專利名稱:寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)的制作方法
一種寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)涉及到光纖通信組網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。有了這種交換機(jī)可以使光纖通信發(fā)展到一個(gè)新的階段。所謂寬帶綜合光纖通信網(wǎng)是指通過光纖傳輸段信息頻帶寬，傳輸?shù)男盘?hào)制式可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)有話音、數(shù)據(jù)、圖象，可視電話、廣播電視等。比如可傳輸140Mb/s(相當(dāng)于1920個(gè)話路)數(shù)字化信號(hào)這樣的寬帶光信息。當(dāng)然也可以傳輸窄帶光信息。
光纖通信是七十年代興起的一門新技術(shù)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖通信已經(jīng)實(shí)用化，組網(wǎng)技術(shù)已迫在眉睫。歐、美、日等國(guó)正在開展局部地區(qū)網(wǎng)絡(luò)(LAN)和寬帶綜合光纖通信網(wǎng)(BIGFON)的研究工作，而以后者為主要目標(biāo)。在一個(gè)大型企業(yè)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)監(jiān)視，一個(gè)單位內(nèi)的閉路電視，大機(jī)關(guān)召開電視會(huì)議，大城市幾個(gè)交換局之間和城市與城市之間均可組成相應(yīng)的光纖通信網(wǎng)。
西德的BIGFON計(jì)劃，在八三年底或八四年初的試驗(yàn)網(wǎng)中有數(shù)字網(wǎng)和模擬網(wǎng)，其所用交換機(jī)是時(shí)分復(fù)用方式，是用厚膜半導(dǎo)體集成電路F100K組成矩陣，可交換八個(gè)用戶的280Mb/s(相當(dāng)于3840個(gè)話路)。有的交換機(jī)是高速門電路組成。有的可從12個(gè)電視頻道中選擇三個(gè)頻道。荷蘭菲利普公司用光電二極管組成的矩陣也只能用來選擇電視節(jié)目。日本寬帶交換機(jī)可交換34Mb/s(相當(dāng)于480個(gè)話路)數(shù)字化信號(hào)。美國(guó)正在研制功率共享式交換機(jī)。這些交換機(jī)都是對(duì)數(shù)字化信號(hào)即PCM信號(hào)交換、進(jìn)交換機(jī)前先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字化的電信號(hào)，交換機(jī)是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行交換，用高速集成電路，在隔離度方面會(huì)帶來麻煩，容易互相干擾。
本發(fā)明的目的在于提供一種可直接進(jìn)行交換的交換機(jī)，即進(jìn)入交換機(jī)的信號(hào)可以是模擬的，也可以是數(shù)字化的光信號(hào)，無需經(jīng)過模擬轉(zhuǎn)換，更無需將光信號(hào)變成電信號(hào)進(jìn)行交換，只要用戶的光端機(jī)能夠發(fā)射和接收的各種信號(hào)制式，信號(hào)帶寬在100MHz以上，速率在280Mb/s的信號(hào)，均可經(jīng)本發(fā)明的交換機(jī)交換。
為了達(dá)到直接交換的目的，本發(fā)明采用N×N光電二極管耦合矩陣，簡(jiǎn)稱光電耦合矩陣。N代表用戶數(shù)量，光電二極管可以是雪崩光電二極管APD，也可以是PIN光電二極管，Ge-APD性能優(yōu)越些，在1.3微米波長(zhǎng)工作。可響應(yīng)400Mb/s的信號(hào)。為了擴(kuò)大交換機(jī)容量可以加上光波分復(fù)用技術(shù)，可選用0.85，1.3，1.55微米的光波長(zhǎng)，可擴(kuò)大三倍于一個(gè)光波長(zhǎng)的容量。
本發(fā)明由兩部分組成，一部分為N×N光電二極管耦合矩陣，一部分是在現(xiàn)有的縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)上加上選址電路作為選址部分所組成。
