專利名稱：具有時分多址聯(lián)接的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用時分多址聯(lián)接(TDMA)技術(shù)的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，它包括一個交換機和一組終端設(shè)備，在一條或兩條光纖的網(wǎng)中利用光纖鏈路直接與它們連接或再利用無源分配器與它們連接。終端設(shè)備還利用有線電纜連接到許多用戶上，以向它們提供通信服務(wù)。
本發(fā)明特別適合在光纖點對多點用戶分配系統(tǒng)中應(yīng)用，該系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)要求可靈活地對每個終端設(shè)備指配信道數(shù)目。
對于以TDMA協(xié)議為基礎(chǔ)的光纖點對多點用戶分配系統(tǒng)現(xiàn)有各種各樣的結(jié)構(gòu)。
它們之中一部分已被用于雙光纖網(wǎng)中，并利用時分復(fù)用(TDM)，其中，信息在從交換機向終端設(shè)備的方向上連續(xù)傳送。它們之中的另一部分用于單光纖網(wǎng)中，并利用時間壓縮復(fù)用(TCM)，在同一光纖上進(jìn)行雙向傳輸。
上述內(nèi)容已在1992年9月美國馬薩諸塞州波士頓的92年光纖會議SPIE OE會刊出版物156-165頁中，C.A.Eldering和A.Martin Minguez的“環(huán)路系統(tǒng)中的系統(tǒng)規(guī)范與對光纖的要求”里說明了。
在該出版物中，提到應(yīng)用組群信道或獨立信道幀結(jié)構(gòu)的可能性。在第一種結(jié)構(gòu)中，正為一定數(shù)量用戶提供業(yè)務(wù)的每一個終端設(shè)備將該系統(tǒng)指配給它的信道群集在一起，以形成一個加有前置碼的信息字段，而在第二種結(jié)構(gòu)中，每個用戶信道形成一個由該用戶的信息字段加一前置碼的一個短促脈沖串(burst)。
上述出版物的圖3示出了兩個幀結(jié)構(gòu)，一個用于時分復(fù)用(TDM/TDMA)場合，另一個用于時間壓縮復(fù)用(TCM/TDMA)場合，前者是雙光纖網(wǎng)的情況，后者是單光纖網(wǎng)的情況。這丙種幀包括雙傳輸方向上的一個工作和維護(hù)信道(用于在交換機和終端設(shè)備之間互換控制指令)以及多個有效負(fù)載信道(當(dāng)它們處于通信時，它們是承載用戶信息的信道)。
然而，象上文指出的那些情況，建立一幀需要一個初始的處理過程來為信號傳輸延時提供時間余量，使每個終端設(shè)備(它會有一個不同的延時)知道“什么時候必須將其信道發(fā)送給交換機”，以使它們正確地位于被指配的時隙中。
這個處理過程可能是冗長和精細(xì)的，并且每當(dāng)系統(tǒng)中有任何變化時，諸如插入一個新的終端設(shè)備或更換一個系統(tǒng)部件等，都必須重復(fù)該過程。
作為上述現(xiàn)有技術(shù)狀況的結(jié)果，需待克服的問題是研制一種幀結(jié)構(gòu)，在它隨后工作時，它具有執(zhí)行幀建立處理過程的能力，亦即足夠迅速和靈活地允許插入新的信道或改變現(xiàn)有系統(tǒng)，而在進(jìn)行中不中斷通信。
上面提到的技術(shù)問題均可按本發(fā)明構(gòu)成一個光纖通信系統(tǒng)來解決，該系統(tǒng)傳輸固定長度的幀，它們包含有至少一個公共信道字段，用于在系統(tǒng)的交換機與終端設(shè)備之間互換控制信息;至少一個信息信道字段，其內(nèi)保持在通信過程期間指配給用戶的用戶信息信道;以及至少一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段，其內(nèi)信道不經(jīng)常傳輸信息，而是當(dāng)需要建立一個新的通信時用于校準(zhǔn)從終端設(shè)備到交換機的短促脈沖串的處理過程中以使新的信道定位在其指配的時隙內(nèi)。
該系統(tǒng)其特征還在于，對于以單光纖為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)利用時間壓縮復(fù)用(TCM)方式而言，將幀劃分為兩半，分別對應(yīng)于兩個傳輸方向，以使從終端設(shè)備到交換機傳輸方向上的那個一半含有一個公共信道字段、一個信息信道字段和一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段(該短促脈沖串校準(zhǔn)字段用于校準(zhǔn)在先前指配的時隙內(nèi)由終端設(shè)備向交換機傳送的短促脈沖串)。
