DE4131009C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Intrusionen auf einer Informationen übertragenden optischen Verbindungsfasern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Intrusionen auf einer Informationen übertragenden optischen VerbindungsfasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von
Intrusionen auf einer Informationen mit Hilfe von Lichtwellen
übertragenden optischen Verbindungsfaser, an deren einem Ende
eine Hauptwelle, die eine für die zu übertragende Information
repräsentative Modulation trägt, eingespeist wird, so daß
diese Welle über die Verbindungsfaser an das andere Faserende
geleitet wird und damit eine diese Informationen übertragende
optische Verbindung zwischen diesen beiden Enden vorliegt,
und bei der an einem Hilfwelleneinspeisepunkt außerdem eine
mit einer Testmodulation beaufschlagte Hilfswelle eingespeist
wird, die durch die Verbindungsfaser an das jeweils andere
Ende geleitet wird und gegenüber den Kopplungseigenschaften
der Hauptwelle unterschiedliche Kopplungseigenschaften auf
weist, die so ausgewählt sind, daß eine eine Intrusion auf
dieser Verbindungsfaser darstellende Störung die Verbindungs
faser zumindest teilweise daran hindert, die Hilfswelle über
die Intrusionsstelle hinaus weiterzuleiten, so daß sich ein
an den Hilfswelleneinspeisepunkt der Verbindungsfaser durch
Rückstreuung gelangender Bruchteil des Hilfswellenlichts zum
Zwecke der Intrusionsstellenlokalisierung ermitteln läßt,
welche die Form einer Messung einer unbekannten, den Abstand
zwischen dem Hilfswelleneinspeisepunkt und der Intrusions
stelle angebenden Interventionsentfernung hat. Dieses Verfah
ren findet Anwendung, wenn zu übertragende Informationen
gegen Versuche einer Entnahme und/oder einer Veränderung
geschützt werden sollen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Die Übertragung solcher Informationen wird oft dank einer
optischen Verbindung realisiert, in deren Rahmen eine Infor
mationen tragende Lichtwelle über eine erhebliche Entfernung
durch eine optische Faser geleitet wird. Letztere wird nach
folgend "Verbindungsfaser" genannt.
Obwohl der Schutz der zu übertragenden Information leichter
wird, wenn die Übertragung über eine solche Verbindung als
über andere Übertragungsmittel vor sich geht, so stellt sich
den Technikern aber selbst in diesem Fall ein schwieriges
Problem. Man weiß nämlich, daß es nicht notwendig ist, die
Verbindungsfaser zu schneiden, um einen kleinen Bruchteil des
Lichts der Informationsträgerwelle zu entnehmen. Diese Ent
nahme kann insbesondere dank einer Krümmung durchgeführt
werden, die man an diese Faser legt und die den Bruchteil des
zu entnehmenden Lichts entweichen läßt. Dieser Bruchteil
ermöglicht es, Kenntnis von den übertragenen Informationen zu
nehmen, ohne daß es hierfür notwendig würde, in markanter
Weise die Welle zu beeinflussen, die am Austritt der Faser
empfangen wird. Dieser Vorgang stellt ein passives Eindrin
gen, d. h. eine sogenannte Intrusion dar.
Es ist auch möglich, in der gleichen Weise ein aktives Ein
dringen vorzunehmen, indem man Licht in die Seele der Verbin
dungsfaser einführt, um die übertragenen Informationen zu
verändern.
Kann man also solche Eindringvorgänge nicht verhindern, so
versucht man, diese zu erfassen und sie zu lokalisieren.
Insbesondere wurde zur Realisierung einer solchen Erfassung
vorgeschlagen, in die Verbindungsfaser außer einer die Infor
mationen tragenden, optischen Hauptwelle, die sich in der
Seele dieser Faser fortpflanzt, eine Hilfswelle einzuführen,
die sich in einer in dieser Faser gebildeten Ringführung
fortpflanzt, die diese Seele umschließt. Für den Fall, daß
man über die Krümmung dieser Faser einzudringen versucht,
wird es möglich, eine Abschwächung der empfangenen Hilfswelle
zu ermitteln, bevor eine Entnahme oder eine Veränderung der
von der Hauptwelle übertragenen Informationen möglich wird.
