(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光網を経由して複数の端末に接続されたライン端末を備えた通信システムであって：
該ライン端末は狭帯域幅トラヒックと比較的広い帯域幅のトラヒックとを受領するための手段（12）と、前記トラヒックを組合せる時分割マルチプレクサ（14）とを備え、各端末（２）は受領したトラヒックを狭帯域トラヒックと広い帯域幅トラヒックとに分ける時分割デマルチプレクサ（22）を含み、
該ライン端末は各々が多重化トラヒックにされかつ多重化されたトラヒックをフレームにフォーマット形成するようにされている複数の端末ユニット（BTS（１）・・・BTS（ｎ））を有することと；
該時分割マルチプレクサ（14）が各端末ユニットから１つのフレームを受領して、かつそれらを網（18）上で伝送するための上位のフレームとするようインターリーブをするようにされ、該端末ユニットの１つ（BTS（ｎ））はマルチプレクサ同期シーケンスを含むフレームを生成するようにされていることと；
各端末（２）は同期シーケンスに同期するための手段（48,52）と時分割多重アクセスを用いて、ライン端末へ伝送するための狭帯域幅制御信号を生成するための制御手段とを含むことと；
該ライン端末は所与の端末からの該制御信号に応答してその端末に向けての広い帯域幅のトラヒックの伝送を制御することとを特徴とする通信システム。
【請求項２】
該端末ユニットが狭帯域幅トラヒックをフォーマット形成するようにされた１又は複数の第１の端末ユニット（BTS（ｎ））と、より広い帯域幅のトラヒックをフォーマット形成するようにされた１又は複数の第２の端末ユニット（BTS（１）,BTS（２））とから成る請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
各端末ユニット（BTS）は他の端末ユニット（BTS）によって作られたのと同一のフォーマットのフレームをフォーマット形成するようにされた請求項１または２記載の通信システム。
【請求項４】
マルチプレクサ（14）とデマルチプレクサ（22）とは、それぞれフレームを上位フレームに多重化し、また上位フレームの多重化を解いてフレームとするのにビットインターリーブを使用する請求項1,2,3のいずれか１項記載の通信システム。
【請求項５】
デマルチプレクサが上位フレームから１つのフレームのビットを選択するためのカウンタ（48）と、デマルチプレクサ同期シーケンスを認識し、かつ所定期間に対してシーケンスを認識できない場合にカウンタを進めるようにされたパターン検出器（50）とを備えている請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
通信システム用のライン端末であって、複数の端末と、該ライン端末と該端末との間でトラヒックを支持するための光網とを備え、該ライン端末は狭帯域幅トラヒックと比較的広い帯域幅のトラヒックとを受領するための手段（12）と、該トラヒックを組合せる時分割マルチプレクサ（14）とを含み、
該ライン端末は、各々が多重化トラヒックにされかつ多重化されたトラヒックをフレームにフォーマット形成するようにされている複数の端末ユニット（BTS（１）・・・BTS（ｎ））を有することと；時分割マルチプレクサ（14）は各端末ユニットから１つのフレームを受領して、網（18）上での伝送用にそれらの上位フレームにインターリーブするようにされていることと；該端末ユニットの１つ（BTS（ｎ））はマルチプレクサ同期シーケンスを含むフレームを生成するようにされていることと；該ライン端末は所与の端末からの制御信号に応答して広帯域幅トラヒックのその端末への伝送を制御することを特徴とする通信システム用のライン端末。
【請求項７】
端末ユニットが狭帯域幅トラヒックをフォーマット形成するようにされた１または複数の第１の端末ユニット（BTS（ｎ））と、より広い帯域幅のトラヒックをフォーマット形成するようにされた１または複数の第２の端末ユニットとから成る請求項６記載のライン端末。
【請求項８】
各端末ユニット（BTS）が他の端末ユニット（BTS）によって作られたのと同一のフォーマットのフレームをフォーマット形成するようにされた請求項６又は７記載のライン端末。
【請求項９】
マルチプレクサ（14）がビットインターリーブを用いてフレームを上位のフレームに多重化するようにされた請求項6,7,8のいずれか１つの記載の通信システム。
【請求項１０】
