RU2423797C1 - Double passive fibre-optic network - Google Patents

Double passive fibre-optic network Download PDF

Info

Publication number
RU2423797C1
RU2423797C1 RU2009142129/09A RU2009142129A RU2423797C1 RU 2423797 C1 RU2423797 C1 RU 2423797C1 RU 2009142129/09 A RU2009142129/09 A RU 2009142129/09A RU 2009142129 A RU2009142129 A RU 2009142129A RU 2423797 C1 RU2423797 C1 RU 2423797C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
bus
ports
circulators
receiver
Prior art date
Application number
RU2009142129/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009142129A (en
Inventor
Александр Геннадьевич Попов (RU)
Александр Геннадьевич Попов
Евгений Борисович Алексеев (RU)
Евгений Борисович Алексеев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ)
Priority to RU2009142129/09A priority Critical patent/RU2423797C1/en
Publication of RU2009142129A publication Critical patent/RU2009142129A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2423797C1 publication Critical patent/RU2423797C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: double passive fibre-optic network has first and second fibre-optic bidirectional buses, first and second central control units (controllers), multiple subscriber points of the first network and multiple subscriber points of the second network, directed X-couplers of the first bus and directed X-couplers of the second bus, as well as paired and non-paired optical circulators. Transmission to the first network is carried out at wavelength λ1, and to the second at wavelength λ21 ≠ λ2). The directed X-couplers, in the order of their arrangement in the buses from the first to the second controller, have an increasing branching coefficient at wavelength λ1 for transmission to the first network and a decreasing branching coefficient at wavelength λ2 for transmission to the second network.
EFFECT: high reliability of the network owing to possibility of switching to operation on a standby bus in case of default in the first bus, more subscriber points serviced by the network.
6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области телекоммуникации, к пассивным волоконно-оптическим сетям с шинной топологией. И может быть использовано в широковещательных телекоммуникационных сетях доступа, а также в локальных сетях обмена данными.The invention relates to the field of telecommunications, to passive fiber-optic networks with bus topology. And it can be used in broadcast telecommunication access 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 отсутствие резервных шин, позволяющих сохранить работоспособность сети в случае дефолта (обрыва волокна), а также ограничение по числу N обслуживаемых абонентских узлов в сети, которое определяется наименьшим из коэффициентов передачи в сети. В первой шине таковым будет коэффициент передачи KN - от передатчика абонентского узла, связанного с последним N ответвителем в шине до приемника контроллера. Во второй шине - коэффициент передачи, равный упомянутому KN, от передатчика контроллера до приемника последнего абонентского узла:A disadvantage of the known network is the lack of redundant buses to maintain the network's operability in the event of default (fiber breakage), as well as the limitation on 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 P rad is the radiation power injected 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 [Ризлпор] 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 [F rad / P pore] in logarithmic expression is called potential energy network (or network budget) and determines the maximum possible number of serviceable subscriber units in a passive network when the transmitter of the power is distributed uniformly in the receivers of 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 X-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 Х-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 Х-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, comprising 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 X-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 X-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 X-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: отсутствие резервных шин, позволяющих сохранить работоспособность сети в случае дефолта (обрыва волокна), а также ограничение на количество абонентских узлов в каждой из сетей, оцениваемое зависимостью (4) и повышенными требованиями к динамическому диапазону приемников в сети. Последний недостаток в аналоге [1] с однонаправленными шинами может быть устранен 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 lack of redundant buses to maintain the network in the event of default (fiber breakage), as well as the restriction on the number of subscriber nodes in each network, estimated by dependence (4) and increased requirements for dynamic range of receivers on the network. The last drawback in the analogue [1] with unidirectional tires 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.

Известна волоконно-оптическая линия связи, содержащая трехпортовые оптические циркуляторы на концах линии, в которой реализована дуплексная (двунаправленная) передача по единственному оптическому волокну [8]. По аналогии с известной линией связи можно предложить двойную сеть с использованием трехпортовых оптических циркуляторов для организации дуплексной передачи в первой и второй сетях по одной единственной двунаправленной шине с ответвителями. Однако оптимизация такой двойной сети с признаком выполнения ответвителей с коэффициентами ответвления из гармонической последовательности: 1,

Figure 00000005
Figure 00000006
…,
Figure 00000007
Figure 00000009
невозможна и в этом случае по вышеуказанной причине. Кроме того, в такой сети будет отсутствовать резервирование.Known fiber-optic communication line containing three-port optical circulators at the ends of the line, which implements duplex (bidirectional) transmission over a single optical fiber [8]. By analogy with the well-known communication line, it is possible to offer a double network using three-port optical circulators for organizing duplex transmission in the first and second networks on a single bi-directional bus with couplers. However, the optimization of such a double network with a sign of the execution of taps with the coefficients of the branches from the harmonic sequence: 1,
Figure 00000005
Figure 00000006
...
Figure 00000007
Figure 00000009
impossible in this case for the above reason. In addition, there will be no redundancy in such a network.

