RU2372726C2 - Double passive fibre-optic network - Google Patents

Double passive fibre-optic network Download PDF

Info

Publication number
RU2372726C2
RU2372726C2 RU2007127134/09A RU2007127134A RU2372726C2 RU 2372726 C2 RU2372726 C2 RU 2372726C2 RU 2007127134/09 A RU2007127134/09 A RU 2007127134/09A RU 2007127134 A RU2007127134 A RU 2007127134A RU 2372726 C2 RU2372726 C2 RU 2372726C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bus
network
transmission
central control
wavelength
Prior art date
Application number
RU2007127134/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007127134A (en
Inventor
Александр Геннадьевич Попов (RU)
Александр Геннадьевич Попов
Original Assignee
Александр Геннадьевич Попов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Геннадьевич Попов filed Critical Александр Геннадьевич Попов
Priority to RU2007127134/09A priority Critical patent/RU2372726C2/en
Publication of RU2007127134A publication Critical patent/RU2007127134A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2372726C2 publication Critical patent/RU2372726C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: double passive fibre-optic network has a first and a second bidirectional bus made from optical fibre, first and second central control points (controllers), several subscriber points of the first network and several subscriber points of the second network, directional couplers of the first bus and directional couplers of the second bus. Transmitters of the first and second controllers are optically connected to the second bus through its ends. Receivers of the first and second controllers are optically connected to the first bus through its ends. Transmitters of subscriber points are optically connected to the first bus through corresponding directional couplers, and receivers - to the second bus through directional couplers. The first network transmits at wavelength λ1, and the second - at wavelength λ21≠λ2). Directional couplers of each bus, in the order of their arrangement in the buses from one controller to the other, are made with increasing coupler coefficients at transmission wavelength λ1 in the first network and with decreasing coupler coefficients at transmission wavelength λ2 in the second network.
EFFECT: increased number of subscriber points in the networks with simultaneous reduction of requirements to dynamic range of used receivers.
3 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области телекоммуникации, к пассивным волоконно-оптическим сетям с шинной топологией, и может быть использовано в широковещательных телекоммуникационных сетях, а также в локальных сетях обмена данными.The invention relates to the field of telecommunications, to passive fiber-optic networks with bus topology, and can be used in broadcast telecommunication networks, as well as in local data exchange networks.

В области телекоммуникации под пассивными сетями понимают сети, в которых передача оптического сигнала между центральным управляющим узлом (контроллером) и множеством абонентских узлов осуществляется пассивными компонентами.In the field of telecommunications, passive networks are understood to mean networks in which the transmission of an optical signal between a central control unit (controller) and a plurality of subscriber units is carried out by passive components.

Известна пассивная волоконно-оптическая сеть, содержащая первую и вторую однонаправленные шины из оптического волокна и множество направленных ответвителей, включенных в первую и вторую шины, центральный управляющий узел (контроллер) сети и множество абонентских узлов. Передатчики абонентских узлов оптически связаны с первой шиной через направленные ответвители первой шины, а приемники - со второй шиной через направленные ответвители второй шины. Передатчик контроллера оптически связан с концом второй шины, а приемник - с концом первой шины. Все ответвители в шинах имеют равные коэффициенты ответвления [1].Known passive fiber optic network containing the first and second unidirectional buses made of optical fiber and many directional couplers included in the first and second buses, a central control node (controller) of the network and many subscriber nodes. Subscriber unit transmitters are optically coupled to the first bus via directional couplers of the first bus, and receivers to the second bus through directional couplers of the second bus. The transmitter of the controller is optically coupled to the end of the second bus, and the receiver to the end of the first bus. All bus couplers have equal branch coefficients [1].

Недостатком известной сети является ограничение по числу N обслуживаемых абонентских узлов в сети, которое определяется наименьшим из коэффициентов передачи в сети. В первой шине таковым будет коэффициент передачи КN - от передатчика абонентского узла, связанного с последним N ответвителем в шине, до приемника контроллера. Во второй шине - коэффициент передачи, равный упомянутому КN, от передатчика контроллера до приемника последнего абонентского узла:A disadvantage of the known network is the limitation in the number N of serviced subscriber nodes in the network, which is determined by the smallest transmission coefficient in the network. In the first bus, this will be the transmission coefficient K N - from the transmitter of the subscriber unit connected to the last N coupler in the bus to the controller receiver. In the second bus - transmission coefficient equal to the mentioned K N , from the transmitter of the controller to the receiver of the last subscriber unit:

Figure 00000001
Figure 00000001

где α - коэффициент ответвления.where α is the branch coefficient.

Выражение (1) имеет максимум при α=1/(N-2):Expression (1) has a maximum at α = 1 / (N-2):

Figure 00000002
Figure 00000002

Если Ризл - мощность излучения, вводимая в волокно, а Рпор - пороговая чувствительность приемника, то, очевидно, наименьший коэффициент передачи в сети должен удовлетворять неравенству:If Riesl is the radiation power introduced into the fiber, and Rpor is the threshold sensitivity of the receiver, then, obviously, the lowest transmission coefficient in the network should satisfy the inequality:

Figure 00000003
Figure 00000003

Из (2) и (3) получаем следующую оценку числа N в идеализированной (без потерь) сети:From (2) and (3) we obtain the following estimate of the number N in an idealized (lossless) network:

Figure 00000004
Figure 00000004

Отношение [Ризл/Рпор] в логарифмическом выражении носит название энергетического потенциала сети (или бюджета сети) и определяет предельно возможное число обслуживаемых абонентских узлов в пассивной сети, когда мощность от передатчика равномерно распределяется по приемникам абонентских узлов. Как видим из (4), известная сеть почти втрое уступает этому параметру. Кроме того, сеть предъявляет повышенные требования к динамическому диапазону используемых в сети приемников из-за различия в коэффициентах передачи в шинах для разных абонентских узлов.The ratio [Rizl / Rpor] in logarithmic terms is called the energy potential of the network (or network budget) and determines the maximum possible number of serviced subscriber nodes in a passive network when the power from the transmitter is evenly distributed among the receivers of the subscriber nodes. As we see from (4), the known network is almost three times inferior to this parameter. In addition, the network places high demands on the dynamic range of receivers used in the network due to differences in bus transfer coefficients for different subscriber nodes.