ライン端末と、複数の端末と、該ライン端末と該端末との間でトラヒックを支持するための光網とを備えた通信システム用端末であって、該端末（２）は、受領したトラヒックを狭帯域幅トラヒックと広帯域幅トラヒックとに分離するための時分割デマルチプレクサ（22）を備え、該端末はさらに、各々が個々のフレームのインターリーブした時多重化で成る、上位フレームを受領すると、デマルチプレクサ（22）を該フレームの１つに含まれているマルチプレクサ同期シーケンスに同期させるように動作する手段（48,52）と、該端末に向けての広い帯域幅のトラヒックの伝送を制御するため、ライン端末へ時分割多重アクセスを用いて伝送する狭帯域幅制御信号を生成する制御手段とを備えていることを特徴とする通信システム用端末。
【請求項１１】
デマルチプレクサ（22）がビットインターリーブを用いて上位のフレーム多重化を解いてフレームするようにされている請求項10記載の端末。
【請求項１２】
デマルチプレクサは上位フレームから１つのフレームのビットを選択するためのカウンタ（48）と、デマルチプレクサ同期シーケンスを認識するためのパターン検出器（50）とを備え、該検出器（50）は所定期間に対してシーケンスを認識できない場合に該カウンタを進めるようにされている請求項11記載の端末。
【請求項１３】
光網を経由して複数の端末に接続されたライン端末で成る通信網を動作させる方法であって：複数の端末ユニットにおいて狭帯域幅トラヒックと比較的広い帯域幅のトラヒックとを伝送用に受領し；各端末ユニットにおいてトラヒックをフレームにフォーマット形成して、１つの端末ユニットからのフレームはマルチプレクサ同期シーケンスを含むようにし；各端末ユニットから１つのフレームを受領しかつそれらをインターリーブして上位フレームにすることによりフレームを多重化し；該上位フレームを該網上で伝送し；端末において、同期シーケンスに同期したデマルチプレクサ手段によってトラヒックを狭帯域幅トラヒックと広い帯域幅のトラヒックとに分離し；時分割多重アクセスを用いて、端末からライン端末へ狭帯域幅制御信号を伝送して、ライン端末においてその端末にへの広い帯域幅のトラヒックの伝送を制御することを備えた方法。
【発明の詳細な説明】
この発明は通信システム及びそこで使用するためのライン端末と顧客端末とに関する。
既知の光ファイバ通信網は受動光網（PON）であり、音声及びデータトラヒック−いわゆる受動光網上の電話（TPON）である。TPONを介してのトラヒックの移動を管理するには数多くの技術的考慮が含まれる。
TPONシステムは現在、音声／データサービスの範囲を実行するように設計されている。これらが規定されたときには、このシステムにビデオを含むようにする拡張は規則の故に遠い先の将来と仮定されていた。そこでこのシステムは、既知のシステムに影響を与えずに後日PON上で放送サービスをするために第２の波長の使用ができるような規約となっていた。
現在の出願人はTPONで使用するためにビット輸送システム（ビット・トランスポート・システム,BTS）を開発した。このBTSでは光ライン端末（OLT）交換側にあって、ビット・インターリーブした時分割多重（TDM）フレームを、光網ユニット（ONUs）として知られる網上の受信用端末のすべてに向けて下流に送信する。送信されたフレームにはトラヒックデータと制御データの両方が含まれる。各端末は送信されたフレーム内のデータのうち適切にアドレスされた部分を認識し、応答し、またフレームの他の部分を無視する。
上流方向には、各端末は予め定められた時間スロット内でデータを送信し、異なる端末からのデータがOTLでまとめられて所定形式の時分割多重アクセス（TDMA）フレームとなる。
このような網に必要とされる１つの特徴は、OLTからいろいろな端末に至る異なる距離が関係した異なる遅延を補償するようにすることである。この目的のために、BTSシステムでは、各端末が上流のTDMAフレームの所定部分内に届くような時間をもった測距用パルスを送信するようにされている。OLTは各端末からの測距用パルスの到着の時間（タイミング）と位相（フェーズ）とを監視し、サーボ制御信号を各端末に戻してその端末の電力放射を調節し、また適宜その送信を遅らせたり早めたりする。この能動的な精密測距は、BTSが上流TDMAフレームの安定度を確かなものとすることができるようにする。例えば、網の動作温度の変化のような効果によってタイミングにある揺らぎを補償するようにする。しかし、これは受信した信号がクロックサイクルの一部に入ってくるタイミングを実時間で測定することを必要とし、OLTの設計に厳しい要求を課すことになる。
