent). Det antas at utgangene fra alle 8 NA-kort er rammeinnrettet og at alle 2 MHz takt-generatorer er synkrone.

Referansen 2,048 MHz og rammetaktene på 8 KHz blir trukket ut fra NA-inngangene for å faselåse 20,0408 MHz hovedtakten i BTS. Bittransport-systemet tilveiebringer en felles 2,304 MHz bittakt til hver nettadapter for å synkronisere dataoverføring til og fra drivkretsen.

Data blir lagret i Fifo-buffere og overført gjennom BTS via senderregisteret. Det blir her tilveiebrakt styring for å sikre at bare den minst mulige datamengde blir lagret i Fifo-bufferet. Dette er viktig for å holde nøye styring på transport-forsinkelsen gjennom bittransport-systemet.

På mottakersiden blir data som er mottatt over bittransport-systemet, igjen lagret i et Fifo-buffer før de sendes tilbake til NA-kortene via utgangs-portene. Styring av innholdet i Fifo-lagrene er igjen tilveiebrakt.

Det vises til figur 23, 24 og 25 hvor abonnentenden er vist mer detaljert.

En 20,0408 MHz taktgiver 70 er faselåst til den innkommende skramblede datastrøm. Denne taktstyrer alle mottakerkretsene. Synkroniseringsrammen fra sentralenden som inneholder BF- og MF-synkroniseringsmønstrene, blir deskramblet ved hjelp av deskrambler 72 (i form av en selvsynkroniserende deskrambler) og uttrukket for å synkronisere mottakeren.

Ved konstruksjon av deskrambleren 72 er det tatt hensyn til at invertering er blitt påført suksessive sekstende biter i den 4748 biters administrative del av

synkroniserings-rammen, at den siste invertering i denne delen er ved bit 4733 og at en ytterligere invertering blir påført den første biten i synkroniserings-mønsteret, og derfor omfatter deskrambleren 72 anordninger (ikke vist) innrettet for å korrigere de inverterte bitene i den administrative del for å gjenvinne den opprinnelige form av det administrative signal. Fordi det er kjent at deskrambleren 72 i sin deskramblingsprosess har iboende feil vedrørende de spesielle uttak som brukes ved dens konstruksjon, har den derfor i tillegg evne til å kompensere for sin iboende feilutvidelse.

Den utsendte datastrøm blir så deskramblet ved hjelp av en deskrambler 74 som er den inverse av skrambleren 68, og hvis den av sikkerhetsgrunner er blitt kodet, blir datastrømmen dekodet og den resulterende mottatte datastrøm blir matet til drivkretsen.

Takten for senderrammen blir forskjøvet med et spesielt antall taktperioder og sendertakt-fasen blir innstilt i senderfase- og ramme-generatoren 76. De verdiene som skal brukes, blir tilveiebrakt av den administrative utvinningsenheten 78. Dette tillater nøyaktig regulering av bruk, tid og fase for ankomst av utsendte databiter fra abonnentenden til sentralenden.

En lokal 2,048 MHz takt 80 er faselåst til taktgiveren 70 på 20,0408 MHz, og denne og en 8 KHz rammetakt 82 blir også matet til drivkretsen.

Figur 25 viser drivkretsen ved abonnentenden.

Spesielle enkeltbiter med data blir tatt ut av den mottatte datastrøm ved hjelp av en datauttager 84, som tolker informasjon om bithastigheten i startkanal-båndet fra den administrative blokken. De uttatte data blir lagret i et utgangs Fifo-buffer inntil de mates ut til abonnentendenes nett-adapter (CNA).

Regulering av Fifo-innholdet blir tilveiebrakt ved hjelp av rammestyre-blokken 86 som sikrer at Fifo-innholdene blir holdt på en minimum. Igjen er dette nødvendig for å minimalisere overføringsforsinkelsen gjennom bittransport-systemet.

Data blir i virkeligheten takt-styrt inn og ut av CNA ved å bruke en takt som er utledet ved hjelp av CNA fra et standard 2,048 MHz og 8 KHz taktpar som tilveiebringes av BTS.

Data for overføring til sentralenden av bittransportsystemet passerer gjennom en lignende bane, og blir utsendt som diskrete biter innfelt med trafikk fra andre abonnentender. (En slik løsning tillater bruk av en billigere laserdiode i senderen i abonnent-enden).