Solche Detektionsverfahren sind insbesondere in den folgenden
Dokumenten beschrieben:
- - EP-A-0 083 843 (Corning)
- - US-A-4 134 642 (Kapron)
- - Französische Patentanmeldung FR-A-2 635 876 und ihre entsprechende amerikanische US-4 986 629 (Aug´).
Aus WO-88/08651 A1 ist ein Überwachungssystem bekannt, in dem
ein sich zyklisch änderndes Testsignal, also eine CW-modu
lierte Hilfswelle, am einen Ende einer Glasfaser eingespeist
und am entgegengesetzten Ende dieser Glasfaser zumindest
teilweise reflektiert wird. Das reflektierte und zurückgekom
mene Signal wird dann phasenmäßig mit dem ausgesandten Test
signal verglichen. Eine Änderung in der Phasendifferenz
zwischen den beiden verglichenen Signalen bedeutet eine
Längenänderung der Glasfaser. Dieses bekannte Überwachungssy
stem beinhaltet aber nicht die Feststellung einer Intrusion
oder die Lokalisierung einer Intrusionsstelle auf der Glasfa
ser in bezug auf den Einspeisepunkt der CW-modulierten Hilfs
welle.
Die Ortung einer Intrusionsstelle auf einer Glasfaser in
bezug auf einen Testsignaleinspeisepunkt ist aus FR 24 53 403
A1 bekannt, wobei an der Einspeisestelle impulsförmige Test
signale ausgesendet werden und durch Zeitmessung eines an
einer Intrusionsstelle rückgestreuten, wieder empfangenen
Anteils eines solchen Impulses der Abstand bis zur Intru
sionsstelle ermittelt wird. Die bei diesem bekannten Intru
sionsstellen-Ortungsverfahren angewandte Ortsermittlung
mittels Impulsen und Laufzeitmessung erfordert ein sehr
breites Modulationsfrequenzband und außerdem eine gepulste
Hilfswellenquelle mit einer Leistung, welche diejenige der
Hauptwellenquelle, auf der also das Informationssignal über
tragen wird, um Größenordnungen übersteigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnelle
Feststellung und Lokalisierung einer Intrusion auf einer
Informationsübertragungsstrecke mit optischer Verbindungsfa
ser zu schaffen, wobei nicht von einer sonst für diesen Zweck
erforderlichen Quelle impulsförmiger Testsignale Gebrauch
gemacht werden muß, die ihrer Art nach bekanntlich eine im
Vergleich zur Informationssignalquelle extrem hohe Leistung
aufweist und eine sehr breitbandige Modulation der Hilfswelle
bedingt.
Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren gemäß der
eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß die Testmodulation der am Hilfswelleneinspeise
punkt ausgesendeten Hilfswelle durch wenigstens ein bei einer
niederfrequenten Testfrequenz periodisches Testsendesignal
gebildet wird, daß die Phase eines am Hilfswelleneinspeise
punkt ankommenden Testempfangssignals, mit dem die rückge
streute Hilfswelle bei der Testfrequenz moduliert ist, über
wacht wird, daß die Phasenlage dieses Testempfangssignals in
bezug auf die Phasenlage des am Hilfswelleneinspeisepunkt
eingegebenen Testsendesignals gemessen wird, daß bei Auftre
ten einer eine Intrusion kennzeichnenden raschen Phasenlagen
änderung des Empfangstestsignals von der vorher bestehenden
Phasenlage zu einer neu entstandenen Phasenlage letztere
repräsentativ für die Abszisse (Ortskoordinate) der Intru
sionsstelle in bezug zum Hilfswelleneinspeisepunkt der Ver
bindungsfaser ist, daß die neu entstandene Phasenlage des
Testempfangssignals gemessen wird und daß aus diesem gemesse
nen Wert der neu entstandenen Phasenlage auf die Abszisse der
Intrusionsstelle geschlossen wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur
Durchführung des angegebenen Verfahrens. Die Merkmale und
eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Vorrichtung sind in
den Ansprüchen 9 und 10 angegeben.