該幀中用于從交換機到終端設(shè)備傳輸方向的另一半也含有一個公共信道字段和一個信息信道字段，其信道的數(shù)目與另一個方向上信息信道字段中所包括的信道數(shù)目相同，留有一個空閑間隔，其持續(xù)期等于另一個傳輸方向上的短促脈沖串校準(zhǔn)字段持續(xù)期，該空閑間隔位于該短促脈沖串校準(zhǔn)字段之旁，并與它結(jié)合在一起，用于由終端設(shè)備向交換機傳送的短促脈沖串校準(zhǔn)的相同目的。
該系統(tǒng)其特征還在于，對于以雙光纖為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)而言，每一個傳輸方向各用一條光纖，從交換機向終端設(shè)備傳送的幀含有一個公共信道字段和一個信息信道字段。從終端設(shè)備向交換機傳送的幀含有一個公共信道字段、一個信息信道字段和一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段。該幀在相對于另一個傳輸方向上的幀在時間上偏移一個時間間隔，這段時間間隔等于半幀。
這就允許雙光纖變?yōu)閱喂饫w而無需改變傳輸時間。
本發(fā)明的系統(tǒng)其特征還在于，信息信道字段的每個信息含有一個縮減的保護(hù)字段、一個縮減的同步字段和一個信息字段，該信息字段保存單一用戶的信息，借以應(yīng)用至少兩個先前信道來運載擴(kuò)展的頻帶業(yè)務(wù)，在相繼的安排中為了向單一用戶提供業(yè)務(wù)，或許不是這樣做。
另外，在一個通信結(jié)束時，該信道空閑，可根據(jù)任一用戶的終端設(shè)備在一個公共信道上作出的請求由交換機而再指配給該用戶;所作的這一切，對于此刻使用中的用戶信道的再安排沒有任何要求。
下面參照以下附圖對本發(fā)明作更充分的說明。


圖1示出本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成情況的方框圖;
圖2示出單光纖和雙光纖兩種情況下按照本發(fā)明通過系統(tǒng)中光纖傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所考慮的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)包括交換機1，終端設(shè)備3，利用光纖4并在終端設(shè)備的位置需要利用無源分配器2時還利用無源分配器使該終端設(shè)備連接到該交換機1。
每個終端設(shè)備3與多個用戶相連接，利用時分多址聯(lián)接向用戶提供服務(wù)，時分多址是通過光纖進(jìn)行傳輸所使用的技術(shù)。
這個系統(tǒng)可以以單光纖或雙光纖為基礎(chǔ)，第一種情況利用時間壓縮復(fù)用技術(shù)，第二種情況利用時分復(fù)用技術(shù)。
在第一種情況下，幀結(jié)構(gòu)如圖2中旁邊標(biāo)號10所示，其中，前半幀11用于從交換機1向終端設(shè)備3的傳輸方向，它含有一個公共信道字段CC，用于從交換機1向終端設(shè)備3傳送控制信息;一個信息信道字段CI，它包括有指配給用戶以實現(xiàn)他們通信的用戶信道;以及一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA。
后半幀12用于從終端設(shè)備3向交換機1的傳輸方向，它含有一個公共信道字段CC，與前半幀11中的公共信道字段CC相當(dāng)，用于運載從終端設(shè)備3到交換機1的控制信息;一個信息信道字段CI，具有用戶信道;以及一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA，位于前半幀11中相應(yīng)的短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA的旁邊，以使這兩個短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA的組合體用在指配的時隙中尋找出從終端設(shè)備3到交換機1的短促脈沖串的處理過程中，而并不干擾處于業(yè)務(wù)工作中的信道。
在具有雙光纖的網(wǎng)絡(luò)的情況下，其中每路光纖傳輸對應(yīng)于一個傳輸方向的幀結(jié)構(gòu)。這也示于圖2中，其中，幀20是交換機1通過雙光纖之中的一根光纖向終端設(shè)備3傳送的幀結(jié)構(gòu)，而幀30是由終端設(shè)備3的組群向交換機1傳送的幀結(jié)構(gòu)。
