FI119616B - Menetelmä tilaajayhteyden järjestämiseksi ja menetelmää soveltava järjestelmä - Google Patents

Description

Menetelmä tilaajayhteyden järjestämiseksi ja menetelmää soveltava järjestelmä

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä sekä vaatimuksen 6 mukainen järjestelmä.

5

Keksintö koskee siis FTTC-tyyppisen (engl. Fiber To The Curb, Fiber To The Cabinet), valokuidun ja metallisen parikaapelin yhdistelmästä koostuvan digitaalisen tilaajayhteyden toteutusta, tällaisen tilaajayhteyden olennaisena osana olevaa muunnoslaitteistoa, joka on valokuidun ja metallisen parikaapelin rajapinnassa ja 10 tämän muunnoslaitteiston tehonsyötön järjestämistä.

Keksinnön tausta

Tavanomaisessa metalliseen parikaapeliin perustuvassa tilaajayhteysverkossa kukin 15 tilaaja on kytketty paikalliseen puhelinkeskukseen tai keskitinlaitteistoon omalla metallisella parikaapelillaan. Tyypillisesti parikaapelin pituus on enimmillään useita kilometrejä. Mikäli parikaapelia käytetään digitaaliseen informaation siirtoon DSL- modeemitekniikalla (engl. DSL = Digital Subscriber Line), kaapelin siirto- ominaisuudet rajoittavat suurimman mahdollisen siirtonopeuden muutaman sadan : 20 kilobitin/s ja muutaman megabitin/s välille riippuen suuresti kaapelin pituudesta.

♦ ♦ ♦ • * • « ·♦· j Jatkossa käytetään termiä ’’keskuspää”, kun tarkoitetaan puhelinkeskus- tai ··· · ·;··· keskitinlaitetiloja.

·· · • · · • · • · :***: 25 DSL-modeemilla tarkoitetaan jatkossa laajassa mielessä transmissiolaitetta, joka ··· muuntaa digitaalisen informaatiovirran sellaiseksi analogiseksi signaaliksi, että ·· i signaali siirtyy käytettävissä olevaa taajuuskaistaa käyttäen metallisen parikaapelin ··· :...·· yli ja että signaali on vastaanottopäässä ilmaistavissa ja muunnettavissa luotettavasti takaisin alkuperäiseksi digitaaliseksi informaatiovirraksi. Metallinen parikaapeli on : * * *; 30 siirtotienä hyvin vaativa aiheuttaen signaaliin mm. voimakasta lineaarista amplitudi- ··· :v( ja vaihevääristymää. Näiden vääristymien koij aaminen toteutetaan tyypillisesti ♦ ♦ • · . · · ♦. käyttäen digitaalisen signaalinkäsittelyn tuomia mahdollisuuksia, mm. adaptiivista • · • · · signaalin korjausta. Voidaan käyttää useita eri modulaatiomenetelmiä, esimerkiksi 2 DMT-modulaatiota (engl. Discrete MultiTone) tai QAM-menetelmää (engl. Quadrature Amplitude Modulation). Käytetyllä modulaatiomenetelmällä ja esimerkiksi signaalinkäsittelyn yksityiskohtaisilla toteutustavoilla ei ole merkitystä keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän toimivuuden kannalta.

5 Käytettäessä tavanomaista tilaajaverkkoa digitaalisen informaation siirtoon muunnos metallisen kaapelin ja digitaalisen runkoverkon rajapinnassa tehdään tyypillisesti DSLAM-laitteistossa (engl. Digital Subscriber Line Access Multiplexer). DSLAM sisältää useita DSL-modeemeja, jotka muuntavat digitaalisen signaalin 10 parikaapelisiirtoon sopivaan muotoon ja lähettävät muunnetun signaalin tilaajan suuntaan, sekä vastaanottavat tilaajalta tulleen signaalin ja muuntavat tämän digitaaliseen muotoon. Lisäksi DSLAM multipleksoi usean tilaajan liikenteen runkoverkon suuntaan.

15 FTTC-tyyppisessä digitaalisessa tilaajayhteydessä usean tilaajan liikenne siirretään valokuitua pitkin multipleksoituna lähemmäs tilaajia siten, että parikaapelin pituus saadaan huomattavasti lyhyemmäksi verrattuna tavanomaiseen tilaajaverkkoon. Tällöin digitaalisen informaation siirtonopeutta voidaan kasvattaa huomattavasti, koska metallisen parikaapelin hyödynnettävissä oleva kaistaleveys on sitä suurempi, • ·

:.· · 20 mitä lyhyempi kaapeli on. Ongelmaksi FlTC-verkossa nousee se, että nyt DSLAM

• · · ·...* on tuotava lähemmäs tilaajia, kun se tavanomaisessa verkossa sijaitsee keskuspäässä, • · • · · ϊ.ί i jossa tehonsyöttö on helposti järjestettävissä ja elektroniikan kannalta oleelliset ympäristötekijät (lämpötila-alue ja kosteus) ovat säädeltävissä. FTTC-topologiassa • · · ns. kaukopään DSLAM eli RDSLAM (engl. Remote DSLAM) on sijoitettava • ♦ *·*·* 25 esimerkiksi kadun kulmassa olevaan kaappiin, johon on vaikeaa syöttää sähkötehoa, .. . ja joka kohtaa suuria lämpötilan ja ilmankosteuden vaihteluita. Merkittävä osa • · · • · *.. * RDSLAM-laitteiston elektroniikasta liittyy DSL-modeemien digitaalisiin • · • ♦ *** transceivereihin sekä datavirran multipleksointiin runkoverkon suuntaan. Myös «·· • · ***** merkittävä osa tehonkulutuksesta kuluu tämän elektroniikan syöttämiseen. Kuva 1 30 esittää tunnetun tekniikan mukaista FTTC-verkkotopologiaa. Valokuitu 2 yhdistää • · :.· · RDSLAM-laitteiston 3 keskuspään laitteistoon 1. Keskuspäässä valokuitu kytketään ***** runkoverkon kytkentälaitteeseen, esimerkiksi ATM-kytkimeen tai IP-reitittimeen käytetystä siirtoprotokollasta riippuen.

