RU2591205C2 - Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access - Google Patents

Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access Download PDF

Info

Publication number
RU2591205C2
RU2591205C2 RU2014150450/07A RU2014150450A RU2591205C2 RU 2591205 C2 RU2591205 C2 RU 2591205C2 RU 2014150450/07 A RU2014150450/07 A RU 2014150450/07A RU 2014150450 A RU2014150450 A RU 2014150450A RU 2591205 C2 RU2591205 C2 RU 2591205C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
optic
fibre
subsystem
security system
Prior art date
Application number
RU2014150450/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014150450A (en
Inventor
Михаил Евсеевич Белкин
Original Assignee
Михаил Евсеевич Белкин
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 Михаил Евсеевич Белкин filed Critical Михаил Евсеевич Белкин
Priority to RU2014150450/07A priority Critical patent/RU2591205C2/en
Publication of RU2014150450A publication Critical patent/RU2014150450A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2591205C2 publication Critical patent/RU2591205C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Alarm Systems (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: invention relates to communication, particularly to multiservice subscriber access networks (MSAN) based on an interactive fibre-terrestrial architecture. Protected area is divided into coarse household object as extended and local configuration on a large number of related perimeter sections with length of the perimeter of each area of not more than 10-15 km, which allows considerably enlarging the service zone, broken equipment fibre-optic security system on mutually cooperative subsystem protection ring topology, which realizes in each section as sensing perimeter using coherent reflectometry, and communication subsystem double bus topology this function pretreatment and serial transmission between sections of results of probing security subsystem in a single control centre using a temporary and spectral separation channels and regeneration of signals at each section. Sensor is added to fibre-optic cable of two additional single-mode fibre for separate transmission of signals outgoing and incoming directions communication subsystem, which prevents mutual influence of both subsystems fibre-optic security system while maintaining high sensitivity to acoustic effect.
EFFECT: providing protection against deliberate damage cable; higher accuracy of determining point of intrusion single-area coherent fibre-optic security system (FOSS).
5 cl, 8 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области связи, в частности к мультисервисным сетям абонентского доступа (МСАД) на базе интерактивной волоконно-эфирной архитектуры, а также к области безопасности, в частности к волоконно-оптическим системам охраны территории от несанкционированного проникновения. Применение данной комбинированной системы позволяет, не ухудшая объема и качества предоставляемых абонентам современных телекоммуникационных услуг, значительно увеличить охраняемую зону, снизить эксплуатационные затраты, повысить надежность обнаружения несанкционированного проникновения и безопасность работы протяженных объектов, обеспечить непрерывный мониторинг рабочих параметров и технического состояния важных инфраструктурных объектов в жестких климатических условиях и при воздействии электромагнитных помех.The present invention relates to the field of communication, in particular to multiservice subscriber access networks (MAD) based on interactive fiber-ether architecture, as well as to the field of security, in particular, fiber-optic systems for protecting the territory from unauthorized entry. The use of this combined system allows, without compromising the volume and quality of modern telecommunication services provided to subscribers, to significantly increase the protected area, reduce operating costs, increase the reliability of detection of unauthorized penetration and the safety of extended facilities, provide continuous monitoring of operating parameters and technical condition of important infrastructure facilities in tight climatic conditions and when exposed to electromagnetic interference.

Современная телекоммуникационная МСАД почти повсеместно строится на базе волоконно-коаксиальной архитектуры (Белкин М.Е. Концепция построения сети абонентского доступа на базе волоконно-коаксиальных распределительных сетей. - Электросвязь, 1998, №1, с. 8-15), при использовании которой в жилых кварталах оптическое волокно доводится до дома или группы домов, а затем по коаксиальному кабелю до квартир абонентов. Данная сеть обеспечивает широкополосный интерактивный абонентский доступ с использованием древовидной либо радиально-узловой сетевой конфигурации. Однако в силу присущего ей «проводного» характера сеть волоконно-коаксиальной архитектуры предназначена только для обслуживания стационарных абонентов и не охватывает большой и очень важной в настоящее время (например, в связи с тенденциями развития систем персональной связи) социальной группы мобильных абонентов. Необходимость обеспечить потребности мобильных абонентов в высокоскоростных цифровых соединениях различного контента (телефонная связь, подключение к сети Интернет, цифровое телерадиовещание, передача сигналов мультимедиа и т.д.), а также потребность упростить соединения с терминалами стационарных абонентов за счет беспроводной технологии привела в последние годы к интенсивному развитию сетей абонентского доступа волоконно-эфирной структуры.Modern telecommunication MSAD is almost universally built on the basis of fiber-coaxial architecture (ME Belkin. The concept of building a subscriber access network based on fiber-coaxial distribution networks. - Electrosvyaz, 1998, No. 1, pp. 8-15), when used in In residential areas, the optical fiber is brought to a house or group of houses, and then via coaxial cable to the apartments of subscribers. This network provides broadband interactive subscriber access using a tree-like or radial-node network configuration. However, due to its inherent “wired” nature, the fiber-coaxial architecture network is intended only for servicing stationary subscribers and does not cover the large and very important social group of mobile subscribers (for example, in connection with trends in the development of personal communication systems). The need to meet the needs of mobile subscribers in high-speed digital connections of various content (telephone, Internet connection, digital broadcasting, multimedia signal transmission, etc.), as well as the need to simplify connections to stationary subscribers' terminals due to wireless technology, has led in recent years to the intensive development of fiber access subscriber access networks.

Обобщенная схема телекоммуникационной системы распределения волоконно-эфирной архитектуры (Radio over Fiber Technologies for Mobile Communications Networks. / Editors H. Al-Raweshidy, S. Komaki. - Artech House, 2002. - 436 pp.) приведена на фиг. 1. На центральной станции 1 (ЦС) оптический передатчик модулируется на поднесущих СВЧ диапазона цифровыми информационными сигналами со скоростями 1…10 Гбит/с. Волоконно-оптические линии соединяют центральную 1 и базовые станции 2 (БС). На базовой станции 2 осуществляются оптико-электрическое преобразование и передача в эфир в пределах зоны радиусом до 1-5 км. Сигналы принимаются и демодулируются абонентскими терминалами 3 (AT). Передача сигналов от абонента происходит в обратной последовательности. Конфигурация данной сети в зависимости от топологии зоны обслуживания может быть кольцевой (см. фиг. 1) либо радиальной. Согласно известным принципам построения МСАД для увеличения общей зоны обслуживания может быть применена многозонная архитектура. При этом отдельные зоны объединяются через БС 2.A generalized diagram of a telecommunication distribution system for fiber-ether architecture (Radio over Fiber Technologies for Mobile Communications Networks. / Editors H. Al-Raweshidy, S. Komaki. - Artech House, 2002. - 436 pp.) Is shown in FIG. 1. At central station 1 (CA), the optical transmitter is modulated on the microwave subcarriers by digital information signals with speeds of 1 ... 10 Gbit / s. Fiber optic lines connect the central 1 and base stations 2 (BS). At base station 2, optical-electrical conversion and broadcasting are carried out within the zone with a radius of 1-5 km. Signals are received and demodulated by subscriber terminals 3 (AT). Signals from the subscriber are transmitted in the reverse order. The configuration of this network, depending on the topology of the service area, can be circular (see Fig. 1) or radial. According to the well-known principles of building the MSAD, a multi-zone architecture can be applied to increase the overall service area. In this case, individual zones are combined through BS 2.

