RU2187896C1 - Optical terminal of atmospheric laser communication line - Google Patents
Optical terminal of atmospheric laser communication line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187896C1 RU2187896C1 RU2001115175/09A RU2001115175A RU2187896C1 RU 2187896 C1 RU2187896 C1 RU 2187896C1 RU 2001115175/09 A RU2001115175/09 A RU 2001115175/09A RU 2001115175 A RU2001115175 A RU 2001115175A RU 2187896 C1 RU2187896 C1 RU 2187896C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- receiving
- transmitting
- terminal device
- optical terminal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лазерным атмосферным системам передачи информации и может быть применено в качестве однопролетной беспроводной линии связи или линии с переприемами, как релейная линия, а также в качестве резервного участка в случае обрывов или ремонта волоконно-оптических систем связи. The invention relates to atmospheric laser information transmission systems and can be used as a single-span wireless communication line or lines with receptions, as a relay line, and also as a backup section in case of breakages or repair of fiber-optic communication systems.
Известны оптические оконечные устройства лазерных атмосферных линий связи производства AstroTerra Corporation (США), LSA Photonics (США), Cable free Solutions Ltd (Великобритания). Эти устройства представляют собой блок, в котором размещены как электронные узлы и квантово-оптические передающий и приемный модули, так и оптические передающие и приемные узлы. См. патенты USA 539268A от 03.05.1994, Н 04 В 10/12, US 5335109A от 02.08.1994, Н 04 В 10/12; DE 3834821 А1 от 03.05.1990, Н 04 В 10/12; ЕР 559352 А1 от 29.11.1993, Н 04 В 10/12; FR 2732813A1 от 04.04.1996, Н 04 В 10/12; DE 4029559 A1 от 19.03.1992. Последний из перечисленных патентов является наиболее близким аналогом предложенного устройства. Known optical terminal devices for atmospheric laser communication lines manufactured by AstroTerra Corporation (USA), LSA Photonics (USA), Cable free Solutions Ltd (United Kingdom). These devices are a block in which both electronic nodes and quantum-optical transmitting and receiving modules are located, as well as optical transmitting and receiving nodes. See US patents 539268A from 05/03/1994, H 04 B 10/12, US 5335109A from 02/08/1994, H 04 B 10/12; DE 3834821 A1 from 05/03/1990, H 04 B 10/12; EP 559352 A1 of 11.29.1993, H 04 B 10/12; FR 2732813A1 dated 04/04/1996; H 04 V 10/12; DE 4029559 A1 dated 03.19.1992. The last of these patents is the closest analogue of the proposed device.
Известные оконечные оптические устройства, расположенные на крыше высокого здания (или башни, либо другого объекта достаточной высоты), внутри герметически закрытого корпуса содержат электронные и квантово-оптические передающие и приемные модули, при этом передающий квантово-оптический модуль сопряжен с передающим оптическим узлом (коллиматором), а приемный квантово-оптический модуль - с приемной оптической линзой, электрические информационные сигналы (на передающей электронный узел и соответственно электрический сигнал с приемного электронного узла) передаются по коаксиальному кабелю (фидеру) в помещение здания, в котором размещено передающее и приемное оборудование плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ) или синхронной цифровой иерархии (СЦИ). В том же жгуте, в котором находятся упомянутые коаксиальные кабели, размещен и кабель электрического питания узлов оконечного оптического устройства. Known terminal optical devices located on the roof of a tall building (or tower, or other object of sufficient height), inside the hermetically sealed enclosure, contain electronic and quantum-optical transmitting and receiving modules, while the transmitting quantum-optical module is paired with a transmitting optical unit (collimator ), and the receiving quantum-optical module - with a receiving optical lens, electrical information signals (at the transmitting electronic unit and, accordingly, the electric signal from the receiving electronic node) are transmitted via coaxial cable (feeder) to the building premises, in which the transmitting and receiving equipment of the plesiochronous digital hierarchy (PDI) or synchronous digital hierarchy (SDH) is located. In the same bundle in which the aforementioned coaxial cables are located, the electric power cable of the nodes of the terminal optical device is also located.
Основные недостатки известных оптических оконечных устройств лазерных атмосферных линий состоят в следующем. Для осуществления связи оптическое оконечное устройство, содержащее электронные и квантово-оптические модули, устанавливается в открытом пространстве. При этом все компоненты устройства, в том числе особо чувствительные квантово-оптические модули подвергаются воздействию внешней среды в особенности температуры (см. А.С.Немировский. Системы связи и радиорелейные линии. М.: Связь, 1980 с.376-377.) Кроме того, оптическое оконечное устройство подвержено воздействиям электромагнитных помех (в том числе и коаксиальный кабель 5). The main disadvantages of the known optical terminal devices of atmospheric laser lines are as follows. For communication, an optical terminal device containing electronic and quantum optical modules is installed in open space. Moreover, all components of the device, including particularly sensitive quantum-optical modules, are exposed to the external environment, in particular temperature (see A.S. Nemirovsky. Communication systems and radio relay lines. M .: Communication, 1980 p.376-377.) In addition, the optical terminal device is exposed to electromagnetic interference (including coaxial cable 5).
К перечисленным недостаткам известных оптических оконечных устройств необходимо отнести также следующее. Электронный цифровой сигнал (или аналоговый) от электрических стыков аппаратуры ПЦИ (PDH) или СЦИ (SDH), которая может быть размещена на первых этажах (1-й или 2-й) здания высотой 40-50-100 м или выше, подается, как уже отмечалось, с помощью коаксиального кабеля. Как известно, современные коаксиальные кабели имеют полосу пропускания не более 1000-2000 МГц на км и затухание порядка 10 дБ. В тоже время современная аппаратура СЦИ рассчитана на скорости передачи 155 Мбит/с, 622 Мбит/с, 2,5 Гбит/с, 10 Гбит/с и 40 Гбит/с (т.е. соответственно STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 и STM-256). Отсюда следует, что известные оптические оконечные устройства лазерных атмосферных линий ограничены скоростью передачи в лучшем случае на уровне STM-4, что существенно сужает область их применения. Следует также отметить, что большое затухание сигнала, вносимое коаксиальным кабелем, и ограниченность его полосы пропускания не позволяют располагать оптическое оконечное устройство на расстояниях более 500-1000 м от аппаратуры СЦИ. The listed disadvantages of the known optical terminal devices must also include the following. An electronic digital signal (or analog) from the electrical joints of the PDI (PDH) or SDH (SDH) equipment, which can be placed on the first floors (1st or 2nd) of a building with a height of 40-50-100 m or higher, is supplied, as already noted, using a coaxial cable. As you know, modern coaxial cables have a bandwidth of not more than 1000-2000 MHz per km and attenuation of the order of 10 dB. At the same time, modern SDH equipment is designed for transmission speeds of 155 Mbit / s, 622 Mbit / s, 2.5 Gbit / s, 10 Gbit / s and 40 Gbit / s (i.e., respectively, STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 and STM-256). It follows that the known optical terminal devices of laser atmospheric lines are limited by the transmission speed at best at the STM-4 level, which significantly narrows the scope of their application. It should also be noted that the large attenuation of the signal introduced by the coaxial cable and the limited bandwidth of it do not allow the optical terminal device to be located at distances of more than 500-1000 m from the SDH equipment.
Технический результат предложенного оконечного устройства лазерной атмосферной линии состоит в следующем: 1) исключить влияние внешней среды на электронные и квантово-оптические модули; 2) исключить воздействие электромагнитных помех на указанные модули, а также фидер; 3) исключить зависимость длины фидера от скорости передачи информации; 4) обеспечить применимость предложенного устройства для всех скоростей передачи от 2 Мбит/с до 40 Гбит/с. The technical result of the proposed terminal device of the laser atmospheric line is as follows: 1) to exclude the influence of the external environment on the electronic and quantum-optical modules; 2) eliminate the effect of electromagnetic interference on these modules, as well as the feeder; 3) to exclude the dependence of the length of the feeder on the speed of information transfer; 4) to ensure the applicability of the proposed device for all transmission speeds from 2 Mbit / s to 40 Gbit / s.
Технический результат достигается тем, что в оптическом оконечном устройстве лазерной атмосферной линии связи размещены только оптические приемные и передающие узлы, сопряженные с волоконно-оптическими стыками (интерфейсами), представляющими собой оптические разъемы (передающий и приемный), к которым подключаются соответственно передающий и приемный фидеры, выполненные из волоконно-оптических кабелей. С помощью этих фидеров передающий и приемный оптические сигналы подаются на оптические стыки соответственно передающего и приемного квантово-оптических модулей, размещенных вместе с аппаратурой ПЦИ или СЦИ в помещении здания. The technical result is achieved by the fact that in the optical terminal device of the laser atmospheric communication line only optical receiving and transmitting nodes are located, paired with fiber-optic joints (interfaces), which are optical connectors (transmitting and receiving), to which respectively transmitting and receiving feeders are connected made of fiber optic cables. Using these feeders, the transmitting and receiving optical signals are fed to the optical joints of the transmitting and receiving quantum optical modules, respectively, located together with the PDI or SDH equipment in the building.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное оптическое оконечное устройство лазерной атмосферной линии связи, в отличие от прототипа, не содержит в своем корпусе электронных и квантово-оптических модулей и состоит только из оптических и волоконно-оптических элементов, а приемный и передающий фидеры представляют собой волоконно-оптический кабель. Благодаря такому выполнению оптического оконечного устройства лазерной атмосферной линии достигается поставленная цель, а именно: 1) электронные и квантово-оптические модули не подвергаются воздействиям внешней среды - температуры и влажности; 2) исключается воздействие электромагнитных помех; 3) исключается зависимость места расположения оптического оконечного устройства от скорости передачи информации, поскольку оптическое волокно имеет практически неограниченную полосу пропускания, 4) чрезвычайно малые потери (0,2 дБ/км на длине волны 1,55 мкм и 0,5 дБ/км на длине волны 1,3 мкм) позволяют размещать оптическое оконечное устройство на удалении от аппаратуры ПЦИ или СЦИ на единицы и даже десятки км. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed optical terminal device of the laser atmospheric communication line, unlike the prototype, does not contain electronic and quantum-optical modules in its housing and consists only of optical and fiber-optical elements, and the receiving and transmitting feeders are fiber optic cable. Thanks to this embodiment of the optical terminal device of the laser atmospheric line, the goal is achieved, namely: 1) the electronic and quantum-optical modules are not exposed to environmental influences - temperature and humidity; 2) the effect of electromagnetic interference is excluded; 3) the dependence of the location of the optical terminal device on the information transfer rate is excluded, since the optical fiber has an almost unlimited bandwidth, 4) extremely small losses (0.2 dB / km at a wavelength of 1.55 μm and 0.5 dB / km at wavelength 1.3 μm) allow you to place the optical terminal device at a distance from the equipment of the PDI or SDH for units or even tens of kilometers.
Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что заявленное устройство соответствует критериям на изобретения "новизна" и "существенные отличия". The above allows us to conclude that the claimed device meets the criteria for inventions of "novelty" and "significant differences".
На фиг. 1 представлена схема включения предложенного оптического оконечного устройства лазерной атмосферной линии, где:
1 - корпус оптического оконечного устройства;
2 - оптические разъемы (передающий и приемный);
3 - оптический кабель (2-х волоконный);
4 - приемный оптический узел;
5 - передающий оптический узел;
6 - передающий (BOOSTER) и приемный (PREAMPLIFIER) оптические усилители, сопряженные соответственно с оптическими стыками передающего и приемного квантово-оптических модулей, электрические стыки которых соединены с соответствующими электрическими стыками аппаратуры ПЦИ или СЦИ;
7 - аппаратура ПЦИ или СЦИ;
8 - блоки питания и контроля.In FIG. 1 presents a diagram of the inclusion of the proposed optical terminal device of the laser atmospheric line, where:
1 - the housing of the optical terminal device;
2 - optical connectors (transmitting and receiving);
3 - optical cable (2 fiber);
4 - receiving optical node;
5 - transmitting optical node;
6 - transmitting (BOOSTER) and receiving (PREAMPLIFIER) optical amplifiers, coupled respectively to the optical joints of the transmitting and receiving quantum-optical modules, the electrical joints of which are connected to the corresponding electrical joints of the PDI or SDH equipment;
7 - PDI or SDH equipment;
8 - power supply and control units.
На фиг. 2 показано устройство предложенного оптического оконечного устройства, где:
9 - корпус оптического оконечного устройства;
10 - оптический кабель приемного фидера;
11 - оптический разъем приемного и оптического узла;
12 - приемный оптический узел;
13 - оптический кабель передающего фидера;
14 - оптический разъем передающего оптического узла;
15 - оптический передающий узел (коллиматор).In FIG. 2 shows a device of the proposed optical terminal device, where:
9 - the housing of the optical terminal device;
10 - optical cable receiving feeder;
11 - optical connector receiving and optical node;
12 - receiving optical node;
13 - optical cable transmitting feeder;
14 - optical connector of the transmitting optical node;
15 - optical transmitting node (collimator).
Электрический интерфейс передающей аппаратуры ПЦИ или СЦИ подключен к входному электрическому интерфейсу квантово-оптического модуля (фиг.1), оптический выходной интерфейс которого соединен с входным оптическим интерфейсом оптического усилителя 6 мощности (фиг.1). Выходной интерфейс этого усилителя с помощью оптического кабеля (передающего фидера) 3 (фиг.1) соединен с оптическим разъемом 2 передающего оптического узла 5 оптического оконечного устройства. Приемный оптический узел 4 этого устройства посредством второго (приемного) оптического разъема 2 с помощью оптического кабеля 3 (приемного фидера) соединен с оптическим входным интерфейсом оптического усилителя 6 приема (фиг.1) (preamplifier), выходной оптический интерфейс которого соединен с входным оптическим приемного квантово-оптического модуля. Выходной электрический интерфейс этого модуля соединен с входным электрическим интерфейсом аппаратуры ПЦИ или СЦИ 7. The electrical interface of the transmitting equipment PDI or SDH is connected to the input electrical interface of the quantum optical module (figure 1), the optical output interface of which is connected to the input optical interface of the optical power amplifier 6 (figure 1). The output interface of this amplifier using an optical cable (transmitting feeder) 3 (Fig.1) is connected to the optical connector 2 of the transmitting
На фиг. 2 приемный оптический узел 12 сопряжен с входным торцом оптического разъема 11, выход которого соединен с оптическим разъемом приемного фидера - оптического кабеля 10. Со стороны передающего тракта оптический кабель 13 передающего фидера подключен к передающему оптическому разъему 14, сопряженному своим выходным торцом с передающим оптическим узлом 15 (коллиматором). In FIG. 2, the receiving optical node 12 is connected to the input end of the optical connector 11, the output of which is connected to the optical connector of the receiving feeder - the optical cable 10. From the side of the transmitting path, the optical cable 13 of the transmitting feeder is connected to the transmitting optical connector 14, which is interfaced with its output end to the transmitting optical node 15 (collimator).
Принцип работы оптического оконечного устройства заключается в следующем. С оптического выходного интерфейса аппаратуры СЦИ 7 (фиг.1) оптический цифровой сигнал поступает на вход оптического усилителя 6 мощности (фиг.1). С выходного оптического интерфейса этого усилителя усиленный по мощности оптический цифровой сигнал с помощью передающего фидера 3 (фиг.1) подается на передающий оптический узел 5 посредством оптического разъема 2. Поскольку сердечник одномодового волокна имеет диаметр ~10 мкм, то торец этого волокна можно считать, практически, точечным источником света. Этот торец сопряжен с входным фокусом передающего оптического узла 5, являющегося коллиматором. В этом узле передающий оптический цифровой поток увеличивается по диаметру до нескольких десятков миллиметров, а его расходимость уменьшается до нескольких угловых минут. Этот оптический поток энергии направляется по атмосферной трассе передачи. На приемной стороне пришедший через атмосферу с другого конца оптический цифровой поток поступает на приемный оптический узел 4 (фиг. 1), в точке выходного фокуса которого расположен центр входного торца оптического кабеля 10 (фиг.2). К этому ОВ посредством оптического разъема 11 подключен приемный оптический фидер (фиг.2), представляющий собой оптический кабель 10. Другой конец этого приемного фидера, введенного в помещение здания, подключается к входному интерфейсу оптического усилителя 6 приема (фиг.1). С оптического выхода этого усилителя оптический цифровой поток поступает на оптический входной интерфейс аппаратуры СЦИ (6) (фиг. 1). Отметим, что применение оптического усилителя на передаче (booster) позволяет поднять уровень мощности оптического сигнала до +30-36 дБ•м (т.е. 1-4 Вт), а применение оптического усилителя на приеме (preamplifier) позволяет увеличить чувствительность приема до уровня - 56 дБ•м (2,048 Мбит/с)... 26 дБ•м (2,5 Гбит/с). Оба указанных фактора позволяют обеспечить энергетический потенциал линии до 92 - 62 дБ в зависимости от скорости передачи и обеспечить требуемую надежность при расчетной длине линии. Если при расчетной длине однопролетной линии не обеспечивается заданная надежность, то атмосферная линия может быть реализована при организации переприемного усилительного пункта, установив в близлежащем помещении оптический усилитель. В этом случае оптический сигнал, принятый с данного конца линии поступает по ОК на вход оптического усилителя, усиливается и затем поступает по оптическому кабелю на передающий разъем передающего узла 14 (фиг.2). Применение в оптическом оконечном устройстве лазерной атмосферной линии связи только оптических узлов и стандартных оптических разъемов и оптических кабелей позволяет получить не только те преимущества, о которых было сказано ранее, но дополнительные преимущества. Эти дополнительные преимущества заключаются в том, что в качестве аппаратуры ПЦИ и СЦИ может быть применено стандартное оборудование с оптическими интерфейсами, предназначенное для волоконно-оптических кабельных систем связи (ВОЛП). При этом, если в состав этого оборудования входят оптические усилители (booster и amplifier), то в этом случае дополнительные оптические усилители не нужны. Кроме того, в тех случаях, когда длина атмосферной линии (трассы) составляет величину не более 500 м, в оптических усилителях нет необходимости, даже если они не входят в состав стандартного оборудования ПЦИ и СЦИ, т. к. выходная оптическая мощность стандартного оборудования без оптических усилителей достаточно велика и составляет величину в среднем 1 мВт (0 дБ•м). The principle of operation of the optical terminal device is as follows. From the optical output interface of the
Таким образом, предложенное оптическое оконечное устройство лазерной атмосферной линии связи позволяет улучшить не только технические параметры, но и существенно снизить стоимость устройства. Thus, the proposed optical terminal device of the laser atmospheric communication line can improve not only the technical parameters, but also significantly reduce the cost of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001115175/09A RU2187896C1 (en) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | Optical terminal of atmospheric laser communication line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001115175/09A RU2187896C1 (en) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | Optical terminal of atmospheric laser communication line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2187896C1 true RU2187896C1 (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20250357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001115175/09A RU2187896C1 (en) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | Optical terminal of atmospheric laser communication line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2187896C1 (en) |
-
2001
- 2001-06-04 RU RU2001115175/09A patent/RU2187896C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НЕМИРОВСКИЙ А.С. и др. Системы связи и радиорелейные линии. - М.: Связь, 1980, с. 376-377. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11916600B2 (en) | Receiver optical sub-assembly, combo bi-directional optical sub- assembly, combo optical module, OLT, and PON system | |
CN107360481B (en) | Optical module and optical line terminal | |
PL167324B1 (en) | Optical wave-guide telecommunication line | |
KR101880070B1 (en) | A device for simultaneous data and power transmission over an optical waveguide | |
CN102116914B (en) | Miniaturized double-path optical module | |
CN106788754A (en) | A kind of optical couplers, WDM, dual-wavelength optical port device for high-speed optical module | |
CN111628828A (en) | High-sensitivity light receiving device | |
US9383528B2 (en) | Light-receiving module | |
US8938142B2 (en) | Silicon-based opto-electronic integrated circuit with reduced polarization dependent loss | |
US6053641A (en) | Fiber pigtail for optical communication module | |
WO2003026164A1 (en) | Optical transmitter, receiver for free space optical communication and network system and application apparatus thereof | |
US20020164115A1 (en) | Optical fiber communication system, communications apparatus and optical transceiver | |
CN209994378U (en) | Optical transceiver, optical transceiver module and optical communication system | |
RU2187896C1 (en) | Optical terminal of atmospheric laser communication line | |
US20050117904A1 (en) | Integrated optical transmitter, receiver for free space optical communication and network system and application apparatus thereof | |
US11057113B1 (en) | High-speed silicon photonics optical transceivers | |
Szajowski et al. | High power optical amplifier enable 1550 nm terrestrial free-space optical data-link operating@ 10 Gb/s | |
CN218350563U (en) | Pluggable assembly connected with optical module | |
RU2002109248A (en) | Fiber optic transmission system for emergency | |
CN220137448U (en) | Optical structure and optical module | |
RU2306673C2 (en) | Receiving-transmitting device for optical atmospheric communication line | |
CN216391020U (en) | Optical module | |
US20230421258A1 (en) | Capturing signals in free space optical communications | |
CN218352506U (en) | Light receiving device and optical module | |
KR100628727B1 (en) | Optical transmitter, receiver for free space optical communication and network system and application apparatus thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050605 |