En enkel måte for å tilveiebringe sikkerhet, er fysisk å forhindre tilgang til signalene. Dette kan oppnås på det optiske nivå, for eksempel ved ikke å tilveie-bringe en demonterbar tilkoplings-anordning, men bare anordne en permanent forbindelse inn i en forseglet enhet som ikke vil tillate uautorisert tilgang til tidsslisser fra "uten-verdenen". Figur 8 viser en mulig sender-modul som inneholder BTS, optiske sender- og optiske mottaker-kretser sammen med et optisk filter og en kopler. En "halvpermanent" optisk tilkopling på modulens linjeside, gir en god grad av sikkerhet, mens bare autoriserte tidssliss-data vil være tilgjengelig på de elektriske tilkoplingene til linjekrets-utstyret. Dette kan nødvendiggjøre konfigu- rering av data som skal lastes sikkert fra administrasjonssenteret for å program-mere fjerntliggende tidssliss-tilgang. Andre valgmuligheter omfatter inkorporering av krypterings-algoritmer og bruken av personlige identifikasjonstall (PIN) for bruker-validering.

Arrangementet på figur 9 ble brukt for å illustrere den tekniske egnethet av foreliggende oppfinnelse. De trekk som ble demonstrert i dette arrangementet omfatter: a) en effektdeler med tilstrekkelige trinn til å representere tapet i en 256-veis splitt. Denne splitteren er bølgelengde-avflatet for å tillate drift i 1300 nm og 1550 nm-vinduene; b) toveis drift; c) et synkront, optisk TDMA-nett. Hver fjerntliggende terminal er låst til

en hovedtaktgiver ved sentralen og blir tildelt tidsslisser for returkanal-signalering.

Tidsslisser blir innfelt passivt i nettet;

d) signalering med lav nytte-periode. Fjerntliggende lasere må bare sende under de tildelte tidsslisser. (For det PMUX-demonstrasjonssystemet som

er beskrevet nedenfor, er nytteperioden 1/64 del pr. kanal. Dette trekket gir for-sterket laserpålitelighet og eliminering av kretser for temperatur-regulering); og

e) automatisk avstandsbestemmelse. Det synkrone nettet krever bruk av en avstandsbestemmelses-protokoll for å tildele tidsslisser til fjerntliggende

terminaler. Denne protokollen må ta hensyn til fram- og tilbake-forsinkelsen og tilgjengeligheten på kanaler.

De første fire av disse trekkene benytter kommersielt tilgjengelige primære multipleksere (PMUX) som en byggeblokk i et grunnsystem. PMUX'er overfører 30 PCM-kanaler pluss rammeinnrettings- og signaleringsbiter ved 2,048 Mbit/s. Standard-kretsen omfatter audio A/D og D/A-omformerne som er nødvendige for et telefon-grensesnitt.

For begge demonstrasjonene ble det brukt sendere og mottakere for de respektive overføringshastigheter på 2 og 8 Mbit/s. Den første demonstrasjonen var av et PMUX-system som benytter den konfigurasjonen som er vist på figur 9. To typer PMUX ble brukt: en stativ-montert PMUX som representerer den lokale sentral, og flere PMUX'er som representerer individuelle abonnenter. Telefoner ble tilkoplet PMUX'ene via grensesnittbokser som gir stor DC-kraft og to til fire-tråds-omforming.

I nedstrømsretningen ble 30 PCM-kanaler for analog telefoni fra den lokale sentralen multiplekset på en 2 Mbit/s digital utgang i HDB3-format (High Density Bipolar ternary code). Dette ble brukt for direkte å modulere en IRW-halvleder-laser (med styrekretser for tilbake-kopling av middel-effekt). Signalet passerte så gjennom en sammensmeltet konisk kopler for å adskille sender-og mottaker-veiene ved sentralenden. Alle reserveben på alle koplerne var indekstilpasset for å redusere risikoen for refleksjoner.

Signalet passerte så gjennom 6 km av en enkeltmodus-fiber for å simulere forbindelsen til kabinettet. Det ble så distribuert til de enkelte abonnenter via en splitter, fremstilt av bølgelengde-avflatede, sammensmeltede dobbelt-koner med et tap som representerer et 256-vei splitterforhold. Fire av utgangene fra denne splitteren ble koplet til en ytterligere kopler for å adskille mottaker- og sender-veiene ved abonnent-enden.

Kommersielle PIN FET transimpedans-mottakere med en minste følsomhet på -52 dBm var montert på et kort innrettet for å bli plugget direkte inn i abonnentens PMUX. Hver PMUX kunne motta alle 30 kanaler, men bare en kanal var fysisk tilkoplet for hver abonnent. Etter påfølgende utjevning ble denne kanalen demultiplekset og forbundet til abonnentens telefon.