Известна двойная волоконно-оптическая сеть, содержащая первую и вторую сети с первым и вторым центральными управляющими узлами (контроллерами) соответственно и множествами абонентских узлов, первую и вторую двунаправленные шины из оптического волокна и множество направленных ответвителей, включенных в первую и вторую шины. Первый и второй центральные управляющие узлы размещены на противоположных концах шин. Передатчики центральных управляющих узлов оптически связаны со второй шиной, а приемники - с первой шиной через упомянутые противоположные концы шин. Передатчики абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны с первой шиной через направленные ответвители первой шины с возможностью передачи в направлении первого и второго центральных управляющих узлов соответственно. Приемники абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны со второй шиной через направленные ответвители второй шины с возможностью приема передачи от первого и второго центральных управляющих узлов соответственно. Длина волны передачи в первой сети отлична от длины волны передачи во второй сети [2].A double fiber optic network is known, containing the first and second networks with the first and second central control nodes (controllers), respectively, and sets of subscriber nodes, the first and second bi-directional optical fiber buses and a plurality of directional couplers included in the first and second buses. The first and second central control nodes are located at opposite ends of the tires. The transmitters of the central control nodes are optically connected to the second bus, and the receivers to the first bus through the aforementioned opposite ends of the buses. The transmitters of the subscriber units of the first and second networks are optically connected to the first bus via directional couplers of the first bus with the possibility of transmission in the direction of the first and second central control nodes, respectively. The receivers of the subscriber units of the first and second networks are optically connected to the second bus via directional couplers of the second bus with the possibility of receiving transmission from the first and second central control nodes, respectively. The transmission wavelength in the first network is different from the transmission wavelength in the second network [2].

Разные рабочие длины волн в первой и второй сетях позволяют снизить перекрестные помехи при одновременной передаче в первой и второй сетях.Different operating wavelengths in the first and second networks can reduce crosstalk while transmitting in the first and second networks.

Данное техническое решение принято за прототип.This technical solution is taken as a prototype.

Прототип имеет те же недостатки, что и аналог с однонаправленными шинами: ограничение на количество абонентских узлов в каждой из сетей, оцениваемое зависимостью (4) и повышенными требованиями к динамическому диапазону приемников в сети. В аналоге [1] с однонаправленными шинами эти недостатки могут быть устранены исполнением направленных ответвителей в шинах с убыванием коэффициентов ответвления в порядке их следования в шинах по направлению к контроллеру. Для идеализированной (без потерь) сети ответвители в этом случае выполняются с коэффициентами ответвления из гармонической последовательности: 1,

Figure 00000005
,
Figure 00000006
, …,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
. Этот прием использован в известной пассивной волоконно-оптической сети обмена данными с однонаправленной петлевой шиной [3]. Нетрудно видеть, что в двойной сети с двунаправленными шинами такое техническое решение не проходит, так как полностью нарушает работу одной из сетей.The prototype has the same drawbacks as the analog with unidirectional buses: the restriction on the number of subscriber nodes in each network, estimated by dependence (4) and increased requirements for the dynamic range of receivers in the network. In the analogue of [1] with unidirectional tires, these shortcomings can be eliminated by the execution of directional couplers in the tires with decreasing branch coefficients in the order they follow in the tires towards the controller. For an idealized (lossless) network, the couplers in this case are executed with branch coefficients from a harmonic sequence: 1,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
, ...,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
. This technique was used in the well-known passive fiber-optic data exchange network with a unidirectional loop bus [3]. It is easy to see that in a dual network with bi-directional buses this technical solution does not work, as it completely disrupts the operation of one of the networks.

Предлагаемым изобретением решаются задачи увеличения количества абонентских узлов в сетях при одновременном снижении требований к динамическому диапазону используемых приемников и расширения арсенала технических средств в области телекоммуникации.The present invention solves the problem of increasing the number of subscriber nodes in networks while reducing the requirements for the dynamic range of receivers used and expanding the arsenal of technical means in the field of telecommunications.

