专利名称：具有时分多址联接的光纤数字通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用时分多址联接(TDMA)技术的光纤数字通信系统，它包括一个交换机和一组终端设备，在一条或两条光纤的网中利用光纤链路直接与它们连接或再利用无源分配器与它们连接。终端设备还利用有线电缆连接到许多用户上，以向它们提供通信服务。
本发明特别适合在光纤点对多点用户分配系统中应用，该系统根据业务要求可灵活地对每个终端设备指配信道数目。
对于以TDMA协议为基础的光纤点对多点用户分配系统现有各种各样的结构。
它们之中一部分已被用于双光纤网中，并利用时分复用(TDM)，其中，信息在从交换机向终端设备的方向上连续传送。它们之中的另一部分用于单光纤网中，并利用时间压缩复用(TCM)，在同一光纤上进行双向传输。
上述内容已在1992年9月美国马萨诸塞州波士顿的92年光纤会议SPIE OE会刊出版物156-165页中，C.A.Eldering和A.Martin Minguez的“环路系统中的系统规范与对光纤的要求”里说明了。
在该出版物中，提到应用组群信道或独立信道帧结构的可能性。在第一种结构中，正为一定数量用户提供业务的每一个终端设备将该系统指配给它的信道群集在一起，以形成一个加有前置码的信息字段，而在第二种结构中，每个用户信道形成一个由该用户的信息字段加一前置码的一个短促脉冲串(burst)。
上述出版物的图3示出了两个帧结构，一个用于时分复用(TDM/TDMA)场合，另一个用于时间压缩复用(TCM/TDMA)场合，前者是双光纤网的情况，后者是单光纤网的情况。这丙种帧包括双传输方向上的一个工作和维护信道(用于在交换机和终端设备之间互换控制指令)以及多个有效负载信道(当它们处于通信时，它们是承载用户信息的信道)。
然而，象上文指出的那些情况，建立一帧需要一个初始的处理过程来为信号传输延时提供时间余量，使每个终端设备(它会有一个不同的延时)知道“什么时候必须将其信道发送给交换机”，以使它们正确地位于被指配的时隙中。
这个处理过程可能是冗长和精细的，并且每当系统中有任何变化时，诸如插入一个新的终端设备或更换一个系统部件等，都必须重复该过程。
作为上述现有技术状况的结果，需待克服的问题是研制一种帧结构，在它随后工作时，它具有执行帧建立处理过程的能力，亦即足够迅速和灵活地允许插入新的信道或改变现有系统，而在进行中不中断通信。
上面提到的技术问题均可按本发明构成一个光纤通信系统来解决，该系统传输固定长度的帧，它们包含有至少一个公共信道字段，用于在系统的交换机与终端设备之间互换控制信息;至少一个信息信道字段，其内保持在通信过程期间指配给用户的用户信息信道;以及至少一个短促脉冲串校准字段，其内信道不经常传输信息，而是当需要建立一个新的通信时用于校准从终端设备到交换机的短促脉冲串的处理过程中以使新的信道定位在其指配的时隙内。
该系统其特征还在于，对于以单光纤为基础的网络利用时间压缩复用(TCM)方式而言，将帧划分为两半，分别对应于两个传输方向，以使从终端设备到交换机传输方向上的那个一半含有一个公共信道字段、一个信息信道字段和一个短促脉冲串校准字段(该短促脉冲串校准字段用于校准在先前指配的时隙内由终端设备向交换机传送的短促脉冲串)。
该帧中用于从交换机到终端设备传输方向的另一半也含有一个公共信道字段和一个信息信道字段，其信道的数目与另一个方向上信息信道字段中所包括的信道数目相同，留有一个空闲间隔，其持续期等于另一个传输方向上的短促脉冲串校准字段持续期，该空闲间隔位于该短促脉冲串校准字段之旁，并与它结合在一起，用于由终端设备向交换机传送的短促脉冲串校准的相同目的。
该系统其特征还在于，对于以双光纤为基础的网络而言，每一个传输方向各用一条光纤，从交换机向终端设备传送的帧含有一个公共信道字段和一个信息信道字段。从终端设备向交换机传送的帧含有一个公共信道字段、一个信息信道字段和一个短促脉冲串校准字段。该帧在相对于另一个传输方向上的帧在时间上偏移一个时间间隔，这段时间间隔等于半帧。
这就允许双光纤变为单光纤而无需改变传输时间。
本发明的系统其特征还在于，信息信道字段的每个信息含有一个缩减的保护字段、一个缩减的同步字段和一个信息字段，该信息字段保存单一用户的信息，借以应用至少两个先前信道来运载扩展的频带业务，在相继的安排中为了向单一用户提供业务，或许不是这样做。