I oppstrøms-retningen ble det anvendt et annet sender-format på grunn av behovet for å innfelle de individuelle abonnentenes bit (ordinnfelling) for å danne en 2 Mbit/s ramme som kunne mottas av sentralens PMUX. Den konvensjonelle 2 mbit/s digitale utgangen fra abonnentens PMUX kunne derfor ikke brukes, så NRZ binær-signaler ble tatt direkte fra bakplanet. Et sender-kort var konstruert for å gjøre dette, ble plugget direkte inn i PMUX'en. Dette innbefattet en laser som før, men som arbeidet med lav nyttesyklus uten kjøling, og en adresserbar digital forsinkelseslinje for å flytte abonnentens kanal med mellomrom på 0,5 bit, for å kunne tilpasse dem riktig i 2 Mbit/s PCM-rammen ved innfelling med andre abon-nenters kanaler. Totalt 5 kort er nødvendig for å utstyre en PMUX med opptil åtte abonnenter: kraftforsyningskort, audiokort, multiplekser/styre-kort, senderkort og mottakerkort.

Utgangen fra abonnentens laser i seriebit-format ble så ført gjennom abonnentens kopler igjen, tilbake opp gjennom splitteren, gjennom fiberen, og inn i sentralens mottaker via sentral-kopleren. NRZ-koden ble så omformet til HDB3-format ved å bruke et digitalt system X linje-grensesnittkort, for innmating til PMUX. Dette signalet ble omformet til telefoni via audio-grensesnittet som før. Automatisk avstandsbestemmelse var ikke implementert i denne demonstrasjonen.

Den annen demonstrasjon er av en flerpunkts radio-demonstrasjon. Denne demonstrasjonen er basert på en tilpasning av søkerens punkt til flerpunkt radiosystem (PMR) som arbeider over et passivt enkelmodus-fibernett installert ved hjelp av blåst fiberteknikk (blown fibre technique). Nettet innbefatter optiske splittere ved fleksibilitets-punkter for dupleksing og fordeling.

For disse eksperimentene var radiotransender-hyllen i sentralstasjon-utstyret for deres radiosystem, erstattet av en lasersender og en optisk mottaker. Likeledes var abonnent-utstyret modifisert ved tilføyelse av et opto-elektronisk grensesnitt.

Figur 10 viser eksperimentelle nett. En tolinjers system X sentral ble anvendt. En linje var en "kopperabonnent" som bruker en telefon kjent som en NT1 (Network termination type 1). Den andre linjen var forbundet med "nettabon-nenten" via fibernettet, gjennom til sentralen. Digital tale ble sendt i begge retnin-ger samtidig ved anrop mellom kopper- og nett-abonnentene.

Innledningsvis ble et tidligere installert rørsystem utvidet for å tilveiebringe en forbindelse over demonstrasjonsstedet via et standard PCP-kabinett. Bølge-lengde-avflatede 2x2 splittere var montert i terminalbokser ved hver ende av nettet for å tilveiebringe full dupleks-overføring. En 4x4 avflatet sammen-stilling var montert i kabinettet for å etterligne et gatefleksibilitets-punkt.. En ytterligere 2x2 splitter var montert for å simulere et fordelingspunkt (DP).

Det blåste fiber-anlegget er vanlig utstyr. BICC-skjøteanordninger ble brukt for å romme kopiere og skjøter ved terminalboksene. Indekstilpasning ble utført på alle uavsluttede fiber-ender i nettet for å redusere krysstale på grunn av refleksjoner.

Hele det optiske anlegget ble installert over en periode på 2-3 uker. Forbindelses-lengden var 1,5 km.

PMR anvender et TDM masseanrops-system for nedstrøms kommunika-sjon fra sentralenden til abonnenten. Datastrømmen er kontinuerlig med eventuelle ubrukte rammer pakket med PRBS. Konvensjonell AC-koplede laser-sendere og optiske mottakere ble brukt. Laseren sendte -8,5 dBm inn i fiberen ved 1300 nm. Et 2 megabit/s optisk modem ble modifisert for å danne mottaker-trinnet. Mottakerfølsomheten ble målt ved -30 dBm.

I oppstrømsretningen skjer overføring ved hjelp av TDMA hvor hver utestasjon sender datapakker i tildelte tidsslisser. I dette tilfellet ble det brukt DC-koplede optiske sendere og mottakere. Hver abonnentsender ble slått fullstendig av når ingen data skulle sendes for å unngå interkanal-interferens på den delte fiber. Dette ble oppnådd ved å forspenne laseren i av-stilling, slå den helt på for å sende en logisk "ener" og slå den helt av igjen for en logisk "null". Dette skiller seg fra et konvensjonelle punkt til punkt-fibersystemer hvor senderen er forspent over det nivå hvor den er på, og hvor den blir modulert omkring det punktet.