3

Viitteen [1] mukaisessa menetelmässä on onnistuttu ratkomaan osa edellä kuvatuista ongelmista. Viitteen menetelmässä järjestelmä kytketään keskuspäässä DSLAM:in sisältämiin DSL-modeemien analogialiitäntöihin. Modeemien analogiasignaalit muunnetaan keskuspään laitteistolla digitaaliseen näytejonomuotoon ja siirretään 5 valokuitulinkin yli toiseen päähän, jossa digitaalinen signaali muunnetaan takaisin analogiamuotoon ja kytketään parikaapeliin. Vastakkaisessa siirtosuunnassa tilaajalta keskuspäähän päin tehdään aivan samoin, joten järjestelmä on täysin symmetrinen ja valokuidun molemmissa päissä tarvitaan samanlaiset laitteistot. Keskuspään DSL-modeemien liityntä järjestelmään on siis analogisen signaalin kytkentään perustuva 10 molemmissa siirtosuunnissa. Toisessa viitteen [1] mukaisessa menetelmässä modeemien signaalit multipleksoidaan analogiasignaaleina esimerkiksi käyttämällä analogisia modulaattoreita ja demodulaattoreita.

Viitteessä [2] esitetään menetelmä, jossa valokuidun tilaajan puoleisessa päässä 15 sijaitseva laitteisto saadaan mahdollisimman vähän aktiivista elektroniikkaa sisältäväksi käsittäen vain DSL-modeemin analogiaosat sekä multipleksointielementin, joka sovittaa analogiaosiin kuuluvat analogia-digitaali- ja digitaali-analogiamuuntimet valokuituun.

• ♦ :.· · 20 Edellä mainittujen viitteiden [1,2] mukaisissa menetelmissä RDSLAM-laitteiston • · » *... * sisältämä elektroniikka on huomattavasti yksinkertaisempi kuin tavanomaisessa • · • · · : DSLAM-laitteistossa. Näiden menetelmien mukaisissa järjestelmissä samoin kuin ’ * tavanomaisessa FTTC-topologian järjestelmässä on kuitenkin edelleen se ongelma, • · · • · » • ·' että laitteiston elektroniikan käyttöteho on tuotava laitteistoon joko keskuspään • · ’·· · * 25 laitetiloista kaukosyöttöjohdolla tai käyttöteho on muodostettava asentamalla .. . yleiseen sähköverkkoon kytketty syöttökaapeli yleisen sähkönjakeluverkon ja • · · • · *.. * RDSLAM-laitteiston välille. Tämä nostaa huomattavasti järjestelmän asennus- ja • · • · * l' ylläpitokustannuksia. Tämä johtuu muun muassa siitä, että sähkönsyötön vaatimien • · · • · *···’ kaapeleiden vetäminen kadun alle asennettuihin, alun perin valokuidun vetämiseen 30 tarkoitettuihin putkituksiin ei ole aina teknisesti mahdollista.

• · • » · • · · • · · · 4 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan ongelmat ja aikaansaada aivan uudentyyppinen menetelmä FTTC-tyyppisen tilaajaverkon ja RDSLAM:in käyttötehon syötön järjestämiseksi.

5 Keksinnön lyhyt yhteenveto

Keksintö koskee menetelmää, jolla valokuidun tilaajan puoleisessa päässä sijaitsevan laitteiston kunkin tilaajan parikaapeliin liittyvä muunnoslaite saadaan toimimaan itsenäisesti muiden tilaajien muunnoslaitteista riippumatta, jolloin kunkin 10 muunnoslaitteen vaatima käyttöteho voidaan syöttää kutakin parikaapelia pitkin käyttäjän puoleisesta päästä.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

15

Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön eräässä edullisessa toteutustavassa RDSLAM-laitteisto sisältää DSL- • · ·.: · 20 modeemien olennaisen elektroniikan käsittäen digitaalisen lähettimen ja • · · •... · vastaanottimen sekä analogiaosat. Kuhunkin tilaajayhteyteen liittyvä digitaalinen • · : datavirta siirretään kummassakin siirtosuunnassa valokuidun yli optisesti * * multipleksoituna.

·· · • · · • · • · ··· • · *···* 25 Keksinnön eräässä toisessa edullisessa toteutustavassa RDSLAM-laitteisto sisältää vain modeemien analogiaosat ja modeemien digitaaliset transceiverit on siirretty • · * · · *... keskuspäähän. Kuhunkin tilaajayhteyteen liittyvien digitaalisen transceiverin ja • · • · * l * analogiaosien välillä kulkevat, digitaalisessa muodossa olevat näytej onosignaalit * · · : siirretään valokuidun yli optisesti multipleksoituna.

