同じ一対の電話用光トランシーバーで、複数の電話回線を伝送できます。複数の人の声をそのまま混ぜ合わせるわけではなく、電話回線ごとに異なる色の光を割り当てる必要もありません。デジタル電話用光トランシーバーは、各音声チャネルと通話状態を個別に処理し、取り決められた規則に従ってデータを1本の伝送ビットストリームにまとめます。対向側はその規則を認識し、内容を対応する電話回線へ戻します。この過程を理解することで、「電話回線数」「光ファイバー1本」「帯域幅」がそれぞれ実際に何を意味するのかを判断できます。
まず、音声と通話状態を区別する
工場の事務所にある3回線のアナログ内線を、離れた当直室まで延長する場合を考えてみましょう。PBXの3つのアナログ内線ポートを近端装置に接続し、遠端の3つの電話ポートを3台の電話機に接続します。各回線は独立した通話を扱います。容量を増やすために3本の電話回線を1つのポートに接続することはできません。通常、両端とも送信機能と受信機能を備えているため、「送信機」「受信機」という名称を、一方が常に話すだけで、もう一方が常に聞くだけという意味に解釈してはいけません。
音声は時間とともに変化する電気信号である一方、オフフック、オンフック、着信呼出しは通話状態です。音声だけを送信しても、着信できなかったり、回線を正常に解放できなかったりする場合があります。装置はローカル側の状態を検出して対向側に伝送し、対向側の電話インターフェースが対応する動作を行う必要があります。呼出電圧そのものを光ファイバーで直接伝送するわけではありません。光ファイバーは伝送情報を運び、遠端ではローカルの電源とインターフェース回路を使って回線状態を再現します。
アナログ音声がデジタルデータになる仕組み
サンプリングは、一定の周期に従って、その時点ごとの音声波形の値を記録することと考えられます。その後、量子化と符号化によって、これらの値を数値として表現します。音声はコーデック回路に入力されると、順序付けられたデジタルデータになります。受信側は同じ規則に従って音声を復元し、インターフェース回路を通して電話回線に出力します。入力フィルタリング、サンプリング、符号化、出力の復元はいずれも音声に影響するため、「デジタル伝送」を誤りがないことの保証と見なすことはできません。
説明用の例としてG.711の音声符号化を用いると、毎秒8000サンプル、1サンプル当たり8ビットは、各方向で64 kbit/sの音声符号化データに相当します。これは計算方法を説明するための例にすぎません。特定の電話用光トランシーバーがこの符号化を使用していることを示すものではなく、光リンク全体に必要な速度がこの値だけでよいという意味でもありません。実際の製品の符号化方式、追加の信号情報、フレーム構造、オーバーヘッドは、該当モデルの資料で確認する必要があります。
時分割多重化で3つの音声が混ざらない理由
時分割多重化とは、複数のチャネルが取り決められた順序で伝送時間を使用することです。繰り返されるデータフレームを、番号の付いたトレーとして考えることができます。電話回線1、2、3のデータの一部がそれぞれの位置に入り、受信側はフレーム境界と各位置の用途を認識するため、それぞれを個別に取り出せます。実際のフレームには同期、制御、検出などの情報が含まれる場合もあり、必ずしも図に示す簡略化された3つのスロットで構成されているわけではありません。
この方式では、最初の利用者が話し終わるまで次の利用者が話せないということはありません。各音声チャネルは継続的に処理され、伝送装置はより細かい時間単位でデータを整理するため、複数の利用者が同時に通話できます。ビットストリーム内で順番にデータを配置することと、利用者が交代で電話を使うことは、まったく異なります。受信側のバッファリングと復元処理にもタイミング要件があるため、「同時通話」ができることから遅延がゼロだと結論付けることはできません。
分離多重化は、その逆の処理です。受信側はまず伝送データと同期を復元し、次にチャネルの規則に従って各チャネルに属する内容を取り出し、対応する復号処理と電話インターフェースへ送ります。両端のチャネル対応が一致していないと、ある番号に発信した際に別の電話機が鳴る、あるチャネルで音声が聞こえない、通話が誤った回線につながる、といったことが起こり得ます。物理的な光リンクが接続できることは、共通の伝送部分が一定の条件を満たしていることを示すだけであり、チャネルの対応関係や通話サービスがすでに正しいことを意味しません。
波長分割多重化が解決するのは別のレイヤーの問題
波長分割多重化は、異なる波長の光で1本の光ファイバーを共有する方式です。一般的には、異なる光チャネルをまとめたり、適切な1芯型の対向装置で2つの伝送方向を区別したりするために使われます。デジタルビットストリーム内で電話チャネルをどのように配置するかとは、仕組みのレイヤーが異なります。1つの光チャネル内でも複数の電話回線を多重化できるため、一般的な電話用光トランシーバーの説明として「1波長につき電話1回線」とすることはできません。