Den optiske mottakeren er også konstruert for å arbeide i nærvær av et skurmodus-signal. En DC-koplet mottaker er nødvendig for å unngå basislinje-driv ved fravær av mottatte data under den stille perioden mellom pakker. Den mottakeren som ble brukt, var basert på en InGaAs PIN fotodiode for lang bølge-lengde som arbeider inn i en FET-operasjonsforsterker, med høy inngangs-impedans, som bootstrappet tilbakekopling for å redusere inngangskapasitansen.

En avstands-funksjon er nødvendig ved abonnentens terminal for å sikre at pakkene blir sendt ved de riktige øyeblikk for å unngå tidsoverlapping ved sentral-enden.

Det foretrukne arrangement for et fullstendig nett er å ha 15 sentrallinjer ved fordelings-punktet, med 1 til 15 sentrallinje-grensesnitt pr. optisk avslutning hos kunden, et to-nivå optisk splittehierarki (nominelt ved kabinett- og DP-stedene) med en avstand på 1,6 km mellom sentral og kabinettet, 500 meter mellom kabinett og fordelingspunkt og hver abonnent.

Hvis en kopperledning er lagt til noen kunder fra nettet, blir et en-nivå optisk splittehierarki foretrukket, nominelt anbrakt ved kabinettet.

Selv om en konvensjonell sentral til kabinett-avstand på 1,6 km er blitt forutsatt, vil systemet være i stand til meget større avstander på minst 10 km. Dette kan gi et grunnlag for å rasjonalisere antallet lokale sentraler i et gitt nett. Den effektive multipleks-struktur for et slikt nett, (som oppnås ved kombinasjonen av optisk splitting og deling av kostnadene for kundens optiske forbindelse over flere linjer) skulle bety at økte øvre nettkostnader i forbindelse med de lengre for-bindelsene, blir holdt innenfor visse grenser. Dette skulle tillate betydelige kostnads-besparelser ved rasjonalisering av sentralene.

Den passive nett-arkitekturen som gis ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, gir en mulighet for utvikling mot et bredbånds-flertjenestenett. Tatt i betraktning utviklingen mot bredbåndstjeneste, er det to viktige prinsipper som må følges så langt som mulig. De er: (a) behovet for å minske kostnadene for alle ytterligere trekk som er nødvendig i det opprinnelige nettverk for å muliggjøre smidig utvikling til et bredbåndsflertjeneste-nett, og (b) å kunne tilføye bredbånds-tjenester til et eksisterende system uten å forstyrre de telefonikundene som allerede er tilkoplet.

En viktig betraktning for bredbåndsnettet, er mengden ekstra anlegg i felten og det ekstra installasjons-arbeid som vil være nødvendig for å tilføye de nye tjenestene. Siktemålet her må være å minimalisere slike kostnader ved å utnytte så meget som mulig av det installerte grunnsystemet.

Utvidelse av systemet for overføring av tjenester med høyere bithastighet, slik som kabel-fjernsyn, krever bruk av bølgelengdedelte multipleksinger (WDM) med mindre bithastigheten er tilstrekkelig stor fra begynnelsen til å tillate fremtidig bredbåndstjeneste. Det sistnevnte ville øke kostnadene ved de opprinnelige grunntjenestene til et uakseptabelt nivå, og innføringen av bredbåndstjenester må, i det minste, avhenge av tilføyelsen av minst en bølgelengde, for å tillate de eksisterende smalbånd-abonnenten å fortsette uforstyrret ved lav bithastighet. Fordi bredbåndstjenester krever høyere bithastigheter enn lavhastighets data- og tale-tjenesten vil de optiske mottaker-følsomhetene være betydelig redusert. Dette medfører at det optiske splittings-forholdet som brukes, vil være for stort for det optiske effekt-budsjett som er tilgjengelig for bredbåndstjenestene. Det følger derfor at forskjellige tilgangspunkter vil måtte være tilgjengelige for mate-fiberne, som fører bredbåndstjenestene fra sentralenden, til den optiske splitter-sammen-stiliing.