さらに、BTSは網管理階層内の次のレベルからの指令に応答してトラヒック回路を割当て、加入者の追加／除去と番号の変更／再割当て（“チャーン"churnとして知られている）とを処理しなければならない。実際には、BTS制御器は交換側から送信されるべきトラヒックの形式（又はそのフォーマット）について、あるいは特定の網の顧客端末に割当てるべき帯域幅について本来的な知識をもたない。すなわち、網管理階層によってBTSに必要なすべてのデータを送って特定の回路に対して適当な数のトラヒックビットを写像できるようにしなければならない。
現在、BTSは実質的に対称となるように設計されている。下流方向に構成された帯域幅は上流方向でもまた使える。
要約すると、BTSは輸送システムであって、遠方の多数の顧客ONUsが共通点と多点との間の受動スプリット光網を共用しているものであるときに、OLTからの帯域幅をONUsの間に融通性をもって分配するものである。現在のTPONシステムでは、OLTにある４つのBTSマスタユニットが時間スイッチを介して支流（トリビュータリィ）ユニット（TUs）に接続されていて、どんな2048kビット／秒TUからの64k時間スロットも特定のBTSマスタユニット上の時間スロットに写像することができるようにしている。ONUs内のBTSスレーブはTPON帯域幅をサービスユニット（SUs）に分配し、SUsが個々の64k時間スロットをどんなサービスに対しても顧客宛に届けるようにしている。
ビデオ・オン・デマンド（VoD）という概念が最近提案された。VoDを使うときは、このサービスへの加入者が望んだところにしたがって題名ライブラリィからのビデオ伝送を呼出して、ビデオ情報を処理することができるようにするもので、例えば、特定のフレームのフリージング（凍結）とか、前送り及び後送りの高速サーチ（検索）とかを行う。
現在では、ビデオ圧縮技術が開発されて、顧客チャンネル当り2Mビット／秒以下を必要とし、顧客の中でビデオチャンネルを分配する可能性が実現できるようになり、現在使用できるよりも大きな帯域幅伝送システムを必要としないものとなっている。
この発明は通信システムを提供するもので、その構成は、OLT、複数のONUs、及びOLTとONUsとの間のトラヒックを支持するためのPONで成り、OLTには第１のトラヒック手段で比較的狭い帯域トラヒック用のものと、第２の端末ユニット手段で比較的広い帯域トラヒック用のものと、時間領域マルチプレクサで第１及び第２の端末ユニット手段からのトラヒックを多重化してPONを介して下流伝送をするようにするものとがある。各ONUには第１のサービスユニット手段として比較的狭い帯域幅のトラヒックのためのものと、第２のサービスユニット手段として比較的広い帯域幅のトラヒックのためのものと、デマルチプレクサと制御手段とがあり、デマルチプレクサはPONからの多重化された下流トラヒックを受領して第１及び第２のサービスユニット手段の間のトラヒックを分離し、制御手段はPONを介して上流伝送するために比較的狭い帯域幅の制御信号を生成する。また、OLTの第２の端末ユニット手段は所定のONUからの制御信号に応答して、そのONUへの比較的広帯域幅のトラヒックの伝送を制御するようにされ、下流伝送はTDMにより、上流伝送はTDMAにより行われるようにしている。
この発明は広い帯域幅のトラヒックに対するVoDに応用できるものである。しかし、別の広帯域幅トラヒックも同じく伝送することができる。一般に、この発明のシステムは対話形情報システムに適している。例えば、教育ビデオ、データ及び音声サービスがこの発明のシステムによって伝送される。これらのシステムの情報トラヒックは元来不平衡となりがちであるが、この発明のシステムは実質的により平衡のとれた性質の広帯域トラヒックを支持するために同じく使用できるものとなっている。
とくに、第１のサービスユニット手段は制御手段を含んでいるのがよい。
実施例では、第１の端末ユニット手段はBTSマスタユニットであり、第１のサービスユニット手段は対応するBTSスレーブユニットである。この場合、第２の端末ユニット手段は複数のBTSマスタユニットで構成され、かつ第２のサービスユニット手段はBTSスレーブユニットで構成される。
代って、第２の端末ユニット手段が複数のTUsで成り、かつOLTはさらに第２の時間領域マルチプレクサを備え、該第２のマルチプレクサはTUsからのトラヒックを一緒に多重化するように動作するようにする。便利なのは、各ONUの第２のサービスユニット手段を複数のサービスユニット手段で構成し、各ONUはさらにそのONUの第２のサービスユニット手段にサービスユニットに対する分離されたトラヒックの多重化を解くように動作する第２のデマルチプレクサを備える。