Типичная функциональная схема волоконно-оптической охранной системы (ВООС), содержащая аппаратный блок 4 и сенсорный волоконно-оптический кабель 5 (СВОК), представлена на фиг. 2. В данной системе наиболее распространенной является периметральная конфигурация, так как обладает важными эксплуатационными преимуществами: отсутствие удаленного активного блока, возможностью мониторинга в реальном времени целостности СВОК и т.д. Основными узлами аппаратного блока являются: датчик зондирующего оптического сигнала на базе полупроводникового лазера, приемник оптического излучения на базе фотодетектора и узел обработки данных и сигнализации. Сенсорный волоконно-оптический кабель, формируемый на основе многомодового либо одномодового волокна, либо устанавливается на элементы ограждения охраняемой территории (стены, перекрытия, стеклянные поверхности и другие конструктивные блоки зданий и сооружений), либо прокладывается под землей. Преимуществом последнего способа является скрытность работы охранной системы, однако первый - обеспечивает лучшую чувствительность. Обнаружение попытки несанкционированного проникновения осуществляется методами, которые, в общем, можно разделить на две группы: с регистрацией прошедшего через сенсорный волоконно-оптический кабель сигнала (метод межмодовой интерференции, метод спекл-структуры, интерференционный метод, например, на базе интерферометра Саньяка) и с регистрацией отраженного сигнала (рефлектометрия).A typical functional diagram of a fiber optic security system (BOOS) comprising a hardware unit 4 and a sensor fiber optic cable 5 (RTS) is shown in FIG. 2. In this system, the most common is the perimeter configuration, as it has important operational advantages: the absence of a remote active unit, the ability to monitor the integrity of the RER in real time, etc. The main components of the hardware block are: a probe optical signal sensor based on a semiconductor laser, an optical radiation receiver based on a photodetector, and a data processing and signaling unit. The sensor fiber-optic cable, formed on the basis of multimode or single-mode fiber, is either installed on the fencing elements of the protected area (walls, floors, glass surfaces and other structural blocks of buildings and structures), or laid underground. The advantage of the latter method is the secrecy of the security system, however, the first one provides better sensitivity. Detection of an attempt of unauthorized penetration is carried out by methods that, in general, can be divided into two groups: with the registration of a signal transmitted through a sensor fiber-optic cable (intermodal interference method, speckle structure method, interference method, for example, based on a Sagnac interferometer) and registration of the reflected signal (reflectometry).

Современные тенденции развития ВООС состоят в повышении экономичности, что, главным образом, выражается в увеличении площади охраняемой территории, повышении точности и надежности определения места несанкционированного проникновения и обеспечении скрытности работы, что означает подземную прокладку. Единственным реальным вариантом увеличения охраняемой территории является применение СВОК на базе одномодового волокна с передачей по нему зондирующих оптических сигналов в спектральном диапазоне 1,5-1,6 мкм, где обеспечивается минимальное затухание кварцевого волокна в районе 0,2 дБ/км. Однако такой подход можно обеспечить только за счет рефлектометрического метода обнаружения, важным достоинством которого является возможность одновременного определения нескольких фактов проникновения. В пользу применения последнего также говорит то, что работающие на базе этого метода устройства, называемые рефлектометрами, широко используются в процессе эксплуатации современных волоконно-оптических телекоммуникационных сетей для измерения длины проложенного волокна, целостности и затухания волоконного тракта и обнаружения места его повреждения с точностью до 10 м. Однако обнаружение в рефлектрометре данного типа основано на эффекте возникновения отражений в месте физического повреждения оболочки или сердцевины волокна, что не подходит для целей охраны.Current trends in the development of the CEE are to increase efficiency, which is mainly expressed in increasing the area of the protected area, increasing the accuracy and reliability of determining the location of unauthorized entry and ensuring the secrecy of work, which means underground laying. The only real option for increasing the protected area is the use of a single-mode fiber-based RISS with the transmission of sounding optical signals through it in the spectral range of 1.5-1.6 μm, where the minimum attenuation of the quartz fiber in the region of 0.2 dB / km is ensured. However, this approach can only be ensured by the reflectometric detection method, an important advantage of which is the possibility of simultaneously determining several penetration facts. The use of the latter is also supported by the fact that devices operating on the basis of this method, called reflectometers, are widely used in the operation of modern fiber-optic telecommunication networks to measure the length of the laid fiber, the integrity and attenuation of the fiber path, and to locate its damage to within 10 m. However, detection of this type in an OTDR is based on the effect of reflections at the site of physical damage to the fiber sheath or core, which is not dhodit for the purposes of protection.

Многочисленные исследования, разработки и опыт эксплуатации ВООС показали, что оптимальный путь обнаружения несанкционированного проникновения состоит в использовании крайне высокой чувствительности одномодового волокна к внешнему акустическому воздействию. При этом, как известно, происходят микроизменения показателя преломления неизбежно присутствующих в сердцевине волокна центров бриллюэновского или рэлеевского рассеяния, в результате чего появляются отраженные сигналы. Отметим, что использование последнего эффекта позволяет обеспечить на порядок большую чувствительность (Koyamada Y. et al. Fiber-Optic Distributed Strainand Temperature Sensing With Very High Measurand Resolution Over Long Range Using Coherent OTDR. Journal of Light wave Technology, 2009, v. 17, No 9, p. 1142-1146). Уровень этих отражений крайне мал, и для надежного обнаружения источника акустического воздействия необходимо обеспечить динамический диапазон аппаратного блока ВООС более 60 дБ.Numerous studies, developments and operational experience of the CEE have shown that the optimal way to detect unauthorized entry is to use the extremely high sensitivity of a single-mode fiber to external acoustic exposure. In this case, as is known, micro-changes in the refractive index of the Brillouin or Rayleigh scattering centers inevitably present in the fiber core occur, as a result of which reflected signals appear. Note that using the latter effect allows one to provide an order of magnitude greater sensitivity (Koyamada Y. et al. Fiber-Optic Distributed Strainand Temperature Sensing With Very High Measurand Resolution Over Long Range Using Coherent OTDR. Journal of Light wave Technology, 2009, v. 17, No. 9, p. 1142-1146). The level of these reflections is extremely small, and for reliable detection of the source of acoustic exposure, it is necessary to provide a dynamic range of the CEE hardware unit of more than 60 dB.

Данное требование не удовлетворяется описанными выше рефлектометрами с использованием импульсной модуляции лазерного источника сигнала и некогерентного фотодетектирования отраженного сигнала, вследствие чего его динамический диапазон не превышает 35-40 дБ. Тем не менее проведенные в 80-х годах прошлого столетия исследования телекоммуникационных волоконно-оптических систем показали, что указанный выше динамический диапазон принципиально обеспечивается за счет использования когерентного фотодетектирования, когда в фотоприемнике смешиваются два когерентных оптических сигнала: принятый и опорный. Следуя этому пути, в последние годы были предложены различные варианты когерентных ВООС с использованием амплитудно-импульсной, поляризационно-импульсной либо частотной модуляции зондирующего сигнала и немодулированного высококогерентного опорного сигнала. В соответствие с этим вышеописанные известные методы обнаружения акустического воздействия на распределенный волоконно-оптический сенсор получили названия: когерентная оптическая временная, поляризационная и частотная рефлектометрия (COTDR, РО-OTDR и COFDR).This requirement is not satisfied by the reflectometers described above using pulsed modulation of a laser signal source and incoherent photodetection of the reflected signal, as a result of which its dynamic range does not exceed 35-40 dB. Nevertheless, studies of telecommunication fiber-optic systems carried out in the 80s of the last century showed that the above dynamic range is fundamentally ensured by the use of coherent photodetection, when two coherent optical signals are mixed in the photodetector: received and reference. Following this path, in recent years, various versions of coherent CEEs have been proposed using pulse-amplitude, pulse-polarization-frequency, or frequency modulation of the probe signal and an unmodulated highly coherent reference signal. In accordance with this, the above-described known methods for detecting acoustic effects on a distributed fiber-optic sensor are called coherent optical time, polarization and frequency reflectometry (COTDR, PO-OTDR and COFDR).