N×N光電二極管耦合矩陣有N×N個(gè)光電二極管，本發(fā)明首選APD。每個(gè)用戶的光信號(hào)經(jīng)光纖傳入光電耦合矩陣后，經(jīng)1×N的光分路器送至與該用戶同一行的N個(gè)APD。即第一個(gè)用戶發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)1×N光分路器耦合至第一行的N個(gè)APD，第N個(gè)用戶的光信號(hào)耦合至第N行的N個(gè)APD。光電耦合矩陣第一列的APD輸出并聯(lián)接至前置放大器，徑再生、整形后至末級(jí)放大器驅(qū)動(dòng)第一列半導(dǎo)體激光器，經(jīng)光纖送至第一個(gè)用戶的光接收機(jī)。同理第N列的APD輸出并聯(lián)后由第N列的半導(dǎo)體激光器經(jīng)光纖送至第N個(gè)用戶的光接收機(jī)。光電耦合矩陣可完成光信號(hào)交換。為了說明每個(gè)光電二極管在矩陣中的位置，以APD12、APD21等表示，腳標(biāo)第一個(gè)數(shù)字為第N行，腳標(biāo)第二個(gè)數(shù)字為第N列。
選址部分如上所述，是在縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)用戶電路加上選址電路組成的。選址電路可以是繼電器電路或其它電子電路，本發(fā)明首選繼電器電路。選址電路的作用是輸出兩種不同電壓至光電耦合矩陣相應(yīng)的縱橫座標(biāo)。
本發(fā)明的交換過程是，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)用戶拿起自動(dòng)電話機(jī)上話筒后撥號(hào)，接通第N個(gè)用戶時(shí)，選址部分的第一個(gè)選址電路送出兩種電壓至光電耦合矩陣的第一行和第一列，選址部分的第N個(gè)選址電路也送出兩種電壓至光電耦合矩陣的第N行和第N列，于是光電耦合矩陣中的APD1N和APDN1經(jīng)光電耦合矩陣各控制電路使APD1N和APDN1被反偏置，將來自第一個(gè)用戶的光信號(hào)送至第N個(gè)用戶，將來自第N個(gè)用戶的光信號(hào)送至第一個(gè)用戶。其它類推。這樣便完成光通信交換。但值得提出的是除同行同列的APD，如APD11，APD22，APD33，……APDNN作為監(jiān)視和召開電視會(huì)議以外，每一個(gè)用戶在同一時(shí)間內(nèi)，只能與一個(gè)用戶通信，這與打電話是相同的，除了縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)原有功能保證外，本發(fā)明也加上了保證電路。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)可以從附圖及中詳細(xì)給出。
附圖1.總體示意圖圖1中，1為光電二極管組成的N×N光電耦合矩陣，3為加上選址電路的縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)作為選址部分，1與3經(jīng)縱橫座標(biāo)選址引線束2聯(lián)結(jié)起來。為了說明問題圖中畫出了每個(gè)用戶有自動(dòng)電話機(jī)4、光發(fā)射機(jī)終端11與半導(dǎo)體激光器光源13、光接收機(jī)終端12及光探測(cè)器14各一只。第一個(gè)用戶發(fā)射的光信號(hào)經(jīng)1×N光分路器19耦合至第一行的N個(gè)光電二極管(APD)15，第一個(gè)用戶接收的光信號(hào)是由第一列某個(gè)光電二極管(APD)15經(jīng)光纖給輸?shù)?。同理，第N個(gè)用戶光源送至第N行的每個(gè)光電二極管15，其光接收機(jī)接收來自第N列的某個(gè)光電二極管15的光信號(hào)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)用戶擬與第N個(gè)用戶進(jìn)行光通信時(shí)按照一般打自動(dòng)電話習(xí)慣;先用自動(dòng)電話機(jī)4撥號(hào)，縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)的用戶電路5便接通電話。但同時(shí)，主、被用戶電路上的各選址電路便各送出兩種電壓(圖中有箭頭的虛線)至光電耦合矩陣1的縱橫座標(biāo)，于是第一行第N列的APD1N和第N行第1列的APDN1被正電壓7反偏置，于是雙方光信道同時(shí)接通。此時(shí)雙方即可進(jìn)行光通信。電話機(jī)4可以用光覽中的兩根銅線接至縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)，亦可經(jīng)光纖送出，但進(jìn)入3之前須將光信號(hào)變成電信號(hào)。當(dāng)雙方通話完畢，只要雙方把話筒放回電話機(jī)上，全部光電部分即恢復(fù)原狀。
圖2?？v橫制自動(dòng)電話交換機(jī)3附加的選址電路原理圖。
