RU2719318C1 - Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes - Google Patents
Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719318C1 RU2719318C1 RU2020103393A RU2020103393A RU2719318C1 RU 2719318 C1 RU2719318 C1 RU 2719318C1 RU 2020103393 A RU2020103393 A RU 2020103393A RU 2020103393 A RU2020103393 A RU 2020103393A RU 2719318 C1 RU2719318 C1 RU 2719318C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- access nodes
- optical
- port
- station
- access
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
Abstract
Description
Область примененияApplication area
Изобретение относится к системам передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с узлами доступа, распределенными вдоль межстанционных участков, соединяющих оконечные станции.The invention relates to systems for transmitting information via fiber optic communication lines (FOCL) with access nodes distributed along the inter-station sections connecting the terminal stations.
Уровень техникиState of the art
На технологических сетях связи различных ведомств (ОАО «РЖД», ПАО «Газпром», АО «Связьтранснефть» и др.) используются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) с большим числом узлов доступа, распределенных на межстанционных участках. При выключенном электропитании узлы доступа находятся в пассивном состоянии, и связь от абонентских терминалов этих узлов с оконечными станциями не производится. При включенном электропитании узлы доступа находятся в активном состоянии, и производится связь от абонентских терминалов с оконечными станциями участка. Возможность организации связи от каждого активного узла доступа в принципе должна обеспечиваться в направлениях к обеим станциям, установленным в начальной и конечной точках участка ВОЛС. Количество узлов доступа на межстанционном участке ВОЛС определяется длиной участка и заданными интервалами между узлами доступа.Fiber-optic communication lines (FOCL) with a large number of access nodes distributed at inter-station sites are used on technological communication networks of various departments (Russian Railways, PJSC Gazprom, Svyaztransneft, etc.). When the power is off, the access nodes are in a passive state, and communication from the subscriber terminals of these nodes with the terminal stations is not performed. When the power is on, the access nodes are in an active state, and communication is made from subscriber terminals with terminal stations of the site. The possibility of organizing communication from each active access node, in principle, should be provided in the directions to both stations installed at the start and end points of the FOCL section. The number of access nodes in the FOCL inter-station section is determined by the length of the section and the specified intervals between the access nodes.
Максимальная протяженность межстанционного участка ВОЛС с распределенными узлами доступа ограничивается энергетическим бюджетом ВОЛС. Современные устройства передачи/приема оптических сигналов обеспечивают величину энергетического бюджета порядка 35-37 дБ. Практически, с учетом обеспечения необходимого эксплуатационного запаса, обычно принимается в расчет величина энергетического бюджета ВОЛС ~30 дБ. Энергетический бюджет ВОЛС расходуется на компенсацию потерь, вносимых оптическим кабелем, и компенсацию потерь в устройствах подключения узлов доступа.The maximum length of the FOCL inter-station section with distributed access nodes is limited by the FOCL energy budget. Modern devices for transmitting / receiving optical signals provide an energy budget of the order of 35-37 dB. In practice, taking into account the necessary operational margin, the FOCL energy budget is usually taken into account ~ 30 dB. The energy budget of the fiber-optic communication line is spent on the compensation of losses introduced by the optical cable and the compensation of losses in devices connecting access nodes.
Потери энергетического бюджета, вносимые оптическим кабелем, возрастают пропорционально увеличению длины межстанционного участка, а, следовательно, уменьшается часть энергетического бюджета, которая может быть использована для подключения узлов доступа. В то же время требуемое количество узлов доступа возрастает с увеличением длины межстанционного участка ВОЛС. В случае невозможности организации заданного количества узлов доступа, подключенных к одному оптическому волокну (вследствие ограничений по энергетическому бюджету), необходимо использовать дополнительные оптические волокна с разделением общего числа узлов доступа на группы, подключаемые к различным оптическим волокнам.The loss of the energy budget introduced by the optical cable increases in proportion to the increase in the length of the inter-station section, and, therefore, the part of the energy budget that can be used to connect access nodes decreases. At the same time, the required number of access nodes increases with the length of the inter-station section of the fiber optic link. If it is impossible to organize a given number of access nodes connected to one optical fiber (due to restrictions on the energy budget), it is necessary to use additional optical fibers with dividing the total number of access nodes into groups connected to different optical fibers.