Anhand der beigefügten schematischen Figuren soll nun be
schrieben werden, wie sich die Erfindung verwirklichen läßt,
wobei selbstverständlich die Elemente und die genannten
Anordnungen, wie sie dargestellt sind, nur als Ausführungs
beispiel anzusehen sind.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtdarstellung einer optischen Verbin
dung zur Verwirklichung des Verfahrens nach der Erfindung;
Fig. 2 zeigt drei Diagramme, die die Veränderung der Phase
eines Testempfangssignals auf den Ordinaten als Funktion
eines Interventionsabstandes auf der Abszisse darstellen.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Vorrichtung zur Informationsübertra
gung auf einer optischen Faser mit Detektierung einer Intru
sion folgende Elemente, die hinsichtlich ihrer angegebenen
Funktionen an sich bekannt sind:
- - Einen Hauptlaser 2 zur Aufnahme eines zu übertragenden Informationssignals SI und infolgedessen zur Aussendung einer durch dieses Informationssignal modulierten Hauptwelle OP;
- - eine optische, eine Verbindungsfaser 14 bildende Faser;
- - ein Kopplersystem 10, um die Hauptwelle OP in diese Verbindungsfaser einzuführen;
- - einen Hauptempfänger 16, um die Hauptwelle zu empfangen, die durch diese Verbindungsfaser geleitet wurde.
Die Gesamtheit dieser Elemente 2, 14, 10 und 16 stellt eine
optische Verbindung dar. Es ist bekannt, dieser Verbindung
Überwachungsmittel zuzuordnen, um eine eventuelle Intrusion
zu erfassen und zu lokalisieren.
Nach der Erfindung umfassen diese Überwachungsmittel bei
spielsweise folgende Elemente:
- - Einen Testgenerator 4, der ein sinusförmiges Testsendesignal SM bei einer Testfrequenz liefert, die im Bereich niedriger Frequenzen liegt;
- - einen Hilfslaser 6 zur Aufnahme des Testsendesignals und infolgedessen zum Aussenden eines Hilfslichts auf einer Wellenlänge, die größer als diejenige der Hauptwelle OP ist, wobei eine Hilfswelle OA eine durch dieses Testsendesignal gebildete Modulation trägt;
- - einen Hilfsempfänger 8, der eine Lichtwelle von gleicher Wellenlänge wie diejenige der Hilfswelle empfängt und ein Testempfangssignal liefert, weiches repräsentativ für eine Modulation dieser Lichtwelle bei der Testfrequenz ist;
- - das Kopplersystem 10 zum Koppeln nicht nur des Hauptlasers 2, sondern auch des Hilfslasers 6 und des Hilfsempfängers 16 mit einem Ende 13 der Verbindungsfaser 14;
- - und ein Phasenmeßgerät 12 zum Messen der Phase des Testempfangssignals, wobei dieses Organ vorzugsweise mit Hilfe eines Synchrondetektors gebildet ist.
Die Faser 14 ist vorteilhaft monomodal bei den beiden verwen
deten Wellenlängen.