• · · 30 • · · • ’ · Keksinnön kolmannessa edullisessa toteutustavassa RDSLAM-laitteisto sisältää • · • · · :... · pelkästään modeemien analogiaosat pois lukien AD- j a DA-muuntimet. Valokuitu siirtää keskuspäässä sijaitsevien AD-ja DA-muuntimien ja RDSLAM-laitteistossa 5 sijaitsevien analogiaosien väliset tilaajakohtaiset analogiasignaalit optisesti multipleksoituna.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

5 FTTC-topologiassa hankaliin olosuhteisiin asennettavan, valokuidun tilaajien puoleisessa päässä sijaitsevan RDSLAM-laitteiston elektroniikan käyttöteho voidaan syöttää kunkin kaapeliparin kautta kaapelin tilaajan puoleisesta päästä, jolloin puhelinkeskustiloista käsin tapahtuvaan tai yleisen sähköverkon kautta järjestettyyn 10 kaukosyöttöön liittyvät ongelmat poistuvat.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan lähemmin oheisten kuvioiden ja suoritusesimerkkien avulla.

15 Kuvioluettelo

Kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista FTTC-tyyppisen tilaajaverkon rakennetta ja valokuidun tilaajanpuoleisessa päässä sijaitsevaa RDSLAM-laitteistoa.

« · · 20 Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista periaatetta, jossa kunkin tilaajayhteyden • · · ·...· parikaapelin yli kulkeva sähköinen signaali muunnetaan joko digitaalisessa tai • · : analogisessa muodossa optiseen muotoon muunnoselementissä ja siirretään ' 1 valokuidun yli käyttäen optisten signaalien multipleksointia, ja jossa RDSLAM:in • · · • · 1 : ·1 tilaajakohtaisen elektroniikan käyttöteho syötetään kunkin tilaajan modeemista käsin • · *···1 25 tilaajan parikaapelia pitkin.

· · • · · • ·

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista periaatetta, jossa RDSLAM:issa sijaitseva • · • · *" tilaajakohtainen elektroniikka sisältää DSL-modeemin digitaalisen transceiverin ja • · · analogiaosat.

30 • · f · Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista periaatetta, jossa RDSLAM:issa sijaitseva tilaajakohtainen elektroniikka sisältää vain DSL-modeemin analogiaosat mukaan lukien AD- ja DA-muuntimet.

6

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaista periaatetta, jossa RDSLAM:issa sijaitseva tilaajakohtainen elektroniikka sisältää vain DSL-modeemin analogiaosat pois lukien AD- ja DA-muuntimet.

5 Kuvio 6 esittää kuvio 3:n esittämän RDSLAM-laitteiston kanssa yhteen sopivaa keskuspään laitteistoa.

Kuvio 7 esittää kuvio 4:n esittämän RDSLAM-laitteiston kanssa yhteen sopivaa keskuspään laitteistoa.

10

Kuvio 8 esittää kuvio 5:n esittämän RDSLAM-laitteiston kanssa yhteen sopivaa keskuspään laitteistoa.

15 Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Tässä asiakirjassa on käytetty seuraavia lyhenteitä: AD-muunnin, ADC analogia-digitaalimuunnin : 20 • · · · • · 1 AGC automaattinen tasonsäätö, engl. Automatic Gain Control • · • · · • · · • · m m ***** ATM Asynchronous Transfer Mode • · · • · · m · • · • · · • · '··.1 25 DA-muunnin, DAC digitaali-analogiamuunnin • · · • · · DMT-modulointi monikantoaaltomodulointi, engl. Discrete MultiTone • · ·;· modulation • · · • · • · • · · * 1 30 DSL digitaalinen tilaajayhteys, engl. Digital Subscriber Line • ♦ • · · • · · ·»· · « 7 DSLAM digitaalisten tilaajayhteyksien keskuspään multipleksointilaite, engl. Digital Subscriber Line Access Multiplexer 5 FTTC valokuidusta ja parikaapelista koostuva tilaajaverkko, engl. Fiber To The Curb, Fiber To The Cabinet QAM vaihe-amplitudimodulaatio, engl. Quadrature Amplitude

Modulation 10 IP intemetprotokolla, engl. Internet Protocol RDSLAM FTTC-verkon kaukopään DSLAM, engl. Remote

DSLAM

15

Keksinnön perusajatus

Keksinnön mukaisen menetelmän perusajatuksena on se, että eri parikaapelien kautta siirtyvät lähetys- ja vastaanottosuunnan bittivirrat multipleksoidaan RDSLAMiissa • · : 20 optiselle kuidulle käyttäen optisen valosignaalin multipleksointiin perustuvaa • · · multipleksointimenetelmää. Tällöin multipleksointi ei vaadi RDSLAMiissa eri • · :.· · tilaajille yhteistä multipleksointielektroniikkaa, vaan kunkin tilaajan optisen ja ***** sähköisen signaalin muunnoselektroniikka toimii itsenäisesti riippumatta muiden • · « : *.* tilaajien muunnoselektroniikan tilasta. Tämä mahdollistaa sen, että RDSLAMiissa • * *···* 25 sijaitseva kunkin tilaajan optisen ja sähköisen signaalin muunnoselektroniikan käyttöteho voidaan syöttää kunkin tilaajan kaapeliparia pitkin. Tunnetun tekniikan ♦ ♦ · ·#φ·* mukaisessa RDSLAMiissa kaikille DSL-modeemeille yhteinen • · ***** multipleksointilaitteisto vaatii niin paljon käyttötehoa, ettei sitä ole mahdollista ··· ·...* syöttää yhden tilaajan kaapeliparia pitkin. On välttämätöntä, että laitteisto toimii, *·*’* 30 vaikka vain yksi tilaaja olisi kerrallaan käyttämässä tilaajayhteyttään.