Таким образом, техническая проблема состоит в необходимости снижения потерь энергетического бюджета ВОЛС с распределенными узлами доступа. Решение этой технической проблемы обеспечивает:Thus, the technical problem is the need to reduce the loss of the energy budget of the fiber optic link with distributed access nodes. The solution to this technical problem provides:
- увеличение количества узлов доступа, подключенных к одному оптическому волокну;- an increase in the number of access nodes connected to one optical fiber;
- увеличение предельной длины межстанционного участка ВОЛС;- increase the maximum length of the inter-station section of the fiber optic link;
- уменьшение числа оптических волокон для организации связи при заданном количестве узлов доступа;- reducing the number of optical fibers for communication with a given number of access nodes;
- сокращение объема станционного оборудования ВОЛС, который пропорционально связан с числом задействованных оптических волокон.- reduction in the volume of FOCL station equipment, which is proportionally related to the number of optical fibers involved.
Потери энергетического бюджета, возникающие в устройствах подключения узлов доступа, зависят от используемого способа передачи информации по ВОЛС с распределенными узлами доступа.Losses in the energy budget that occur in devices connecting access nodes depend on the method used to transmit information over fiber optic links with distributed access nodes.
Известен способ передачи информации по ВОЛС с узлами доступа, распределенными вдоль межстанционных участков и имеющими по два порта - первый порт для связи с первой оконечной станцией участка и второй порт для связи со второй оконечной станцией участка, основанный на технологии CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) в соответствии с Рекомендацией G.694.2 МСЭ-Т [1]. На прилагаемом чертеже (фиг. 1) представлена схема организации связи на основе технологии CWDM. Передача информации производится с использованием 16 длин волн, расположенных в диапазоне 1310-1610 нм с интервалом 20 нм. Для каждого узла доступа выделяются две длины волны: одна для приема сигнала от станции 1 или 2, а вторая для передачи сигнала от узла доступа к станциям. При этом для связи узлов доступа 8, 9 с двумя станциями участка ВОЛС требуются два оптических волокна 4. В составе станционного оборудования содержится пакетный коммутатор 3 и оптический мультиплексор-демультиплексор 18 спектра CWDM.There is a known method of transmitting information over fiber optic links with access nodes distributed along inter-station sections and having two ports — the first port for communication with the first terminal station of the section and the second port for communication with the second terminal station of the section, based on CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) technology in accordance with ITU-T Recommendation G.694.2 [1]. The attached drawing (Fig. 1) shows a communication organization diagram based on CWDM technology. Information is transmitted using 16 wavelengths located in the range 1310-1610 nm with an interval of 20 nm. Two wavelengths are allocated for each access node: one for receiving a signal from
Подключение узлов доступа к оптическому волокну производится через оптические мультиплексоры ввода/вывода OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) 19, выполняющие ответвление двух спектральных составляющих линейного сигнала с длинами волн, присвоенными для данного узла доступа, и транзит остальной части спектра линейного сигнала. Это спектральное разветвление выполняется постоянно, независимо от активного или пассивного состояния узлов доступа.The access nodes to the optical fiber are connected via optical OADM (Optical Add / Drop Multiplexer) 19 multiplexers that branch two spectral components of the linear signal with the wavelengths assigned to this access node and transit the rest of the spectrum of the linear signal. This spectral branching is performed continuously, regardless of the active or passive state of the access nodes.
Затухание спектральных составляющих линейного сигнала в мультиплексорах OADM обычно не превышает 0,7-0,8 дБ как в направлении ответвления, так и в направлении транзитного прохода, т.е. подключение восьми узлов доступа вносит потери энергетического бюджета 5-6 дБ. Однако, необходимо отметить, что при технологии CWDM волновой диапазон (16 длин волн) ограничивает количество узлов доступа, подключенных к одному оптическому волокну, до восьми. Это препятствует полному использованию энергетического бюджета ВОЛС для увеличения числа узлов доступа на межстанционном участке, что фактически приводит к потерям неиспользованной части энергетического бюджета ВОЛС.The attenuation of the spectral components of a linear signal in OADM multiplexers usually does not exceed 0.7-0.8 dB both in the branch direction and in the transit passage direction, i.e. connecting eight access nodes introduces a 5-6 dB energy budget loss. However, it should be noted that with CWDM technology, the wavelength range (16 wavelengths) limits the number of access nodes connected to one optical fiber to eight. This prevents the full use of the fiber optic energy budget to increase the number of access nodes in the inter-station section, which in fact leads to losses of the unused portion of the fiber optic fiber energy budget.