Allgemein umfaßt das durch diese Vorrichtung verwirklichbare
Verfahren in an sich bekannter Weise die folgenden Vorgänge:
- - Einspeisen einer Hauptwelle OP in ein erstes Ende der Verbindungsfaser 14, damit diese Welle bis zu einem zweiten Ende 15 dieser Faser geführt wird. Diese Hauptwelle trägt eine Modulation SI, die repräsentativ für eine Information zur Realisierung einer optischen Verbindung ist, welche diese Information zwischen diesen beiden Enden überträgt;
- - Einspeisen einer Hilfswelle OA in einen Hilfswelleneinspeisepunkt 13, welcher vorzugsweise wie im gegebenen Beispiel das erste der beiden Enden der Verbindungsfaser ist. Diese Welle wird durch diese Faser bis zum anderen Ende 15 dieser letzteren geleitet. Sie besteht aus einem Hilfslicht und verfügt über eine "Kopplungscharakteristik", die unterschiedlich zu einer "entsprechenden Kopplungscharakteristik" der Hauptwelle OP ist. Die Bedeutung dieses Ausdrucks ist der folgende: Diese Kopplungscharakteristiken stellen die Kopplungsmöglichkeiten dieser Wellen mit dem Außenraum dieser Verbindungsfaser für den Fall dar, bei dem eine Intervention an der Faser vorgenommen und sich die Gefahr ergeben würde, eine solche Kopplung an einer Interventionsstelle auftreten zu lassen. Sie werden beispielsweise, wie später noch angegeben wird, derart gewählt, daß man die folgenden Effekte erreicht: in einem ersten Fall, bei dem allein die Ermittlung einer Intrusion gesucht würde, besteht der zu erzielende Effekt darin, daß jede zu ermittelnde Intervention die Fortpflanzung eines wesentlichen Bruchteils der Hilfswelle unterbindet, der vorzugsweise mehr als 20% ihrer Energie ausmacht. Im zweiten Fall, bei dem jede Intrusion lokalisiert werden soll, besteht der zu erreichende Effekt darin, daß eine Intervention in sicherer Weise verhindert, daß sich die Hilfswelle OA in der Verbindungsfaser 14 über den Interventionspunkt hinaus fortpflanzt, wenn diese Intervention diese Faser ausreichend beeinflußt, um es zu ermöglichen, daß die Hauptwelle OP mit einem äußeren System 18, das für die optische Verbindung fremd ist, gekoppelt wird. Eine solche Intervention würde eine Intrusion an dieser Verbindung realisieren;
- - und Überwachung eines Bruchteils des Hilfslichts, das an ein Ende der Verbindungsfaser 14 gelangt, um gegebenenfalls diese Intrusion zu lokalisieren. Eine solche Lokalisierung nimmt die Form einer Messung einer unbekannten Interventionsentfernung x an, die diejenige des Interventionspunktes 17, ausgehend vom Hilfswelleneinspeisepunkt 13 ist.
Nach der Erfindung wird beim Vorgang des Einspeisens der
Hilfswelle OA letztere in die Verbindungsfaser 14 anhaltend
eingespeist und trägt eine Modulation. Letztere wird wenig
stens durch ein Testsendesignal SM gebildet, das bei einer
Testfrequenz periodisch ist. Hinsichtlich des Überwachungs
vorgangs umfaßt dieser den Empfang einer rückgestrahlten
Welle OR, die durch einen Bruchteil des Hilfslichts, das
durch die Verbindungsfaser 14 gegen den Hilfswelleneinspeise
punkt 13 rückgestreut wurde, gebildet wird. Sie umfaßt im
übrigen eine Messung der Phasenlage A eines Testempfangssi
gnals SR, mit dem die rückgestreute Welle bei der Testfre
quenz moduliert ist. Diese Phase wird bezüglich des Testsen
designals SM gemessen.
In Abwesenheit einer Intrusion weist diese Phasenlage einen
im wesentlichen konstanten oder sich nur sehr langsam verän
dernden Wert auf. Im Falle einer Intrusion nimmt die Lage der
Phase sehr viel rascher und zwar in dem Ausmaß ab, wie eine
Krümmung oder äquivalente, stärker werdende Veränderung an
der Faser vorgenommen wird. Die Feststellung dieser raschen
Verminderung stellt das Erfassen einer Intrusion dar.
Der Endwert der Phasenlagenverminderung nimmt ab, wenn die
Intrusionsstellenentfernung vom Hilfswelleneinspeisepunkt
zunimmt. Diese Möglichkeit der Lokalisierung bildet einen
wesentlichen Vorteil der vorliegenden Erfindung; das Erfassen
der Intrusion kann gegebenenfalls durch bekannte Mittel
vorgenommen werden. Im Rahmen des Verfahrens nach der Erfin
dung sind darüber hinaus vorzugsweise die folgenden Vorkeh
rungen zu treffen:
- - Die unterschiedlichen Kopplungscharakteristiken der
Hauptwelle OP und der Hilfswelle OA sind deren optische
Wellenlängen, die jeweils eine Hauptwellenlänge und eine
Hilfswellenlänge darstellen. Diese Hilfswellenlänge wird
gewählt, damit das Produkt lk kleiner als zwei wird. In
diesem Produkt bedeutet l die Länge der Verbindungsfaser
14 oder wenigstens den in Betracht gezogenen Maximalwert
des Interventionsabstandes x. k stellt den längebezogenen
Dämpfungskoeffizienten eines Lichtes, das diese
Wellenlänge in der Faser hat, dar. Man muß jedoch
verstehen, daß nach einer davon abweichenden Variante der
Erfindung Kopplungscharakteristiken auch durch
unterschiedliche Fortpflanzungsmoden der beiden Wellen
gebildet werden können.
Letztere könnten die gleiche Wellenlänge haben, die Hilfs welle könnte beispielsweise sich in einem Ringleiter fort pflanzen, der in der Verbindungsfaser um und unter Abstand einer Axialführung gebildet wäre, die von der Hauptwelle durchlaufen würde. - - Für den Fall, wo die beiden Wellen sich entsprechend ein und dem gleichen Mode fortpflanzen, ist die Länge der Hilfs welle größer als die Länge der Hauptwelle. Diese Wellen längen liegen beispielsweise benachbart 1500 und 1300 nm für den Fall allgemein zur Zeit verwendeter monomodaler Fasern.
- - Eine Testfrequenz liegt zwischen 20% und 90% einer V/4l ausmachenden Grenzfrequenz, wobei V die Fortpflanzungs geschwindigkeit des Hilfslichts in der Verbindungsfaser 14 und l die Länge dieser Faser ist. Diese Testfrequenz ist diejenige dieses Testsendesignals, wenn dieses eindeutig bestimmt ist. Wenn mehrere Sendetestsignale verwendet werden, so liegt die niedrigste Testfrequenz in den angegebenen Grenzen.
- - Die Phasenmessung ist eine Synchronerfassung des Empfangs testsignals SR der optischen Stärke der reflektierten Welle.
- - Das Einspeisen der Hilfswelle OA und das Testsendesignals SM, welches diese Welle moduliert, werden während einer Einspeise dauer von wenigstens einer hundertstel Sekunde verlängert, wobei zu verstehen ist, daß größere Dauer und selbst eine kontinuierliche Einspeisung im allgemeinen bevorzugt werden.
Das gerade durch seine Hauptschritte beschriebene Verfahren
verwendet die hintere Rayleigh-Diffusion, welche die Fort
pflanzung der Hilfswelle OA begleitet und die die reflektierte
Welle OR erzeugt. Diese letztgenannte Welle wird gebildet
durch die Überlagerung der Elementarwellen, die durch jedes
der aufeinanderfolgenden Stücke der Verbindungsfaser reflektiert
bzw. rückgestreut werden. Bezüglich der durch ein Stück benach
bart dem Ende der Hilfseinspeisung 13 rückgestrahlten Elementar
welle wird die Elementarwelle, die durch ein Stück der gleichen
Länge rückgestrahlt wird, das unter einer Entfernung z von diesem Ende sich
befindet, um einen Faktor e-2kz abgeschwächt
und weist eine zeitliche Verzögerung 2z/V auf, wobei V die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Hilfslichts in der Ver
bindungsfaser ist. Wenn das Testsendesignal von der Form
Kosinus (wt) ist, wird das Empfangstestsignal proportional
zu Kosinus (wt+A), wobei A die zu messende Phase ist.
Wenn die Verbindungsfaser 14 im Rahmen einer Intrusion eine
starke Krümmung an einem Interventionspunkt 17 erfährt, der
unter einer Entfernung x vom Ende 13 angeordnet ist, so wird
diese Krümmung das Hilfslicht von dieser Faser nach außen
entweichen lassen. Keine Rückstreuung oder Reflektierung
dieses Lichts wird also möglich, wenn man von diesen Stücken
dieser Faser ausgeht, die sich hinter diesem Punkt befinden.
Das Empfangstestsignal SR wird bis auf einen Koeffizienten
gegeben durch den folgenden Ausdruck:
Fig. 2 zeigt auf den Ordinaten die Tangente tgA der Phase A
dieses Signals, und dies als Funktion der zu bestimmenden
Interventionsentfernung x, die auf den Abszissen in Kilo
metern aufgetragen ist. Die Diagramme 20, 22 und 24 dieser
Figur wurden durch Berechnung für die folgenden Werte des
Koeffizienten k jeweils erhalten:
0,5 dB/km, 0,3 dB/km und 0,2 dB/km.
Eine Messung der reflektierten oder rückgestreuten Intensität
kann die Lokalisierung vervollständigen. Letztere kann nur
vorgenommen werden, wenn eine Intrusion oder ein Eindringen
erfaßt oder durch andere Mittel vermutet worden ist.
Hinsichtlich der Genauigkeit der Lokalisierung ist der Haupt
parameter das Verhältnis der Reichweite der Messung, d. h.
im allgemeinen der Länge l der Verbindungsfaser 14 zur
Abschwächungslänge l/k dieser Faser für das Hilfslicht.
Über eine Grenzlänge l = 2/k hinaus ist die Phase A praktisch
nicht empfindlich für die Intrusion und ihr Messen ermöglicht
also die Lokalisierung nicht mehr.
Diese Grenzlänge beträgt 18 km für eine Dämpfung von
0,5 dB/km und würde 45 km für eine Dämpfung von 0,2 dB/km
erreichen.
Im übrigen nimmt die Genauigkeit der Lokalisierung mit w²
zu, d. h. wie das Quadrat der Testfrequenz, was einen dazu
bringt, eine erhöhte Frequenz zu wählen.
Diese Lokalisierung wird jedoch mehrdeutig, wenn diese
Frequenz einen Grenzwert, der V/4l beträgt, überschreitet.
Darum sollte, außer wenn eine komplementäre Messung es
ermöglicht, diese Doppeldeutigkeit zu beheben, diese
Frequenz vorzugsweise zwischen etwa 50 bis 75% der Grenz
frequenz liegen. Das heißt, daß die Wellenlänge der Modulation,
die durch das Testsendesignal in der Verbindungsfaser gebildet
wurde, benachbart dem Sechs- bis Achtfachen der Länge dieser
Faser sein muß.
Die Stärke der rückgestreuten Welle liegt in der Größen
ordnung von dem Tausendstel derjenigen der Hilfswelle.
Darum werden der Hilfslaser 6 und das Kopplungssystem 10
so gewählt, daß sie eine starke Leistung senden und die
Kopplungsverluste klein werden lassen.
Komplementäre Distanzmessungen können vorgenommen werden,
indem man die Hilfswelle durch mehrere Sendetestsignale
gleichzeitig oder aufeinanderfolgend moduliert, wobei diese
Signale eine kleine Anzahl unterschiedlicher Testfrequenzen
darstellen. Diese Zahl scheint man auf drei begrenzen zu
müssen. Solche komplementären Messungen können es erlauben,
eine Intrusion selbst für den Fall zu lokalisieren, wo die
Hilfswelle sich noch, obwohl sehr viel schwächer, über den
Interventionspunkt fortpflanzen würde.
Hierzu kann das folgende Dokument genannt werden:
H. GHAFOORI-SHIRA und T. OKOSCHI
Optical Frequency Domain Reflectometry
Optical and Quantum Electronics 18, S. 265 (1986).
H. GHAFOORI-SHIRA und T. OKOSCHI
Optical Frequency Domain Reflectometry
Optical and Quantum Electronics 18, S. 265 (1986).
Dieses Dokument beschreibt eine Messung in Amplitude und
in Phase der Rückstreuung eines optischen modulierten Signals
entsprechend dem frequenzaufgelösten Reflektometrieverfahren
(OFDR: Optical Frequency Domain Reflectometry). Durch dieses
Verfahren ermöglicht die Analyse über einen großen Frequenz
bereich des rückgestreuten Signals es, durch Fourier-Trans
formation die lokale Transmissionscharakteristik einer
optischen Faser zu erhalten. Die hierfür verwendete Vor
richtung kann im Labor realisiert werden, ist jedoch zu
kompliziert, um für industrielle Zwecke realisiert werden
zu können. Das Verfahren zur Lokalisierung der Krümmung
gemäß der Erfindung nutzt selbst ebenfalls die hintere
Rayleigh Diffusion. Es umfaßt jedoch eine Retrodiffusions
messung bei einer eindeutigen oder einzigen Testfrequenz
oder bei einer kleinen Anzahl solcher Frequenzen. Es kann dank
dessen mit Hilfe einer wesentlich einfacheren Vorrichtung
verwirklicht werden.
Claims (11)
1. Verfahren zur Überwachung von Intrusionen auf einer
Informationen mit Hilfe von Lichtwellen übertragenden opti
schen Verbindungsfaser, an deren einem Ende eine Hauptwelle,
die eine für die zu übertragende Information repräsentative
Modulation trägt, eingespeist wird, so daß diese Welle über
die Verbindungsfaser an das andere Faserende geleitet wird
und damit eine diese Informationen übertragende optische
Verbindung zwischen diesen beiden Enden vorliegt, und bei der
an einem Hilfwelleneinspeisepunkt außerdem eine mit einer
Testmodulation beaufschlagte Hilfswelle eingespeist wird, die
durch die Verbindungsfaser an das jeweils andere Ende gelei
tet wird und gegenüber den Kopplungseigenschaften der Haupt
welle unterschiedliche Kopplungseigenschaften aufweist, die
so ausgewählt sind, daß eine eine Intrusion auf dieser Ver
bindungsfaser darstellende Störung die Verbindungsfaser
zumindest teilweise daran hindert, die Hilfswelle über die
Intrusionsstelle hinaus weiterzuleiten, so daß sich ein an
den Hilfswelleneinspeisepunkt der Verbindungsfaser durch
Rückstreuung gelangender Bruchteil des Hilfswellenlichts zum
Zwecke der Intrusionsstellenlokalisierung ermitteln läßt,
welche die Form einer Messung einer unbekannten, den Abstand
zwischen dem Hilfswelleneinspeisepunkt und der Intrusions
stelle angebenden Interventionsentfernung hat, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Testmodulation der am Hilfswellenein
speisepunkt (13) ausgesendeten Hilfswelle (OA) durch wenig
stens ein bei einer niederfrequenten Testfrequenz periodi
sches Testsendesignal (SM) gebildet wird, daß die Phase eines
am Hilfswelleneinspeisepunkt ankommenden Testempfangssignals
(SR), mit dem die rückgestreute Hilfswelle bei der Testfre
quenz moduliert ist, überwacht wird, daß die Phasenlage
dieses Testempfangssignals in bezug auf die Phasenlage des am
Hilfswelleneinspeisepunkt eingegebenen Testsendesignals
gemessen wird, daß bei Auftreten einer eine Intrusion kenn
zeichnenden raschen Phasenlagenänderung des Testempfangssi
gnals von der vorher bestehenden Phasenlage zu einer neu
entstandenen Phasenlage letztere repräsentativ für die Abs
zisse (Ortskoordinate) der Intrusionsstelle (17) in bezug zum