Проведенные сравнительные теоретические и экспериментальные исследования показали, что ВООС с PO-OTDR, хотя и обладает наибольшей чувствительностью к акустическому воздействию и разрешающей способностью определения места воздействия на сантиметровом уровне, не обеспечивает длины охраняемого участка более 1 км, что не соответствует указанным выше тенденциям развития ВООС. Из двух других схем построения аппаратного блока ВООС обе обеспечивают динамический диапазон более 60 дБ, однако чувствительность COFDR принципиально на 10-15 дБ выше, что позволяет применить датчики зондирующего сигнала меньшей мощности либо, используя волоконный усилитель, обеспечивать длину участка охраны до 100 и более километров. Однако, независимо от примененной схемы модуляции, наибольшая чувствительность СВОК к акустическому воздействию обеспечивается, когда длина пути в волокне прямого и обратного (отраженного от центра рассеяния) оптических сигналов значительно (по крайней мере, в два раза) меньше длины когерентности лазерного источника. В современных полупроводниковых лазерах диапазона 1,55 мкм за счет применения специальных схем сужения линии излучения удается обеспечить длину когерентности порядка 30 км, что ограничивает высокочувствительное обнаружение акустического воздействия 15-20 км при достаточной точности обнаружения места воздействия на уровне 1-10 м.Comparative theoretical and experimental studies have shown that the CEA with PO-OTDR, although it has the highest sensitivity to acoustic impact and the resolution of determining the impact site at the centimeter level, does not provide the length of the protected area more than 1 km, which does not correspond to the above trends in the development of CEE . Of the two other schemes for constructing a VOOS hardware block, both provide a dynamic range of more than 60 dB, however, the sensitivity of COFDR is fundamentally 10-15 dB higher, which makes it possible to use sensors of a sounding signal of lower power or, using a fiber amplifier, to provide a guard section length of up to 100 or more kilometers . However, irrespective of the modulation scheme used, the highest sensitivity of the RISS to acoustic action is provided when the path length in the fiber of the forward and backward (reflected from the scattering center) optical signals is significantly (at least two times) less than the coherence length of the laser source. In modern semiconductor lasers of the 1.55 μm range, using special radiation line narrowing schemes, it is possible to ensure a coherence length of about 30 km, which limits the highly sensitive detection of acoustic effects of 15-20 km with a sufficient accuracy of detecting the impact site at a level of 1-10 m.

Известная схема реализации ВООС представлена на фиг. 3 (US 5194847, G01H 9/00 G01L 1/24, G01L 11/02, опубл. 16.03.1993) (принято в качестве прототипа для всех заявленных объектов). В данной схеме непрерывный немодулированный оптический сигнал от высококогерентного лазера 6 (ширина линии менее 10 кГц) через оптический изолятор 7, предотвращающий уширение линии излучения лазера 6 вследствие обратной оптической связи от остальной части схемы, поступает на вход оптического модулятора 8 интенсивности излучения, работающего в режиме периодической импульсной модуляции, создавая короткие импульсы когерентного излучения. Для этой цели может быть использован акустооптический, электрооптический модуляторы либо полупроводниковый лазерный усилитель с одномодовыми волоконными вводом и выводом. Длительность импульсов может быть порядка 100 нс при периоде следования порядка 100 мкс. Оптические импульсы с выхода модулятора 8 вводятся во входное плечо 9 разветвителя 10 Х-типа на базе одномодового оптического волокна. Согласно известному принципу работы разветвителя 10, являющемуся взаимным устройством, введенное в плечо 9 оптическое излучение равномерно (50%:50%) распределяется в его выходные плечи 11 и 12. К плечу 11 подсоединяется чувствительное волокно 13, оканчивающееся неотражающей нагрузкой 14. Чувствительное волокно 13, например, для подземной прокладки, монтируется в волоконно-оптический кабель (не показан на фиг. 3), длина которого может достигать 50 км, благодаря низким потерям в волокне. К выходному плечу 12 напрямую подсоединяется неотражающая нагрузка 15. Возникший в результате внешнего акустического воздействия в волокне 13 отраженный сигнал через плечо 16 разветвителя 10 принимается, преобразуясь в электрический сигнал, фотодетектором 17, усиливается в малошумящем электронном усилителе 18 и вместе с шумами отображается на экране осциллографа 19. Дальнейшая обработка с целью выделения сигнала проникновения из шумов осуществляется современными компьютерными методами. В данной схеме обеспечивается точность определения места проникновения на уровне 10 м, что определяется длительностью зондирующего импульса 100 нс. Отмечается, что точность может быть повышена просто за счет ее уменьшения. Например, при длительности зондирующего импульса 50 нс точность обнаружения проникновения составит 5 м, что вполне достаточно для целей ВООС.A well-known CEE implementation scheme is shown in FIG. 3 (US 5194847, G01H 9/00 G01L 1/24, G01L 11/02, publ. 16.03.1993) (adopted as a prototype for all declared objects). In this scheme, a continuous unmodulated optical signal from a highly coherent laser 6 (line width less than 10 kHz) through an optical insulator 7, which prevents broadening of the emission line of laser 6 due to feedback from the rest of the circuit, is fed to the input of an optical intensity modulator 8 operating in the mode periodic pulsed modulation, creating short pulses of coherent radiation. For this purpose, acousto-optical, electro-optical modulators or a semiconductor laser amplifier with single-mode fiber input and output can be used. The pulse duration can be of the order of 100 ns with a repetition period of the order of 100 μs. Optical pulses from the output of modulator 8 are introduced into the input arm 9 of an X-type splitter 10 based on a single-mode optical fiber. According to the well-known principle of operation of the splitter 10, which is a reciprocal device, the optical radiation introduced into the arm 9 is evenly distributed (50%: 50%) into its output arms 11 and 12. A sensitive fiber 13 is connected to the shoulder 11 and terminates in a non-reflective load 14. Sensitive fiber 13 for example, for underground installation, it is mounted in a fiber optic cable (not shown in Fig. 3), the length of which can reach 50 km, due to the low loss in fiber. A non-reflective load 15 is directly connected to the output arm 12. The reflected signal resulting from an external acoustic effect in the fiber 13 is received through the arm 16 of the coupler 10 and converted into an electric signal by a photodetector 17, amplified in a low-noise electronic amplifier 18 and, together with the noise, is displayed on the oscilloscope screen 19. Further processing in order to isolate the penetration signal from the noise is carried out by modern computer methods. This scheme ensures the accuracy of determining the penetration site at a level of 10 m, which is determined by the duration of the probe pulse of 100 ns. It is noted that accuracy can be improved simply by reducing it. For example, with a probe pulse duration of 50 ns, the penetration detection accuracy will be 5 m, which is quite sufficient for CEE purposes.

К основным недостаткам описанного выше принципа построения и схемы реализации ВООС, а также большого числа более поздних модернизированных схем ВООС, относится ограничение площади охраняемой территории: длина СВОК не более 50 км при длине высокочувствительного обнаружения 10-15 км (см. выше). Кроме того, в данной и других известных схемах отсутствуют решения по эффективной организации эксплуатации ВООС большой протяженности.The main drawbacks of the construction principle and the CEA implementation scheme described above, as well as the large number of later modernized CEE schemes, are the limited area of the protected area: the length of the IEE is not more than 50 km with a highly sensitive detection length of 10-15 km (see above). In addition, in this and other well-known schemes, there are no solutions for the efficient organization of operation of a long-range CEE.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по совершенствованию принципов построения, повышению эффективности функционирования и сокращению срока окупаемости крупной мультисервисной сети абонентского доступа волоконно-эфирной архитектуры с протяженностью зоны обслуживания более 100 км.The present invention is aimed at solving the technical problem of improving the principles of construction, increasing the efficiency of operation and reducing the payback period of a large multiservice network of subscriber access of fiber-ether architecture with a service area of more than 100 km.

При этом технический результат заключается:The technical result is:

- в эффективном совмещении внутри одной волоконно-эфирной сети функций предоставления абонентам современных телекоммуникационных и охранных услуг;- in the effective combination of the functions of providing subscribers with modern telecommunication and security services within one fiber-ether network;

- в расширении зоны обслуживания когерентной волоконно-оптической охранной системы при сохранении высокой чувствительности и точности обнаружения места несанкционированного проникновения;- in expanding the service area of a coherent fiber-optic security system while maintaining high sensitivity and accuracy of detection of places of unauthorized entry;

- в повышении надежности функционирования охранной системы;- to increase the reliability of the security system;

- в повышении скорости реагирования на несанкционированное проникновение;- to increase the response rate to unauthorized entry;

- в сокращении срока окупаемости системы в процессе эксплуатации.- to reduce the payback period of the system during operation.

Указанный технический результат достигается тем, что в проложенную в земле волоконно-оптическую телекоммуникационную систему абонентского доступа на базе мультисервисной интерактивной распределительной сети волоконно-эфирной архитектуры, содержащей центральную станцию и соединенный с ней при помощи волоконно-оптических линий набор базовых станций кольцевой конфигурации, на которых осуществляются оптико-электрическое преобразование и передача в эфир радиосигналов в пределах зоны радиусом до 1-5 км, которые принимаются и демодулируются абонентскими радиотерминалами, с целью расширения функциональных возможностей в систему, не ухудшая объема и качества предоставляемых абонентам современных телекоммуникационных услуг, добавляется выполнение функций охраны обслуживаемой территории с помощью встроенной волоконно-оптической охранной системы.The indicated technical result is achieved in that a fiber-optic telecommunication subscriber access system laid in the ground on the basis of a multiservice interactive distribution network of fiber-ether architecture containing a central station and a set of base stations of a ring configuration connected to it using fiber-optic lines, on which optical-electrical conversion and broadcasting of radio signals within the zone with a radius of 1-5 km are carried out, which are also accepted by the demodulator subscriber radio terminals, in order to expand the functionality of the system, without compromising the volume and quality of modern telecommunication services provided to subscribers, the functions of guarding the served territory are added using the built-in fiber-optic security system.

Указанный технический результат достигается тем, что в волоконно-оптической охранной системе крупного хозяйственного объекта на базе метода когерентной рефлектометрии со схемой, содержащей высококогерентный лазерный излучатель, импульсно управляемый оптический модулятор и оптический разветвитель Х-типа, к первому входу которого подключен выход оптического модулятора, к первому и второму выходам - соответственно сенсорное волокно с неотражающей нагрузкой на конце и просто неотражающая нагрузка, а ко второму входу - фотодетектор, электронный усилитель и устройство, регистрирующее обратное рассеяние в сенсорном волокне вследствие акустического воздействия при пересечении границы охраняемой зоны нарушителем, с целью расширения зоны обслуживания когерентной волоконно-оптической охранной системы при сохранении высокой чувствительности и точности обнаружения места несанкционированного проникновения, охраняемая территория разбивается на большое число связанных участков с длиной периметра не более половины длины когерентности используемого лазерного излучателя, содержащих на каждом участке оборудование подсистемы охраны, схема которого соответствует известной схеме, и взаимоувязанное с ней оборудование подсистемы связи, реализующее функции предварительной обработки и последовательной передачи по отдельному волокну сенсорного волоконно-оптического кабеля результатов зондирования всех участков подсистемы охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке.The specified technical result is achieved by the fact that in the fiber-optic security system of a large economic facility based on the method of coherent reflectometry with a circuit containing a highly coherent laser emitter, a pulse-controlled optical modulator and an X-type optical splitter, to the first input of which the output of the optical modulator is connected, to the first and second outputs, respectively, a sensor fiber with a non-reflective load at the end and just a non-reflective load, and to the second input, a photo detector, ele a throne amplifier and a device that registers backscattering in a sensor fiber due to acoustic impact when an intruder crosses a protected area boundary in order to expand the coverage area of a coherent fiber-optic security system while maintaining high sensitivity and accuracy of detecting places of unauthorized entry, the protected area is divided into a large number of connected sections with a perimeter length of not more than half the coherence length of the used laser emitter, containing at each site the equipment of the security subsystem, the scheme of which corresponds to the well-known scheme, and the equipment of the communication subsystem interconnected with it, which implements the functions of pre-processing and serial transmission of the sensing fiber-optic cable results of sensing all sections of the security subsystem to a single control center using a temporary control center and spectral separation of channels and signal regeneration in each section.

При этом с целью повышения надежности ее функционирования схема подсистемы связи построена на базе двойной шинной либо двойной древовидной топологии с пространственным разнесением основного и резервного оптических трактов и в оптическую схему каждого участка введены базовые станции, с помощью которых осуществляется формирование и передача в центр управления сигналов видеомониторинга реального времени основных инфраструктурных объектов охраняемой территории.At the same time, in order to increase the reliability of its operation, the communication subsystem scheme is built on the basis of a double bus or double tree topology with spatial diversity of the main and backup optical paths and base stations are introduced into the optical scheme of each section with the help of which video monitoring signals are generated and transmitted to the control center real-time main infrastructure facilities of the protected area.

А с целью повышения скорости реагирования на несанкционированное проникновение дополнительно вводится волоконно-эфирный канал экстренной связи диспетчера с эксплуатационными бригадами, функционирование которого осуществляется посредством подсистемы связи.And in order to increase the speed of response to unauthorized penetration, an additional fiber-ether channel for emergency communication of the dispatcher with operational teams is introduced, the operation of which is carried out through the communication subsystem.

Кроме того, с целью сокращения срока окупаемости в процессе эксплуатации на охраняемой территории с помощью подсистемы связи дополнительно распределяются современные телекоммуникационные услуги, что, благодаря ее инвертированному трафику, реализуется, не мешая функционированию и не снижая помехозащищенности подсистемы охраны.In addition, in order to reduce the payback period during operation in a protected area using the communication subsystem, advanced telecommunication services are additionally distributed, which, thanks to its inverted traffic, is implemented without interfering with the functioning and without reducing the noise immunity of the security subsystem.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by specific examples of execution, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the desired technical result.

Фиг. 1 поясняет известный принцип и схему построения телекоммуникационной системы распределения волоконно-эфирной архитектуры;FIG. 1 illustrates the well-known principle and construction scheme of a telecommunication distribution system of fiber-ether architecture;

фиг. 2 поясняет известный принцип построения периметральной волоконно-оптической охранной системы;FIG. 2 illustrates the well-known principle of building a perimeter fiber optic security system;

фиг. 3 поясняет известный принцип и схему построения когерентной волоконно-оптической охранной системы - прототип;FIG. 3 illustrates the well-known principle and construction scheme of a coherent fiber-optic security system - a prototype;

фиг. 4 иллюстрирует принцип построения предложенной комбинированной волоконно-оптической системы абонентского доступа;FIG. 4 illustrates the construction principle of the proposed combined fiber optic subscriber access system;

фиг. 5 поясняет принцип построения и общую схему многоучастковой ВООС согласно изобретению, вариант соединения участков с двойной шинной конфигурацией;FIG. 5 illustrates the construction principle and the general scheme of a multi-stage CEE according to the invention, an option for connecting sections with a double bus configuration;

фиг. 6 поясняет принцип построения и общую схему многоучастковой ВООС согласно изобретению, вариант соединения участков;FIG. 6 illustrates the construction principle and the general scheme of a multi-site CEE according to the invention, an option for connecting sections;

фиг. 7 иллюстрирует поперечное сечение использованного в настоящем изобретении сенсорного волоконно-оптического кабеля;FIG. 7 illustrates a cross-section of a sensor fiber cable used in the present invention;

фиг. 8 иллюстрирует пример схемы кабельных соединений и трафика в 3-участковой комбинированной волоконно-оптической системе абонентского доступа согласно изобретению.FIG. 8 illustrates an example of cable connections and traffic in a 3-section combined fiber optic subscriber access system according to the invention.

Согласно настоящему изобретению рассматривается усовершенствованная архитектура сети абонентского доступа, содержащая большое число связанных участков с длиной периметра каждого участка не более 15-20 км. Первый участок контролируется единственной обслуживаемой в системе центральной станцией 20 (ЦС), а остальные - необслуживаемыми узловыми станциями 21 (УС). Пример, иллюстрирующий принцип построения предложенной комбинированной волоконно-оптической системы абонентского доступа, показан на фиг. 4. В данном примере с помощью предложенной МСАД волоконно-эфирной структуры обслуживаются железнодорожная станция, прилегающее станционное хозяйство 23 и расположенный поблизости город либо крупный хозяйственный объект 24.According to the present invention, an improved subscriber access network architecture is considered, comprising a large number of connected sections with a perimeter length of each section of not more than 15-20 km. The first section is controlled by the only central station 20 (CA) serviced in the system, and the rest by unattended nodal stations 21 (CSS). An example illustrating the construction principle of the proposed combined fiber optic subscriber access system is shown in FIG. 4. In this example, the railway station, the adjacent station farm 23 and the nearby city or large business facility 24 are served using the fiber-ether structure proposed by the MRSA.