При энергетическом бюджете ВОЛС ~30 дБ, километрическом затухании линейного кабеля до 0,5 дБ/км и интервале между узлами доступа 1 км, на участке длиной 25 км для подключения 24 узлов доступа требуются 6 оптических волокон. При длине участка 35 км для связи 34 узлов доступа с двумя станциями участка требуется использовать 8-10 оптических волокон, а при длине участка 50 км для связи 49 узлов доступа с двумя станциями участка требуется использовать 12-14 оптических волокон.With an FOCL energy budget of ~ 30 dB, a line cable attenuation of up to 0.5 dB / km and an interval between access nodes of 1 km, 6 optical fibers are required to connect 24 access nodes in a 25 km section. With a section length of 35 km, for connecting 34 access nodes with two stations of a section, it is required to use 8-10 optical fibers, and with a length of 50 km for connecting 49 access points with two stations in a section, 12-14 optical fibers are required.
Недостатком способа, основанного на технологии CWDM, является существенная величина потерь энергетического бюджета, обусловленных неполным его использованием на межстанционных участках из-за ограниченного волнового диапазона. Вследствие этого возникает потребность в значительном количестве оптических волокон для связи с распределенными узлами доступа. Кроме того, в составе станционного оборудования, реализованного на основе технологии CWDM, требуются оптические мультиплексоры-демультиплексоры для объединения спектральных составляющих линейного сигнала на передаче и разделения на приеме. Количество таких устройств равно числу используемых оптических волокон на участке ВОЛС. В результате на длинных участках ВОЛС существенно возрастает объем станционного оборудования CWDM.The disadvantage of the method based on CWDM technology is the significant amount of energy budget losses due to its incomplete use in inter-station areas due to the limited wave range. As a result, there is a need for a significant number of optical fibers for communication with distributed access nodes. In addition, as part of the station equipment, implemented on the basis of CWDM technology, optical multiplexers-demultiplexers are required to combine the spectral components of a linear signal in transmission and separation in reception. The number of such devices is equal to the number of optical fibers used in the fiber optic section. As a result, the volume of station equipment CWDM significantly increases in long sections of fiber-optic communication lines.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ передачи информации по ВОЛС с узлами доступа, распределенными вдоль межстанционных участков и имеющими по два порта - первый порт для связи с первой оконечной станцией участка и второй порт для связи со второй оконечной станцией участка, основанный на технологии GPON (Gigabit Passive Optical Network) в соответствии с Рекомендациями G.984.2 и G.984.3 МСЭ-Т [2], [3]. На прилагаемом чертеже (фиг. 2) представлена схема организации связи на основе технологии GPON. Передача информации от станции 1 или 2 к узлам доступа 8, 9 производится на одной длине волны (например, 1310 нм), а передача информации от узлов доступа к станции производится на другой длине волны (например, 1490 нм). При этом для связи узлов доступа с двумя станциями участка ВОЛС требуется два оптических волокна 4. Линейный сигнал от станционного оборудования ВОЛС, содержащего сервер 16 и пакетный коммутатор 3, поступает ко всем узлам доступа, но его прием, обработка и передача ответных сообщений выполняются только при активном состоянии узла и при совпадении адреса узла с адресом принятого сообщения.Closest to the claimed method is a method of transmitting information over a fiber optic link with access nodes distributed along inter-station sections and having two ports - the first port for communication with the first terminal station of the section and the second port for communication with the second terminal station of the section, based on GPON technology ( Gigabit Passive Optical Network) in accordance with ITU-T Recs G.984.2 and G.984.3 [2], [3]. The attached drawing (Fig. 2) shows a communication organization diagram based on GPON technology. Information is transmitted from
Подключение узлов доступа к оптическому волокну производится через оптические разветвители (сплиттеры) 17, выполняющие ответвление части энергии сигнала в узел доступа и транзитный проход остальной части энергии линейного сигнала к другим узлам доступа. Это разветвление линейного сигнала выполняется постоянно, независимо от активного или пассивного состояния узла доступа, т.е. от включенного или выключенного состояния источника электропитания узла доступа.Connecting the access nodes to the optical fiber is carried out through optical splitters (splitters) 17, which branch out part of the signal energy to the access node and the transit passage of the rest of the energy of the linear signal to other access nodes. This branching of the linear signal is performed continuously, regardless of the active or passive state of the access node, i.e. from the on or off state of the power source of the access node.