別な好ましい実施例では、第１の端末ユニット手段は複数のBTSマスタユニット、複数の第１のTUs、及び第１のTUsをBTSマスタユニットに接続する時間スロット交換器とで成る。第２の端末ユニット手段は複数の第２のTUsで成り、第２のTUsの所定数が各BTSマスタユニット手段と関係するようにしている。好ましくは、それぞれの時間領域マルチプレクサがBTSマスタユニットの各々と関係するTUsからのトラヒックを一緒に多重化するように動作するのがよい。各ONUはBTSスレーブユニットを備え、そのONUの第１及び第２のサービスユニット手段を構成する第１及び第２のサービスユニットの群と関係するようにする。簡便なのは、各ONUのサービスユニットの第１の群のサービスユニットの１つに制御手段を含むようにする。
好ましくは、OLTの第２の端末ユニット手段はVoDのようなビデオ情報を提供するようにされているのがよい。
この発明は通信システム用のOLTも提供し、そこには複数のONUsとOLTとONUsとの間のトラヒックを支持するためのPONとを備えていて、OLTは比較的狭い帯域幅のトラヒック用の第１の端末ユニット手段、比較的広い帯域幅トラヒック用の第２の端末ユニット手段、第１及び第２の端末ユニット手段からのトラヒックを多重化して下流TDMへ伝送用とする時間領域マルチプレクサ、ONUsからのTDMA信号を受領してONUsによって伝送されたトラヒックからONUsによって伝送された制御信号を分離するための受信機手段、及び受信した制御信号を第２の端末ユニット手段に向けて、それによってONUsへの比較的広い帯域幅のトラヒックの伝送を制御するための手段とが備えられている。
この発明はさらに、通信システムであって、OLTと、複数の他のONUsと、OLTとONUsとの間でトラヒックを維持するためのPONとで成り、ONUの構成が比較的狭い帯域幅のトラヒック用の第１のサービスユニット手段と、比較的広い帯域幅のトラヒック用の第２のサービスユニット手段と、時間領域多重化されたトラヒックを受領し、該トラヒックの多重化を解き、かつ第１及び第２のサービスユニット手段間のトラヒックを分離するようにされたデマルチプレクサと、制御手段であってシステムを介して下流TDMA伝送用の比較的狭い帯域幅制御信号を生成し、比較的広い帯域幅のトラヒックの下流伝送を制御する手段とを備えるものとしている。
さらにこの発明はOLTと、複数のONUsと、OLTとONUsとの間のトラヒックを支持するためのPONとで成る通信網を動作させる方法も提供し、この方法は、OLTにおいて時間領域多重化を第１の端末ユニット手段からの比較的狭い帯域幅のトラヒックと第２の端末ユニット手段からの比較的広い帯域幅のトラヒックとについて行う段階と、多重化したトラヒックをPONを介して下流へ伝送する段階と、ONUsにおいて第１及び第２のサービスユニット手段間で比較的狭い帯域幅と比較的広い帯域幅とのトラヒックをそれぞれ分離する段階と、第１のサービスユニット手段からの比較的狭い帯域幅の制御信号を各ONUから上流のOLTに向けて伝送する段階とから成り、第２の端末ユニット手段はこの制御信号に応答して比較的広い帯域幅のトラヒックの第２のサービスユニット手段への伝送を制御するものであり、そこでは下流伝送がTDMにより、また上流伝送がTDMAによるようにしている。
この発明はいろいろな方法で実施することができ、その幾つかを例として次の付属図面を用いて記述していく。
図１はTPONシステムの一部の構成図である。
図２は上流BTSフレームの図である。
図３はこの発明の第１の実施例の模式的な構成図である。
図４（ａ）と（ｂ）とはそれぞれ下流BTS多フレーム及びベーシックフレーム（基本フレーム）の図である。
図５（ａ）と（ｂ）とは下流BTSスーパーフレームの模式的な構成図である。
図６は図３の実施例で使用するためのBTSスーパーフレームの模式的な構成図である。
図７はこの発明の第２の実施例の模式的な構成図である。
図８はこの発明の第３の実施例の模式的な構成図である。
図を参照して、図１はOLT1、複数のONUs2、及びOLTとONUsとをリンクするPON3で成るTPONシステムを示す。簡単にするために、３つだけのONUsを示してあるが、実際にはもっとたくさんのものがPON3を介してOLT1に接続されることになる。典型的には、OLT1がローカル交換側に置かれていて、ONUs2は家庭もしくは商用施設でローカル交換の近くにある加入者局である。