Предлагаемым изобретением решаются задачи резервирования на случай дефолта, а также 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 backup in case of default, as well as 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 Х-ответвителей, включенных в первую и вторую шины парой своих портов, абонентские узлы оптически связаны с шинами через направленные Х-ответвители. Каждый узел первой и второй сетей включает первые оптические передатчик и приемник. Первый и второй центральные управляющие узлы размещены на противоположных концах шины. Длины волн передач абонентскими узлами первой сети отличны от длин волн передач абонентскими узлами второй сети. В отличие от прототипа, в двойную сеть введены множество оптических циркуляторов и вторые передатчик с приемником для каждого узла первой и второй сети. Оптический циркулятор выполнен по крайней мере с одной парой оптически развязанных портов. Направленные X-ответвители попарно по одному ответвителю из первой и второй шин соединены портами ответвления с парами оптических циркуляторов, причем в каждом из указанных соединений использованы две пары оптически развязанных портов по одной от каждого циркулятора. Другой парой оптически развязанных портов циркулятор соединен с двумя другими циркуляторами из упомянутого множества. Первые передатчик с приемником и вторые передатчик с приемником абонентского узла первой сети оптически связаны через оптически развязанные порты одной из двух последних пар циркуляторов соответственно с первой и второй шиной с возможностью передачи в направлении первого центрального управляющего узла. Первые передатчик с приемником и вторые передатчик с приемником абонентского узла второй сети оптически связаны через оптически развязанные порты второй из двух последних пар циркуляторов соответственно с первой и второй шиной с возможностью передачи в направлении второго центрального управляющего узла. Центральный управляющий узел оптически связан с первой и второй шинами посредством трех циркуляторов, первый из которых соединен одной парой оптически развязанных портов с концами первой и второй шин размещения узла, а другой парой оптически развязанных портов первый циркулятор соединен со вторым и третьим циркуляторами. Оптически развязанные порты второго циркулятора связаны с первым передатчиком и вторым приемником, а третьего циркулятора - со вторым передатчиком и первым приемником центрального управляющего узла.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 the sets of subscriber nodes, the first and second bidirectional optical fiber buses and a plurality of directional X-couplers included in the first and the second bus with a pair of its ports, the subscriber nodes are optically connected to the buses through directional X-couplers. Each node of the first and second networks includes the first optical transmitter and receiver. The first and second central control nodes are located at opposite ends of the 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. Unlike the prototype, many optical circulators and a second transmitter with a receiver for each node of the first and second network are introduced into the dual network. The optical circulator is made with at least one pair of optically isolated ports. Directional X-couplers in pairs along one coupler from the first and second buses are connected by branch ports to pairs of optical circulators, and in each of these connections two pairs of optically isolated ports, one from each circulator, are used. Another pair of optically isolated ports, the circulator is connected to two other circulators from the above set. The first transmitter with the receiver and the second transmitter with the receiver of the subscriber unit of the first network are optically connected through the optically decoupled ports of one of the last two pairs of circulators, respectively, to the first and second bus with the possibility of transmission in the direction of the first central control unit. The first transmitter with the receiver and the second transmitter with the receiver of the subscriber unit of the second network are optically connected through the optically isolated ports of the second of the last two pairs of circulators, respectively, to the first and second bus with the possibility of transmission in the direction of the second central control unit. The central control unit is optically coupled to the first and second buses via three circulators, the first of which is connected by one pair of optically decoupled ports to the ends of the first and second bus of the site, and the other pair of optically decoupled ports by the first circulator connected to the second and third circulators. The optically isolated ports of the second circulator are connected to the first transmitter and the second receiver, and the third circulator to the second transmitter and the first receiver of the central control unit.

Согласно частного случая исполнения, направленные Х-ответвители в порядке их размещения в первой и второй 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.According to a special case of execution, directional X-couplers in the order of their placement in the first and second 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 branch coefficients at the transmission wavelengths in the second network .

Согласно частного случая исполнения, направленные Х-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 X-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 00000010
;
Figure 00000010
;

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

где i - порядковый номер ответвителя в шине, N - число ответвителей в шине, δi - суммарные потери (дБ) на участке шины между (i-1) и i ответвителями шины, включая избыточные потери i ответвителя.where i is the serial number of the coupler in the bus, N is the number of couplers in the bus, δ i are the total losses (dB) on the bus section between (i-1) and i bus taps, including excess losses of the i taps.

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.

Согласно частного случая исполнения, все циркуляторы выполнены с четырьмя портами.According to a special case of execution, all circulators are made with four ports.

Согласно частного случая исполнения, циркуляторы, связанные с передатчиками и приемниками узлов, выполнены с тремя портами, а остальные из упомянутого множества с четырьмя портами.According to a special case of execution, the circulators associated with the transmitters and receivers of the nodes are made with three ports, and the rest of the set with four ports.

Изобретение проиллюстрировано чертежами Фиг.1-5.The invention is illustrated in the drawings of Figures 1-5.

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 ответвителя.Figure 2 shows a functional diagram of a spectrally dependent directional coupler.

На Фиг.3 приведено схематическое изображение направленного ответвителя на двух связанных оптических волноводах.Figure 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 .

На Фиг.5 изображена функциональная схема трехпортового оптического циркулятора (с одной парой оптически развязанных портов).Figure 5 shows a functional diagram of a three-port optical circulator (with one pair of optically isolated ports).

На Фиг.6 изображена функциональная схема четырехпортового оптического циркулятора (с двумя парами оптически развязанных портов).Figure 6 shows a functional diagram of a four-port optical circulator (with two pairs of optically isolated ports).