Hilfswelleneinspeisepunkt der Verbindungsfaser (14) ist, daß
die neu entstandene Phasenlage des Testempfangssignals gemes
sen wird und daß aus diesem gemessenen Wert der neu entstan
denen Phasenlage auf die Abszisse der Intrusionsstelle ge
schlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Testfrequenz zwischen 20% und 90% einer V/4L betragen
den Grenzfrequenz liegt, wobei V die Fortpflanzungsgeschwin
digkeit des Hilfslichts in der Verbindungsfaser (14) und L
eine überwachte Länge der Verbindungsfaser ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einspeisung der Hilfswelle (OA) und des diese Welle
modulierenden Testsendesignals (SM) über eine Einspeisedauer
von wenigstens einer hundertstel Sekunde fortlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfswelle (OA) durch höchstens drei Testsendesignale
(SR) moduliert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die unterschiedlichen Kopplungscharakteristiken der Haupt
welle (OP) und der Hilfswelle (OA) ihre optische Wellenlängen
sind, die jeweils eine Hauptwellenlänge und eine Hilfswellen
länge darstellen, und daß die Hilfswellenlänge so ist, daß
das Produkt kL kleiner als zwei wird, wobei L eine überwachte
Länge der Verbindungsfaser und k der lineare Dämpfungskoeffi
zient von Licht bei dieser Wellenlänge ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hilfswellenlänge größer als die Hauptwellenlänge ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Phasenlagenmessung durch eine synchrone Ermittlung des
Testempfangssignals (SR) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hilfswelleneinspeisepunkt (13) der Verbindungsfaser (14)
durch ihr erstes Ende gebildet wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche mit:
- - einem Hauptlaser (2), der ein zu übertragendes Informationssignal (SI) aufnimmt und in Abhängigkeit davon eine durch dieses Informationssignal modulierte Hauptwelle (OP) aussendet,
- - einer optischen Faser zur Bildung einer Verbindungsfaser (14),
- - einem Kopplungssystem (10) zum Einspeisen dieser Hauptwelle (OP) in die Verbindungsfaser (14),
- - einem Hauptempfänger (16) zum Empfangen dieser Hauptwelle am Austritt aus dieser eine optische Verbindung bildenden Verbindungsfaser (14),
- - und mit Überwachungsmitteln zum Detektieren und/oder Lokalisieren einer eventuellen Intrusion an dieser optischen Verbindung,
dadurch gekennzeichnet, daß diese Überwachungsmittel umfas
sen:
- - einen Testgenerator (4) zur Abgabe wenigstens eines Testsendesignals (SM), das bei einer Testfrequenz periodisch ist, die sich im Bereich niedriger Frequenzen befindet,
- - einen Hilfslaser (6), der dieses Testsendesignal zur Aussendung einer Hilfswelle (OA) aufnimmt, die eine Modulation trägt, die durch dieses Testsendesignal gebildet wird,
- - einen Hilfsempfänger (8) zum Empfang einer Lichtwelle gleicher Wellenlänge wie diejenige der Hilfswelle und zur Lieferung eines Testempfangssignals (SR), welches repräsentativ für eine Modulation dieser Lichtwelle bei dieser Testfrequenz ist,
- - das Kopplungssystem (10), das außer zum Koppeln des Hauptlasers noch zum Koppeln des Hilfslasers und des Hilfsempfängers mit einem Ende (13) der Verbindungsfaser (14) vorgesehen ist,
- - und ein Phasenmeßorgan (12) zum Messen der Phase des Testempfangssignals bezüglich des Testsendesignals.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Phasenmeßorgan (12) ein Synchrondetektor ist.
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