BTSを用いると、OLT1はPON3を介してデータを所定のフォーマットをもつTDMフレームとして伝送する。このフレームにはONUs2の特定の１つにアドレスされた制御チャンネルを含み、他のパラメータの中で、ONUsによってPON3上で伝送される光信号の振幅とタイミングを制御するために使われる。
上流方向では、各ONU2は所定の時間スロットでデータを伝送し、そのデータはOLT1でTDMA多フレームにまとめられる。TPONシステムは同期して動作するので、必要とされることは、ONUs2のタイミングを制御してPON3上でONUsの異なる位置と関係する異なる遅延を補償することと、例えば網の温度が局部的に揺らいだことなどから生ずる遅延の発生における変動を補正することとの両方に備えることである。
図２は上流多フレームのフォーマットを示す。トラヒックデータは80のベーシックフレームBF0ないしBF79でOLT1に伝送される。マルチフレームのベーシックフレームBF0ないしBF79は720ビット長であるフェーズ２レンジング部Ｒを含むヘッダＨによって先行される。各ONU2はPON3上でレンジングパルスを送るようにされ、レンジング部Ｒ内で所定位置に到達するようにレンジングパルスの時間が作られている。OLT1は到達するレンジングパルスの各々のフェーズを判断し、次に、制御信号をそれぞれのONU2に送り、そのONUの放出電力を調節し、そのONUから送信するタイミングを遅らせたり早めたりして、その顧客端末から受領したデータと戻り（リターン）フレーム構造内のデータの意図する位置との間のフェーズオフセットを最小とするようにしている。
図３について見ると、この発明の簡単な実現として、オーバーレイしたビデオデータを備えた20.48Mビット／秒で全デュープレックス動作のものが示されている。このシステムは、BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）で成り、それがOLT1内に置かれている。各BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）には到来線12があって、８つのデータ流から到来しPON18上で伝送されることになる信号を搬送している。また、クロック入力13があり、BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）を共通のソースに同期させている。
各BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）は送信用出力txと受信用入力rxとを有している。この実施例では、BTSマスタユニットBTS（ｎ）は比較的狭い帯域幅のデュープレックス音声及びデータトラヒックを支持するようにされている。他のBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ−１）はVoDチャンネルのような比較的広い帯域幅の非同期トラヒックを支持するようにされている。狭い帯域幅のデュープレックス制御チャンネルで、VoDチャンネルと関係し、受領したビデオ情報の顧客制御のためのものが、狭帯域幅デュープレックストラヒックを支持するBTSマスタユニットBTS（ｎ）によって用意された帯域幅のわずかな部分（例えば8kビット／秒）を使用する。
BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）の送信用出力txは、OLT1の内部にある時分割マルチプレクサ14の入力に共通に加えられている。多重化された出力信号は次に電子光学的変換器16において光波長信号に変換され、変換器16では1310nmの出力波長をもつレーザ光源が、例えばパルス符号変調（PCM）されたトラヒック信号で振幅変調され、PON18を介して伝送される。電子光学的変換器16は、PON18から受領した光波長トラヒックを電気信号に変換するようにもされている。