• · • « · • * · ·»· · *:**: Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän olennaisia yksityiskohtia. Valokuitu 2 yhdistää keskuspäässä olevan muunnos- ja multipleksointilaitteen 100 ja 8 lähempänä tilaajaa sijaitsevan RDSLAM-laitteen 103. Kunkin tilaajan DSL-modeemi 5 on yhdistetty metallisella parikaapelilla 4 RDSLAM:iin. Data siirtyy parikaapelissa 4 molemmissa siirtosuunnissa moduloituna tilaajakaapeliin sopivalla modulointimenetelmällä, esimerkiksi VDSL-standardiehdotuksissa mainitulla DMT-5 tai QAM-menetelmällä. Muunnoselementti 105 muuntaa parikaapelilta vastaanotetun sähköisen signaalin optiseksi signaaliksi. Edelleen muunnoselementti 105 muuntaa valokuidun yli tulleen tilaajalle tarkoitetun signaalin sähköiseen muotoon, jossa muodossa signaali syötetään parikaapeliin. Keskuspään laitteeseen sisältyvä muunnoselementti 102 suorittaa vastaavan optisen ja sähköisen signaalin 10 muunnoksen keskuspäässä. Optisen ja sähköisen signaalin muunnoksen yhteydessä signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon siten, että signaali siirtyy valokuidun yli digitaalisessa muodossa. Eräissä toteutustavoissa signaali siirretään myös valokuidun yli analogisessa muodossa. Keskuspään laitteeseen sisältyvä optinen multiplekseri/demultiplekseri 101 ja RDSLAM:iin sisältyvä vastaava optinen 15 multiplekseri/demultiplekseri 104 multipleksoivat eri tilaajien optiset signaalit valokuidulle siten, että kunkin tilaajan signaali voidaan demultipleksoida erilleen valokuidun toisessa päässä. Koska eri tilaajien signaalien multipleksointi tapahtuu optisia signaaleja käsittelemällä, ei multipleksointiin liity RDSLAM:issa eri tilaajille yhteistä elektroniikkaa, vaan kunkin tilaajan elektroniikan toiminta on täysin : 20 riippumaton muiden tilaajien vastaavan elektroniikan toiminnasta. Eri tilaajien »«« elektroniikat ovat siis sähköisesti täysin riippumattomia toisistaan, jolloin kunkin • · ·.· ♦ tilaajan RDSLAM:issa sijaitsevan elektroniikan käyttöteho voidaan syöttää kyseisen « *·**· tilaajan metallista parikaapelia pitkin tilaajan modeemista 5 käsin.

#· « : 1.· Yksityiskohdissaan järjestelmä voidaan konstruoida usealla erilaisella • · · • · 25 toteutustavalla. Seuraavassa tarkastellaan eräitä erittäin edullisia toteutustapoja.

· · • · · • ·1 Eräs edullinen toteutustapa • · • · • · · • · · •... · Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuvan 3 esittämä, valokuidun ’·"1· 30 tilaajanpuoleisessa päässä tarvittava, esimerkiksi kadunkulmassa sijaitsevassa ; kaapissa oleva laitteisto sisältää DSL-modeemien 9 (TRCV) olennaisen elektroniikan • · · · *:**: käsittäen muun muassa digitaalisen lähettimen ja vastaanottimen 14 (DSP) sekä analogiaosat. Analogiaosien olennaiset osat ovat digitaali-analogiamuunnin 12 9 (DAC), lähetyssuunnan analogiasuodatin 10, linjavahvistin 11, hybridi 13, vastaanottosuunnan analogiasuodatin 18, säädettävä tasonsäätövahvistin 17 (AGC) ja analogia-digitaalimuunnin 16 (ADC). Mainitut osat ja niiden toiminta ovat alan ammattilaisen hyvin tuntemia, eikä niitä tässä kuvailla yksityiskohtaisesti.

5

Keskuspään laitteiston osana oleva datan kytkinlaite 20 (kuva 6) multipleksoi eri tilaajille tarkoitetut bittivirrat 8a muunnoselementin 21 avustuksella (kuva 6) optiselle kuidulle 2. Optisen kuidun kautta siirretty, keskuspäästä lähetetty optisessa muodossa oleva bittivirta jaetaan ensin optisen hybridin 6 avulla kunkin tilaajan 10 muunnoselementille 7 (O/E), joka muuntaa optisen signaalin sähköiseen muotoon ja poimii erilleen kullekin tilaajalle tarkoitetun bittivirran 8. Bittivirta 8 kytketään DSL-modeemin lähetinosaan, jossa signaali muunnetaan sellaiseen muotoon, että se siirtyy hyvin metallista kaapeliparia pitkin tilaajan modeemin 5 vastaanottimeen. Toisessa siirtosuunnassa tapahtuu seuraavasti. Tilaajan modeemilta 5 metallisen kaapeliparin 15 kautta vastanotettu signaali käsitellään ja ilmaistaan DSL-modeemin 9 vastaanotinosissa. Tilaajan lähettämä ilmaistu bittivirta 19 muutetaan muunnoselementissä 7 optiseen muotoon käyttäen samalla sellaista multipleksointimenetelmää, että eri tilaajilta peräisin olevat bittivirrat ovat poimittavissa erilleen keskuspään vastaavassa muunnoselementissä 21 (kuva 6). Eri : 20 tilaajilta vastaanotetut bittivirrat 19a kytketään keskuspäässä datan kytkinlaitteeseen 20 (kuva 6), joka käsittelee datavirtoja laitteen käyttämän protokollan, esimerkiksi • · U j Ethemet-protokollan mukaisella tavalla.