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) 10 и 20, множество абонентских узлов 11, 12, 13 первой сети и множество абонентских узлов 21, 22, 23 второй сети, направленные Х-ответвители 3, 4, 5, включенные парой своих портов в шину 1, и направленные Х-ответвители 6, 7, 8, включенные парой своих портов в шину 2. Направленные Х-ответвители попарно 3 и 6, 4 и 7, 5 и 8 (по одному ответвителю из первой и второй шин) соединены портами ответвления с парами оптических циркуляторов 14 и 24, 15 и 25, 16 и 26, причем в каждом из указанных соединений использованы две пары оптически развязанных портов по одной от каждого циркулятора (на Фиг.6 это порты 2 и 4). Другой парой оптически развязанных портов (на Фиг.6 это порты 1 и 3) циркуляторы 14 и 24 соединены с парами циркуляторов 17, 18 и 27, 28 соответственно. Аналогично соединены циркуляторы 15 и 25 с циркуляторами 35, 36 и 45, 46, а циркуляторы 16 и 26 с циркуляторами 37, 38 и 47, 48. Циркуляторы 17, 18, 27, 28, …, 47, 48 могут быть как трехпортовыми (см. Фиг.5), так и четырехпортовыми (см. Фиг.6), хотя в сети функционально достаточно трехпортовых. Первые передатчик T1 с приемником R1 и вторые передатчик Т2 с приемником R2 абонентских узлов 11, 12, 13 первой сети оптически связаны через оптически развязанные порты (на Фиг.6 это порты 1 и 3) циркуляторов 17, 18, 35, 36, 37, 38 соответственно с первой и второй шиной 1 и 2 с возможностью передачи в направлении первого центрального управляющего узла 10. Первые передатчик T1 с приемником R1 и вторые передатчик Т2 с приемником R2 абонентских узлов 21, 22, 23 второй сети оптически связаны через оптически развязанные порты циркуляторов 27, 28, 45, 46, 47, 48 соответственно с первой и второй шиной 1 и 2 с возможностью передачи в направлении второго центрального управляющего узла 20. Центральный управляющий узел 10 оптически связан с первой 1 и второй 2 шинами посредством трех циркуляторов 30, 43, 44. Первый циркулятор 30 соединен одной парой оптически развязанных портов с концами 9 и 19 первой 1 и второй 2 шин, а другой парой оптически развязанных портов первый циркулятор 30 соединен со вторым 44 и третьим 43 циркуляторами. Оптически развязанные порты второго циркулятора 44 связаны с первым передатчиком T1 и вторым приемником R2, а третьего циркулятора 43 со вторым передатчиком Т2 и первым приемником R1 центрального управляющего узла 10. Центральный управляющий узел 20 оптически связан с первой 1 и второй 2 шинами посредством трех циркуляторов 50, 54, 55. Первый циркулятор 50 соединен одной парой оптически развязанных портов с концами 29 и 39 первой 1 и второй 2 шин, а другой парой оптически развязанных портов первый циркулятор 50 соединен со вторым 54 и третьим 55 циркуляторами. Оптически развязанные порты второго циркулятора 54 связаны с первым передатчиком T1 и вторым приемником R2, а третьего циркулятора 55 со вторым передатчиком Т2 и первым приемником R1 центрального управляющего узла 20.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) 10 and 20, many subscriber nodes 11, 12, 13 of the first network and many subscriber nodes 21 , 22, 23 of the second network, directional X-couplers 3, 4, 5, connected by a pair of their ports to bus 1, and directional X-couplers 6, 7, 8, connected by a pair of their ports to bus 2. Directional X-couplers 3 and 6, 4 and 7, 5 and 8 (one coupler from the first and second bus) are connected by ports from branches with pairs of optical circulators 14 and 24, 15 and 25, 16 and 26, moreover, in each of these compounds two pairs of optically isolated ports are used, one from each circulator (in Fig. 6 these are ports 2 and 4). Another pair of optically isolated ports (in FIG. 6 these are ports 1 and 3) circulators 14 and 24 are connected to pairs of circulators 17, 18 and 27, 28, respectively. Circulators 15 and 25 with circulators 35, 36 and 45, 46 are connected in a similar way, and circulators 16 and 26 with circulators 37, 38 and 47, 48. Circulators 17, 18, 27, 28, ..., 47, 48 can be as three-port ( see Figure 5), and four-port (see Figure 6), although the network is functionally enough three-port. The first transmitter T 1 with receiver R 1 and the second transmitter T 2 with receiver R 2 of the subscriber units 11, 12, 13 of the first network are optically connected through optically isolated ports (in Fig. 6 these are ports 1 and 3) of the circulators 17, 18, 35, 36, 37, 38, respectively, with the first and second bus 1 and 2 with the possibility of transmission in the direction of the first central control unit 10. The first transmitter T 1 with receiver R 1 and the second transmitter T 2 with receiver R 2 of the subscriber units 21, 22, 23 networks are optically connected through optically isolated circulator ports 27, 28, 45, 46, 47, 48, respectively the first and second bus 1 and 2 with the possibility of transmission in the direction of the second central control node 20. The central control node 10 is optically connected to the first 1 and second 2 buses through three circulators 30, 43, 44. The first circulator 30 is connected by one pair of optically decoupled ports with the ends 9 and 19 of the first 1 and second 2 buses, and another pair of optically isolated ports, the first circulator 30 is connected to the second 44 and third 43 circulators. The optically isolated ports of the second circulator 44 are connected to the first transmitter T 1 and the second receiver R 2 , and the third circulator 43 to the second transmitter T 2 and the first receiver R 1 of the central control unit 10. The central control unit 20 is optically connected to the first 1 and second 2 buses by means of three circulators 50, 54, 55. The first circulator 50 is connected by one pair of optically decoupled ports to the ends 29 and 39 of the first 1 and second 2 buses, and the other pair of optically decoupled ports by the first circulator 50 connected to the second 54 and third 55 circulator ami. The optically isolated ports of the second circulator 54 are connected to the first transmitter T 1 and the second receiver R 2 , and the third circulator 55 to the second transmitter T 2 and the first receiver R 1 of the central control unit 20.