例如當(dāng)?shù)谝粋€(gè)用戶電話機(jī)撥通第N個(gè)用戶時(shí)在交換機(jī)各用戶電路的選址繼電器24吸動(dòng)兩組簧片27與28，將兩種選址電壓25、26送至圖3的光電耦合矩陣1相應(yīng)的縱橫座標(biāo)，以便選通APD1N和APDN1其它用戶間交換類推。
圖3。光電二極管耦合矩陣1的原理圖圖中N×N每個(gè)座標(biāo)交叉點(diǎn)均相同。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)用戶與第N個(gè)用戶電話撥通后，由圖2第一個(gè)用戶電路附加的選址電路50送來的選址電壓25經(jīng)簧片27送至圖3第一列。選址電壓26經(jīng)簧片28接至第一行。圖2第N個(gè)用戶電路選址電路50送來的電壓25經(jīng)簧片27送至圖3的第N列，選址電壓26經(jīng)簧片28送至第N行，于是矩陣中的左下角和右上角兩處縱橫座標(biāo)交點(diǎn)的半導(dǎo)體三極管導(dǎo)通，繼電器31有電流通過便吸動(dòng)簧片34，APD1N與APDN1加上正電壓7而被反偏置，它們的光生電流經(jīng)前置放大器17放大，(亦可加再生、整形電路)，送至末級(jí)放大器9，驅(qū)動(dòng)激光器10，經(jīng)光纖18送至第一個(gè)用戶和第N個(gè)用戶的光接收機(jī)的光探測(cè)器14和終端12，便完成雙方光通信交換。繼電器29保證每一個(gè)用戶在同一時(shí)間內(nèi)只能與一個(gè)用戶進(jìn)行光通信。
圖4。本發(fā)明用于電視會(huì)議的原理圖。
由縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)可知，某個(gè)用戶撥自己的電話號(hào)碼是無用的，即圖3光耦合矩陣1中的同行同列縱橫座標(biāo)交叉點(diǎn)的光電二極管15，即APD11，APD22……APDNN在交換機(jī)中是無用的它們的電路也不同。我們正是利用它們作為對(duì)各用戶的監(jiān)視及電視會(huì)議用。如圖4所示，各用戶只要拿起電話機(jī)上話筒，則選址部分3的用戶電路附加的選址電路50便有選址電壓25、26經(jīng)簧片27、28選址線送送至該用戶所在的同行同列APD，經(jīng)放大后分別送至交換中心40中的各自的監(jiān)視顯示器42，各監(jiān)視顯示器42的圖象與話音則由攝象機(jī)41、麥克風(fēng)43送至復(fù)合器44，再分送至各放大器45經(jīng)選擇開關(guān)46撥至48位置，即可驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器10經(jīng)光纖18耦合至各用戶光接收機(jī)的光探測(cè)器14和用戶終端12，各用戶便可看到并聽到其它用戶的圖象和伴音，從而完成電視會(huì)議作用。再戶可在自己當(dāng)?shù)貐⒓与娨晻?huì)議。亦可將天線51接至復(fù)合器即可將廣播電視節(jié)目經(jīng)各放大器45送至各用戶。
圖5。舉例說明本發(fā)明兩個(gè)用戶進(jìn)行光通信交換的原理圖這是將圖3中的兩個(gè)座標(biāo)交叉點(diǎn)放大畫出的，不再詳述。
本發(fā)明的優(yōu)越點(diǎn)N×N光電耦合矩陣所用的光電二極管可用雪崩光電二極管APD或PIN光電二極管，如果用Ge-APD，它在1.3微米波長(zhǎng)工作，可響應(yīng)到約400Mb/s，因此可以交換來自用戶的相當(dāng)于3480話路的280Mb/s的數(shù)字化信號(hào)，也可以交換100MHz以上帶寬的模擬信號(hào)。由于采用光電耦合矩陣，進(jìn)交換機(jī)前無需將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電耦合矩陣由于采用光電二極管，交換的是光信號(hào)不會(huì)造成干擾。用APD時(shí)，隔離度可達(dá)80分貝，用PIN管可達(dá)60分貝。首選最好是APD，因?yàn)锳PD靈敏度高于PIN。用戶至交換中心的傳輸距離與用戶數(shù)量有關(guān)，以N＝10即10個(gè)用戶為例，用1.3微米波長(zhǎng)可以傳輸10公里，如果用戶在同一院內(nèi)，距離1公里以內(nèi)，用戶數(shù)量可增至30個(gè)，即N＝30。本發(fā)明再采用波分復(fù)用技術(shù)，如用三個(gè)光波長(zhǎng)，則用戶數(shù)量成倍增加。本發(fā)明可兼作召開電視會(huì)議用，甚為方便。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗玫碾娮釉怆姸O管、半導(dǎo)體激光器國(guó)內(nèi)已有成熟產(chǎn)品，縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)，很多單位都已安裝，只要加上選址電路即可作為選址部分使用，價(jià)格便宜，易于實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明絲毫不改變目前已有的打電話習(xí)慣，使用方便，具有很大的靈活性。光源亦可用發(fā)光工極管。