2芯型装置では通常、ローカル側の送信を遠端側の受信に接続し、各方向の信号をそれぞれ別の光ファイバー芯線で伝送します。1芯双方向装置では、対向するモデルの組み合わせ、送受信波長、装置間の相互接続条件を確認する必要があります。図は原理を比較するためのもので、すべての製品に共通の波長を割り当てるものではありません。光コネクターと公称伝送距離が同じでも、異なる伝送システムに属する2台の装置間で相互接続できるとは限りません。
電話回線数、光伝送速度、サービス帯域幅の確認方法
例として、16回線のシステムで各回線が各方向に64 kbit/sの音声符号化を使用する場合、音声符号化データの合計は1024 kbit/sとなります。伝送にはフレーム化、同期、信号情報などのオーバーヘッドもあるため、この合計値をそのまま光モジュールの速度や装置容量の判断に用いることはできません。別の符号化方式を使用する場合や、Ethernetなどのサービスを追加する場合には、リソースの構成が異なることがあり、同じ単純な掛け算をそのまま適用し続けることはできません。
チャネル数が固定された装置では、利用者が各通話の帯域幅を自由に調整できない場合があります。光ポートに空き容量があっても、電話機を追加できるとは限りません。十分な数の電話インターフェース、コーデックと処理のリソース、遠端側の対応する設定、そして装置が明示的にサポートする拡張方法も必要です。ネットワークインターフェースを備えたマルチサービス装置では、インターフェース速度だけから、電話サービスとネットワークサービスが同時にそれぞれの公称性能をすべて発揮できると推測することはできません。
また、電話用光トランシーバーは、それ自体がVoIPゲートウェイ、SDH装置、またはQoSスケジューリング機能を備えたスイッチと同等というわけではありません。一般的なアナログ回線の延長、IPを介した音声アクセス、E1アクセスでは、それぞれインターフェースとプロトコルを確認する必要があります。購入時には、伝送可能距離だけを尋ねるのではなく、アナログ内線を延長したいのか、IP電話システムに接続したいのかを明示し、それに対応する構成を供給元に提示してもらうべきです。
3回線の同時通話で多重化の結果を検証する
まず、受光電力の要件を満たす短距離リンクで、一対の装置、正常動作が確認済みのPBX内線ポート、正常動作が確認済みの電話機を使い、1チャネルを試験します。次にチャネルを1つずつ追加し、近端ポート、内線番号、遠端ポートの対応表を記録します。1回線ずつ発信し、対象の電話機だけが鳴ることを確認します。接続後は双方向の音声を確認し、その後、両側からそれぞれ個別に終話して、回線が正しく解放されるかを確認します。
次に、複数のチャネルで同時に通話し、漏話、誤った電話機の呼出し、片方向の音声不通、他の電話回線の使用中に特定のチャネルが途切れる現象がないかを確認します。発信者番号通知、FAX、その他の信号機能は個別に検証する必要があり、通常の音声通話を1回行うだけでは、すべての互換性試験の代わりにはなりません。すべてのチャネルが同時に異常になる場合は、まず共通の電源、光伝送路、同期を確認します。1つのチャネルだけに異常がある場合は、正常な電話機、短いケーブル、対応するポートに入れ替えて、問題箇所を特定します。
チャネルや信号の誤りを隠すために、むやみにゲインを調整しないでください。変更する条件は一度に1つだけとし、変更前後のアラーム、設定、結果を保存してください。電話回線には呼出電圧がかかる場合があります。また、光ポートを直接のぞき込んではいけません。測定と配線は装置のマニュアルに従い、適切な技能を持つ担当者が実施する必要があります。受入検査は実際の回線とサービスの要件に基づいて行うべきであり、原理図を現場試験の代わりにすることはできません。
飛暢科技の製品資料との照合方法
飛暢科技 電話専用光トランシーバーシリーズ は、回線数と設置形態を選ぶ際の出発点として利用できます。その中の FCP-O16/FCP-S16卓上型製品ページ には、1–16個のFXO/FXSインターフェースとネットワーク管理のオプションが記載されています。この資料はポートの役割や構成の確認に役立ちますが、図がそのモデルの実際のフレーム構造や内部回路を使用していることを示すものではありません。具体的な符号化、チャネルの対応関係、光ポートの構成、オプション機能は、発注前に該当する資料で確認してください。
資料に関する注記：一般的な音声符号化の参考資料 ITU-T G.711。本記事の計算は説明用の例です。製品の機能・性能は上記の公式サイトのページに基づき、実際の構成と照合して確認する必要があります。2つの図は一般的な機能の説明図であり、実測結果、分解画像、特定モデルの構造図ではありません。本記事では、各電話回線を波長と1対1で結び付け、多重化を任意の容量拡張と同一視していた元の説明を訂正しています。
中国語の技術記事から翻訳。原文初公開：2024-12-06。原文最終改訂：2026-10-13T13:49:23+08:00。 中国語の原文を読む