図３に示すように、この発明のONUはOLT1内の電子光学的変換器16と似た電子光学的変換器20で成る。変換器20からの出力はデマルチプレクサ22の入力に接続され、それが２つの従来型のBTSスレーブユニット24,26との間で多重化された信号を分配する。この実施例では、スレーブユニット24はVoD出力であり、このスレーブユニットは比較的広帯域のビデオ信号に対する関連する顧客ビデオチャンネルを備えている。BTSスレーブユニット26はビデオソースと顧客との間の狭い方の帯域幅制御チャンネルのために使用される。こうして、狭い帯域幅BTSマスタユニット（OLT1内のBTS（ｎ））とONU2内のスレーブユニット26とは制御チャンネルを介して通信する。当業者は分かることと思うが、全体の網は多数の交換装置と大勢の顧客とを組合わせたものとなる。唯１つのOLT1と１つのONU2とが図３には示されているが、明瞭にするためである。各ONU2はVoD情報と関係する制御信号を送信し、受信するためのチャンネルを必要とする。このことは狭帯域BTSスレーブユニット26に関係して上述したところである。しかし、同じスレーブユニット26は各顧客に対する複数のVoDチャンネルにサービスすることもでき、これはその容量による。
当業者は気付くことであろうが、ビデオ信号自体は一方向、もしくは厳格な非対称のトラヒックの流れを表わし、OLT1から、PON18を通って下流に進み、顧客端のビデオチャンネルとなる。逆に、制御チャンネルは２ウェイを表わし、一般に対称であり、OLT1とONU2との間でトラヒックを流す。制御チャンネルは特定の顧客に特有のものであり、狭帯域全デュープレックス（例えば、9.6kビット／秒非同期）リンクを正常の狭い帯域幅の音声／データチャンネル内でONU2とOLT1との間でもつ構成をとる。したがって、この制御チャンネルデータは従来型のTPON上にある音声／データの帯域幅を通常表わすもの以上のものである。
BTSフレーム構造はBTSマスタユニットの８の2.352Mビット／秒PCMポートに到達するトラヒックを搬送するように設計されている。トラヒックに加えて、帯域幅はBTS制御用と測距（レンジング）用に割当てられねばならない。簡単にするために、両方向のフレーム構造は類似のフォーマットをもつが、機能の詳細については異なる、例えば下流方向のデータがスクランブルされて、遠隔端末でクロック再生が行われるようにしている。
集合したシステムボーレートは20.48Mボーであり、多フレーム周波数が100Hzであり、10ミリ秒間の多フレーム周期を与える。通常のBTSは対称伝送システムであり、伝送の上流方向へのものが下流方向へのものより複雑なものとなっている。この発明によると、より複雑な上流TDMAプロトコルをどのように修正することもなく、TPONシステムにおけるこの多重化を拡張して下流方向に付加的な帯域を用意することができる。
図４（ａ）及び（ｂ）を見ると、通常のBTS下流多フレームが10ミリ秒ごとに繰返されている。それは１つの同期フレーム34と30のベーシックフレームBF0ないしBF79で構成される。各ベーシックフレームBF0ないしBF79は８つの125マイクロ秒ソースフレーム36（関係するデータフレームによって提供されたもの）からのチャンネルデータと、144のハウスキーピングビット38を含む（図４（ｂ）参照）。各ソースフレームは294チャンネルビットを含む。
125μｓソースフレームはBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）とインターフェースをとるように採用されたレートであり、各BTSはデータ流（ストリーム）から2.56Mビット／秒で125μｓソースフレーム当り８×294ビットを受ける（これは若干の余裕ビット空間を含んでいる）。このビット流（ストリーム）はビット・インターリーブされ、時間圧縮されて20.48Mビット／秒となる。次にこれらがマルチプレクサ14で多重化され、PON18を介して伝送される。この多重化は簡便な因子（例えば2,4,8又はそれ以上で、BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）の数による）によるもので、ビデオトラヒックが存在することによって生ずる増加したトラヒック要求を取り扱うことができるようにする。
顧客端では、スレーブユニット24は多フレームのベーシックフレームについて最小１ビットを再生することができる。こうして顧客端で圧縮を解かれた125μソースフレームから得られる最小のチャンネルサイズが8kビット／秒となる。
多フレームの同期フレーム34は２つの主たるエリア（領域）に副分割される:196ビット多フレーム同期パターン40と4096ビット光時間領域反射計（OTDR）エリア42とである。OTDRエリア42は常に全部が使われるというわけではなく、したがって、この発明のシステムでスーパーフレームの整列用として使われる。
図５（ａ）を見ると、マルチプレクサ14への入力はBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）からの多フレームのシーケンスによって構成されるスーパーフレームである。