另外，在一个通信结束时，该信道空闲，可根据任一用户的终端设备在一个公共信道上作出的请求由交换机而再指配给该用户;所作的这一切，对于此刻使用中的用户信道的再安排没有任何要求。
下面参照以下附图对本发明作更充分的说明。
图1示出本发明的系统构成情况的方框图;
图2示出单光纤和双光纤两种情况下按照本发明通过系统中光纤传输的帧结构。
本发明所考虑的光纤数字通信系统包括交换机1，终端设备3，利用光纤4并在终端设备的位置需要利用无源分配器2时还利用无源分配器使该终端设备连接到该交换机1。
每个终端设备3与多个用户相连接，利用时分多址联接向用户提供服务，时分多址是通过光纤进行传输所使用的技术。
这个系统可以以单光纤或双光纤为基础，第一种情况利用时间压缩复用技术，第二种情况利用时分复用技术。
在第一种情况下，帧结构如图2中旁边标号10所示，其中，前半帧11用于从交换机1向终端设备3的传输方向，它含有一个公共信道字段CC，用于从交换机1向终端设备3传送控制信息;一个信息信道字段CI，它包括有指配给用户以实现他们通信的用户信道;以及一个短促脉冲串校准字段CA。
后半帧12用于从终端设备3向交换机1的传输方向，它含有一个公共信道字段CC，与前半帧11中的公共信道字段CC相当，用于运载从终端设备3到交换机1的控制信息;一个信息信道字段CI，具有用户信道;以及一个短促脉冲串校准字段CA，位于前半帧11中相应的短促脉冲串校准字段CA的旁边，以使这两个短促脉冲串校准字段CA的组合体用在指配的时隙中寻找出从终端设备3到交换机1的短促脉冲串的处理过程中，而并不干扰处于业务工作中的信道。
在具有双光纤的网络的情况下，其中每路光纤传输对应于一个传输方向的帧结构。这也示于图2中，其中，帧20是交换机1通过双光纤之中的一根光纤向终端设备3传送的帧结构，而帧30是由终端设备3的组群向交换机1传送的帧结构。
从交换机1传送出的帧20(或称为“下行帧”)含有公共信道字段CC和信息信道字段CI，这里不需要短促脉冲串校准字段CA，因为不用它。在相反方向上，从终端设备3的组群传送出的帧30(或称为“上行帧”)保持有提到过的所有字段，即公共信道字段CC、信息信道字段CI、短促脉冲串校准字段CA将信息信道字段CI分隔成两部分，而短促脉冲串校准字段CA实际上是由位置一前一后的两个相同字段组成的一个双倍字段。短促脉冲串校准字段CA位于上行帧30的中央。
另外，上行帧30相对于下行帧20偏移半帧的长度，借此，例如使处于在下行帧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传输方向上在上行帧30中短促脉冲串校准字段CA之后第一位置中信息信道字段CI中有其“伙伴”(Partner)。
这就允许瞬间地将双光纤变化为单光纤，使仅在双光纤之中的一条光纤上传送下行帧20的前半帧和上行帧30的后半帧，而在下行帧20中抑制那些与位于左边的短促脉冲串校准字段CA相重叠的信道。
按照这种方式，保持在信息信道字段CI中、具有从交换机1向终端设备3的传输方向的每个信道具有与其相反方向的“伙伴”，而对于单光纤以时间压缩复用形成帧10，在该设备中无变化。
信息字段CI的信息信道是由保持有单个用户信息的一个信息字段I形成的信道，在该信息字段I加上一个缩减的同步字段s和一个缩减的保护字段G，以允许信道有略微的时间偏移。控制信息在公共信道上传送，并且不在这些信道的首标里。
因对每个用户只使用一个短促脉冲串或信息信道也称为“独立信道”，故有可能具有动态和灵活地指配空闲信道，对此需要短促脉冲串校准字段CA，以使这些指配能够完成，而不需要中断正在进行的通信或为了更有效使用信道而再安排它们。
本发明的系统由于其独立信道指配而允许通过将至少两个独立信道集群在一起，并将它们指配给一个用户以提供较高的比特速率，从而具备扩展的频带业务，但这里并不约束组群信道，以在该帧中提供连续的扩展的频带业务。在两种情况下，用户(们)可接收到较长持续期的、没有插入保护间隙或同步间隙的短促脉冲串，它将由所述的系统终端设备加以组合和分解。
权利要求