• · »1 · • 1.· Koska signaalien multipleksaus tapahtuu kuvan 3 mukaisessa menetelmässä optisia • · · :1 25 signaaleja multipleksoimalla ja demultipleksoimalla, ovat eri tilaajien modeemit ja muunnoslaitteet RDSLAM:ssa sähköisesti keskenään täysin riippumattomia. Näin • · · • · · ·' ollen kunkin tilaajan modeemin ja muunnoslaitteen tehonsyöttö voidaan järjestää • · *···1 kunkin tilaajan parikaapelin tilaajan puoleisesta päästä. Tämä tapahtuu syöttämällä • · · tilaajan modeemin 5 sisältämästä virransyöttöelementistä tasavirtaa kaapeliin ja • · 1 ’ · 30 kytkemällä kaapelin kautta siirtynyt virta hybridin 13 kautta * • ;1: tehonmuunnoselementtiin 15, joka muodostaa laitteen tarvitseman käyttötehon.

• · · · ·:2: Tehon kaukosyöttö tilaajakaapelia pitkin on tunnettua tekniikkaa esimerkiksi PCM- 2 10 toistimissa jo pitkään käytettynä, eikä kaukosyöttötekniikan toteutuksen yksityiskohdilla ole merkitystä uuden menetelmän toimivuuden kannalta.

Toinen edullinen toteutustapa 5

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen menetelmän toista edullista toteutustapaa. Tämä toteutustapa muistuttaa pitkälti edellä kuvattua kuvan 3 esittämää toteutustapaa sillä erotuksella, että nyt RDSLAM-laitteisto sisältää vain modeemien analogiaosat 26 ja modeemien digitaaliset transceiver^ 9 (kuva 7) on siirretty keskuspäähän. Valokuitu 10 2 siirtää digitaalisessa muodossa olevan transceiverin lähetinosan ja DA-muuntimen välisen näytejonosignaalin 23 ja AD-muuntimen ja transceiverin vastaanotinosan välisen näytejonosignaalin 24 keskuspään ja RDSLAMiin välillä. Valokuidun yli siirtynyt signaali haaroitetaan optisessa hybridissä 6 kullekin tilaajalle ja muunnoselementti 7 demultipleksoi signaalista kunkin tilaajan DA-muuntimelle 15 osoitetun näytejonosignaalin 23 erilleen ja muuntaa sen optisesta muodosta sähköiseen muotoon. Muunnoselementti 7 edelleen muuntaa eri tilaajien AD-muuntimien tuottamat näytejonosignaalit 24 optiseen muotoon ja multipleksoi ne valokuidulle optisen hybridin 6 kautta.

: 20 Kuva 7 esittää kuvan 4 esittämän RDSLAMiin vastinparia keskuspäässä. Optinen ··· ί hybridi 22 ja muunnoselementti 21 suorittavat vastaavia tehtäviä kuin RDSLAMiin « « :.· · optinen hybridi 6 ja muunnoselementti 7. Valokuitu välittää DA-ja AD-muuntimien « *·**· digitaaliset näytejonosignaalit 23a ja 24a muuntimien ja digitaalisen transceiverin 9 ·· · : V välillä. Transceiver^ on edelleen kytketty protokollasta riippuvaan datan »·· • · 25 kytkinlaitteeseen 20, esimerkiksi Ethemet-kytkimeen. 1 2 3 4 5 · · • · · : ·* Koska myös kuvan 4 esittämän menetelmän mukaisessa järjestelmässä eri tilaajien 2 • · signaalit multipleksoidaan optisesti valokuidulle, ovat eri tilaajien elektroniikat ja 3 4 ·...· niiden toiminta toisistaan riippumattomia RDSLAMissä. Tällöin niiden käyttötehon 5 30 syöttö voidaan järjestää kunkin tilaajan parikaapelia 4 pitkin käyttäjän modeemin 5 I sisältämästä virransyöttölaitteesta, joka syöttää tasavirtaa kaapeliin. Kaapelia pitkin •: * *: siirtynyt virta kytketään hybridin 13 kautta tehonmuunnoselementtiin 15, joka muodostaa laitteen tarvitseman käyttötehon.

11

Kolmas edullinen toteutustapa

Kuva 5 esittää keksinnön mukaisen menetelmän kolmatta edullista toteutustapaa.

5 Tässä toteutustavassa RDSLAM-laitteisto sisältää pelkästään modeemien analogiaosat 27 pois lukien DA-ja AD-muuntimet. DA-ja AD-muuntimet 12 ja 16 sijaitsevat nyt keskuspäässä kuvan 8 mukaisesti kytkettynä suoraan digitaalisiin transceivereihin 9. Valokuitu 2 siirtää DA-muuntimen tuottaman analogiasignaalin 28a valokuidun yli analogiamuodossa multipleksoituna optisesti siten, että eri 10 tilaajien analogiaosille tarkoitetut signaalit 28 (kuva 5) voidaan erottaa toisistaan RDSLAM-laitteistossa. Vastaavasti eri tilaajien analogiaosien tuottamat AD-muuntimelle tarkoitetut analogiasignaalit 29 siirretään valokuidun yli optisesti multipleksoituina siten, että eri tilaajien signaalit 29a (kuva 8) ovat eroteltavissa toisistaan keskuspäässä. Mainittujen signaalien multipleksointi, demultipleksointi ja 15 muunnos sähköisen ja optisen muodon välillä tapahtuu optisessa hybridissä 6 ja muunnoselementissä 30 RDSLAMrssä (kuva 5) sekä optisessa hybridissä 22 ja muunnoselementissä 31 (kuva 8). Keskuspään digitaaliset transceiverit 9 kuvassa 8 kytketään datan kytkinlaitteeseen 20. Tässä toteutustavassa valokuidulle multipleksoidaan siis analogisia signaaleja, kun taas kahdessa ensimmäisessä • 20 toteutustavassa multipleksoidaan digitaalisessa muodossa olevia signaaleja. Tämän : johdosta tässä kolmannessa toteutustavassa signaalien multipleksoinnille asetetaan • · : : : erilaisia vaatimuksia kuin kahdessa ensimmäisessä toteutustavassa.

• · · · • · • · · • *.· Optisen signaalin multipleksointi • · · • · _ _ 25

Optisen signaalin multipleksointi voidaan toteuttaa useammalla eri menetelmällä.

• · · • · · • ·’ Edullisin multipleksointimenetelmä on suuresti riippuvainen vallitsevasta tekniikan • · *···* tasosta, erityisesti optisten komponenttien tekniikan tasosta. Optisen signaalin • · · multipleksointimenetelmän valinnalla ei ole kuitenkaan merkitystä keksinnön ’ · * * · 30 mukaisen menetelmän teknisen toimivuuden kannalta. Seuraavassa kuvaillaan • muutamia optisen signaalin multipleksointimenetelmiä, jotka ovat ··· · ·:*·; toteuttamiskelpoisia nykyisellä tekniikan tasolla. Menetelmät eroavat toisistaan suuresti, jos vertailumittarina käytetään toteutuskustannuksia nykyisen tekniikan 12 tason puitteissa. Tekniikan tason, etenkin lasertekniikan kehittyessä vertailutilanne saattaa kuitenkin tulevaisuudessa muuttua.

Optinen multipleksointimenetelmä 1 5

Eri tilaajien signaalit erotellaan toisistaan käyttäen optisen signaalin aallonpituusmultipleksointia. Kunkin tilaajan signaali siirretään valokuidun yli käyttäen omaa valon aallonpituuttaan, jolloin eri tilaajien signaalit voidaan erotella toisistaan vastaanottopäässä sopivilla suodattimilla. Lähettimen toteutus voi perustua 10 esimerkiksi taajuudeltaan säädettäviin laserlähettimiin.

Optinen multipleksointimenetelmä 2

Eri tilaajien signaalit erotellaan toisistaan käyttäen optisen laserkantoaallon 15 taajuusjakomodulointia. Tässäkin on kysymys aallonpituusmoduloinnista, mutta nyt eri tilaajien signaalit sijaitsevat toisiinsa nähden taajuusalueessa vain muutamien kymmenien megahertsien etäisyydellä. Moduloinnin toteutus perustuu siihen, että eri tilaajien signaalit moduloidaan ensimmäisessä vaiheessa siten, että ne sijaitsevat taajuusalueessa muutaman tai muutaman kymmenen megahertsin päässä toisistaan.

• :*; 20 Näin moduloidulla signaalilla moduloidaan optista laserlähetintä. Signaalin käsittely • ·· · :1: voi tapahtua osittain digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin ja osittain i j : analogiatekniikan avulla.

• · ·· · • V Mikäli tätä menetelmää käytetään siirtämään signaalia RDSLAM:ista keskukseen • ·· ·...· 25 päin, tilaajakohtaiset laserlähettimet RDSLAMrssa on lukittava taajuudeltaan toisiinsa. Tämä tapahtuu esimerkiksi siten, että laserin taajuus lukitaan keskuspäästä ·· · : .* vastaanotetun optisen signaalin sisältämään pilot-signaaliin.

• · · • · • · • · · • · • · • · • · · • · • · • · · • · · ··· · 13

Optinen multipleksointimenetelmä 3

Eri tilaajien signaalit multipleksoidaan valokuidulle aikajakotekniikalla. Tällöin kukin tilaaja saa käyttöönsä vuorotellen tietyn aikaikkunan, jonka aikana siirretään 5 vain yhden tilaajan signaalia.

Optinen multipleksointimenetelmä 4

Eri tilaajien signaalit multipleksoidaan valokuidulle käyttäen koodijakotekniikkaa.

10 Tällöin kunkin tilaajan signaali siirretään samaa optisen signaalin aallonpituutta käyttämällä siten, että eri tilaajien signaalit erotellaan toisistaan käyttäen kullekin tilaajalle erilaista koodisekvenssiä (engl. code sequence, spreading signal)

Koska edellä kuvattu keksinnön mukaisen menetelmän kolmas edullinen toteutustapa 15 perustuu analogisten signaalien optiseen multipleksointiin, eivät kaikki yllä luetellut multipleksointimenetelmät ole toteuttamiskelpoisia tämän kolmannen toteutustavan tapauksessa. Optinen multipleksointimenetelmä 1 ja 2 soveltuvat analogisten signaalien optiseen multipleksointiin tämän hetkisen tekniikan avulla.

: ;*: 20 Vaikka keksintöä on selostettu edellä viitaten oheisten piirustusten mukaisiin • ·· · esimerkkeihin, alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut • · j#j : esimerkkeihin, vaan sitä voidaan muunnella eri tavoin edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esimerkiksi (a) • · · • V kuitulinkki voi koostua useista kaksisuuntaisista kuiduista tai eri siirtosuunnille • · · :: 25 voidaan käyttää eri kuituj a j a (b) edellä lueteltuja multipleksointimenetelmiä voidaan yhdistellä muun muassa yhdistelemällä alkajako- ja taajuusjakotekniikkaa.

M · • · · • · • · • · · • · • · • · · 1 • · • · • · • · · • · • · • · · • · · • · · · 14

Viitteet [1] US-patentti 5,526,154, Method of establishing a subscriber connection and a subscriber network.

5 [2] Suomalainen patenttihakemus 20011665, Menetelmä tilaajayhteyden järjestämiseksi ja menetelmää soveltava järjestelmä.