Et toveis optisk forgreningsnett med to splittetrinn, kan ha en tjeneste-oppgradering ved å tilveiebringe ytterligere fibere fra sentralen til det første splitterpunktet og innkopling ved de forskjellige nivåer i denne splitteren. Selv om toveis-nettet har mottatt størst oppmerksomhet så langt, er andre strukturer mulige innenfor det passive optiske nettet ifølge oppfinnelsen, og noen av disse kan har fordeler enten ved en opprinnelig telefoni-realisering, eller ved utviklingen av bredbånds-tjenester. For eksempel kan telefoni være to enveis nett som henholdsvis overfører "frem" og "tilbake" kanaler for å oppnå fordelene med lavere overføringstap og unngå refleksjonsproblemer, eller det kan ha et enkelt splitter-trinn som beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 4.

Utviklingen av den optiske teknologi og tjenestepakken som over-føres av et oppgradert nett, er tydeligvis nøye sammenkoplet. For eksempel vil det antall bølgelengder som er tilgjengelige for bredbånds oppgradering, avhenge sterkt av den optiske teknologien som er i bruk. Også de teknologier som brukes for overføring fra sentral til abonnent, kan være økonomisk realiserbare før over-føringen fra abonnent til sentral, på grunn av ressurs-delingen ved sentralenden. Den teknologi som er tilgjengelig for optisk bølgelengde-multipleksing kan grovt deles i tre kategorier med mange permutasjoner i mellom (en mer detaljert ned-brytning av mulig optisk teknologiutvikling og tjenestepakker er illustrert på figur 11).

a. Fabry-Perot (F-P) -lasere brukt med faste bølgelengdefiltre for bølgelengdeutvelgelse.

b. Lasere for enkelt longitudinelt modus (for eksempel DFB) med avstembare optiske filtre 18 og kanskje tidlige optiske heterodyn-mottakere for bølgelengdeutvelgelse. c. Avanserte, koherente optiske kilder med kombinasjoner av optiske filtre (avstembare) og elektriske (heterodyn) teknikker for kanalvelgelse.

Produksjons-toleransene for filterne med fast bølgelengde og for senter-bølgelengdene og linjebreddene til FP-laserkildene vil bety at teknologi-kategori (a) vil begrense det antall bølgelengder som er tilgjengelige til mellom 6 og 8 bølgelengder over begge vinduene til fiberen. I retning fra abonnent til sentral hvor temperatur-regulering av laserkilden kan bli for dyrt, kan antall tilgjengelige bølgelengder bli begrenset til mellom 2 og 4 over begge vinduer.

Med teknologi-kategori (b) kan antallet potensielle bølgelengder bli betydelig større, idet kanskje så mange som ett til to hundre blir mulig i retning fra sentral til abonnent på lenger sikt. Imidlertid kan det hende at praktiske betraktninger slik som størrelsen på splitten eller sikkerhets-spørsmål vil begrense størrelsen av bølgelengde-multipleksen før den optiske teknologien setter grenser. Selv i oppstrøms-retningen, uten anordninger for korreksjon av bølgelengde-driv, kan 10-50 kanaler bli tilgjengelige.

Når den koherent teknologi i kategori (c) blir tilgjengelig, så er mange hundre bølgelengder tilgjengelige i prinsippet, idet begrensningene blir satt av ikke-lineære fenomener i fibrene. Med det store antall bølgelengde-kanaler og det potensielt store optiske effekt-budsjett som blir tilgjengelig, vil denne teknologien gi en ytterligere stor ny interesse for de optiske nettenes drifts-topologier.

De tre teknologi-kategoriene indikerer også den relative tidsskala for tilgjengeligheten. Med kategori (a) som i virkeligheten er "dagens" teknologi, blir (b) mulig om to til fem år, og (c) blir kanskje tilgjengelig i inneværende tiåret til kommersielt akseptable priser. Imidlertid må enhver forutsigelse av tidsskalaen vedrørende fremskritt i optisk teknologi, foretas med stor forsiktighet og kan på bakgrunn av hurtigheten av tidligere optisk utvikling, vise seg å være pessimistisk.

Forutsatt at bølgelengde-multipleksing vil være metoden for å innføre bredbåndstjenester i nettet, og at undersøkelser vedrørende den optimale topologi fremdeles er nødvendig, er det følgende noen eksempler på hvordan det toveis forgrenings-nettet med to splittetrinn kan utvikle seg, beskrevet under henvisning til figurene 12 til 14.