Функционирование многоучастковой ВООС осуществляется с помощью двух взаимоувязанных подсистем: подсистемы охраны, обеспечивающей независимое обнаружение факта (фактов) несанкционированного проникновения на каждом участке, и подсистемы связи, обеспечивающей предварительную обработку и передачу результатов охраны каждого участка в единый центр управления. В данной ВООС дополнительно вводятся базовые станции 25 (БС), функциями которых является круглосуточный видеомониторинг в реальном времени наиболее важных инфраструктурных объектов охраняемой территории и передача результатов наблюдения в центр управления с помощью подсистемы связи, волоконно-эфирный канал экстренной связи диспетчера с эксплуатационными бригадами (замена отказавшего блока системы и выезд на место проникновения), функционирование которого также осуществляется посредством подсистемы связи. Одновременно в данной многоучастковой ВООС без изменения схемы линейного тракта и ослабления помехозащищенности охранной системы дополнительно вводятся функции по предоставлению на охраняемой территории современных телекоммуникационных услуг с использованием волоконно-эфирной архитектуры.The operation of a multi-part CEE is carried out using two interconnected subsystems: a security subsystem that provides independent detection of the fact (facts) of unauthorized entry at each site, and a communication subsystem that provides preliminary processing and transmission of the results of each site's security to a single control center. In this CEE, base stations 25 (BS) are additionally introduced, the functions of which are round-the-clock video monitoring in real time of the most important infrastructure objects of the protected area and transmitting the monitoring results to the control center using the communication subsystem, fiber-radio emergency communication channel of the dispatcher with operational crews (replacement the failed unit of the system and departure to the place of penetration), the functioning of which is also carried out through the communication subsystem. At the same time, in this multi-part CEE, without changing the linear path scheme and weakening the noise immunity of the security system, additional functions are introduced to provide modern telecommunication services in the protected area using fiber-ether architecture.

Суть предложенного изобретения заключается:The essence of the proposed invention is:

- в комбинировании в одной проложенной в земле волоконно-оптической системе телекоммуникационных и охранных функций, что позволяет сократить затраты на строительство, снизить эксплуатационные расходы и срок окупаемости системы и обеспечить защиту от преднамеренного повреждения кабеля;- in combining telecommunication and security functions in one fiber-optic system laid in the ground, which reduces construction costs, reduces operating costs and the payback period of the system and provides protection against intentional cable damage;

- в разбиении обслуживаемой территории как протяженной (длина много больше ширины, например трубопроводы, железнодорожное полотно, энергосети), так и локальной (сопоставимые длина и ширина, например муниципальные образования городского и сельского типов, электростанции, железнодорожные узлы, склады) конфигурации на большое число связанных периметральных участков с длиной периметра каждого участка не более 10-15 км, что позволяет сохранить высокие чувствительность и точность определения места проникновения одноучастковой когерентной ВООС и обеспечить требуемое качество эфирной доставки телекоммуникационных услуг и высокую скорость реагирования на факт проникновения;- in the breakdown of the served territory, both extended (the length is much larger than the width, for example pipelines, railroad tracks, power grids), and local (comparable length and width, for example, municipal and rural types of municipalities, power plants, railway junctions, warehouses) configurations to a large number connected perimeter sections with the perimeter length of each section no more than 10-15 km, which allows maintaining high sensitivity and accuracy of determining the penetration site of a single-section coherent HE C and ensure the required quality of ethereal delivery of telecommunications services and high-speed response to the fact of penetration;

- в разбиении оборудования ВООС на взаимоувязанные подсистему охраны кольцевой топологии, реализующую на каждом участке функцию зондирования периметра с помощью когерентной рефлектометрии, и подсистему связи двойной шинной топологии, реализующую функцию предварительной обработки и последовательной передачи между участками результатов зондирования подсистемы охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке, что позволяет увеличить протяженность охраняемой территории до 1000 и более километров и одновременно повысить надежность регистрации факта проникновения на удаленных участках;- in dividing the CEE equipment into the interconnected protection subsystem of the ring topology, which implements the perimeter sensing function in each section using coherent reflectometry, and the dual-bus topology communication subsystem that implements the function of preliminary processing and serial transmission between the sections of the sounding results of the protection subsystem to a single control center using time and spectral separation of channels and signal regeneration in each section, which allows to increase the length t protected areas up to 1000 or more kilometers and at the same time increase the reliability of registration of the fact of penetration in remote areas;

- во введении в сенсорный волоконно-оптический кабель двух дополнительных одномодовых волокон для раздельной передачи сигналов исходящего и входящего направлений телекоммуникационной распределительной системы и подсистемы связи охранной системы, что позволяет исключить взаимное влияние обеих подсистем ВООС при сохранении высокой чувствительности к акустическому воздействию;- introduction of two additional single-mode fibers into the sensor fiber-optic cable for separate transmission of signals of the outgoing and incoming directions of the telecommunication distribution system and the communication subsystem of the security system, which eliminates the mutual influence of both VOOS subsystems while maintaining high sensitivity to acoustic impact;

- во введении дополнительных встроенных функций, обеспечивающих повышение надежности функционирования и сокращение срока окупаемости ВООС без усложнения ее схемы.- in the introduction of additional built-in functions that provide increased reliability of operation and a reduction in the payback period of the CEE without complicating its scheme.

Для конкретного пояснения на фиг. 5 и 6 приведен пример схемы построения предложенной системы. Чтобы наилучшим образом удовлетворить противоречивым требованиям к конфигурации зоны обслуживания ВООС (см. выше) используется периметральная конфигурация одиночного участка охраны и два варианта соединения участков: с двойной шинной конфигурацией (фиг. 5) и двойной древовидной конфигурацией (фиг. 6), в которых применены одни и те же принципы организации связи между участками. Каждый такой участок представляет собой в конструктивном исполнении ВООС 15 по фиг. 2 (US 5194847), описание которого было дано ранее. На обеих фигурах первый (начальный) участок 26 системы принципиально содержит обслуживаемую центральную станцию 20 (ЦС) и проложенный по его периметру сенсорный волоконно-оптический кабель 27 (СВОК) кольцевой конфигурации (т.е. топологически начинающийся и кончающийся на ЦС 20). Связь между участками осуществляется с помощью необслуживаемых узловых станций 21 (УС). Кроме того, в состав каждого участка могут входить необслуживаемые базовые станции 25 (БС). Дополнительной особенностью системы с двойной древовидной конфигурацией (фиг. 6) является возможность обслуживания как прилегающих участков (участки 28 и 29), так и пространственно разнесенных (участки 30 и 31) участков, что повышает гибкость ее конфигурирования. В последнем случае ответвленные участки вводятся в ближайший участок ствола через БС по отдельному волоконно-оптическому кабелю длиной до 80-100 км.For the specific explanation of FIG. 5 and 6 show an example of a scheme for constructing the proposed system. To best meet the conflicting requirements for the configuration of the CEE service area (see above), the perimeter configuration of a single security section and two connection options are used: with a double bus configuration (Fig. 5) and a double tree configuration (Fig. 6), in which the same principles for organizing communication between sites. Each such section is in the design of the CEE 15 of FIG. 2 (US 5194847), the description of which was given previously. In both figures, the first (initial) section of the system basically contains a serviced central station 20 (CA) and a ring-shaped sensor fiber-optic cable 27 (RTS) laid along its perimeter (i.e., topologically starting and ending on CA 20). Communication between sections is carried out using maintenance-free nodal stations 21 (CSS). In addition, each site may include maintenance-free base stations 25 (BS). An additional feature of the system with a double tree configuration (Fig. 6) is the ability to serve both adjacent sections (sections 28 and 29) and spatially spaced (sections 30 and 31) sections, which increases the flexibility of its configuration. In the latter case, the branch sections are introduced into the nearest section of the trunk through the BS via a separate fiber-optic cable up to 80-100 km long.