Все передатчики T1 абонентских узлов 11, 12, 13 и первого контролера 10 первой сети ведут передачу на длине волны λ1. Все передатчики T1 абонентских узлов 21, 22, 23 и второго контроллера 20 ведут передачу на длине волны λ22≠λ1). Приемники R 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.All transmitters T 1 of the subscriber units 11, 12, 13 and the first controller 10 of the first network transmit at a wavelength of λ 1 . All transmitters T 1 of the subscriber units 21, 22, 23 and the second controller 20 transmit at a wavelength of λ 22 ≠ λ 1 ). Receivers R nodes to increase the isolation of networks (reduce crosstalk) can be equipped with selective filters (not shown) at the received wavelength. In this embodiment, it is wavelength λ 1 and wavelength λ 2 .

На функциональной схеме направленного Х-ответвителя Фиг.2 порты 31 и 32 предназначены для включения в шины 1 и 2, а порты ответвления 33 и 34 - для связи с циркуляторами. Направленные Х-ответвители 3, 4, 5, 6, 7, 8 имеют спектрально-зависимый коэффициент ответвления αi(λ), где i - порядковый номер расположения ответвителя в шинах 1 и 2 в направлении от первого центрального управляющего узла 10 ко второму центральному управляющему узлу 20. На фиг.1 ответвители 5, 8 имеют порядковый номер 1 и т.д., ответвители 4, 7 - номер 1/N-1, ответвители 3, 6 - 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:On the functional diagram of the directional X-coupler of Figure 2, ports 31 and 32 are intended to be included in buses 1 and 2, and branch ports 33 and 34 are for communication with circulators. The directional X-couplers 3, 4, 5, 6, 7, 8 have a spectrally dependent branch coefficient α i (λ), where i is the serial number of the location of the coupler in buses 1 and 2 in the direction from the first central control unit 10 to the second central control node 20. In Fig. 1, taps 5, 8 have serial number 1, etc., taps 4, 7 are number 1 / N-1, taps 3, 6 are number N. The branch coefficients 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 recurrent formulas:

Figure 00000013
;
Figure 00000013
;

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000012
Figure 00000012

где δi - суммарные потери на участке между (i-1) и i ответвителями; δii(1)·l+δi(2)i(3), где δi(1) [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 шины в отсутствие потерь в сети (δi=0), позволяющие получить максимальное число абонентских узлов.where δ i - total losses in the area between (i-1) and i taps; δ i = δ i (1) · l + δ i (2) + δ i (3) , where δ i (1) [dB / km] is the 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 the said section. Table 1 shows the optimal branch coefficients α i (λ) for bus couplers in the absence of network losses (δ i = 0), allowing to obtain the maximum number of subscriber nodes.

Таблица 1Table 1 Поз. на Фиг.1Pos. in figure 1 5, 85, 8 4, 74, 7 3, 63, 6 ii 1one 2,2 3, …3, ... …, N-2..., N-2 N-1N-1 NN αi1)α i1 ) 1/N1 / N 1/N-1,1 / N-1, 1/N-2, …1 / N-2, ... …, 1/3... 1/3 1/21/2 1one αi2)α i2 ) 1one 1/2,1/2, 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=10lg [Ризлпор]. При этом одновременно достигается снижение требований к динамическому диапазону, используемых в сети приемников, - результат постоянства уровня принимаемой мощности центральными и абонентскими узлами.The number N is equal to the theoretical limit for passive networks defined energy potential (budget) network: φ = 10lg [P rad / P pore]. At the same time, a reduction in the dynamic range requirements used in the network of receivers is achieved, a result of the constancy of the level of received power by the central and subscriber nodes.

Приведем вывод формул (5). Рассмотрим изменение энергетического потенциала φi вдоль шины 1 в первой сети. Потенциал на конце 9 шины равен

Figure 00000015
, где δ4 - потери, вносимые оптическими циркуляторами 30 и 44; потенциал за первым в шине ответвителем (поз.5) равен
Figure 00000016
, где δ1 - суммарные потери на участке от циркулятора 30 до первого ответвителя (поз.5) в шине (включая избыточные потери ответвителя 5); потенциал за вторым ответвителем (не показан) 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 1 in the first network. The potential at the end of bus 9 is
Figure 00000015
where δ 4 - losses introduced by the optical circulators 30 and 44; the potential behind the first coupler in the bus (pos. 5) is equal to
Figure 00000016
where δ 1 is the total loss in the area from the circulator 30 to the first coupler (item 5) in the bus (including excess coupler losses 5); the potential behind the second coupler (not shown) is equal to 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 beyond i the coupler can be written:

Figure 00000017
Figure 00000017

Энергетический потенциал φR на приемнике R1 каждого абонентского узла 11, 12, 13 равен нулю - условие получения мощности Рпор на приемнике. Тогда для потенциала φR приемника R1, связанного с i ответвителем, можно написать:The energy potential φ R at the receiver R 1 of each subscriber unit 11, 12, 13 is zero - the condition for obtaining the power P then at the receiver. Then, for the potential φ R of the receiver R 1 associated with the i coupler, we can write:

Figure 00000018
Figure 00000018

где δ(4) - потери, вносимые циркуляторами, соединенными с i ответвителем (для ответвителя под номером 1 (поз.5) это циркуляторы 16, 37).where δ (4) is the losses introduced by the circulators connected to the i coupler (for the coupler under number 1 (item 5) these are circulators 16, 37).

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

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

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

Figure 00000021
.Substituting the expression for φ i-1 from (7) into the last equation, we obtain the first of the recurrence formulas (5):
Figure 00000021
.

Для энергетических потенциалов

Figure 00000022
во второй сети можно написать:For energy potentials
Figure 00000022
in the second network you can write:

Figure 00000023
,
Figure 00000023
,

где

Figure 00000024
- потенциал на конце 29 шины 1 во второй сети;
Figure 00000025
- суммарные потери на участке от второго центрального управляющего узла 20 до N ответвителя (поз.3) в шине 1.Where
Figure 00000024
- potential at the end 29 of bus 1 in the second network;
Figure 00000025
- total losses in the area from the second central control unit 20 to the N coupler (item 3) in bus 1.