從交換機1傳送出的幀20(或稱為“下行幀”)含有公共信道字段CC和信息信道字段CI，這里不需要短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA，因為不用它。在相反方向上，從終端設(shè)備3的組群傳送出的幀30(或稱為“上行幀”)保持有提到過的所有字段，即公共信道字段CC、信息信道字段CI、短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA將信息信道字段CI分隔成兩部分，而短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA實際上是由位置一前一后的兩個相同字段組成的一個雙倍字段。短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA位于上行幀30的中央。
另外，上行幀30相對于下行幀20偏移半幀的長度，借此，例如使處于在下行幀20中公共信道字段CC之后的信息信道字段CI中第一信息信道在相反的傳輸方向上在上行幀30中短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA之后第一位置中信息信道字段CI中有其“伙伴”(Partner)。
這就允許瞬間地將雙光纖變化為單光纖，使僅在雙光纖之中的一條光纖上傳送下行幀20的前半幀和上行幀30的后半幀，而在下行幀20中抑制那些與位于左邊的短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA相重疊的信道。
按照這種方式，保持在信息信道字段CI中、具有從交換機1向終端設(shè)備3的傳輸方向的每個信道具有與其相反方向的“伙伴”，而對于單光纖以時間壓縮復(fù)用形成幀10，在該設(shè)備中無變化。
信息字段CI的信息信道是由保持有單個用戶信息的一個信息字段I形成的信道，在該信息字段I加上一個縮減的同步字段s和一個縮減的保護(hù)字段G，以允許信道有略微的時間偏移?？刂菩畔⒃诠残诺郎蟼魉?，并且不在這些信道的首標(biāo)里。
因?qū)γ總€用戶只使用一個短促脈沖串或信息信道也稱為“獨立信道”，故有可能具有動態(tài)和靈活地指配空閑信道，對此需要短促脈沖串校準(zhǔn)字段CA，以使這些指配能夠完成，而不需要中斷正在進(jìn)行的通信或為了更有效使用信道而再安排它們。
本發(fā)明的系統(tǒng)由于其獨立信道指配而允許通過將至少兩個獨立信道集群在一起，并將它們指配給一個用戶以提供較高的比特速率，從而具備擴(kuò)展的頻帶業(yè)務(wù)，但這里并不約束組群信道，以在該幀中提供連續(xù)的擴(kuò)展的頻帶業(yè)務(wù)。在兩種情況下，用戶(們)可接收到較長持續(xù)期的、沒有插入保護(hù)間隙或同步間隙的短促脈沖串，它將由所述的系統(tǒng)終端設(shè)備加以組合和分解。
權(quán)利要求
1.一種以單光纖或雙光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的、在交換機(1)與其有關(guān)的終端設(shè)備(3)之間具有時分多址聯(lián)接的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，用以傳輸固定長度的幀，該幀含有至少一個公共信道字段(CC)，用以在交換機(1)與其有關(guān)的終端設(shè)備(3)之間互換控制信息；至少一個信息信道字段(CI)，通過它在用戶與交換機之間傳送短促脈沖串信息；其特征在于，所述的固定長度幀還含有至少一個短促脈沖串字段(CA)，用于在先前指配的時隙內(nèi)從有關(guān)終端設(shè)備(3)向交換機(1)傳送的短促脈沖串的處理過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，對于以單光纖為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，信道是利用時間壓縮復(fù)用(TCM)傳輸?shù)?，其中，用于從終端設(shè)備(3)向交換機(1)的傳輸方向的前半幀(11)含有一個公共信道字段(CC)、一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段(CA)和一個信息信道字段(CI)，而用于從交換機(1)向其有關(guān)終端設(shè)備(3)的傳輸方向的后半幀(12)含有一個公共信道字段(CC)和一個信息信道字段(CI)，該信息信道字段(CI)本身保持的信道數(shù)目與另一傳輸方向上所保持信道數(shù)目相同，留有一個空閑間隔，在時間上與另一傳輸方向上也用于校準(zhǔn)字段(CA)相等持續(xù)期，它位于校準(zhǔn)字段(CA)旁邊，并與它結(jié)合一起，可用于由終端設(shè)備(3)向交換機(1)傳送的短促脈沖串校準(zhǔn)的相同目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，對于以雙光纖為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，信道是利用時分復(fù)用(TDM)傳輸?shù)?