Figur 12 viser et første nett som benytter en enkelt bølgelengde for å tilveiebringe telefoni/datatjenester. Det optiske smalpass-filteret ved abonnentens utstyr slipper gjennom bare den opprinnelige bølgelengde for smaibånds-tjenester, og blokkerer dermed forstyrrende kanaler fra (og uautorisert tilgang til) bredbåndstjenester som tilføyes på et senere tidspunkt. En annen viktig forut-setning for bredbåndstjeneste, er installasjonen fra begynnelsen av en flertrinns kabinettsplitter som opererer over en bred optisk båndbredde i både 1300 og 1500 nm vinduene. Dette letter delvis forbiføring av matefiberet for bredbåndstjeneste mellom sentralen og kabinettet (se nedenfor). Disse ekstra fibere kan installeres enten inne i kabelen eller separat på en senere tidspunkt.

Figur 13 viser hvordan ytterligere bølgelengder kan brukes for å tilføye nye tjenester, for eksempel kabel-fjernsyn (CATV), til nettet uten å avbryte telefoni-tjenesten. De ekstra bølgelengdene føres til kabinettet via ytterligere matefibere og blir matet inn i nettet ved reserveinnganger til kabinettsplitteren. De ytterligere bølgelengder vil vanligvis overføre en høyere bithastighet enn telefoni- og ISDN-kanalene. For å romme den reduserte mottaker-følsomhet som påføres av den høyere overførings-bithastighet, kan fibrene føres forbi endel av kabinettsplitteren for å redusere det optiske veitap mellom sentralenden og abonnentens utstyr. Abonnenter som skal motta de ytterligere bredbånds-tjenestene, vil bli utstyrt med en enkel bølgelengde-demultiplekser for å adskille bredbånds- og smalbånds-bølgelengdene.

Hver ytterligere bølgelengde som multiplekses på en felles fiber mellom sentralen og kabinettet, kan overføre en digital kabelfjernsyn-multipleks ved for eksempel 565 Mbit/s. Dette gjør det mulig å sende ut 16x70 Mbit/s eller 8x140 mbit/s kanaler pr. ekstra bølgelengde, over vedkommende sektor av nettet. Ved denne bithastigheten kan den optiske splitten begrenses til 32-veis, sammenlignet med for eksempel 128-veis for den optiske telefoni-splitten. Tilføyelsen av bare en eller to ekstra optiske bølgelengder kan imidlertid tilveie-bringe en kabel-fjernsyn-tjeneste som leverer 16 til 32 kanaler på det grunnleggende optiske telefoni-nettet. Dette ville kreve meget få ytterligere optiske komponenter, d.v.s. optiske bredbånds- sendere og bølgelengde-multipleksere ved sentralen; bølgelengde-demultiplekser og bredbåndsmottaker (e) ved hver kundeterminal.

Ytterligere bølgelengder som tilveiebringes på denne måten, gir opphav til et viktig valg for driften av kabelfjernsyn-tjenestene: kundene kan gis tilgang til enhver av de kringkastede bølgelengder via et avstembart optisk filter som er innbefattet i deres terminalutstyr. Dette ville tillate samtidig mottaking av flere kanaler valgt fra den elektriske multipleksen for 8 eller 16 kanaler som overføres på den valgte bølgelengde. Samtidig mottakelse av mer enn en optisk bølgelengde, vil kreve ytterligere optisk filtrering og en optisk mottaker for hver ytterligere bølgelengde som velges. Imidlertid kan 100% gjennomslag for en tjeneste som tilbyr et hvilket som helst antall samtidige kanaler (opptil det totale antall som overføres på en matefiber) til hver kunde, oppnås på denne måten.

Alternativt kan det antall kabelfjernsyn-kanaler som gjøres tilgjengelig ved å kombinere WDM og TDM være nok til å tillate at en eller flere utpekte videokana-ler å bli tildelt hver kabelfjernsyn-kunde. I dette tilfellet arbeider nettet som en stjerne med svitsjen anbrakt sentralt ved sentralen. Dette systemet ville bruke en fast bølgelengde-demultiplekser og en optisk mottaker i abonnentens utstyr. Selv om dette kunne forenkle abonnentens utstyr, kunne det bety et kompromiss mellom gjennomslag for tjenestene og antall samtidige kanaler som mottas av abonnenten. Hvis for eksempel kombinasjonen av WDM og TDM tillot 32 kanaler å bli overført på hver matefiber og en 32-veis optisk splitt kunne oppnås, så kunne en kanal pr. abonnent tildeles på grunnlag av 100% gjennomslag. Hvis imidlertid fire kanaler pr. kunde er nødvendig, så vil et gjennomslag på bare 25% være tilgjengelig med mindre ekstra bølgelengder kan fremskaffes for å levere flere kanaler.