Figure 00000026
,
Figure 00000026
,

где

Figure 00000027
- суммарные потери на участке от N ответвителя (поз.3) до (N-1) ответвителя (поз.4); и для потенциала
Figure 00000028
имеем:Where
Figure 00000027
- total losses in the area from the N coupler (item 3) to (N-1) the coupler (item 4); and for potential
Figure 00000028
we have:

Figure 00000029
Figure 00000029

Для потенциалов на приемниках R2 второй сети запишем:For potentials at the receivers R 2 of the second network, we write:

Figure 00000030
Figure 00000030

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 00000031
.
Figure 00000031
.

Полагая, что избыточные потери ответвителя не зависят от его номера i направления передачи и длины волны, имеем

Figure 00000032
, и окончательно получаем вторую из рекуррентных формул (5):Assuming that the excess losses of the coupler do not depend on its number i of the direction of transmission and wavelength, we have
Figure 00000032
, and finally we get the second of the recurrence formulas (5):

Figure 00000033
.
Figure 00000033
.

В таблице 2 приведены оптимальные коэффициенты ответвления в сети с одинаковыми суммарными потерями на участках шины 1 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) и энергетическим потенциалом в первой и воторой сетях φ=30,85 дБ (вычисляется по формулам (7), (6) с учетом вносимых потерь циркуляторами δ(4)=0,5 дБ).Table 2 shows the optimal branch coefficients in the network with the same total losses in bus sections 1 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 formulas (5) and the energy potential in the first and second networks φ = 30, 85 dB (calculated by formulas (7), (6) taking into account the introduced losses by circulators δ (4) = 0.5 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 ii 1313 14fourteen 15fifteen 1616 1717 18eighteen 1919 20twenty 2121 2222 2323 2424 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 0,00260.0026 0,00210.0021 0,00160.0016 0,00130.0013 0,0010.001

Среди известных направленных Х-ответвителей, отвечающих требованиям изобретения, следует выделить ответвители, устроенные по принципу связанных волноводов. Схема такого ответвителя изображена на Фиг.3. Оптические волноводы 41, 42, 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 42, имеет вид [5, стр.231-236]:Among the known directional X-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 41, 42 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 42 has the form [5, p.231-236]:

Figure 00000034
Figure 00000034

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 волноводами (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 dependence on 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: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 correlated as follows:

l1:l2≈λ12=1550/1310≈1,28. Графики наглядно показывают, что варьируя величинами с, Δβ и длиной связи L (Фиг.3З), всегда можно добиться коэффициентов ответвления αi1) и αi2), отвечающих таблицам 1 и 2. Отметим, что рассмотренные Х-ответвители являются широкополосными устройствами, и соотношения, близкие к указанным в таблицах 1 и 2 будут выполняться в двух полосах прозрачности: 1550±40 нм и 1310±40 нм.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 (Fig.3Z), it is always possible to achieve branch coefficients α i1 ) and α i2 ) corresponding to tables 1 and 2. Note that the considered X - taps are broadband devices, and ratios close to those indicated in tables 1 and 2 will be performed in two transparency bands: 1550 ± 40 nm and 1310 ± 40 nm.

Оптические циркуляторы 14, …, 55 (Фиг.1) также являются широкополосными устройствами, выпуск которых освоен промышленностью в тех же полосах прозрачности. В изобретении с вышеописанными Х-ответвителями (Фиг.3) в первой сети используются циркуляторы 14, …, 18, 35, 36, 37, 38, 30, 43, 44 с центральной длиной волны 1550 нм рабочего диапазона, а во второй сети - циркуляторы 24, …, 28, 45, …, 48, 50, 54, 55 с центральной длиной волны 1310 нм. Оптический циркулятор - устройство, работа которого основана на гиротропных свойствах ферритов: в частности, невзаимном повороте плоскости поляризации (эффект Фарадея) электромагнитной волны в волноводах из монокристаллов ферритов. В результате оптическое излучение может передаваться только в строго определенной последовательности между портами устройства (циркулировать) [8]. На функциональной схеме трехпортового циркулятора Фиг.5 передача возможна только из порта 1 в порт 2 и из порта 2 в порт 3, порты 1 и 3 оптически изолированы. Световод 52 предназначен для двунаправленной передачи, световоды 51 и 53 для однонаправленных передач. Поэтому в сети Фиг.1 порт 1 трехпортового циркулятора используют для связи с передатчиком Т, а порт 3 с приемником R во всех узлах сети. На функциональной схеме четырехпортового циркулятора Фиг.6 передача возможна только из порта 1 в порт 2, из порта 2 в порт 3, из порта 3 в порт 4 и из порта 4 в порт 1. Bce световоды 61, …, 64 предназначены для двунаправленной передачи. Порты 1 и 3, а также 2 и 4 оптически изолированы, передача между ними невозможна при любом направлении потока излучения в световодах 61, …, 64.Optical circulators 14, ..., 55 (FIG. 1) are also broadband devices, the production of which has been mastered by industry in the same transparency bands. In the invention with the above-described X-couplers (Figure 3), the first network uses circulators 14, ..., 18, 35, 36, 37, 38, 30, 43, 44 with a central wavelength of 1550 nm in the operating range, and in the second network circulators 24, ..., 28, 45, ..., 48, 50, 54, 55 with a central wavelength of 1310 nm. An optical circulator is a device whose operation is based on the gyrotropic properties of ferrites: in particular, non-reciprocal rotation of the plane of polarization (Faraday effect) of an electromagnetic wave in waveguides made of ferrite single crystals. As a result, optical radiation can only be transmitted in a strictly defined sequence between the device ports (circulate) [8]. In the functional diagram of the three-port circulator of FIG. 5, transmission is possible only from port 1 to port 2 and from port 2 to port 3, ports 1 and 3 are optically isolated. The optical fiber 52 is designed for bi-directional transmission, the optical fibers 51 and 53 for unidirectional transmission. Therefore, in the network of Figure 1, port 1 of the three-port circulator is used for communication with the transmitter T, and port 3 with the receiver R in all nodes of the network. In the functional diagram of the four-port circulator of FIG. 6, transmission is possible only from port 1 to port 2, from port 2 to port 3, from port 3 to port 4 and from port 4 to port 1. All optical fibers 61, ..., 64 are designed for bi-directional transmission . Ports 1 and 3, as well as 2 and 4 are optically isolated, transmission between them is impossible for any direction of the radiation flux in the optical fibers 61, ..., 64.