，其中，用于從交換機(1)向終端設(shè)備(3)的傳輸方向的光纖具有幀結(jié)構(gòu)(20)，幀結(jié)構(gòu)(20)含有一個公共信道字段(CC)和一個信息信道字段(CI)，但這里不存在短促脈沖串校準(zhǔn)字段(CA)，而用于從終端設(shè)備(3)向交換機(1)的傳輸方向的光纖具有幀結(jié)構(gòu)(30)，幀結(jié)構(gòu)(30)含有一個公共信道字段(CC)、一個信息信道字段(CI)和一個短促脈沖串校準(zhǔn)字段(CA)，幀結(jié)構(gòu)(30)相對于在相反傳輸方向內(nèi)光纖中傳輸出的幀結(jié)構(gòu)來說，在時間上偏移開相當(dāng)于半幀的時間段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)其以雙光纖為基礎(chǔ)并利用時分復(fù)用(TDM)時，允許改變?yōu)闀r間壓縮復(fù)用(TDM)且僅使用雙光纖之中的一根光纖，在該光纖上直接傳送與從交換機(1)向終端設(shè)備(3)的傳輸方向或相反傳輸方向相對應(yīng)的前兩個半幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，信息信道字段(CI)中的每個信道都含有一個縮減的保護(hù)字段(G)，用以防止相鄰信道重疊;一個縮減的同步字段(S)，用以在接收端對比特和短促脈沖串電平兩者執(zhí)行同步;以及一個信息字段(I)，在該信息字段(I)中傳輸單一用戶的有用信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，每個短促脈沖串有單一信道提供窄帶業(yè)務(wù)，所述的相繼出現(xiàn)的幾個信道提供擴(kuò)展頻帶業(yè)務(wù)，以在系統(tǒng)的兩端上信道以再組群的形式出現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，對于所提供的擴(kuò)展頻帶業(yè)務(wù)，可以利用位于非相繼形式的幾個獨立信道，它們先從幀組合體中抽取出來，隨后再組群，它們在該通信系統(tǒng)的兩端上以這種形式呈現(xiàn)出來，其中沒有空的間隔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)一個信道空閑時，可以再指配給一個用戶，該用戶依賴于任一個終端設(shè)備(3)，從該終端設(shè)備(3)上利用向交換機(1)傳輸方向中的一個公共信道(CC)發(fā)出一個信道請求，然后，交換機(1)利用向終端設(shè)備(3)傳輸方向上的公共信道(CC)來指配一個信息信道號碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)信道都獨立時它們可動態(tài)地被指配，在任個介入的信道空閑時對該時刻使用的那些信道不作重新安排，并且不需中斷已經(jīng)進(jìn)行的通信。
全文摘要
具有時分多址聯(lián)接的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)以單光纖網(wǎng)或雙光纖網(wǎng)為基礎(chǔ)，分別應(yīng)用時間壓縮復(fù)用或時分復(fù)用技術(shù)，它含有交換機，并利用光纖和無源分配器與有關(guān)的終端設(shè)備連接，傳輸固定長度的幀結(jié)構(gòu)。該幀結(jié)構(gòu)含有公共信道字段、信息信道字段、以及短促脈沖串校準(zhǔn)字段。指配的時隙內(nèi)對有關(guān)的終端設(shè)備向交換機傳送的該校準(zhǔn)字段在先的短促脈沖串校準(zhǔn)處理從過程中使用。
文檔編號H04J14/08GK1109663SQ9410947
公開日1995年10月4日 申請日期1994年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月20日
發(fā)明者查爾斯·A·埃爾德英, 弗朗西斯科·N·阿默諾 申請人:阿爾卡塔爾有限公司