Для достижения этого технического результата двойная пассивная волоконно-оптическая сеть содержит первую и вторую сети с первым и вторым центральными управляющими узлами (контроллерами) соответственно и множествами абонентских узлов, первую и вторую двунаправленные шины из оптического волокна и множество направленных ответвителей, включенных в первую и вторую шины. Первый и второй центральные управляющие узлы размещены на противоположных концах шин. Передатчики центральных управляющих узлов оптически связаны со второй шиной, а приемники - с первой шиной через упомянутые противоположные концы шин. Передатчики абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны с первой шиной через направленные ответвители первой шины с возможностью передачи в направлении первого и второго центральных управляющих узлов соответственно. Приемники абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны со второй шиной через направленные ответвители второй шины с возможностью приема передачи от первого и второго центральных управляющих узлов соответственно. В первой двунаправленной шине длины волн передач абонентскими узлами первой сети отличны от длин волн передач абонентскими узлами второй сети. Во второй двунаправленной шине длина волны передачи первого центрального управляющего узла отлична от длины волны передачи второго центрального управляющего узла. В отличие от прототипа направленные ответвители каждой из двунаправленных шин в порядке их размещения в шинах от первого центрального управляющего узла ко второму выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления на упомянутых длинах волн передачи в первой сети и с убыванием коэффициентов ответвления на длинах волн передачи во второй сети.To achieve this technical result, a double passive fiber-optic network contains the first and second networks with the first and second central control nodes (controllers), respectively, and a plurality of subscriber nodes, the first and second bidirectional optical fiber buses and a plurality of directional couplers included in the first and second tires. The first and second central control nodes are located at opposite ends of the tires. The transmitters of the central control nodes are optically connected to the second bus, and the receivers to the first bus through the aforementioned opposite ends of the buses. The transmitters of the subscriber units of the first and second networks are optically connected to the first bus via directional couplers of the first bus with the possibility of transmission in the direction of the first and second central control nodes, respectively. The receivers of the subscriber units of the first and second networks are optically connected to the second bus via directional couplers of the second bus with the possibility of receiving transmission from the first and second central control nodes, respectively. In the first bi-directional bus, the transmission wavelengths by the subscriber nodes of the first network are different from the transmission wavelengths by the subscriber nodes of the second network. In the second bi-directional bus, the transmission wavelength of the first central control unit is different from the transmission wavelength of the second central control unit. Unlike the prototype, the directional couplers of each of the bidirectional buses in the order of their placement in the tires from the first central control unit to the second are made with increasing branch coefficients at the mentioned transmission wavelengths in the first network and with decreasing branch coefficients at the transmission wavelengths in the second network.

Согласно частного случая исполнения направленные ответвители выполнены с коэффициентами ответвления αi1) на длине волны λ1 передачи в первой сети и αi2)на длине волны λ2 передачи во второй сети согласно следующим рекуррентным формулам:According to a special case of execution, directional couplers are made with branch coefficients α i1 ) at a transmission wavelength λ 1 in the first network and α i2 ) at a transmission wavelength λ 2 in the second network according to the following recurrence formulas:

Figure 00000009
;
Figure 00000009
;

Figure 00000010
;
Figure 00000010
;

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где i - порядковый номер ответвителя в первой и второй шинах, N - число ответвителей в каждой шине, δi - суммарные потери (дБ) на участке шины между (i-1)М и iМ ответвителями шины, включая избыточные потери iго ответвителя.where i - the serial number of the coupler in the first and second tire, N - number of taps in each tire, δ i - total loss (dB) on the bus segment between (i-1) M and i M taps tire, including excessive loss of i th coupler .

Согласно частного случая исполнения приемник каждого узла содержит избирательный фильтр на принимаемую длину волны.According to a special case of execution, the receiver of each node contains a selective filter for the received wavelength.

Изобретение проиллюстрировано чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На Фиг.1 изображена блок-схема двойной пассивной волоконно-оптической сети.Figure 1 shows a block diagram of a dual passive fiber optic network.

На Фиг.2 изображена функциональная схема спектрально-зависимого направленного ответвителяFigure 2 shows a functional diagram of a spectrally dependent directional coupler

На Фиг.3 приведено схематическое изображение направленного ответвителя на двух связанных оптических волноводахFigure 3 shows a schematic representation of a directional coupler on two connected optical waveguides

На Фиг.4 приведены графики биения мощности вдоль однородных связанных волноводов для двух длин волн λ1≠λ2.Figure 4 shows graphs of the beating of power along homogeneous coupled waveguides for two wavelengths λ 1 ≠ λ 2 .

Двойная пассивная волоконно-оптическая сеть (Фиг.1) содержит первую и вторую двунаправленные шины 1 и 2 из оптического волокна, первый и второй центральные управляющие узлы (контроллеры) 3 и 4, множество абонентских узлов 11, 12, 13, 14 первой сети и множество абонентских узлов 21, 22, 23, 24 второй сети, направленные ответвители 5, 6, 7, 8 первой шины 1 и направленные ответвители 15, 16, 17, 18 второй шины 2. Передатчики Т первого и второго контроллеров 3 и 4 оптически связаны со второй шиной 2 через ее концы 9 и 10. Приемники R первого и второго контроллеров 3 и 4 оптически связаны с первой шиной через ее концы 19 и 20. Передатчики Т абонентских узлов 11 и 21, 12 и 22, 13 и 23, 14 и 24 оптически связаны с первой шиной 1 через направленные ответвители 5, 6, 7, 8 соответственно. Приемники R абонентских узлов 11 и 21, 12 и 22, 13 и 23, 14 и 24 оптически связаны со второй шиной 2 через направленные ответвители 15, 16, 17, 18 соответственно. Все передатчики Т абонентских узлов 11, 12, 13, 14 и первого контролера 3 первой сети ведут передачу на длине волны λ1. Все передатчики Т абонентских узлов 21, 22, 23, 24 и второго контроллера 4 ведут передачу на длине волны λ22≠λ1). Приемники узлов для увеличения развязки сетей (снижения перекрестных помех) могут быть снабжены избирательными фильтрами (не показаны) на принимаемую длину волны. В рассматриваемом варианте исполнения - это длина волны λ1 и длина волны λ2.Double passive fiber-optic network (Figure 1) contains the first and second bi-directional buses 1 and 2 of optical fiber, the first and second central control nodes (controllers) 3 and 4, a lot of subscriber nodes 11, 12, 13, 14 of the first network and a plurality of subscriber units 21, 22, 23, 24 of the second network, directional couplers 5, 6, 7, 8 of the first bus 1 and directional couplers 15, 16, 17, 18 of the second bus 2. The transmitters T of the first and second controllers 3 and 4 are optically coupled with the second bus 2 through its ends 9 and 10. The receivers R of the first and second controllers 3 and 4 are optical and connected to the first bus through its ends 19 and 20. Transmitters T of subscriber units 11 and 21, 12 and 22, 13 and 23, 14 and 24 are optically connected to the first bus 1 through directional couplers 5, 6, 7, 8, respectively. The receivers R of the subscriber units 11 and 21, 12 and 22, 13 and 23, 14 and 24 are optically coupled to the second bus 2 through directional couplers 15, 16, 17, 18, respectively. All transmitters T of the subscriber units 11, 12, 13, 14 and the first controller 3 of the first network transmit at a wavelength of λ 1 . All transmitters T of the subscriber units 21, 22, 23, 24 and the second controller 4 transmit at a wavelength of λ 22 ≠ λ 1 ). The receivers of the nodes to increase the isolation of the networks (reduce crosstalk) can be equipped with selective filters (not shown) for the received wavelength. In this embodiment, it is a wavelength λ 1 and a wavelength λ 2 .