例えば、VoDサービスの広い方の帯域幅のトラヒックと関係するスーパーフレームはベーシックBTS下流多フレームの強化版である。スーパーフレームはBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）からの多フレームからのビットをインターリーブすることにより簡単に生成される。BTSマスタユニットBTS（ｎ）からの多フレームはそのOTDRエリア42内に独特な基準パターンを含み、それがONU2においてスーパーフレーム内部の位置を判断できるようにしている。このデータ位置から、多フレームの他の位置を判断することができる。ビット・インターリーブされた多フレームはマルチプレクサからのスーパーフレームを作り上げており、それを図５（ｂ）に示す。
図６を見ると、ONU2では、スーパーフレームデマルチプレクサ22は長さＮのシフトレジスタ44で成り、ラインクロックレートで直列にスーパーフレーム内でデータをクロックする。１対Ｎデコーダ46がシフトレジスタ44の並列出力に接続されている。シフトレジスタ44からの出力が、１対Ｎデコーダ46を用いてカウンタ48からの入力の値にしたがって選ばれる。ラッチ50は、BTS多フレームビットレートでクロックされ、スーパーフレーム内のBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）の多フレームの１つを選ぶ。BTS多フレームビットクロックレートはスーパーフレームビットクロックをＮで割ったものである。選んだ多フレーム内のOTDRパターンは、パターン検出器52によって、同期フレーム34のOTDRエリア42内にある独自の基準パターンと比較される。
“同期はずれ”のパルスは、パターン検出器52が多数の多フレーム期間後に独自の基準パターンを見つけられなかったときに生成される。この独特な基準パターンはBTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ）からの多フレームのOTDRエリア42内にだけ存在する。このパターンが見つからないときは、カウンタ48は“同期はずれ”パルスによって歩進される。このプロセスはパターン検出器52が正しいパターンを検出するまで続けられる。カウンタ48は次に一定に維持されて、シフトレジスタ56への入力（この入力は１対Ｎデコーダ46から来る）におけるスーパーフレーム内のBTSマスタユニットBTS（ｎ）からの多フレームは、BTS多フレームビットクロックに整列することになる。ラッチ50の出力におけるデータ54はBTSマスタユニットBTS（ｎ）からの多フレームであり、狭帯域トラヒックを含んでいる。
シフトレジスタ56は整列したスーパーフレームをＮビットだけ遅らせて１対Ｎデコーダ58の入力とし、ビデオチャンネル選択アドレス入力60に依存して整列したスーパーフレームの遅延版を選択する。遅れたスーパーフレームはラッチ62により多フレームビットクロックレートでサンプルされ、BTSマスタユニットBTS（１）ないしBTS（ｎ−１）の１つから特定の多フレームを選択する。選択された多フレームはビデオSUsに送られる。
すべての場合に、狭帯域幅制御チャンネルが既存のBTS上に送出されることができる。例えば、単一の64kビット／秒デジタル制御チャンネルは既存のBTS上流機構に対して修正を求めない。BTSは8kビット秒というような小さなチャンネルを支持し、例えば下流方向に2048＋8kビット／秒で、上流には8kビット秒だけというような非対称制御信号サービスを提供するという見通しがある。
ONU2では、受領したスーパーフレームとされたデータが上述のように多重化を解かれる。BTS20.48MHz再生されたデータストリーム（流）はあたかもそれが通常の電子光学的受信機からきたような形をとって、ライン54上のBTSスレーブユニットに供給される。残りの多重化を解かれたビデオデータはBTSスレーブユニット26に供給され、そこでビデオチャンネルの種分けがされる。
例えば、８を乗ぜられた（ｎ＝８の場合に当る）BTSデータレートから得られた多重を用いると、BTSにより搬送される狭い方の帯域幅のトラヒックに加えて140Mビット／秒を輸送するのに十分な容量となる。すなわち、
0003547750.tif 000002
図３は一実施例を示したものであるが、この発明の特別な利用はより広い帯域幅のビデオ又は他の情報を搬送するために既存の音声／データTPON上のオーバーレイとして実現することにより求められる。