На схемах фиг. 5 и 6 СВОК используется в системе в качестве распределенного волоконно-оптического датчика акустического давления и одновременно в качестве интерактивной среды передачи сигналов связи. Дополнительно в нем обеспечивается возможность подачи дистанционного электропитания на вспомогательные активные устройства линейного тракта участка. Для удовлетворения вышеуказанных требований он обладает следующими техническими показателями: наличие минимум трех стандартных одномодовых оптических волокон, два варианта реализации (полностью диэлектрический и с металлическими жилами), возможность прокладки в грунте, электромагнитная пассивность, пожаростойкость. Пример сечения основного варианта исполнения СВОК показано на фиг. 7, где 32 - армирующий стержень (диэлектрический, необязательный элемент); 33 - информационно-телекоммуникационное волокно ИТВ-1 (исходящее направление); 34 - акустически чувствительное волокно АЧВ; 35 - информационно-телекоммуникационное волокно ИТВ-2 (входящее направление); 36 - защитное покрытие (вспененный полиэтилен, металлическая броня).In the diagrams of FIG. 5 and 6 RISS is used in the system as a distributed fiber-optic acoustic pressure sensor and at the same time as an interactive medium for transmitting communication signals. Additionally, it provides the ability to supply remote power to auxiliary active devices of the linear path of the site. To meet the above requirements, it has the following technical indicators: the presence of at least three standard single-mode optical fibers, two implementation options (fully dielectric and with metal cores), the possibility of laying in the ground, electromagnetic passivity, fire resistance. An example of a cross section of the main embodiment of the RISS is shown in FIG. 7, where 32 is a reinforcing rod (dielectric, optional element); 33 - information and telecommunication fiber ITV-1 (outgoing direction); 34 - acoustically sensitive fiber APC; 35 - information and telecommunication fiber ITV-2 (incoming direction); 36 - a protective coating (foamed polyethylene, metal armor).

Основными функциями единственной на систему ЦС 20 являются: определение места и объекта несанкционированного проникновения на всех участках; передача (по АЧВ СВОК), прием (по тому же волокну) и обработка сигнала охраны 1-го участка; прием (по ИТВ-2 СВОК) и обработка сигналов охраны и телекоммуникационных сигналов обратного канала остальных участков; передача (по информационному волокну ИТВ-1 СВОК) телекоммуникационных сигналов прямого канала, сигналов управления УС всех участков и БС участка 1; прием и обработка сигналов видеомониторинга и других сигналов от БС 25; определение целостности периметра участка 1, экстренная связь диспетчера с эксплуатационными бригадами. Также ЦС 20 обладает возможностью обеспечивать: дистанционное электропитание БС участка 1, прием (через БС участка 1) сигналов различных датчиков физических величин, пожарной и охранной сигнализации, сигналов других коммунальных служб объекта; связь с внешними телекоммуникационными службами (телефония, телевидение, интернет, высокоскоростная передача данных и т.д.); интерактивное распределение сигналов внешних телекоммуникационных служб абонентам всех участков (участка 1 через БС, остальных участков через соответствующую УС).The main functions of the only CA 20 system are: determining the place and object of unauthorized entry in all areas; transmission (via AQW RISE), reception (along the same fiber) and processing of the security signal of the 1st section; reception (according to ITV-2 SVOK) and processing of security signals and telecommunication signals of the reverse channel of the remaining sections; transmission (via ITV-1 SVOK information fiber) of direct channel telecommunication signals, control signals of the control system of all sections and BS of section 1; receiving and processing video monitoring signals and other signals from BS 25; determination of the integrity of the perimeter of section 1, emergency communication of the dispatcher with production teams. Also, the CA 20 has the ability to provide: remote power supply to the BS of section 1, reception (through the BS of section 1) of signals from various sensors of physical quantities, fire and security alarms, signals from other utilities of the facility; communication with external telecommunication services (telephony, television, Internet, high-speed data transfer, etc.); interactive distribution of signals of external telecommunication services to subscribers of all sections (section 1 through the BS, the remaining sections through the corresponding CSS).

Остальные участки комбинированной МСАД управляются через необслуживаемые УС 21, количество которых соответствует N-1, где N - число участков в системе. Основными функциями узловой станции являются: определение места и объекта несанкционированного проникновения на своем участке; передача (по АЧВ СВОК), прием (по тому же волокну), предварительная обработка и передача на ЦС сигнала охраны своего участка; ретрансляция (с регенерацией) сигналов охраны участков большего номера и сквозной проход АЧВ предыдущего участка; передача (по первому информационному волокну ИТВ-1) сигналов управления всем БС своего участка; прием и передача на ЦС сигналов видеомониторинга от всех БС участка; определение целостности периметра своего участка, передача на ЦС сигнализации целостности периметра и работоспособности оборудования, обеспечение экстренной радиосвязи диспетчера с находящейся на участке эксплуатационной бригадой. Также УС обладает возможностью обеспечивать: дистанционное электропитание БС своего участка, прием (от всех БС участка) сигналов различных датчиков физических величин, сигнализации пожарной и охранной и других служб; интерактивное распределение переданных с ЦС сигналов внешних телекоммуникационных служб абонентам своего участка (через соответствующую БС).The remaining sections of the combined MSAD are controlled through maintenance-free DC 21, the number of which corresponds to N-1, where N is the number of sections in the system. The main functions of the nodal station are: determining the place and object of unauthorized entry at its site; transmission (via AQW RISO), reception (via the same fiber), pre-processing and transmission of a guard signal to your site to the central station; relaying (with regeneration) of the security signals of the larger sections and the pass-through pass of the AFC of the previous section; transmission (via the first ITV-1 information fiber) of control signals to all BS of its section; receiving and transmitting video monitoring signals to the central station from all BS of the site; determining the integrity of the perimeter of your site, transmitting to the CA signaling the integrity of the perimeter and the operability of the equipment, providing emergency radio communication with the dispatcher located on the site operational team. Also, the DC has the ability to provide: remote power supply to the BS of its site, reception (from all BS of the site) of signals from various sensors of physical quantities, fire and security alarm systems and other services; Interactive distribution of external telecommunication services signals transmitted from the CA to subscribers of their site (via the corresponding BS).

Для обеспечения видеомониторинга в реальном времени обстановки в районе наиболее важных инфраструктурных объектов охраняемой территории и интерактивной связи с различными внутренними и внешними объектами на каждом участке используются базовые станции. Их основными функциями являются: видемониторинг с помощью набора телекамер, прием управляющих сигналов от УС данного участка и сигнализация работоспособности оборудования, передача результатов видеомониторинга на соответствующую УС, обеспечение сквозного прохода АЧВ данного участка. Также БС обладает возможностью обеспечивать: ввод дистанционного электропитания от УС своего участка, прием (от соответствующих абонентских терминалов) сигналов различных датчиков физических величин, сигнализации пожарной и охранной и других служб и передача их на УС; интерактивное распределение с помощью радиосредств переданных с УС сигналов внешних телекоммуникационных служб абонентам своего участка.Base stations are used to provide real-time video monitoring of the situation in the area of the most important infrastructure facilities of the protected area and interactive communication with various internal and external facilities at each site. Their main functions are: video monitoring using a set of cameras, receiving control signals from the control unit of a given section and signaling the operability of the equipment, transmitting video monitoring results to the corresponding control unit, and ensuring through passage of the AFC in this section. Also, a BS has the ability to provide: input of remote power supply from the DC of its site, reception (from corresponding subscriber terminals) of signals of various sensors of physical quantities, fire and security alarm systems and other services and their transfer to the DC; interactive distribution using radio means of signals of external telecommunication services transmitted from the US to subscribers of their site.

Примеры схемы кабельных соединений при передаче по СВОК зондирующих сигналов (1 - АЧВ) с помощью подсистемы охраны, а также результатов зондирования, волоконно-эфирного канала экстренной связи и видеомониторинга (2 - ИТВ-1, 3 - ИТВ-2) с помощью подсистемы связи в трехучастковой комбинированной МСАД приведены на фиг. 8. Расчеты показали резкую асимметричность трафика. А именно, для эффективного функционирования ВООС требуется скорость передачи около 2 Мбит/с в исходящем направлении и около 2,5 Гбит/с во входящем направлении.Examples of cable connections when transmitting sounding signals (1 - АЧВ) via the IQAS using the security subsystem, as well as the results of sounding, the fiber-air emergency communication channel and video monitoring (2 - ITV-1, 3 - ITV-2) using the communication subsystem in the three-section combined MSAD are shown in FIG. 8. The calculations showed a sharp asymmetry of traffic. Namely, for the effective operation of the CEE, a transmission speed of about 2 Mbit / s in the outgoing direction and about 2.5 Gbit / s in the incoming direction is required.