Направленные ответвители 5, 6, 7, 8 и 15, 16, 17, 18, функциональная схема которых изображена на Фиг.2, имеют спектрально-зависимый коэффициент ответвления αi(λ), где i - порядковый номер расположения ответвителя в шинах 1, 2 в направлении от первого контроллера 3 ко второму контроллеру 4. На фиг.1 ответвители 11 и 21 имеют номер 1, ответвители 12 и 22 - номер 2, и т.д., последние в шинах ответвители 14 и 24 - номер N. Коэффициенты ответвления αi(λ) возрастают с увеличением порядкового номера i ответвителя на длине волны λ1 и убывают на длине волны λ2 в соответствии со следующими рекуррентными формулами:The directional couplers 5, 6, 7, 8 and 15, 16, 17, 18, the functional diagram of which is shown in FIG. 2, have a spectrally dependent branch coefficient α i (λ), where i is the serial number of the location of the coupler in buses 1, 2 in the direction from the first controller 3 to the second controller 4. In Fig. 1, the couplers 11 and 21 are number 1, the couplers 12 and 22 are number 2, etc., the last couplers 14 and 24 in the buses are number N. Coefficients branches α i (λ) increase with increasing serial number i of the coupler at a wavelength of λ 1 and decrease at a wavelength of λ 2 in accordance with the following recurrence formulas:

Figure 00000012
Figure 00000012

где δi - суммарные потери на участке между (i-1) и i ответвителями;

Figure 00000013
, где δi(3) [дБ/км] - погонное затухание оптического волокна на участке длиной l [км], δi(2) [дБ] - избыточные потери i ответвителя, δi(3) [дБ] - суммарные потери в соединениях оптических волокон на упомянутом участке. В таблице 1 приведены оптимальные коэффициенты ответвления αi(λ) для ответвителей первой и второй шин в отсутствии потерь в сети (δi=0), позволяющие получить максимальное число абонентских узлов в сети.where δ i - total losses in the area between (i-1) and i taps;
Figure 00000013
, where δ i (3) [dB / km] is the linear attenuation of the optical fiber over a section of length l [km], δ i (2) [dB] is the excess loss of the coupler i, δ i (3) [dB] is the total loss in the connections of the optical fibers in said section. Table 1 shows the optimal branch coefficients α i (λ) for the first and second bus couplers in the absence of network losses (δ i = 0), allowing to obtain the maximum number of subscriber nodes in the network.

Таблица 1Table 1 Поз. на Фиг.1Pos. in figure 1 11 и 2111 and 21 12 и 2212 and 22 13 и 2313 and 23 14 и 2414 and 24 II 1one 22 3…3 ... …N-2... N-2 N-1N-1 NN αi1)α i1 ) 1/N1 / N 1/N-21 / N-2 1/N-2…1 / N-2 ... …1/3... 1/3 1/21/2 1one αi2)α i2 ) 1one 1/21/2 1/3…1/3 ... …1/N-2... 1 / N-2 1/N-11 / N-1 1/N1 / N

Число N равно теоретическому пределу для пассивных сетей, который определяется энергетическим потенциалом (бюджетом) сети: φ=101g [Ризл/Рпор]. При этом одновременно достигается снижение требований к динамическому диапазону используемых в сети приемников - результат постоянства уровня принимаемой мощности центральным и абонентскими узлами.The number N is equal to the theoretical limit for passive networks, which is determined by the energy potential (budget) of the network: φ = 101g [Riesl / Rpor]. At the same time, a reduction in the requirements on the dynamic range of the receivers used in the network is achieved - the result of a constant level of received power by the central and subscriber nodes.

Приведем вывод формул (5). Рассмотрим изменение энергетического потенциала φi вдоль шины 2 в первой сети. Потенциал на конце 9 шины равен φ; потенциал за первым в шине ответвителем (поз.15) равен φ1=φ-δ1+101g(1-α1), где δ1 - суммарные потери на участке от контроллера 9 до первого ответвителя (поз.15) в шине (включая избыточные потери ответвителя); потенциал за вторым ответвителем (поз.16) равен φ212+10lg(1-α2), где δ2 - потери на участке от первого ответвителя до второго (включая избыточные потери второго ответвителя), тогда для потенциала за i ответвителем можно написать:We present the derivation of formulas (5). Consider the change in the energy potential φ i along bus 2 in the first network. The potential at the end of bus 9 is φ; the potential behind the first coupler in the bus (key 15) is equal to φ 1 = φ-δ 1 + 101g (1-α 1 ), where δ 1 is the total loss in the area from controller 9 to the first coupler (key 15) in the bus ( including excess coupler losses); the potential behind the second coupler (pos. 16) is φ 2 = φ 12 + 10lg (1-α 2 ), where δ 2 is the loss in the section from the first coupler to the second (including excess losses of the second coupler), then for the potential for the i coupler, you can write:

Figure 00000014
Figure 00000014

Энергетический потенциал φR на приемнике R каждого абонентского узла 11, …, 14 равен нулю - условие получения мощности Рпор на приемнике. Тогда для потенциала φR приемника, связанного с iм ответвителем, можно написать:The energy potential φ R at the receiver R of each subscriber unit 11, ..., 14 is equal to zero - the condition for obtaining power Рпор at the receiver. Then the potential φ receiver R, associated with the i th coupler, we can write:

Figure 00000015
Figure 00000015

Выражение (6) с учетом уравнения (7) приводим к виду:Expression (6) taking into account equation (7) we bring to the form:

Figure 00000016
Или для
Figure 00000017
Figure 00000016
Or for
Figure 00000017

Подставляя в последнее уравнение выражение для φi-1 из (7), получаем первую из рекуррентных формул (5):

Figure 00000018
Substituting the expression for φ i-1 from (7) into the last equation, we obtain the first of the recurrence formulas (5):
Figure 00000018

Для энергетических потенциалов

Figure 00000019
во второй сети можно написать:For energy potentials
Figure 00000019
in the second network you can write:

Figure 00000020
, где φ - потенциал на конце 10 шины 2 во второй сети;
Figure 00000021
- суммарные потери на участке от второго контроллера 4 до Nго ответвителя в шине (поз.18);
Figure 00000022
, где
Figure 00000023
- суммарные потери на участке от Nго ответвителя до (N-1)го ответвителя; и для потенциала
Figure 00000019
имеем:
Figure 00000020
where φ is the potential at the end 10 of bus 2 in the second network;
Figure 00000021
- total losses in the area from the second controller 4 to the N- th branch in the bus (pos. 18);
Figure 00000022
where
Figure 00000023
- total loss of the section from the first coupler to N (N-1) th tap; and for potential
Figure 00000019
we have:

Figure 00000024
Figure 00000024

Для потенциалов на приемниках второй сети запишем:For potentials at the receivers of the second network, we write:

Figure 00000025
Figure 00000025

Производя с уравнениями (8) и (9) преобразования аналогичные вышеописанным преобразованиям с уравнениями (6) и (7), приходим к формуле:Performing transformations with equations (8) and (9) similar to the above transformations with equations (6) and (7), we arrive at the formula:

Figure 00000026
.
Figure 00000026
.

Полагая, что избыточные потери ответвителя не зависят от его номера i, имеем

Figure 00000027
, и окончательно получаем вторую из рекуррентных формул (5):Assuming that the excess losses of the coupler do not depend on its number i, we have
Figure 00000027
, and finally we get the second of the recurrence formulas (5):

Figure 00000028
.
Figure 00000028
.

В таблице 2 приведены оптимальные коэффициенты ответвления в сети с одинаковыми суммарными потерями на участках шин между соседними ответвителями: δ12=…=δN=1 дБ (длина участка li=1…2 км, δi(1)=0,2…0,3 дБ; δi(2)=0,3 дБ; δi(3)=0,3 дБ), рассчитанные по формулам (5); энергетический потенциал сетиTable 2 shows the optimal branch coefficients in the network with the same total losses in bus sections between adjacent couplers: δ 1 = δ 2 = ... = δ N = 1 dB (section length l i = 1 ... 2 km, δ i (1) = 0.2 ... 0.3 dB; δ i (2) = 0.3 dB; δ i (3) = 0.3 dB) calculated by the formulas (5); network energy potential

φ=29,85 дБ.φ = 29.85 dB.

Таблица 2table 2 ii 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven 1212 αi1)α i1 ) 0,0010.001 0,00130.0013 0,00160.0016 0,00210.0021 0,00260.0026 0,00330.0033 0,00420.0042 0,00530.0053 0,00670.0067 0,00850.0085 0,0110.011 0,0140.014 αi2)α i2 ) 1one 0,4430.443 0,2600.260 0,1710.171 0,1200,120 0,0870,087 0,0650,065 0,0490,049 0,0370,037 0,0290,029 0,0220,022 0,0170.017 αi1)α i1 ) 0,0170.017 0,0220,022 0,0290,029 0,0370,037 0,0490,049 0,0650,065 0,0870,087 0,1200,120 0,1710.171 0,2600.260 0,4430.443 1one αi2)α i2 ) 0,0140.014 0,0110.011 0,00850.0085 0,00670.0067 0,0530,053 0,0420,042 0,00330.0033 0,0020.002 0,00210.0021 0,00160.0016 0,0010.001 0,0010.001

Среди известных направленных ответвителей, отвечающих требованиям изобретения, следует выделить ответвители, устроенные по принципу связанных волноводов. Схема такого ответвителя изображена на Фиг.3. Оптические волноводы 31, 32, расположенные параллельно друг другу, взаимодействуют между собой спадающими внешними полями. Взаимодействие волноводов приводит к тому, что мощность моды одного волновода частично передается моде другого волновода. Мощность, переданная в моду волновода 32, имеет вид [5, стр.231-236]:Among the known directional couplers that meet the requirements of the invention, it is worth highlighting couplers arranged according to the principle of coupled waveguides. A diagram of such a coupler is shown in FIG. 3. Optical waveguides 31, 32 located parallel to each other interact with each other by decreasing external fields. The interaction of the waveguides leads to the fact that the power of the mode of one waveguide is partially transferred to the mode of another waveguide. The power transmitted to the mode of the waveguide 32 has the form [5, p.231-236]:

Figure 00000029
Figure 00000029

где F1 - мощность на входном порту волновода 31; Δβ=(β12)/2,where F 1 is the power at the input port of the waveguide 31; Δβ = (β 12 ) / 2,

β1, β2 - фазовые постоянные распространения мод волноводов 31, 32 соответственно; с - коэффициент связи между модами волноводов (коэффициент связи С имеет обратную экспоненциальную зависимость от расстояния d между волноводами и обратно пропорциональную зависимость от длины волны λ).β 1 , β 2 are the phase propagation constants of the modes of the waveguides 31, 32, respectively; c is the coupling coefficient between the waveguide modes (the coupling coefficient C has an inverse exponential dependence on the distance d between the waveguides and inversely proportional to the wavelength λ).

На Фиг.4 представлены графики биения мощности F2 вдоль волновода для двух длин волн λ1=1550 нм и λ2=1310 нм и нормированной мощности F1=1. Длины биений l1, l2 на длинах волн λ1, λ2 соотносятся следующим образом: l1:l2≈λ12=1550/1310≈1,28. Графики наглядно показывают, что варьируя величинами с, Δβ и длиной связи L (Фиг.3), всегда можно добиться коэффициентов ответвления αi1) и αi2), отвечающих данным таблиц 1 и 2. Отметим, что рассмотренные ответвители являются широкополосными устройствами, и соотношения, близкие к указанным в таблицах 1 и 2, будут выполняться в двух полосах: 1550±40 нм и 1310±40 нм.Figure 4 presents graphs of the runout of power F 2 along the waveguide for two wavelengths λ 1 = 1550 nm and λ 2 = 1310 nm and normalized power F 1 = 1. The beat lengths l 1 , l 2 at wavelengths λ 1 , λ 2 are related as follows: l 1 : l 2 ≈λ 1 : λ 2 = 1550 / 1310≈1.28. The graphs clearly show that by varying the values of c, Δβ and the bond length L (Figure 3), it is always possible to achieve branch coefficients α i1 ) and α i2 ) corresponding to the data in Tables 1 and 2. Note that the considered taps are broadband devices, and ratios close to those indicated in tables 1 and 2 will be performed in two bands: 1550 ± 40 nm and 1310 ± 40 nm.

Спектрально зависимые ответвители нашли применение в устройствах частотного уплотнения/разделения (WDM- мультиплексорах), для которых стремятся иметь коэффициенты α(λ1)=1, α(λ2)=0. Как следует из выражения (10) и графиков, это возможно только при условии соблюдения фазового синхронизма: Δβ=0. Последнее трудновыполнимо на практике, и поэтому WDM-мультиплексоры всегда имеют избыточные потери, снижающие уровень оптического сигнала на приемниках сетей, использующих WDM-мультиплексирование. И, как следствие, сокращается количество абонентских узлов - пропорционально вносимым потерям. В то же время указанный недостаток ответвителей незначительно влияет на общее количество абонентских узлов в изобретении, так как приводит к сокращению только двух крайних в шинах (фиг.1) абонентских узлов (см. таблицу 1). Лучшим исполнением ответвителя в изобретении является ответвитель на связанных волноводах, получаемый из оптических волокон методом сплавления (см., например [7]).Spectrally dependent couplers are used in frequency multiplexing / separation devices (WDM-multiplexers), for which they tend to have coefficients α (λ 1 ) = 1, α (λ 2 ) = 0. As follows from expression (10) and graphs, this is possible only if phase synchronism is observed: Δβ = 0. The latter is difficult to implement in practice, and therefore WDM-multiplexers always have excess losses that reduce the level of the optical signal at the receivers of networks using WDM-multiplexing. And, as a result, the number of subscriber nodes is reduced in proportion to the losses introduced. At the same time, the indicated drawback of the couplers does not significantly affect the total number of subscriber units in the invention, since it leads to the reduction of only two end nodes in the buses (FIG. 1) (see table 1). The best embodiment of the coupler in the invention is a coupled waveguide coupler obtained from optical fibers by fusion (see, for example, [7]).

Заявленная двойная сеть может использоваться: 1) как сеть обмена данными между абонентскими узлами, в этом случае контроллеры выполняют функции ретрансляторов передачи из второй шины в первую; 2) как широковещательная сеть доступа. Причем первая и вторая сети двойной сети работают независимо одна от другой.The claimed dual network can be used: 1) as a data exchange network between subscriber nodes, in this case, the controllers perform the functions of transmitting relay from the second bus to the first; 2) as a broadcast access network. Moreover, the first and second networks of the dual network operate independently of one another.

Работа первой и второй сетей в заявленной сети Фиг.1, как широковещательных сетей доступа, основана на том же принципе, что и работа сетей, известных как PON (Passive Optical Networks) [4, стр.469-478].The operation of the first and second networks in the claimed network of Fig. 1, as broadcast access networks, is based on the same principle as the operation of networks known as PON (Passive Optical Networks) [4, pp. 469-478].

Опишем их работу на примере первой сети. Центральный узел OLT (Optical Line Terminal) 3 принимает данные со стороны магистральных сетей через интерфейсы подключения SNI (Service Node Interfaces) и формирует первый поток (аналогичный нисходящему потоку в PON) к абонентским узлам ONU (Optical Network Unit) 11, 12, …, 14 во второй шине 2. При этом используется любой из известных в PON-технологиях способов формирования потока, например, синхронной передачей с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing) сигналов, предназначенных разным абонентским узлам 11, 12, …, 14. Передатчик Т центрального узла работает на фиксированной длине волны, например, λ1=1550 нм и поток излучения равномерно распределяется ответвителями 15, 16, …, 18 по приемникам R абонентских узлов 11, 12, …, 14. Второй поток (аналогичный восходящему потоку в PON) от абонентских узлов 11, …, 14 к приемнику R центрального узла 3 формируется способом синхронного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiplexing Access) сигналов от передатчиков Т абонентских узлов 11, 12, …, 14 в первой шине 1 (излучение от передатчиков вводится в шину ответвителями 5, 6, 7, 8). При этом передача ведется на той же длине волны λ1=1550 нм и каждому абонентскому узлу 11, 12, …, 14 устанавливается индивидуальное расписание с учетом удаленности узла от приемника R центрального узла 3.Let us describe their work using the example of the first network. The central node OLT (Optical Line Terminal) 3 receives data from the backbone networks through the connection interfaces SNI (Service Node Interfaces) and forms the first stream (similar to the downstream in PON) to the subscriber nodes ONU (Optical Network Unit) 11, 12, ..., 14 in the second bus 2. In this case, any of the methods of flow formation known in PON technologies is used, for example, synchronous transmission with time division TDM (Time Division Multiplexing) signals intended for different subscriber units 11, 12, ..., 14. Transmitter T central unit operates at a fixed wavelength , E.g., λ 1 = 1550 nm and the radiation flux is uniformly distributed taps 15, 16, ..., 18 and the receivers R-sites 11, 12, ..., 14. The second flow (similar to the upward flow in PON) from subscriber units 11, ..., 14 to the receiver R of the central node 3 is formed by the method of synchronous access with time division TDMA (Time Division Multiplexing Access) of signals from the transmitters T of the subscriber nodes 11, 12, ..., 14 in the first bus 1 (radiation from the transmitters is introduced into the bus by taps 5, 6, 7, 8). In this case, the transmission is carried out at the same wavelength λ 1 = 1550 nm and an individual schedule is established for each subscriber unit 11, 12, ..., 14, taking into account the distance of the node from the receiver R of the central node 3.

В заявленной сети также возможна передача частотно-временными пакетами сигналов [6, стр.250]. В первом потоке временные позиции сигналов, предназначенные разным абонентским узлам 11, 12, …, 14, передаются на разных длинах волн λ11, λ12, …, λ1N перестраиваемого лазера передатчика Т центрального узла 3. Приемники R абонентских узлов 11, …, 14 в этом случае снабжаются избирательными фильтрами, настроенными на длины волн λ11, λ12, …, λ1N, соответственно. Во втором потоке передача от абонентских узлов 11, 12, …, 14 к приемнику R центрального узла 3 ведется на одной длине волны λ2 методом синхронного доступа с разделением во времени TDMA.In the claimed network, it is also possible to transmit frequency-time packets of signals [6, p. 250]. In the first stream, the temporary positions of the signals intended for different subscriber nodes 11, 12, ..., 14 are transmitted at different wavelengths λ 11 , λ 12 , ..., λ 1N of the tunable laser of the transmitter T of the central node 3. Receivers R of the subscriber nodes 11, ..., 14 in this case are equipped with selective filters tuned to wavelengths λ 11 , λ 12 , ..., λ 1N , respectively. In the second stream, the transmission from the subscriber units 11, 12, ..., 14 to the receiver R of the central node 3 is carried out at the same wavelength λ 2 by synchronous access with time division TDMA.

Заявленная сеть, несмотря на шинную архитектуру, может рассматриваться как вариант PON-сети. То есть она полностью совместима с аппаратными и программными продуктами, выпускаемыми промышленностью для PON-технологии.The claimed network, despite the bus architecture, can be considered as a variant of the PON network. That is, it is fully compatible with hardware and software products released by the industry for PON technology.

С другой стороны, изобретение имеет преимущество перед известными PON-сетями с древовидной архитектурой в экономии оптического волокна, простоте мониторинга при эксплуатации сети и доступности (защите графика). Следовательно, промышленное применение изобретения будет экономически обоснованной альтернативой известным сетям.On the other hand, the invention has an advantage over the well-known PON networks with a tree architecture in saving optical fiber, ease of monitoring during network operation and availability (protection of the schedule). Therefore, the industrial application of the invention will be a cost-effective alternative to known networks.

Использованные источникиUsed sources

1. Патент US 4089584, кл.385-24.1. Patent US 4089584, CL 385-24.

2. Заявка РСТ WO 83/03327, Н04В 9/00, опубл. 1983 г.2. PCT Application WO 83/03327, Н04В 9/00, publ. 1983 year

3. Патент RU 2 264692, Н04В 10/12, опубл. 2005 г.3. Patent RU 2 264692, Н04В 10/12, publ. 2005 year

4. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. 2-е дополненное изд. Пер. с англ./Под ред. Н.Н.Слепова. - М.: Техносфера, 2004 г.4. Freeman R. Fiber-optic communication systems. 2nd ed. Per. from English / Ed. N.N.Slepova. - M .: Technosphere, 2004

5. Унгер X.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы./ Пер. с англ. В.В.Шевченко. - М.: Мир, 1980 г.5. Unger X.-G. Planar and fiber optical waveguides. / Per. from English V.V.Shevchenko. - M .: Mir, 1980

6. Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие в 3 т. Том 3. - Мультисервисные сети./Под ред.проф. В.П.Шувалова. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005 г.6. Telecommunication systems and networks: Textbook in 3 vol. Volume 3. - Multiservice networks. / Under the editorship of prof. V.P. Shuvalova. - M .: Hot line - Telecom, 2005

7. Патент US 4834481, G02B 6/28, 1989 г.7. Patent US 4834481, G02B 6/28, 1989.

Claims (3)

1. Двойная пассивная волоконно-оптическая сеть, содержащая первую и вторую сети с первым и вторым центральными управляющими узлами (контроллерами) соответственно и множествами абонентских узлов, первую и вторую двунаправленные шины из оптического волокна и множество направленных ответвителей, включенных в первую и вторую шины, первый и второй центральные управляющие узлы размещены на противоположных концах шин, передатчики центральных управляющих узлов оптически связаны со второй шиной, а приемники - с первой шиной через упомянутые противоположные концы шин, передатчики абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны с первой шиной через направленные ответвители первой шины с возможностью передачи в направлении первого и второго центральных управляющих узлов соответственно, приемники абонентских узлов первой и второй сетей оптически связаны со второй шиной через направленные ответвители второй шины с возможностью приема передачи от первого и второго центральных управляющих узлов соответственно, в первой двунаправленной шине длины волн передач абонентскими узлами первой сети отличны от длин волн передач абонентскими узлами второй сети, во второй двунаправленной шине длина волны передачи первого центрального управляющего узла отлична от длины волны передачи второго центрального управляющего узла, отличающаяся тем, что направленные ответвители каждой из двунаправленных шин в порядке их размещения в шинах от первого центрального управляющего узла ко второму выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления на упомянутых длинах волн передач в первой сети и с убыванием коэффициентов ответвления на длинах волн передач во второй сети.1. A dual passive fiber optic network containing the first and second networks with the first and second central control nodes (controllers), respectively, and sets of subscriber nodes, the first and second bidirectional optical fiber buses and a plurality of directional couplers included in the first and second buses, the first and second central control nodes are located at opposite ends of the buses, the transmitters of the central control nodes are optically connected to the second bus, and the receivers to the first bus through the aforementioned opposite bus ends, transmitters of subscriber units of the first and second networks are optically connected to the first bus through directional couplers of the first bus with the possibility of transmission in the direction of the first and second central control nodes, respectively, receivers of subscriber nodes of the first and second networks are optically connected to the second bus through directional couplers of the second buses with the possibility of receiving transmission from the first and second central control nodes, respectively, in the first bi-directional bus wavelength of the transmission waves of the subscriber the nodes of the first network are different from the transmission wavelengths by the subscriber nodes of the second network, in the second bidirectional bus, the transmission wavelength of the first central control unit is different from the transmission wavelength of the second central control unit, characterized in that the directional couplers of each of the bidirectional buses in the order they are placed in the buses from the first central control unit to the second are made with increasing branch coefficients at the mentioned transmission wavelengths in the first network and with decreasing coefficient branches at the wavelengths of the gears in the second network. 2. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что направленные ответвители выполнены с коэффициентами ответвления αi1) на длине волны λ1 передачи в первой сети и αi2) на длине волны λ2 передачи во второй сети согласно следующим рекуррентным формулам:
Figure 00000030

Figure 00000031

αN1)=α12)=1,
где i - порядковый номер ответвителя в первой и второй шинах; N - число ответвителей в каждой шине сети; δi - суммарные потери (дБ) на участке шины между (i-1)-м и i-м ответвителями шины, включая избыточные потери ответвителя.
2. The network according to claim 1, characterized in that the directional couplers are made with branch coefficients α i1 ) at a wavelength of λ 1 transmission in the first network and α i2 ) at a wavelength of λ 2 transmission in the second network according to the following recurrence formulas:
Figure 00000030

Figure 00000031

α N1 ) = α 12 ) = 1,
where i is the serial number of the coupler in the first and second buses; N is the number of taps in each network bus; δ i - total loss (dB) on the bus section between the (i-1) th and ith bus couplers, including excess coupler losses.
3. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что приемник каждого узла содержит избирательный фильтр на принимаемую длину волны. 3. The network according to claim 1, characterized in that the receiver of each node contains a selective filter for the received wavelength.
RU2007127134/09A 2007-07-17 2007-07-17 Double passive fibre-optic network RU2372726C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127134/09A RU2372726C2 (en) 2007-07-17 2007-07-17 Double passive fibre-optic network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127134/09A RU2372726C2 (en) 2007-07-17 2007-07-17 Double passive fibre-optic network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007127134A RU2007127134A (en) 2009-08-10
RU2372726C2 true RU2372726C2 (en) 2009-11-10

Family

ID=41048844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007127134/09A RU2372726C2 (en) 2007-07-17 2007-07-17 Double passive fibre-optic network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2372726C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579758C1 (en) * 2015-03-19 2016-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Controller protection of fibre-optic lines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579758C1 (en) * 2015-03-19 2016-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Controller protection of fibre-optic lines

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007127134A (en) 2009-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102244538A (en) System and method for detecting sub-optical fibers, ODN (optical distribution network) and optical splitter
CN109510685B (en) Ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical fiber network transmission system and transmission method
CN111355554A (en) Route multiplexer, route multiplexing method, wavelength division routing method and network system
US7203392B2 (en) Optical apparatus for bidirectional optical communication
CN101136701A (en) Wavelength division multiplexing optical access transmission system and method
JP2006279680A (en) System and method for optical transmission
RU2310278C1 (en) Passive fiber-optic network
RU2372726C2 (en) Double passive fibre-optic network
RU2423000C1 (en) Double passive fibre-optic network
CN103703701A (en) Dimmable receiver, optical transmitter and adjustable optical transceiver
RU2423797C1 (en) Double passive fibre-optic network
CN104301810A (en) Wavelength division multiplexing passive optical network system based on tangent ring structure
US10484122B2 (en) Optical add/drop multiplexer and control method thereof, and transceiver
JP3712373B2 (en) Optical transceiver for single fiber bidirectional wavelength division multiplexing transmission system
CN109714126B (en) Wavelength division multiplexing passive optical network system capable of realizing interactive communication between optical network units
CN103281603B (en) Multi-wavelength passive optical network system
CN103516433A (en) Photoelectric optical repeater, long-distance box and method for processing uplink/downlink optical signal
CN103108260A (en) Passive optical network system and uplink optical signal and downlink optical signal transmission method
JP3308148B2 (en) Optical submarine cable branching device for WDM communication system and WDM optical submarine cable network using the same
JP4430045B2 (en) Method of adding wavelength used in optical wavelength division multiplexing network
CN109617643A (en) Reconfigurable optical add/drop multiplexer and network transmission system
CN102244544B (en) Long apart from optical amplification device, PON and optical signal transmission method
CN104345413B (en) A kind of six to single fiber transmission converter
JP2003143084A (en) One-core two-way type optical wavelength division multiplex transmission system
CN208299805U (en) Four wave eight of single fiber is to transmission converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090718