図７はこのようなTPONシステムオーバーレイを例示するもので、通常の音声／データシステムBTSマスタユニット70は通常の仕方でトラヒックを受けて送る。BTSマスタユニット70は電子光学的変換器とマルチプレクサモジュール72を介してPON18に接続されている。２以上の多重化されたVoDチャンネルが一対のTUs74に加えられ、次にマルチプレクサモジュール72からの出力がPON18を介して下流に伝送される。
ONU2では、電子光学的変換器とデマルチプレクサモジュール78とが放送光信号を受けて、これを電気信号に変換し、狭帯域及び広帯域オーバーレイ成分のスーパーフレームを含む電気信号とする。このスーパーフレームは電子光学的変換器とマルチプレクサモジュール72によって生成されたものであり、３つの成分−もとの狭帯域トラヒック、広帯域ビデオオーバーレイトラヒック、及びスーパーフレーム同期パターンで成る。このスーパーフレームは多重化が解かれて２つの出力信号−もとの狭帯域信号であって狭帯域輸送（トランスポート）モジュール（BTSスレーブユニット）84を通ったものと、広帯域オーバーレイ多重化でビデオチャンネルデマルチプレクサ80を通って顧客SUs82に向かうものとなる。図３の実施例で述べたように、狭帯域BTSスレーブユニット84はビデオソースと顧客との間で制御チャンネルを搬送する。デマルチプレクサ80はデマルチプレクサ22で図６を参照して記述したものと同様なものであり、多重化を解くのに同様の技術を用いる。
したがって、BTS管理を用いる典型的なPONを介してVoDを提供するには、追加のデータをための余地を作るのにシステム帯域幅の増加が求められる。光ファイバ網は増加した帯域幅を維持することができる。追加のハウスキーピング容量が多フレーム内の4096スペアOTDRビット内で使用可能である。ビデオデータの制御は、単一の無修正8kビット／秒上流チャンネルでBTS網それ自体にあるものでうまい具合に支配できる。
この技術は既存の装置設計に最小限の変更を加えるだけでよい。実際には、新しい電子光学的カードを用いて既存のカードを置換し、BTSマルチプレクサにアクセスするのに必要な広い帯域幅の光学系を用意するようにしている。ビデオチャンネルを前もって多重化し、多重化したビデオデータをBTSマルチプレクサに加えることにより、もとのマルチプレクサがグレードを高めずに使えるようになり、ラインのハードウェア変更でさらなる節約を実現する。
近年、クラス３レーザ用の最大安全パワー出力レベルが増大した。増えた光出力はPONsで使用するための広い帯域幅システムに付随する低い雑音マージン（余裕）を補償するために十分すぎるほどである。
この発明はとくに既存のTPONシステムの修正として魅力あるものであり、この発明は専用網として実現できる。図８には一例を示し、音声／データTUs90が伝送システム内にあり、各TUはタイムスロットインターチェンジャ（時間スロット相互入換器）84を介して関連するBTSマスタユニット92に接続されている。各BTSマスタユニット92はそれ自体のPON18と関連していて、各PONがTU90の各々に接続できるようにしている。BTSマスタユニット92の各々はそれぞれTU96にも関連付けられていて、TU96はVoDチャンネルと関連付けられている。各BTSマスタユニット92のTUs96はそれぞれのマルチプレクサ98によって一緒に多重化され、第２のバス100に沿ってBTSマスタユニットに加えられている。各BTSマスタユニット92は到来するVoDチャンネルビットをTUs90からのものと多重化し、電子光学的変換器102による変換のためのスーパーフレームを作り、それぞれのPON18を介して後に分配される。無論、システムは実際上複数のBTSマスタユニット92で成り、図８ではそのうち２つだけが示されている。BTSマスタユニット92は広帯域幅トラヒックもしくは通常の音声／データトラヒックを搬送するようにされている。
ONUでは、スーパーフレームが電子光学的復調器104内で電気信号に再変換されて、適当なBTSスレーブ106に中継される。BTSスレーブ106はVoDチャンネルを隔離し、次に多重化を解いてからそれらをビデオ顧客SUs108に送る。VoD用制御信号が、再び、8kビット／秒チャンネルスロットを通常の上流BTS管理網上に複数の狭帯域サービスユニット110の１つの手段によって割当てられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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