1.一种以单光纤或双光纤网络为基础的、在交换机(1)与其有关的终端设备(3)之间具有时分多址联接的光纤数字通信系统，用以传输固定长度的帧，该帧含有至少一个公共信道字段(CC)，用以在交换机(1)与其有关的终端设备(3)之间互换控制信息；至少一个信息信道字段(CI)，通过它在用户与交换机之间传送短促脉冲串信息；其特征在于，所述的固定长度帧还含有至少一个短促脉冲串字段(CA)，用于在先前指配的时隙内从有关终端设备(3)向交换机(1)传送的短促脉冲串的处理过程。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，对于以单光纤为基础的网络，信道是利用时间压缩复用(TCM)传输的，其中，用于从终端设备(3)向交换机(1)的传输方向的前半帧(11)含有一个公共信道字段(CC)、一个短促脉冲串校准字段(CA)和一个信息信道字段(CI)，而用于从交换机(1)向其有关终端设备(3)的传输方向的后半帧(12)含有一个公共信道字段(CC)和一个信息信道字段(CI)，该信息信道字段(CI)本身保持的信道数目与另一传输方向上所保持信道数目相同，留有一个空闲间隔，在时间上与另一传输方向上也用于校准字段(CA)相等持续期，它位于校准字段(CA)旁边，并与它结合一起，可用于由终端设备(3)向交换机(1)传送的短促脉冲串校准的相同目的。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，对于以双光纤为基础的网络，信道是利用时分复用(TDM)传输的，其中，用于从交换机(1)向终端设备(3)的传输方向的光纤具有帧结构(20)，帧结构(20)含有一个公共信道字段(CC)和一个信息信道字段(CI)，但这里不存在短促脉冲串校准字段(CA)，而用于从终端设备(3)向交换机(1)的传输方向的光纤具有帧结构(30)，帧结构(30)含有一个公共信道字段(CC)、一个信息信道字段(CI)和一个短促脉冲串校准字段(CA)，帧结构(30)相对于在相反传输方向内光纤中传输出的帧结构来说，在时间上偏移开相当于半帧的时间段。
4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，当其以双光纤为基础并利用时分复用(TDM)时，允许改变为时间压缩复用(TDM)且仅使用双光纤之中的一根光纤，在该光纤上直接传送与从交换机(1)向终端设备(3)的传输方向或相反传输方向相对应的前两个半帧。
5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，信息信道字段(CI)中的每个信道都含有一个缩减的保护字段(G)，用以防止相邻信道重叠;一个缩减的同步字段(S)，用以在接收端对比特和短促脉冲串电平两者执行同步;以及一个信息字段(I)，在该信息字段(I)中传输单一用户的有用信息。
6.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，每个短促脉冲串有单一信道提供窄带业务，所述的相继出现的几个信道提供扩展频带业务，以在系统的两端上信道以再组群的形式出现。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其特征在于，对于所提供的扩展频带业务，可以利用位于非相继形式的几个独立信道，它们先从帧组合体中抽取出来，随后再组群，它们在该通信系统的两端上以这种形式呈现出来，其中没有空的间隔。
8.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，当一个信道空闲时，可以再指配给一个用户，该用户依赖于任一个终端设备(3)，从该终端设备(3)上利用向交换机(1)传输方向中的一个公共信道(CC)发出一个信道请求，然后，交换机(1)利用向终端设备(3)传输方向上的公共信道(CC)来指配一个信息信道号码。
9.根据权利要求8的通信系统，其特征在于，当信道都独立时它们可动态地被指配，在任个介入的信道空闲时对该时刻使用的那些信道不作重新安排，并且不需中断已经进行的通信。
全文摘要
具有时分多址联接的光纤数字通信系统以单光纤网或双光纤网为基础，分别应用时间压缩复用或时分复用技术，它含有交换机，并利用光纤和无源分配器与有关的终端设备连接，传输固定长度的帧结构。该帧结构含有公共信道字段、信息信道字段、以及短促脉冲串校准字段。指配的时隙内对有关的终端设备向交换机传送的该校准字段在先的短促脉冲串校准处理从过程中使用。
文档编号H04J14/08GK1109663SQ9410947
公开日1995年10月4日 申请日期1994年8月15日 优先权日1993年8月20日
发明者查尔斯·A·埃尔德英, 弗朗西斯科·N·阿默诺 申请人:阿尔卡塔尔有限公司