Et mer avansert stadium som bruker DFB-lasere og som er illustrert på figur 14, vil muliggjøre tildeling av minst en utpekt bølgelengde pr. abonnent. Med for eksempel 12 til 32 bølgelengder tilgjengelige på en 32-veis splitt, ville det være mulig å tildele hver kabelfjernsyn-abonnent en bølgelengde for å overføre alle de nødvendige bredbåndstjenester, for eksempel kabelfjernsyn, høyoppløselig fjernsyn o.s.v. Det mindre antall bølgelengder ville begrense gjennomslaget til 40%, men etterhvert som antall bølgelengder nærmet seg 32, kan 100% gjennomslag oppnås.

Istedenfor ganske enkelt å utpeke bølgelengdene til individuelle abonnenter, er det også på dette trinnet mulighet for å benytte avstembare optiske filtere hos abonnentene som et bredbånds-svitsjetrinn. Dette kan i betydelig grad forenkle sentralsvitsjingen av forskjellige bredbåndstjenester (for eksempel kan blandinger av kringkasting og utpekte tjenester fra flere kilder multiplekses på forskjellige optiske bølgelengder og velges av abonnent-utstyret).

For hvert av de teknologitrinn som er beskrevet, avhenger det antall bølge-

lengder som er mulig, kritisk av toleransene og stabilitetene til lasere, filtere og den nyttbare båndbredden til fibere og kopiere. Billige smalbåndstjenester, slik som telefoni og ISDN, kan om nødvendig arbeide uten temperatur-stabilisering i abonnent-terminalene, noe som kan bety betydelig bølgelengde-driv i abonnente-

nes lasere. Hvis dermed metoder slik som vist på figur 2 til 7 blir brukt, vil det være nødvendig med store kanalavstander for tjenester i overføringsretning fra abonnent til sentral. Mindre mellomrom vil være mulig i retning fra sentral til abonnent ved å bruke temperatur-regulerte kilder ved sentralen og avstembare filtre i abonnent-utstyret for å eliminere toleranser for filterets sentrale bølge-

lengde.

Claims (10)

1. Sentral stasjon (4) for et digitalt kommunikasjonsnett innrettet for å overføre data til utestasjoner (8) i form av en strøm av rammer, hver i form av en første del (52A) som inneholder et synkroniseringssignal i form av et forut bestemt bitmøns-

ter og med en lengde på minst n bit, og en andre del (50, 52B), idet den sentrale stasjon (4) omfatteren binærsekvens-omkastingsanordning (68) for å omkaste rammene,karakterisert vedat binærsekvens-omkastingsanordningen (68) er innrettet slik at de første deler (52A) og minst en del av de andre deler (50, 52B) tilstøtende de første deler (52A) av rammene blir omkastet med den samme forut bestemte binærsekvens, og ved en anordning (98) for å invertere suksessive n-te bits i nevnte ene del av de andre deler (50, 52B), men ikke invertere suksessive n-te bits i de omkastede første deler (52A), for derved å unngå falsk gjenkjennelse av synkronisering på grunn av et identisk bitmønster i nevnte ene del av de andre deler (50, 52B).

2. Sentral stasjon ifølge krav 1,karakterisert vedat den andre del (50, 52B) omfatter en første seksjon (52B) som inneholder administrative data for utestasjonene (8), og en andre sek sjon (50) som inneholder meldingsdata for utestasjonene (8), idet omkastnings-anordningen (68) er innrettet for å omkaste de første deler (52A) og de første seksjoner (52B) av rammene med en første forut bestemt binærsekvens, og for å omkaste de andre seksjoner (50) av rammene med en andre forut bestemt binær-sekvens, samt ved at inverterings-anordningen (98) er innrettet for å invertere suksessive n-te bits av bare de første seksjoner (52B).

3. Sentral stasjon ifølge krav 2, karakterisert vedat omkastingsanordningen omfatter en første omkaster (68) innrettet for å omkaste innholdet av den første del (52A) og de første seksjoner (52B) av rammene i samsvar med den første forut bestemte binærsekvens, og en andre omkaster innrettet for å omkaste innholdet av de andre seksjoner (50) av rammene i samsvar med den annen forutbestemte binærsekvens.

4. Sentral stasjon ifølge krav 3, karakterisert vedat den første og den andre omkaster i omkastingsanordningen (68) deler en enkelt forutbestemt binærsekvens-generator (90, 92, 94, 96) og utnytter respektive uttak fra et skiftregister (90) i generatoren.