10 • · • · · • · · ·«« · • · · • · • · • · · • · • · · • · · ··· · • · ·· · • · · • · • · ··· • · • · • · · • · · • · · • · • · ··· • · • · ··· 1 • · · · • · • · • · · • · • · • · · • · · • · · ·

Claims (10)

1. Menetelmä digitaalisten tilaajayhteyksien toteuttamiseksi valokuituun ja metalliseen parikaapeliin perustuvassa hybridiverkossa, jossa keskuspää on 5 yhdistetty ainakin yhdellä valokuidulla (2) laitteeseen (103), joka on sovitettu yhdistämään valokuituja ja metallisia parikaapeleita, ja kunkin tilaajan transmissiolaite (5) on yhdistetty mainittuun laitteeseen (103) tilaajakohtaisella metallisella parikaapelilla (4), jossa menetelmässä: 10. multipleksoidaan keskuspäässä tilaajakohtaisia ensimmäisiä informaatiovirtoja ensimmäiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi, - siirretään keskuspäästä mainittua ensimmäistä multipleksoitua informaatiovirtaa optisessa muodossa mainittua ainakin yhtä valokuitua (2) pitkin mainittuun 15 laitteeseen (103), - erotetaan mainitussa laitteessa (103) mainitusta ensimmäisestä multipleksoidusta informaatiovirrasta tilaajakohtaisia ensimmäisiä informaatiovirtoja, • ;1· 20 - muunnetaan erotettuja tilaajakohtaisia ensimmäisiä informaatiovirtoja • · · · :2: analogiseen sähköiseen muotoon mainitussa laitteessa (103), • · • · · • · · • · · · - siirretään muunnettuja tilaajakohtaisia ensimmäisiä informaatiovirtoja ·· · • V analogisessa sähköisessä muodossa tilaajakohtaisia metallisia parikaapeleita (4) « · · •... · 25 pitkin vastaavien tilaaj ien transmissiolaitteisiin (5), • · • · ί 3 4 - vastaanotetaan mainitussa laitteessa (103) tilaajakohtaisia toisia • · · • · ’···1 informaatiovirtoja analogisessa sähköisessä muodossa tilaajakohtaisista ··· • t! ί metallisista parikaapeleista (4), joista kukin toinen informaatiovirta on vastaavan • · · :.,, · 30 tilaaj an transmissiolaitteen (5) tuottamaa, i • · · 2 • · - muunnetaan vastaanotettuja tilaajakohtaisia toisia informaatiovirtoja optiseen muotoon mainitussa laitteessa (103), 3 · · • · · 4 • · - multipleksoidaan optiseen muotoon muunnettuja tilaajakohtaisia toisia informaatiovirtoja mainitussa laitteessa (103) toiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi, ja 5 - siirretään mainitusta laiteesta (103) mainittua toista multipleksoitua informaatiovirtaa optisessa muodossa mainittua ainakin yhtä valokuitua (2) pitkin keskuspäähän, 10 tunnettu siitä, että menetelmässä: - mainittu tilaajakohtaisten ensimmäisten informaatiovirtojen multipleksointi mainituksi ensimmäiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi suoritetaan mainitussa keskuspäässä käyttäen multipleksointimenetelmää, joka mahdollistaa 15 mainittuj en tilaaj akohtaisten ensimmäisten informaatiovirtoj en erottamisen mainitusta ensimmäisestä multipleksoidusta informaatiovirrasta passiivisilla optisilla elementeillä, - mainittu tilaaj akohtaisten ensimmäisten informaatiovirtoj en erottaminen : 20 mainitusta ensimmäisestä multipleksoidusta informaatiovirrasta suoritetaan • ·· mainitussa laitteessa (103) käyttäen passiivisia optisia elementtejä, • · • · · • · · • · · · *:**: - mainittu erotettujen tilaajakohtaisten ensimmäisten informaatiovirtojen ·· · : muuntaminen optisesta muodosta analogiseen sähköiseen muotoon, mainittu • · · *... * 25 sähköiseen muotoon muunnettuj en tilaaj akohtaisten ensimmäisten informaatiovirtojen syöttäminen tilaajien metallisiin parikaapeleihin (4) ja • · • · • *' mainittu tilaajakohtaisista metallisista parikaapeleista (4) vastaanotettujen • · ’·;·* tilaajakohtaisten toisten informaatiovirtojen muuntaminen optiseen muotoon • · · V : suoritetaan mainitussa laitteessa (103) käyttäen tilaajakohtaisia • · · 30 muunnoselementtejä (105), jotka sisältävät aktiivista elektroniikkaa, • · · * · · • · • · - mainittu optiseen muotoon muunnettujen tilaajakohtaisten toisten informaatiovirtojen multipleksointi mainituksi toiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi suoritetaan mainitussa laitteessa (103) käyttäen passiivisia optisia elementtejä, ja - mainitun laitteen (103) sisältämän kunkin tilaajakohtaisen muunnoselementin 5 (105) tarvitsema käyttöteho syötetään vastaavan tilaajan tilaajakohtaisen metallisen parikaapelin (4) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään tilaajan transmissiolaitteella (5) tasavirtaa kyseisen tilaajan metalliseen parikaapeliin (4). 10

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tilaajakohtaisen muunnoselementin (105) tarvitsema käyttöteho muodostetaan mainitussa tilaajakohtaisessa muunnoselementissä (105) olevan tehonmuodostuselementin avulla vastaavan tilaajan metallisen parikaapelin (4) läpi syötetystä tasavirrasta. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun tilaajakohtaisen ensimmäisen informaatiovirran optinen muoto on digitaalinen optinen muoto ja mainitun tilaajakohtaisen toisen informaatiovirran optinen muoto on digitaalinen optinen muoto. : 20 • · · · ··· ! ί