權(quán)利要求
1.一種寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，包括縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)，其特征在于由N×N光電二極管耦合矩陣[1]作為交換部分，在縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)加上選址電路[50]作為選址部分[3]。
2.按照權(quán)利要求
1所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)其特征在于N×N光電二極管耦合矩陣[1]可以由雪崩光電二極管APD[15]或者是PIN光電二極管所組成。
3.按照權(quán)利要求
1、2所述的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于將光信號(hào)用N個(gè)1×N的光纖型光分路器[8]與同行的N個(gè)光電二極管[15]耦合。
4.按照權(quán)利要求
1、2所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于N×N光電二極管耦合矩陣[1]中的縱橫座標(biāo)有規(guī)定的選址電壓[25]和[26]，經(jīng)選址引線[27]和[28]聯(lián)結(jié)。
5.按照權(quán)利要求
1所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于N×N光電二極管耦合矩陣[1]，中的每一單元均有控制光電二極管工作的控制線路，由半導(dǎo)體三極管[35]、繼電器[31]及其控制的簧片[32]及[34]組成。
6.按照權(quán)利要求
[1]所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于在縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)的用戶電路[5]加上選址電路[50]，它可以由各種電子器件組成。
7.按照權(quán)利要求
1所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，其特征在于為了保證N×N光電二極管耦合矩陣[1]保證在同一時(shí)間內(nèi)，一個(gè)用戶只能與一個(gè)用戶進(jìn)行光通信交換，利用在各行各列各裝一只繼電器[29]和[31]所保證。
8.按照權(quán)利要求
1所說的寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)可用來召開電視會(huì)議，收看廣播電視，其特征在于利用N×N光電極管耦合矩陣「1」中的同行列的光電二極管「15」即APD11，APD22，…APDNN或PIN11，PIN22，…PINNN完成的。
專利摘要
一種寬帶綜合光纖通信網(wǎng)交換機(jī)，是光纖通信組網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。本發(fā)明是以現(xiàn)有的縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)作選址部分，及N×N光電二極管耦合矩陣組成的。本發(fā)明通過所加選址電路，使在縱橫制自動(dòng)電話機(jī)中的一條話路上主、被叫用戶電路各送出兩種電壓至N×N光電二極管耦合矩陣相應(yīng)的兩個(gè)縱橫坐標(biāo)，經(jīng)控制電路使N×N光電二極管矩陣的兩個(gè)坐標(biāo)交叉點(diǎn)的光電二極管工作，形成上、下行兩條光信道，完成光電交換?？山粨Q280mb/s或100m Hz以上的光載信息，隔離度可達(dá)60-80dB。
文檔編號(hào)H04Q9/00GK86101257SQ86101257
公開日1986年9月10日 申請(qǐng)日期1986年2月26日
發(fā)明者馬迅 申請(qǐng)人:馬迅導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan