RU2264692C1 - Fiber-optic network - Google Patents
Fiber-optic network Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264692C1 RU2264692C1 RU2004115078/09A RU2004115078A RU2264692C1 RU 2264692 C1 RU2264692 C1 RU 2264692C1 RU 2004115078/09 A RU2004115078/09 A RU 2004115078/09A RU 2004115078 A RU2004115078 A RU 2004115078A RU 2264692 C1 RU2264692 C1 RU 2264692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- loop
- branch
- bus
- couplers
- optical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи информации и может быть использовано в бортовых системах информационного обмена.The invention relates to fiber optic information transmission systems and can be used in airborne information exchange systems.
Известна волоконно-оптическая сеть, содержащая шину обмена данными, выполненную в виде двух параллельных световодов, N-терминалов с оптическим передатчиком и приемником каждый, расположенных вдоль шины и N-1 пару оптических ответвителей, передатчик и приемник первого терминала связан с шиной через концы световодов, а передатчики и приемники второго и последующих терминалов через соответствующие пары ответвителей. Кроме того, приемник первого терминала и передатчик остальных терминалов связаны с одним световодом шины, а передатчик первого терминала и приемники остальных терминалов с другим световодом шины. Все ответвители имеют равные между собою коэффициенты ответвления в шину [1, 2].A known optical fiber network containing a data bus, made in the form of two parallel optical fibers, N-terminals with an optical transmitter and a receiver each, located along the bus and N-1 a pair of optical couplers, a transmitter and a receiver of the first terminal are connected to the bus through the ends of the optical fibers , and the transmitters and receivers of the second and subsequent terminals through the corresponding couple of couplers. In addition, the receiver of the first terminal and the transmitter of the remaining terminals are connected to one bus fiber, and the transmitter of the first terminal and the receivers of the other terminals to another bus fiber. All taps have equal branch coefficients for the bus [1, 2].
Недостатком известного технического решения является большой перепад мощностей оптических сигналов, подводимых от разных передатчиков к приемнику первого терминала, динамический диапазон которого ограничивает число терминалов в сети.A disadvantage of the known technical solution is the large power difference of the optical signals supplied from different transmitters to the receiver of the first terminal, the dynamic range of which limits the number of terminals in the network.
Кроме того, поскольку первый терминал выполняет функции активного ретранслятора в шине между двумя световодами, надежность линии связи в целом определяется надежностью ее «узкого места» - ретранслятора.In addition, since the first terminal acts as an active repeater in the bus between two fibers, the reliability of the communication line as a whole is determined by the reliability of its “bottleneck” - the repeater.
Известна волоконно-оптическая сеть, содержащая N терминов с оптическими приемником и передатчиком каждый, и шину обмена данными в виде световодного кольца. В кольцо включены N направленных оптических ответвителей, через которые с шиной связаны терминалы. Ответвители в кольце от последнего к первому (по часам) выполнены с убыванием коэффициентов ответвления (передачи) в гармонической последовательности: , , ,..., , . [3]Known fiber optic network containing N terms with an optical receiver and transmitter each, and a data bus in the form of a light guide ring. The ring includes N directional optical couplers through which terminals are connected to the bus. The taps in the ring from the last to the first (by the hour) are made with decreasing branch (transmission) coefficients in a harmonic sequence: , , , ..., , . [3]
При этом с целью выравнивания оптической мощности на приемниках, передатчики в терминалах от первого к последнему имеют мощности, уменьшающиеся примерно в той же гармонической последовательности (т.е. передатчик терминала, соответствующего первому ответвителю, имеет мощность, в N/2 раз большую мощности передатчика последнего терминала).Moreover, in order to equalize the optical power at the receivers, the transmitters in the terminals from the first to the last have powers that decrease in approximately the same harmonic sequence (i.e., the transmitter of the terminal corresponding to the first coupler has a power N / 2 times that of the transmitter last terminal).
Однако выравнивание оптической мощности происходит «кусками»: при передаче от терминала с i-ым номером в терминалы с большими порядковыми номерами, получаем один уровень оптической мощности на приемниках, а при передаче в терминалы с номерами меньшими i - другой, в N раз меньший. Последнее происходит из-за циркуляции мощности по кольцу и скачкообразного уменьшения ответвляемой мощности при переходе по кольцу от последнего N-го ответвителя с коэффициентом ответвления и первому ответвителю с коэффициентом ответвления . Таким образом циркуляция оптической мощности по кольцу приводит к перекоси (в N раз) по принимаемой мощности при обмене данными между двумя любыми терминалами. Что и является основным недостатком известного технического решения.However, the alignment of optical power occurs in “pieces”: when transmitting from a terminal with the i-th number to terminals with large serial numbers, we get one optical power level at the receivers, and when transmitting to terminals with numbers less than i, we get another one, N times smaller. The latter is due to the circulation of power along the ring and a jump-like decrease in the branch power when switching along the ring from the last N-th coupler with a branch coefficient and the first coupler with a branch coefficient . Thus, the circulation of optical power along the ring leads to a skew (N times) in received power during data exchange between any two terminals. Which is the main disadvantage of the known technical solution.
Известна волоконно-оптическая сеть, содержащая N терминалов с оптическим приемником и передатчиком каждый, и шину обмена данными в виде световодной петли, в первую и вторую ветви которой включены первыми входными и выходными портами по (N-1) направленных оптических ответвителей, первый терминал связан с шиной через начало и конец световодной петли, а второй и последующие терминалы связаны с шиной соответственно через вторые входные порты первого и последующих, в порядке их размещения вдоль шины, ответвителей в первой ветви и вторые выходные порты ответвителей во второй ветви петли, причем все передатчики терминалов связаны с первой ветвью петли, а все приемники - со второй ветвью петли [4].A known fiber-optic network containing N terminals with an optical receiver and transmitter each, and a data bus in the form of a light guide loop, the first and second branches of which are connected by the first input and output ports via (N-1) directional optical couplers, the first terminal is connected with the bus through the beginning and end of the light guide loop, and the second and subsequent terminals are connected to the bus through the second input ports of the first and subsequent, respectively, in the order of their placement along the bus, taps in the first branch and second outputs e ports of taps in the second branch of the loop, all terminal transmitters connected to the first branch of the loop, and all receivers to the second branch of the loop [4].
Данное устройство принято за прототип. Недостатком прототипа является большой перепад мощностей оптических сигналов, подводимых к приемникам терминалов от передатчиков, размещенных в начале и в конце шины, из-за потерь оптической мощности при прохождении сигналов вдоль шины на ответвителях с равными коэффициентами ответвления. Кроме того, из-за потерь на ответвления, приемники прототипа размещенные в начале и конце шины находятся в существенно различных условиях приема по минимальному уровню подводимой мощности. Эти потери исключить или снизить принципиально невозможно, так как они обеспечивают работоспособность пассивной шины. При равных коэффициентах ответвления, таких как у прототипа, они приводят к неоправданно высоким требованиям к динамическому диапазону и чувствительности приемников и, как следствие, к возможности появления ошибок в передаче данных при переходах от низких уровней сигналов к высоким и наоборот.This device is taken as a prototype. The disadvantage of the prototype is the large difference in the power of the optical signals supplied to the terminal receivers from the transmitters located at the beginning and at the end of the bus, due to the loss of optical power during the passage of signals along the bus on taps with equal branch coefficients. In addition, due to branch losses, prototype receivers located at the beginning and end of the bus are in significantly different reception conditions for the minimum input power level. It is fundamentally impossible to exclude or reduce these losses, since they ensure the passive bus performance. With equal branch coefficients, such as those of the prototype, they lead to unreasonably high requirements for the dynamic range and sensitivity of the receivers and, as a result, to the possibility of errors in data transmission during transitions from low to high signal levels and vice versa.
Предлагаемым изобретением решается задача снижения перепада (отношения) мощностей подводимых к приемникам терминалов от передатчиков, размещенных в разных местах волоконно-оптической шины, а также выравнивания оптических мощностей, подводимых к приемникам, размещенным в различных местах шины.The present invention solves the problem of reducing the difference (ratio) of the power supplied to the receivers of the terminals from the transmitters located in different places of the fiber-optic bus, as well as the alignment of the optical power supplied to the receivers located in different places of the bus.
Для достижения этого технического результата, волоконно-оптическая сеть содержит N терминалов с оптическими приемником и передатчиком каждый, и шину обмена данными в виде световодной петли. В первую и вторую ветви петли включены первыми входными и выходными портами по (N-1) направленных оптических ответвителей. Первый терминал связан с шиной через начало и конец световодной петли, а второй и последующие терминалы связаны с шиной соответственно через вторые входные порты первого и последующих, в порядке их размещения вдоль шины, ответвителей в первой ветви и вторые выходные порты ответвителей во второй ветви петли. Все передатчики терминалов связаны с первой ветвью петли, а все приемники связаны со второй ветвью петли. В отличие от прототипа в ветвях петли ответвители от первого к последнему выполнены с убыванием коэффициентов передачи из первого входного во второй выходной порты и из второго входного в первый выходной порты.To achieve this technical result, a fiber optic network contains N terminals with an optical receiver and transmitter each, and a data bus in the form of a light guide loop. The first and second branches of the loop are connected by the first input and output ports along (N-1) directional optical couplers. The first terminal is connected to the bus through the beginning and end of the light guide loop, and the second and subsequent terminals are connected to the bus through the second input ports of the first and subsequent, respectively, in the order of their placement along the bus, couplers in the first branch and second output ports of the couplers in the second branch of the loop. All terminal transmitters are connected to the first branch of the loop, and all receivers are connected to the second branch of the loop. Unlike the prototype, in the branches of the loop, the couplers from the first to the last are made with decreasing transfer coefficients from the first input to the second output ports and from the second input to the first output ports.
Благодаря наличию отличительных признаков в предлагаемой сети выравниваются оптические мощности подводимые к приемникам разных терминалов, и снижается перепад мощностей на приемниках от передатчиков разных терминалов.Due to the presence of distinctive features in the proposed network, the optical powers supplied to the receivers of different terminals are aligned, and the power difference at the receivers from the transmitters of different terminals is reduced.
Перепад оптических мощностей достигает своего минимума, когда ответвители в ветвях петли выполнены с убыванием коэффициентов передачи в гармонической последовательности: , , , ,..., .The difference in optical power reaches its minimum when the couplers in the branches of the loop are made with decreasing transfer coefficients in a harmonic sequence: , , , , ..., .
В этом случае перепад оптических мощностей отсутствует, а на приемники подводится мощность, ослабленная в N2 раз независимо от номера передающего и принимающего терминала.In this case, there is no difference in optical powers, and power weakened by N 2 times is applied to the receivers regardless of the number of the transmitting and receiving terminals.
На фиг.1 приведена схема предлагаемой волоконно-оптической сети.Figure 1 shows a diagram of the proposed fiber optic network.
На фиг.2 приведена схема направленного оптического ответвителя.Figure 2 shows a diagram of a directional optical coupler.
Волоконно-оптическая сеть (фиг.1) содержит шину обмена данными, выполненную в виде световодной петли 1. В первую ветвь 2 и вторую ветвь 3 световой петли 1 включены первыми входными 19 и выходными 20 портами (см. фиг.2) по (N-1) направленных оптических ответвителей 4, 5, 6, 7 и 8, 9, 10, 11 соответственно. С шиной обмена данными связаны N терминалов 12, 13,..., 16 с оптическим передатчиком 23 и приемником 24 каждый, причем передатчик 23 и приемник 24 первого терминала 12 связаны с шиной через начало 17 и конец 18 световодной петли 1, а передатчик 23 и приемник 24 второго терминала 13 через вторые входной 21 и выходной 22 порты ответвителей 4 и 8 соответственно, а передатчики и приемники третьего терминала 14 через второй входной 21 и второй выходной 22 ответвителей 5 и 9, и т.д. Все передатчики 23 терминалов связаны с первой ветвью 2 световодной петли 1, а все приемники 24 со второй ветвью 3 петли 1.The fiber optic network (Fig. 1) contains a data bus made in the form of a light guide loop 1. In the first branch 2 and the second branch 3 of the light loop 1 are included by the
Ответвители 4, 5, 6 в первой ветви 2 петли 1 имеют коэффициенты передачи α (фиг.2) из первого входного порта 19 во второй выходной порт 22 и из второго входного порта 21 в первый выходной порт 20, равные α4=1/2, α5=1/3, α6=1/4,... Аналогично ответвители 8, 9, 10 во второй ветви 3 имеет коэффициенты передачи α8=1/2, α9=1/3, α10=1/4,... и т.д., убывая вдоль шины в гармонической последовательности. Последние в ветвях 2, 3 ответили 7, 11 имеют коэффициенты передачи α7=α11=1/N. Таким образом с i-ым терминалом сети по порядку их размещения вдоль шины связана пара ответвителей с коэффициентами передачи α=1/i.Taps 4, 5, 6 in the first branch 2 of loop 1 have transmission coefficients α (Fig. 2) from the
Работает волоконно-оптическая сеть (фиг.1) следующим образом. Один из терминалов, например терминал 12, выполняет функции контроллера сети и управляет работой терминалов по известному протоколу обмена, например по ГОСТ 26765.52-87 (в заявке не рассматривается). При этом оптическое излучение от передатчика 23 одного из терминалов вводится в ветвь 2 световодной петли 1 и распространяется по ветви 2 до поворота 25 петли, где поступает во вторую ветвь 3 световодной петли 1. При этом мощность Р оптического излучения от передатчика i-го терминала поступает в ветвь 2 ослабленной в i раз в соответствии с коэффициентом ответвления α ответвителя в световодную петлю. Распространяясь далее по ветви 2 и встречая на своем пути распространения ответвители, мощность дополнительно ослабляется сначала в (i+l)/i раз, затем (i+2)/(i+l) раз и т.д. На последнем ответвителе 7 оптическая мощность ослабляется в N/(N-1) раз. Таким образом, к повороту 25 петли, оптическая мощность оказывается ослабленной в N раз (i×(i+1):i×(i+2):(i+1)×...×(N-1):(N-2)×N:(N-1)=N) независимо от номера i передающего терминала. Распространяясь по второй ветви 3 петли 1 оптическое излучение отводится ответвителями на приемники 24 терминалов. Встречая на пути распространения по второй ветви 3 ответвители, оптическая мощность дополнительно ослабляется, сначала в N/(N-1) раз (на ответвителе 11), затем в (N-1)/(N-2) раза и т.д. Так что к ответвителю j-го терминала оптическое излучение подходит ослабленным в N2/j раз (N×N:(N-1)×(N-1):(N-2)×...×(j+2):(j+1)×(j+1):j=N2/j) и, следовательно, приемник 24 j-го терминала по световодной петле 1 поступает оптическая мощность ослабленная в N раз ((N2:j)×j=N2) независимо от номера j принимающего терминала.Works fiber optic network (figure 1) as follows. One of the terminals, for example, terminal 12, performs the functions of a network controller and controls the operation of the terminals according to the well-known exchange protocol, for example, according to GOST 26765.52-87 (not considered in the application). In this case, the optical radiation from the transmitter 23 of one of the terminals is introduced into the branch 2 of the light guide loop 1 and propagates along the branch 2 to turn 25 of the loop, where it enters the second branch 3 of the light guide loop 1. In this case, the power P of the optical radiation from the transmitter of the ith terminal enters to branch 2 weakened i times in accordance with the branch coefficient α of the coupler into the light guide loop. Further propagating along branch 2 and encountering couplers on its propagation path, the power is additionally attenuated first (i + l) / i times, then (i + 2) / (i + l) times, etc. On the last coupler 7, the optical power is attenuated N / (N-1) times. Thus, by turning 25 loops, the optical power is weakened N times (i × (i + 1): i × (i + 2) :( i + 1) × ... × (N-1) :( N -2) × N: (N-1) = N) regardless of the number i of the transmitting terminal. Propagating along the second branch 3 of loop 1, optical radiation is extracted by couplers to the receivers of 24 terminals. Meeting the couplers on the propagation path along the second branch 3, the optical power is additionally attenuated, first N / (N-1) times (on the coupler 11), then (N-1) / (N-2) times, etc. So the optical radiation approaches the j-terminal coupler N 2 / j times (N × N: (N-1) × (N-1) :( N-2) × ... × (j + 2) : (j + 1) × (j + 1): j = N 2 / j) and, therefore, the receiver 24 of the jth terminal receives optical power attenuated by a factor of N through the light guide loop 1 ((N 2 : j) × j = N 2 ) regardless of the number j of the receiving terminal.
Покажем, на примере линии с N=6, что снижение перепада мощности на приемниках линии имеет место и в общем случае, когда коэффициенты передачи уменьшаются произвольно (последовательность уменьшения не является гармонической).Let us show, for an example of a line with N = 6, that a decrease in the power drop at the line receivers occurs in the general case, when the transmission coefficients decrease arbitrarily (the reduction sequence is not harmonic).
Пусть ответвители размещены вдоль шины со следующими коэффициентами передачи α: 1/3; 1/3,3; 1/3,8; 1/4,5; 1/5, в порядке убывания. Тогда оптический сигнал от второго терминала 13 дойдет до поворота 25 петли ослабленным в 9,39 раза (3:1×3,3:2,3×3,8:2,8×4,5:3,5×5:4=9,39). А так как мощность оптического сигнала от последнего терминала 7 вводится в шину ослабленной в 5 раз, перепад (отношение) мощностей составит 9,39/5=1,88. В то же время в прототипе, при равных коэффициентах ответвления, например 1/3, мощность будет ослаблена в 15,2 раза, а перепад составит 15,2/3=5,06. В случае коэффициента передачи, равном 1/4, ослабление мощности в прототипе составит 12,4, а перепад 3,16. Если коэффициент передачи взять 1/5 и меньше, то отношение мощностей вводимых в шину с первого и второго терминалов составит более 4, против 2 для тех же терминалов в примере заявляемого устройства.Let the couplers be placed along the bus with the following transmission coefficients α: 1/3; 1 / 3.3; 1 / 3.8; 1 / 4,5; 1/5, in decreasing order. Then the optical signal from the second terminal 13 will reach the turn 25 of the loop weakened by 9.39 times (3: 1 × 3.3: 2.3 × 3.8: 2.8 × 4.5: 3.5 × 5: 4 = 9.39). And since the power of the optical signal from the last terminal 7 is introduced into the bus weakened by 5 times, the difference (ratio) of power will be 9.39 / 5 = 1.88. At the same time, in the prototype, with equal branch coefficients, for example 1/3, the power will be weakened by 15.2 times, and the difference will be 15.2 / 3 = 5.06. In the case of a transmission coefficient equal to 1/4, the power attenuation in the prototype will be 12.4, and the difference is 3.16. If the transfer coefficient is taken to be 1/5 or less, then the ratio of power input to the bus from the first and second terminals will be more than 4, against 2 for the same terminals in the example of the claimed device.
Замечание: Все приведенные расчеты выполнены без учета потерь на соединении элементов шины и потерь на затухание в оптическом волокне. Современный уровень развития волоконно-оптической технологии позволяет выполнять соединения даже одномодовых волокон на уровне потерь в 0,01 дБ при коэффициенте затухания порядка 0,15 дБ/км, а собственные потери ответвителей на связанных волноводах составляют менее 0,05 дБ. В бортовых и локальных сетях малой протяженности с числом терминалов менее 100 эти потери в расчет можно не принимать.Note: All the above calculations are performed without taking into account losses at the connection of bus elements and losses due to attenuation in the optical fiber. The current level of development of fiber-optic technology allows even single-mode fibers to be connected at a loss level of 0.01 dB with an attenuation coefficient of about 0.15 dB / km, and the coupler’s own losses on coupled waveguides are less than 0.05 dB. In on-board and local networks of small length with the number of terminals less than 100, these losses can be ignored.
Источники информацииSources of information
1. M.B.Miller, N.E.Lewis. Linear Fiber Optic Databus for Aircraft, - Avionics, 1988, april, p.26-29.1. M.B. Miller, N. E. Lewis. Linear Fiber Optic Databus for Aircraft, - Avionics, 1988, april, p. 26-29.
2. Патент РСТ W 083/03327, H 04 B 9/00.2. PCT patent W 083/03327, H 04 B 9/00.
3. Патент Англии №2154091, 1985, Н 04 В 10/00.3. England patent No. 2154091, 1985, H 04 B 10/00.
4. В.П.Климов. Проектирование бортовых мультиплексных каналов информационного обмена. М.: Изд-во МАИ, 1993 г. С.161-162.4. V.P. Klimov. Designing airborne multiplex communication channels. M .: Publishing House of the Moscow Aviation Institute, 1993, pp. 161-162.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115078/09A RU2264692C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Fiber-optic network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004115078/09A RU2264692C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Fiber-optic network |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2264692C1 true RU2264692C1 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35867249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004115078/09A RU2264692C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Fiber-optic network |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2264692C1 (en) |
-
2004
- 2004-05-19 RU RU2004115078/09A patent/RU2264692C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КЛИМОВ В.П., Проектирование бортовых мультиплексных каналов информационного обмена, Москва, из-во МАИ, 1993, с.159-169. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2255426C1 (en) | Radio-signal dynamic memory device having series binary fiber- optic system | |
US4457581A (en) | Passive fiber optic data bus configurations | |
Rawson et al. | Fibernet: Multimode optical fibers for local computer networks | |
US4573215A (en) | Optical data distribution network with listen-while-talk capabilities | |
US11280960B2 (en) | Optical splitter chip, optical splitter component, optical splitter apparatus, and optical fiber box | |
US4107518A (en) | Optical repeater | |
US20020164115A1 (en) | Optical fiber communication system, communications apparatus and optical transceiver | |
JPH09171114A (en) | Optical exchanging device | |
JPS6112138A (en) | Optical fiber data link | |
CN112953639A (en) | Quantum and classical fusion system and method based on low-crosstalk few-mode multi-core fiber | |
RU2264692C1 (en) | Fiber-optic network | |
Goyal et al. | Performance analysis of multicore multimode fiber for passive optical network | |
US5923800A (en) | Optical waveguide module having main-line waveguide and branch waveguides, and optical transmission device including such optical waveguide module | |
CN107907946A (en) | A kind of photoelectricity complex optical splitter | |
CN113746555A (en) | Multimode optical fiber transmission system based on high-speed single-mode optical module | |
CN203084362U (en) | Delay adjustable device based on active fiber grating coupler | |
Johnson et al. | Fused biconical tapered fiber-optic devices: Application to data buses | |
RU2259635C2 (en) | Local fiber-optic network and internetwork | |
CN105679007B (en) | Substation data transmission method and device | |
JPS598100B2 (en) | Optical data bus system | |
US4864650A (en) | Expansion network for increasing the number of subscriber terminations at a passive optical bus system comprising optical mixers | |
RU79732U1 (en) | UNITED FIBER OPTICAL NETWORK | |
JPWO2002018995A1 (en) | Asymmetric optical coupler, optical transceiver, and wavelength multiplexing device | |
US20230336338A1 (en) | Optical transmission system and optical transmission method | |
RU2626045C1 (en) | Delay lines on multi-core optical fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070520 |