Таким образом, в предложенной комбинированной МСАД охранная система функционально состоит из взаимоувязанных подсистем охраны и связи, а схемотехнически - из аппаратурных комплексов центральной, узловых и базовых станций, комплекта волоконно-оптических кабелей и комплекта программного обеспечения. Причем подсистема связи строится по тем же принципам, что и современная локальная телекоммуникационная волоконно-оптическая система абонентского доступа, и также имеет резко асимметричный трафик связи. Однако в отличие от последней он инвертирован. А именно объем информации, передаваемый во входящем направлении, значительно выше объема в исходящем направлении, которое используется только для передачи низкоскоростных управляющих сигналов на узловые и базовые станции, а также для канала экстренной связи диспетчера с эксплуатационными бригадами. Данная особенность использована в настоящем изобретении для распределения на охраняемой территории современных телекоммуникационных услуг (телевизионного вещания, интернет-связи и т.д.) с принципиально обратным трафиком (см. фиг. 8), что, не мешая функционированию и не снижая помехозащищенности подсистемы охраны, приведет к значительному сокращению срока окупаемости ВООС за счет взимания абонентской платы за предоставляемые услуги.Thus, in the proposed combined MSAD, the security system functionally consists of interconnected security and communication subsystems, and circuitry - from the hardware complexes of the central, nodal and base stations, a set of fiber optic cables and a set of software. Moreover, the communication subsystem is built on the same principles as the modern local telecommunication fiber-optic subscriber access system, and also has sharply asymmetric communication traffic. However, unlike the latter, it is inverted. Namely, the amount of information transmitted in the incoming direction is much higher than the volume in the outgoing direction, which is used only for transmitting low-speed control signals to nodal and base stations, as well as for the emergency communication channel between the dispatcher and operational crews. This feature was used in the present invention for the distribution of modern telecommunication services (television broadcasting, Internet connection, etc.) with fundamentally reverse traffic (see Fig. 8) in a protected area, which, without interfering with the functioning and without reducing the noise immunity of the security subsystem , will lead to a significant reduction in the payback period of the CEE due to the collection of a subscription fee for the services provided.

Первый технический результат достигается за счет совместимости принципов построения и схем телекоммуникационной и охранной систем (сравниваем фиг. 1 и фиг. 2), а также за счет инвертированности их трафиков связи.The first technical result is achieved due to the compatibility of construction principles and schemes of telecommunication and security systems (compare Fig. 1 and Fig. 2), as well as due to the inversion of their communication traffic.

Второй технический результат достигается за счет разбиения охраняемой территории на большое число связанных периметральных участков.The second technical result is achieved by dividing the protected area into a large number of connected perimeter sections.

Третий технический результат достигается за счет применения длины периметра каждого участка не более 10-15 км и подсистемы связи двойной шинной топологии.The third technical result is achieved by using the perimeter length of each section of not more than 10-15 km and the communication subsystem of the double bus topology.

Четвертый технический результат достигается за счет введения встроенного волоконно-эфирного канала экстренной связи диспетчера с эксплуатационными бригадами и также за счет применения длины периметра каждого участка не более 10-15 км.The fourth technical result is achieved by introducing a built-in fiber-ether channel for emergency communication between the dispatcher and the operational teams and also by using the perimeter length of each section no more than 10-15 km.

Пятый технический результат достигается за счет распределения на охраняемой территории современных телекоммуникационных услуг.The fifth technical result is achieved due to the distribution of modern telecommunication services in the protected area.

Claims (5)

1. Волоконно-оптическая охранная система крупного хозяйственного объекта, представляющая собой выполненную с использованием метода когерентной рефлектометрии подсистему охраны кольцевой топологии по схеме, содержащей высококогерентный лазерный излучатель, импульсно управляемый оптический модулятор и оптический разветвитель Х-типа, к первому входу которого подключен выход оптического модулятора, к первому и второму выходам - соответственно укладываемое по периметру охраняемой зоны сенсорное волокно с неотражающей нагрузкой на конце и просто неотражающая нагрузка, а ко второму входу - фотодетектор, электронный усилитель и устройство, регистрирующее обратное рассеяние в сенсорном волокне вследствие акустического воздействия при пересечении границы охраняемой зоны нарушителем, отличающаяся тем, что она снабжена подсистемой связи, а подсистема охраны кольцевой топологии состоит из более чем одного охранного модуля, каждый из которых включает в себя высококогерентный лазерный излучатель, импульсно управляемый оптический модулятор и оптический разветвитель Х-типа, к первому входу которого подключен выход оптического модулятора, к первому и второму выходам - соответственно укладываемое по периметру охраняемой зоны сенсорное волокно с неотражающей нагрузкой на конце и просто неотражающая нагрузка, а ко второму входу - фотодетектор, электронный усилитель и устройство, регистрирующее обратное рассеяние в сенсорном волокне вследствие акустического воздействия при пересечении границы охраняемой зоны нарушителем, в подсистеме охраны кольцевой топологии каждый участок охраняемой зоны охвачен по периметру протяженностью не более половины длины когерентности используемого лазерного излучателя отдельным сенсорным волокном, относящимся к оборудованию соответствующего охранного модуля, при этом схема подсистемы связи построена на базе двойной шинной либо двойной древовидной топологии с пространственным разнесением основного и резервного оптических трактов, и в оптическую схему которой для каждого участка охраняемой зоны введены базовые станции, с помощью которых осуществлено формирование и передача в центр управления сигналов предварительной обработки и последовательной передачи результатов зондирования всех участков подсистемы охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке, а сенсорное волокно представляет собой волоконно-оптический кабель из акустически чувствительного волокна и двух дополнительных одномодовых волокон для раздельной передачи сигналов исходящего и входящего направлений подсистемы связи для исключения взаимного влияния обеих подсистем волоконно-оптической охранной системы.1. Fiber-optic security system of a large economic object, which is a ring topology protection subsystem made using the coherent reflectometry method according to a scheme containing a highly coherent laser emitter, a pulsed-controlled optical modulator, and an X-type optical splitter, to the first input of which an optical modulator output is connected , to the first and second outputs, respectively, a sensor fiber laid along the perimeter of the protected zone with a non-reflective load on e and just a non-reflective load, and to the second input there is a photodetector, an electronic amplifier and a device that detects backscattering in the sensor fiber due to acoustic impact when crossing the border of the protected area by the intruder, characterized in that it is equipped with a communication subsystem, and the ring topology protection subsystem consists of more than one security module, each of which includes a highly coherent laser emitter, a pulsed-controlled optical modulator and an X-type optical splitter , to the first input of which the output of the optical modulator is connected, to the first and second outputs, respectively, a sensor fiber laid along the perimeter of the protected zone with a non-reflective load at the end and just a non-reflective load, and to the second input - a photodetector, an electronic amplifier and a device that records backscattering in sensory fiber due to acoustic impact when crossing the boundary of the protected zone by the intruder, in the protection subsystem of the ring topology, each section of the protected zone is covered by a meter with a length of not more than half the coherence length of the used laser emitter by a separate sensor fiber related to the equipment of the corresponding security module, while the communication subsystem diagram is built on the basis of a double bus or double tree topology with spatial diversity of the main and backup optical paths, and into the optical circuit for base stations were introduced into each section of the protected zone, with the help of which signals were generated and transmitted to the control center preliminary processing and sequential transmission of the sensing results of all sections of the security subsystem to a single control center using time and spectral separation of channels and signal regeneration in each section, and the sensor fiber is an optical fiber cable made of acoustically sensitive fiber and two additional single-mode fibers for separate transmission signals of the outgoing and incoming directions of the communication subsystem to eliminate the mutual influence of both fiber subsystems on-optic security system. 2. Волоконно-оптическая охранная система крупного хозяйственного объекта по п. 1, отличающаяся тем, что схема подсистемы связи построена на базе двойной шинной или двойной древовидной топологии с пространственным разнесением основного и резервного оптических трактов и в оптическую схему каждого участка введены базовые станции, с помощью которых осуществлено формирование и передача в центр управления сигналов видеомониторинга реального времени по крайней мере части инфраструктурных объектов охраняемой территории.2. The fiber-optic security system of a large economic facility according to claim 1, characterized in that the communication subsystem scheme is built on the basis of a double bus or double tree topology with spatial separation of the main and backup optical paths and base stations are introduced into the optical scheme of each section, with with the help of which the formation and transmission to the control center of real-time video monitoring signals was carried out at least part of the infrastructure facilities of the protected area. 3. Волоконно-оптическая охранная система крупного хозяйственного объекта по п. 2, отличающаяся тем, что дополнительно введен волоконно-эфирный канал экстренной связи диспетчера с эксплуатационными бригадами, функционирование которого осуществляется посредством подсистемы связи.3. The fiber-optic security system of a large economic facility according to claim 2, characterized in that the fiber-ether channel for emergency communication of the dispatcher with the operational teams is additionally introduced, the operation of which is carried out through the communication subsystem. 4. Волоконно-оптическая охранная система крупного хозяйственного объекта по п. 1, отличающаяся тем, что на охраняемой территории подсистемы связи использованы в качестве каналов передачи телекоммуникационных сигналов.4. The fiber-optic security system of a large economic facility according to claim 1, characterized in that in the protected area the communication subsystems are used as transmission channels for telecommunication signals. 5. Волоконно-оптическая охранная система крупного хозяйственного объекта, представляющая собой выполненную с использованием метода когерентной рефлектометрии подсистему охраны кольцевой топологии по схеме с оборудованием, содержащим высококогерентный лазерный излучатель, импульсно управляемый оптический модулятор и оптический разветвитель Х-типа, к первому входу которого подключен выход оптического модулятора, к первому и второму выходам - соответственно сенсорное волокно с неотражающей нагрузкой на конце и просто неотражающая нагрузка, а ко второму входу - фотодетектор, электронный усилитель и устройство, регистрирующее обратное рассеяние в сенсорном волокне вследствие акустического воздействия при пересечении границы охраняемой зоны нарушителем, отличающаяся тем, что на каждом участке охраняемой территории, разбитой на связанные между собой участки с длиной периметра не более половины длины когерентности используемого лазерного излучателя, размещена отдельная подсистема кольцевой топологии по схеме с указанным оборудованием, и взаимоувязанное с этим оборудованием оборудование подсистемы связи, выполненное с возможностью реализации функции предварительной обработки и последовательной передачи по отдельному волокну сенсорного волоконно-оптического кабеля результатов зондирования всех участков подсистем охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке. 5. Fiber-optic security system of a large economic object, which is a ring topology protection subsystem made using the coherent reflectometry method according to a scheme with equipment containing a highly coherent laser emitter, a pulsed-controlled optical modulator and an X-type optical splitter, the output of which is connected to the output optical modulator, to the first and second outputs, respectively, a sensor fiber with a non-reflective load at the end and just non-reflective at load, and to the second input - a photodetector, an electronic amplifier and a device that records backscattering in the sensor fiber due to acoustic impact when crossing the border of the protected area by the intruder, characterized in that at each site of the protected area, divided into interconnected areas with a perimeter length of more than half the coherence length of the used laser emitter, a separate ring topology subsystem is placed according to the scheme with the specified equipment, and interconnected with this satisfying the equipment of the communication subsystem, which is capable of realizing the function of pre-processing and serial transmission of the results of sensing of all sections of the security subsystems to a single control center via a separate fiber optical fiber cable using a time and spectral separation of channels and signal regeneration in each section.
RU2014150450/07A 2014-12-15 2014-12-15 Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access RU2591205C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150450/07A RU2591205C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014150450/07A RU2591205C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014150450A RU2014150450A (en) 2016-07-10
RU2591205C2 true RU2591205C2 (en) 2016-07-20