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun • · ·.· · tilaajakohtaisen ensimmäisen informaatiovirran optinen muoto on analoginen optinen * · * * · muoto j a mainitun tilaaj akohtaisen toisen informaatiovirran optinen muoto on ·· · : *.* analoginen optinen muoto. • · · 25

6. Järjestelmä digitaalisten tilaajayhteyksien toteuttamiseksi valokuituun ja ·· • · : *’ metalliseen parikaapeliin perustuvassa hybridiverkossa, jossa keskuspääon • · *·;·* yhdistetty ainakin yhdellä valokuidulla (2) laitteeseen (103), joka on sovitettu ··· ·.· : yhdistämään valokuituja ja metallisia parikaapeleita, ja kunkin tilaajan • · · :· 30 transmissiolaite (5) on yhdistetty mainittuun laitteeseen (103) tilaajakohtaisella metallisella parikaapelilla (4), jossa järjestelmässä on: • · * * » • · • · • · · - ensimmäiset transmissiovälineet, jotka on sovitettu siirtämään ensimmäistä multipleksoitua informaatiovirtaa optisessa muodossa mainitusta keskuspäästä mainittuun laitteeseen (103) mainittua ainakin yhtä valokuitua (2) pitkin, 5. toiset transmissiovälineet, jotka on sovitettu siirtämään toista multipleksoitua informaatiovirtaa optisessa muodossa mainitusta laitteesta (103) mainittuun keskuspäähän mainittua ainakin yhtä valokuitua (2) pitkin, ja - mainitussa laitteessa (103) vastaanottovälineet tilaajakohtaisen toisen 10 informaatiovirran vastaanottamiseksi analogisessa sähköisessä muodossa vastaavan tilaajan tilaajakohtaisesta metallisesta parikaapelista (4), jossa tilaajakohtainen toinen informaatiovirta on kyseisen tilaajan transmissiolaitteen (5) tuottamaa, 15 tunnettu siitä, että: - mainitussa keskuspäässä on ensimmäiset multipleksointivälineet, jotka on sovitettu multipleksoimaan tilaajakohtaiset ensimmäiset informaatiovirrat mainituksi ensimmäiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi käyttäen • · j<:' : 20 multipleksointimenetelmää, joka mahdollistaa mainittujen tilaajakohtaisten • · · :,.,! ensimmäisten informaatiovirtoj en erottamisen mainitusta ensimmäisestä • · :.· · multipleksoidusta informaatiovirrasta passiivisilla optisilla elementeillä, • · • a · • · · : .* - mainitussa laitteessa (103) on ensimmäiset passiiviset optiset elementit, jotka on • · · • t ’···* 25 sovitettu erottamaan mainitut tilaajakohtaiset ensimmäiset informaatiovirrat mainitusta ensimmäisestä multipleksoidusta informaatiovirrasta, • · • «I ··· • · '”· * - mainitussa laitteessa (103) on kutakin tilaaja kohden aktiivista elektroniikkaa ··· ·.· · sisältävä tilaajakohtainen muunnoselementti (105), joka on sovitettu muuntamaan «·· *... · 30 kyseisen tilaaj an erotettu tilaaj akohtainen ensimmäinen informaatiovirta optisesta :*· j muodosta analogiseen sähköiseen muotoon, syöttämään sähköiseen muotoon • · · muunnettu tilaaj akohtainen ensimmäinen informaatiovirta kyseisen tilaaj an metalliseen parikaapeliin (4) ja muuntamaan kyseisen tilaajan metallisesta parikaapelista (4) vastaanotettu tilaajakohtainen toinen informaatiovirta optiseen muotoon, - mainitussa laitteessa (103) on toiset passiiviset optiset elementit, jotka on 5 sovitettu multipleksoimaan optiseen muotoon muunnetut tilaajakohtaiset toiset informaatiovirrat mainituksi toiseksi multipleksoiduksi informaatiovirraksi, ja - j äij estelmässä on tehonsyöttövälineet, j otka on sovitettu syöttämään tilaajakohtaisen muunnoselementin (105) tarvitsema käyttöteho vastaavan 10 tilaaj an tilaaj akohtaisen metallisen parikaapelin (4) kautta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainitut tehonsyöttövälineet käsittävät tilaajan transmissiolaitteessa (5) olevan virransyöttö välineen, joka on sovitettu syöttämään tasavirtaa kyseisen tilaajan 15 metalliseen parikaapeliin (4).

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tilaaj akohtaisessa muunnoselementissä (105) on tehonmuodostuselementti (15), joka on sovitettu tuottamaan käyttöteho kyseiselle muunnoselementille (105) vastaavan 20 tilaaj an metalliselta parikaapelilta (4) vastaanotetusta tasavirrasta.

··· • 9 • · ··· • · j.j i 9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tilaajan muunnoselementissä (105) on välineet, jotka on sovitettu muuntamaan kyseisen ·· · : V tilaajan ensimmäinen informaatiovirta digitaalisesta optisesta muodosta analogiseen ·*** ·...· 25 sähköiseen muotoon ja kyseisen tilaajan toinen informaatiovirta analogisesta sähköisestä muodosta digitaaliseen optiseen muotoon.

·· • ♦ • ·· ··· • · *·♦·* 10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tilaajan ··· V * muunnoselementissä (105) on välineet, jotka on sovitettu muuntamaan kyseisen ··· ·...* 30 tilaajan ensimmäinen informaatiovirta analogisesta optisesta muodosta analogiseen sähköiseen muotoon ja kyseisen tilaajan toinen informaatiovirta analogisesta • · : * * sähköisestä muodosta analogiseen optiseen muotoon. ‘ J-O