Спектрально зависимые ответвители нашли применение в устройствах спектрального (частотного) уплотнения/разделения (так называемого грубого WDM-мультиплексирования), 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 трудно выполнимо 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. табл.1). Лучшим исполнением Х-ответвителя в изобретении является ответвитель на связанных волноводах, получаемый из оптических волокон методом сплавления (см., например, [7]).Spectrally dependent couplers are used in spectral (frequency) multiplexing / separation devices (the so-called coarse WDM multiplexing), 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 a reduction of only the two extreme subscriber units in the buses (Fig. 1) (see Table 1). The best embodiment of the X-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 в сетях; 2) как широковещательная сеть доступа. Причем первая и вторая сети двойной сети работают независимо одна от другой. В обоих вариантах использования двойной сети контроллеры 2, 3 могут быть исключены с заменой их оптическими усилителями на волокне [4], а их функции по управлению первой и второй сетями может исполнять один из абонентских узлов в каждой из сетей. В этом случае двойная пассивная сеть будет обладать предельной широкополосностью, без ограничений, которые вносят ретрансляторы с преобразованием передаваемых сигналов из оптической в электрическую и обратно формы.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 transmit transmitters in networks; 2) as a broadcast access network. Moreover, the first and second networks of the dual network operate independently of one another. In both cases of using a dual network, controllers 2, 3 can be eliminated by replacing them with optical fiber amplifiers [4], and one of the subscriber nodes in each of the networks can perform their functions of managing the first and second networks. In this case, the double passive network will have extreme broadband, without the restrictions that repeaters introduce with the conversion of the transmitted signals from optical to electrical and vice versa.

Работа первой и второй сетей в двойной 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]. Опишем их работу на примере первой сети. Центральный узел OLT (Optical Line Terminal) 10 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, 13 в шине 1. При этом используется любой из известных в PON способов формирования потока, например синхронной передачей с разделением во времени TDM (Time Division Multiplexing) сигналов, предназначенных разным абонентским узлам 11, 12, 13. Передатчик T1 центрального узла 10 работает на фиксированной длине волны, например λ1=1550 нм, и поток излучения поступает через оптические циркуляторы 44, 30 в шину 1, где равномерно распределяется Х-ответвителями 5, 4, 3 и циркуляторами 16-37, 15-35, 14-17 по приемникам R1 абонентских узлов 13, 12, 11. Второй поток (аналогичный восходящему потоку в PON) от абонентских узлов 11,12,13 к приемнику R1 центрального узла 10 формируется способом синхронного доступа с временным разделением TDMA (Time Division Multiplexing Access) сигналов от передатчиков T1 абонентских узлов 11, 12, 13 в шине 1. Излучение от передатчиков T1 вводится в шину 1 через циркуляторы 18-14, 36-15, 38-16 и ответвители 3, 4, 5. При этом передача ведется на той же длине волны λ1=1550 нм и каждому абонентскому узлу 11, 12, 13 устанавливается индивидуальное расписание с учетом удаленности узла от приемника R1 центрального узла 10.The operation of the first and second networks in the dual 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 p. 469-478]. Let us describe their work using the example of the first network. The central node OLT (Optical Line Terminal) 10 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, 13 in bus 1. In this case, any of the methods of flow formation known in PON is used, for example, synchronous transmission with time division TDM (Time Division Multiplexing) signals intended for different subscriber nodes 11, 12, 13. The transmitter T 1 of the central node 10 operates on a fixed length waves, for example, λ 1 = 1550 nm, and the radiation current passes through optical circulators 44, 30 to bus 1, where it is evenly distributed by X-couplers 5, 4, 3 and circulators 16-37, 15-35, 14-17 to receivers R 1 of the subscriber units 13, 12, 11. The second the stream (similar to the upstream in PON) from the subscriber units 11,12,13 to the receiver R 1 of the central node 10 is formed by synchronous access with time division TDMA (Time Division Multiplexing Access) signals from the transmitters T 1 of the subscriber units 11, 12, 13 in bus 1. Radiation from T 1 transmitters is introduced into bus 1 through circulators 18-14, 36-15, 38-16 and taps 3, 4, 5. When this transmission is carried out at the same wavelength λ 1 = 1550 nm and each subscriber node 11, 12, 13 sets an individual schedule taking into account the distance of the node from the receiver R 1 of the central node 10.

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, 13 передаются на разных длинах волн λ11, λ12, …, λ1N перестраиваемого лазера передатчика T1 центрального узла 10. Приемники R1 абонентских узлов 11, …, 13 в этом случае снабжаются избирательными фильтрами, настроенными на длины волн λ11, λ12, …, λ1N соответственно. Во втором потоке передача от абонентских узлов 11, …, 13 к приемнику R1 центрального узла 10 ведется на одной длине волны λ1 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 units 11, 12, 13 are transmitted at different wavelengths λ 11 , λ 12 , ..., λ 1N of the tunable laser of the transmitter T 1 of the central node 10. Receivers R 1 of the subscriber units 11, ..., 13 in this case, they are equipped with selective filters tuned to wavelengths λ 11 , λ 12 , ..., λ 1N, respectively. In the second stream, transmission from subscriber nodes 11, ..., 13 to the receiver R 1 of the central node 10 is carried out at the same wavelength λ 1 by synchronous access with time division TDMA.

При обрыве оптического волокна первой шины 1 первая и вторая сети переходят на работу с резервной второй шиной 2. Передача в этом случае ведется вторыми передатчиками Т2 узлов, а прием вторыми приемниками R2. В остальном работа сетей ничем не отличается от вышеописанной работы с первой шиной 1.When the optical fiber of the first bus 1 is broken, the first and second networks go to work with the backup second bus 2. Transmission in this case is carried out by the second transmitters T 2 nodes, and the reception by the second receivers R 2 . Otherwise, the operation of networks is no different from the above work with the first bus 1.

Заявленная сеть, несмотря на шинную топологию, 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 topology, 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, повышенной надежности за счет резервировария и простоте мониторинга при эксплуатации сети. Следовательно, промышленное применение изобретения будет экономически обоснованной альтернативой известным сетям доступа.On the other hand, the invention has an advantage over the well-known PON networks with a tree architecture in saving optical fiber, increased reliability due to redundancy and ease of monitoring during network operation. Therefore, the industrial application of the invention will be a cost-effective alternative to known access networks.

Использованные источники:Used sources:

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

2. Заявка РСТ WO 83/03327, H04B 9/00, 1983 г. публ.2. PCT Application WO 83/03327, H04B 9/00, 1983, publ.

3. Патент RU 2264692, H04B 10/12, 2005 г. публ.3. Patent RU 2264692, H04B 10/12, 2005, publ.

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 supplemented ed .: Per. from English Ed. N.N.Slepova - M .: Technosphere, 2004

5. X.-Г.Унгер. Пленарные и волоконные оптические волноводы / Пер. с англ. В.В.Шевченко - М.: Мир, 1980 г.5. X.-G. Unger. Plenary 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 vols. 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.

8. Рудов Ю.К., Зингеренко Ю.А., Оробинский С.П., Миронов С.А. Применение оптических циркуляторов в волоконно-оптических системах передачи // Электросвязь, 1999, №6, с 36-37.8. Rudov Yu.K., Zingerenko Yu.A., Orobinsky S.P., Mironov S.A. The use of optical circulators in fiber-optic transmission systems // Elektrosvyaz, 1999, No. 6, p. 36-37.

Claims (6)

1. Двойная пассивная волоконно-оптическая сеть, содержащая первую и вторую сети с первым и вторым центральными управляющими узлами соответственно и множеством абонентских узлов, первую и вторую двунаправленные шины из оптического волокна и множество направленных Х-ответвителей, включенных в первую и вторую шины парой своих портов, абонентские узлы оптически связаны с шинами через направленные Х-ответвители, первый и второй центральные управляющие узлы размещены на противоположных концах шин, каждый узел первой и второй сетей включает первые оптические передатчик и приемник, а длины волн передач абонентскими узлами первой сети отличны от длин волн передач абонентскими узлами второй сети, отличающаяся тем, что в нее введены множество оптических циркуляторов и вторые передатчик с приемником для каждого узла первой и второй сети, оптический циркулятор выполнен по крайней мере с одной парой оптически развязанных портов, направленные Х-ответвители попарно по одному ответвителю из первой и второй шин соединены портами ответвления с парами оптических циркуляторов, причем в каждом из указанных соединений использованы две пары оптически развязанных портов по одной от каждого циркулятора, а другой парой оптически развязанных портов циркулятор соединен с двумя другими циркуляторами из упомянутого множества, первые передатчик с приемником и вторые передатчик с приемником абонентского узла первой сети оптически связаны через оптически развязанные порты одной из двух последних пар циркуляторов соответственно с первой и второй шиной с возможностью передачи в направлении первого центрального управляющего узла, а первые передатчик с приемником и вторые передатчик с приемником абонентского узла второй сети оптически связаны через оптически развязанные порты второй из двух последних пар циркуляторов соответственно с первой и второй шиной с возможностью передачи в направлении второго центрального управляющего узла, каждый центральный управляющий узел оптически связан с первой и второй шинами посредством трех циркуляторов, первый из которых соединен одной парой оптически развязанных портов с концами первой и второй шин размещения узла, а другой парой оптически развязанных портов первый циркулятор соединен со вторым и третьим циркуляторами, оптически развязанные порты второго циркулятора связаны с первым передатчиком и вторым приемником, а третьего циркулятора с вторым передатчиком и первым приемником узла.1. A double passive fiber optic network containing the first and second networks with the first and second central control nodes, respectively, and a plurality of subscriber nodes, the first and second bi-directional optical fiber buses and a plurality of directional X-couplers included in the first and second bus pair ports, subscriber nodes are optically connected to the buses through directional X-couplers, the first and second central control nodes are located at opposite ends of the buses, each node of the first and second networks includes the first is an optical transmitter and receiver, and 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, characterized in that a plurality of optical circulators and a second transmitter with a receiver are introduced for each node of the first and second network, the optical circulator is made with at least one pair of optically decoupled ports, directional X-couplers in pairs along one coupler from the first and second buses are connected by branch ports to pairs of optical circulators, each pair of these connections uses two pairs of optically decoupled ports, one from each circulator, and the other a pair of optically decoupled ports, the circulator is connected to two other circulators from the set, the first transmitter with a receiver and the second transmitter with the receiver of the subscriber unit of the first network are optically connected through optically decoupled ports of one of the last two pairs of circulators, respectively, with the first and second bus with the possibility of transmission in the direction of the first central control unit la, and the first transmitter with the receiver and the second transmitter with the receiver of the subscriber unit of the second network are optically connected through the optically decoupled ports of the second of the last two pairs of circulators, respectively, to the first and second bus with the possibility of transmission in the direction of the second central control unit, each central control unit is optically connected with the first and second buses by means of three circulators, the first of which is connected by one pair of optically decoupled ports to the ends of the first and second buses of the node placement, etc. The first pair of optically decoupled ports is connected to the second and third circulators, the optically decoupled ports of the second circulator are connected to the first transmitter and second receiver, and the third circulator to the second transmitter and first receiver of the unit. 2. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что направленные Х-ответвители в порядке их размещения в первой и второй 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.2. The network according to claim 1, characterized in that the directional X-couplers in the order of their placement in the first and second buses from the first central control node to the second are made with increasing branch coefficients at the mentioned transmission wavelengths in the first network and with decreasing branch coefficients at transmission wavelengths in the second network. 3. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что направленные Х-ответвители выполнены с коэффициентами ответвления αi1) на длине волны λ1 передачи в первой сети и коэффициентами ответвления αi2) на длине волны λ2 передачи во второй сети согласно следующим рекуррентным формулам:
Figure 00000035

Figure 00000036

Figure 00000037

где i - порядковый номер ответвителя в шине, N - число ответвителей в шине, δi - суммарные потери (дБ) на участке шины между (i-1) и i ответвителями шины, включая избыточные потери i ответвителя.
3. The network according to claim 1, characterized in that the directional X-couplers are made with branch coefficients α i1 ) at a transmission wavelength λ 1 in the first network and branch coefficients α i2 ) at a transmission wavelength λ 2 in the second network according to the following recurrence formulas:
Figure 00000035

Figure 00000036

Figure 00000037

where i is the serial number of the coupler in the bus, N is the number of couplers in the bus, δ i are the total losses (dB) on the bus section between (i-1) and i bus taps, including excess losses of the i taps.
4. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что приемник каждого узла содержит избирательный фильтр на принимаемую длину волны.4. The network according to claim 1, characterized in that the receiver of each node contains a selective filter for the received wavelength. 5. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что все циркуляторы выполнены с четырьмя портами.5. The network according to claim 1, characterized in that all the circulators are made with four ports. 6. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что циркуляторы связанные с передатчиками и приемниками узлов выполнены с тремя портами, а остальные из упомянутого множества с четырьмя портами. 6. The network according to claim 1, characterized in that the circulators associated with the transmitters and receivers of the nodes are made with three ports, and the rest of the aforementioned set with four ports.
RU2009142129/09A 2009-11-16 2009-11-16 Double passive fibre-optic network RU2423797C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142129/09A RU2423797C1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Double passive fibre-optic network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142129/09A RU2423797C1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Double passive fibre-optic network

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009142129A RU2009142129A (en) 2011-05-27
RU2423797C1 true RU2423797C1 (en) 2011-07-10

Family

ID=44734326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142129/09A RU2423797C1 (en) 2009-11-16 2009-11-16 Double passive fibre-optic network

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2423797C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537965C2 (en) * 2013-04-25 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт связи" (ФГУП ЦНИИС) Windband passive optical network with wave division
RU2771792C1 (en) * 2021-03-23 2022-05-12 Федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФАУ "ГосНИИАС") System for transmitting information in real time based on a fully optical spectral-compacted onboard network

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2537965C2 (en) * 2013-04-25 2015-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт связи" (ФГУП ЦНИИС) Windband passive optical network with wave division
RU2771792C1 (en) * 2021-03-23 2022-05-12 Федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФАУ "ГосНИИАС") System for transmitting information in real time based on a fully optical spectral-compacted onboard network

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009142129A (en) 2011-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102439998B (en) Passive optical network system and downlink transmission method thereof
JP5700117B2 (en) Optical transmission equipment
CN111355554A (en) Route multiplexer, route multiplexing method, wavelength division routing method and network system
US8032028B2 (en) Optical add/drop device
JP2002077062A (en) Bi-directional optical transmission using dual channel bands
JP2000059306A (en) Optical amplifying repeater
US20080019696A1 (en) Optical Transmission System of Ring Type
EP1151567B1 (en) Optical add/drop multiplexer
RU2423000C1 (en) Double passive fibre-optic network
US9369227B2 (en) Protected optical single-fiber WDM system
CN103262442A (en) Optical network system and method
RU2423797C1 (en) Double passive fibre-optic network
TW200301380A (en) Optical relay amplifier and wavelength multiplexing device
RU2310278C1 (en) Passive fiber-optic network
RU2372726C2 (en) Double passive fibre-optic network
CN104301810A (en) Wavelength division multiplexing passive optical network system based on tangent ring structure
CN103516433A (en) Photoelectric optical repeater, long-distance box and method for processing uplink/downlink optical signal
JP4430045B2 (en) Method of adding wavelength used in optical wavelength division multiplexing network
JP3712373B2 (en) Optical transceiver for single fiber bidirectional wavelength division multiplexing transmission system
CN103108260A (en) Passive optical network system and uplink optical signal and downlink optical signal transmission method
CN104345413B (en) A kind of six to single fiber transmission converter
US20190199463A1 (en) Optical Add/Drop Multiplexer and Control Method Thereof, and Transceiver
CN104320179A (en) Point of tangency of tangent ring remote node device in wavelength division multiplexing passive optical network system
CN102244544B (en) Long apart from optical amplification device, PON and optical signal transmission method
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: 20141117