Family

ID=56372449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014150450/07A RU2591205C2 (en) 2014-12-15 2014-12-15 Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2591205C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624771C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of building a basic station of fiber-ether telecommunication system of mobile radio communication network
RU2777955C2 (en) * 2020-09-28 2022-08-12 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fiber-optic security detector with a linear part laid in the ground

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128885C1 (en) * 1997-02-24 1999-04-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого Fiber-optic information and diagnostic signal transmission system
RU2164357C2 (en) * 1995-03-31 2001-03-20 Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани Device for distributing optical fiber joints
RU2257015C2 (en) * 1999-12-02 2005-07-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Device and method for encoding and storing digital images and sound signals
RU2339929C1 (en) * 2007-01-26 2008-11-27 Открытое акционерное общество ЦНИТИ "Техномаш" (ОАО ЦНИТИ "Техномаш") Optical reflectometer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164357C2 (en) * 1995-03-31 2001-03-20 Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани Device for distributing optical fiber joints
RU2128885C1 (en) * 1997-02-24 1999-04-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого Fiber-optic information and diagnostic signal transmission system
RU2257015C2 (en) * 1999-12-02 2005-07-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Device and method for encoding and storing digital images and sound signals
RU2339929C1 (en) * 2007-01-26 2008-11-27 Открытое акционерное общество ЦНИТИ "Техномаш" (ОАО ЦНИТИ "Техномаш") Optical reflectometer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624771C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of building a basic station of fiber-ether telecommunication system of mobile radio communication network
RU2777955C2 (en) * 2020-09-28 2022-08-12 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fiber-optic security detector with a linear part laid in the ground
RU2778011C2 (en) * 2020-09-28 2022-08-12 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fencing with tunnel detection means with linear part with combined interferometers
RU2781818C2 (en) * 2020-09-28 2022-10-18 Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" Fence with linear part with combined interferometers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014150450A (en) 2016-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7267918B2 (en) Method and system for distributed acoustic sensing
US10931366B2 (en) Distributed sensing over optical fiber carrying live, high-speed data
Li et al. Hybrid TDM/WDM-based fiber-optic sensor network for perimeter intrusion detection
CN102997044B (en) Method and system for resisting polarization fading of natural gas pipe leakage detecting sensor group
AU2019380874B2 (en) Method and system for distributed fibre optic sensing
US11387898B2 (en) Distributed sensing over switched optical fiber networks
US11378423B2 (en) Long-distance optical cable physical safety monitoring system
Wellbrock et al. Explore benefits of distributed fiber optic sensing for optical network service providers
CN105261134B (en) The anti-intrusion alarm system of urban pipe network based on Fibre Optical Sensor
Wellbrock et al. Perimeter intrusion detection with backscattering enhanced fiber using telecom cables as sensing backhaul
RU2591205C2 (en) Laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access and fibre-optic security system of household object (versions) using laid in the ground fibre-optic telecommunication system subscriber access
Boffi et al. Real-time surveillance of rail integrity by the deployed telecom fiber infrastructure
US11686602B2 (en) Method for providing a hybrid distributed fiber optic sensing system with improved connection to existing deployed fiber infrastructure
Fernández-Ruiz et al. Protecting fiber-optic links from third party intrusion using distributed acoustic sensors
RU2698097C1 (en) Security system of a fiber-optic communication line and method of providing security of a fiber-optic communication line
CN102997054A (en) System for resisting polarization fading of natural gas pipe leakage detecting sensor group
Ip et al. Distributed fiber sensor network using telecom cables as sensing media: applications
Fasano et al. Real-Time Urban Sensing by In-Fiber Interferometric System over Field-Deployed Uncoupled 4-Core Fiber Cable
Fasano et al. Sensing in-service PON infrastructure by a sustainable interferometric sensor
Mahmoud et al. 5G optical sensing technologies
Boffi et al. Exploitation of deployed telecommunication fiber infrastructures for sensing applications
Boffi et al. Deployed telecom cables with sensing capabilities thanks to sustainable interferometric approaches
US20220381932A1 (en) Fiber sensing using supervisory path of submarine cables
Thollabandi et al. Encoded probing technique for detection of the faulty branch in TDM-PON
Guerrier et al. Digital Coherent Sensing over Deployed Fibers for Advanced Network Telemetry

Legal Events

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

Effective date: 20161216