5. Sentral stasjon ifølge noen av de foregående krav, karakterisert vedatnerseksten.

6. Utestasjon (8) for et digitalt kommunikasjonsnett innrettet for å motta rammer fra en sentral stasjon (4) ifølge krav 1, idet utestasjonen (8) omfatter en binærsekvens-reetableringsanordning (72, 74) for reetablering av rammene,karakterisert vedat binærsekvens-reetableringsanordningen (72, 74) er innrettet for å reetablere de første deler (52A) og minst en del av de andre deler (50, 52B) tilstøtende de første deler (52A) av rammene med den samme forut bestemte binærsekvens, ved en anordning for å identifisere synkroniserings-signalet i utgangssignalet fra reetableringsanordningen (72, 74), og ved en anordning innrettet for å korrigere de inverterte n-te bits av nevnte reetablerte ene del av de omkastede andre deler for derved å gjenopprette den opprinnelige form av nevnte ene del av de omkastede andre deler.

7. Utestasjon (8) ifølge krav 6 innrettet for å motta rammer fra en sentral stasjon (4) ifølge krav 2,karakterisert vedat reetableringsanordningen (72, 74) omfatter en første reetablerer (72) for reetablering av innholdet av de første deler og de første seksjoner av rammene i samsvar med den første forut bestemte binær-sekvens, og en andre reetablerer (74) for reetablering av innholdet av de andre seksjoner av rammene i samsvar med den annen forut bestemte binærsekvens, og ved en anordning som reagerer på synkroniseringssignalene i rammene for å styre reetableringsanordningen (72, 74) til å velge den første forut bestemte binær-sekvens ved begynnelsen av de første seksjoner, og til å velge den annen forut bestemte binærsekvens ved begynnelsen av de andre seksjoner.

8. Utestasjon ifølge krav 7,karakterisert vedat den første og den annen reetablerer (72, 74) deler en enkelt binærsekvens-generator og utnytter respektive uttak på et skiftregister i generatoren, og ved at det er tilveiebrakt anordninger for å korrigere den første reetablererens (72) feilutvidelse under reetablering av de første seksjoner.

9. Utestasjon ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat reetableringsanordningen videre omfatter en selvsynkroniserende reetablerer koplet til identifiserings-anordningen og innrettet for å reetablere rammen i samsvar med den første forut bestemte binærsekvens.

10. Digitalt kommunikasjonsnett omfattende en sentral stasjon (4), en rekke utestasjoner (8) og et forgrenings-arrangement (2) mellom den sentrale stasjon (4) og utestasjonene (8) som under bruk overfører multipleksede signaler for ute-stasjonene (8) i form av en strøm av kringkastede rammer som hver omfatter et synkroniseringssignal, idet nettet er innrettet slik at retursignaler fra utestasjonene (8) blir multiplekset passivt i en strøm av returrammer på overføringsmediet eller på et lignende overføringsmedium (2') som er spesielt for retursignalene, hvor den sentrale stasjon (4) er innrettet for å overføre data til utestasjonene (8) i form av nevnte strøm av rammer, hver i form av en første del (52A) som inneholder synkroniseringsignalet i form av et forut bestemt bitmønster og med en lengde på minst n bit, og en andre del (50, 52B), idet den sentrale stasjon (4) omfatter en binærsekvens-omkastingsanordning (68) for å omkaste rammene, og hver utestasjon (8) omfatter en binærsekvensreetableringsanordning (72, 74) for reetablering av rammene, karakterisert vedat binærsekvensomkastings-anordningen (68) er innrettet slik at de første deler (52A) og minst en del av de andre deler (50, 52B) til-støtende de første deler (52A) av rammene blir omkastet med den samme forut bestemte binærsekvens, og ved at den omfatter en anordning (98) for å invertere suksessive n-te bits i nevnte ene del av de andre deler (50, 52B), men ikke invertere suksessive n-te bits i de omkastede første deler (52A), for derved å unngå falsk gjenkjennelse av synkronisering på grunn av et identisk bitmønster i nevnte ene del av de andre deler (50, 52B), og ved at binærsekvens-reetableringsanordningen (72, 74) er innrettet for å reetablere de første deler (52A) og minst en del av de andre deler (50, 52B) tilstøtende de første deler (52A) av rammene med den samme forut bestemte binærsekvens, ved at den omfatter en anordning for å identifisere synkroniserings-signalet i utgangssignalet fra reetableringsanordningen (72, 74), og ved at den omfatter en anordning innrettet for å korrigere de inverterte n-te bits av nevnte reetablerte ene del av de omkastede andre deler for derved å gjenopprette den opprinnelige form av nevnte ene del av de omkastede andre deler.