Потери энергетического бюджета, обусловленные подключением узлов доступа, зависят от коэффициентов ответвления части энергии линейного сигнала в узлы доступа. В основном используются оптические разветвители с коэффициентами ответвления 5%, 10% и т.д. до 50%, имеющие затухание ответвления соответственно 15,2 дБ, 11,3 дБ и т.д. до 3,6 дБ, а затухание транзитного прохода соответственно 0,45 дБ, 0,6 дБ, и т.д. до 3,6 дБ. Для минимизации потерь энергетического бюджета, вносимых узлами доступа в одном оптическом волокне, ближайшие к станции узлы доступа (имеющие высокий уровень линейного сигнала) должны подключаться через разветвители с минимальным коэффициентом ответвления, а по мере удаления узлов доступа от станции (а следовательно - при снижении уровня линейного сигнала) требуется использовать разветвители с возрастающими коэффициентами ответвления.Losses in the energy budget due to the connection of access nodes depend on the branch coefficients of a portion of the energy of the linear signal in the access nodes. Optical splitters are mainly used with branch coefficients of 5%, 10%, etc. up to 50% having branch attenuation respectively 15.2 dB, 11.3 dB, etc. up to 3.6 dB, and the attenuation of the transit passage, respectively, 0.45 dB, 0.6 dB, etc. up to 3.6 dB. To minimize energy budget losses introduced by access nodes in one optical fiber, the access nodes closest to the station (having a high level of a linear signal) should be connected through splitters with a minimum branch coefficient, and as the access nodes move away from the station (and therefore when the level decreases) linear signal) it is required to use splitters with increasing branch coefficients.
Количество узлов доступа, имеющих минимальный коэффициент ответвления, ограничивается снижением уровня линейного сигнала до величины меньшей, чем затухание ответвления, вносимое разветвителем с коэффициентом 5%. При этом в следующем узле доступа должен использоваться разветвитель с коэффициентом ответвления 10%. Аналогичным образом ограничивается число узлов доступа с коэффициентом 10% и т.д. Максимально допустимое число узлов доступа в одном оптическом волокне зависит от энергетического бюджета ВОЛС (~30 дБ), километрического затухания линейного кабеля (как правило, не более 0,5 дБ/км) и величины интервала между узлами доступа.The number of access nodes having a minimum branch coefficient is limited by reducing the level of the linear signal to a value less than the branch attenuation introduced by the splitter with a coefficient of 5%. In this case, a splitter with a branch coefficient of 10% should be used in the next access node. The number of access nodes with a coefficient of 10%, etc., is likewise limited. The maximum allowable number of access nodes in one optical fiber depends on the FOCL energy budget (~ 30 dB), the kilometer attenuation of the line cable (usually no more than 0.5 dB / km), and the interval between the access nodes.
Обычно на технологических линиях связи интервал между узлами доступа составляет величину порядка 1 км. При интервале между узлами доступа 1 км, при оптимальном выборе коэффициентов ответвления линейного сигнала в диапазоне от 5% до 50% и при равномерном распределении узлов доступа на участке ВОЛС к одному оптическому волокну можно подключить до 24 узлов доступа. Это количество складывается из предельного числа узлов доступа с коэффициентом ответвления 5% (а именно - 16, поскольку в точке подключения следующего узла уровень линейного сигнала 14,3 дБ меньше величины затухания ответвления 15,2 дБ), трех узлов доступа с коэффициентом 10% и т.д. При этом длина участка ВОЛС составляет 25 км. При длине участка 35 км потери энергетического бюджета приводят к ограничению числа узлов доступа, подключаемых к одному оптическому волокну, до 16. Поэтому для связи 34 узлов доступа с двумя станциями участка требуется использовать 4-6 оптических волокон. При длине участка 50 км число узлов доступа, подключаемых к одному оптическому волокну, сокращается до четырех, а для связи 49 узлов доступа с двумя станциями участка требуется использовать 24-26 оптических волокон.Typically, on technological communication lines, the interval between access nodes is about 1 km. With an interval between access nodes of 1 km, with an optimal choice of branch coefficients of a linear signal in the range from 5% to 50% and with a uniform distribution of access nodes in the FOCL section, up to 24 access nodes can be connected to one optical fiber. This number consists of the limit number of access nodes with a branch coefficient of 5% (namely, 16, because at the connection point of the next node, the linear signal level is 14.3 dB less than the branch attenuation of 15.2 dB), three access nodes with a coefficient of 10% and etc. The length of the FOCL section is 25 km. With a section length of 35 km, energy budget losses limit the number of access nodes connected to one optical fiber to 16. Therefore, to connect 34 access nodes with two station stations, 4-6 optical fibers are required. With a section length of 50 km, the number of access nodes connected to one optical fiber is reduced to four, and for connecting 49 access nodes with two station stations, 24-26 optical fibers are required.
В качестве примера можно привести следующие данные разработок оптических систем перегонной связи для сетей РЖД, проводимых институтом "Гипротранссигналсвязь" (ГТСС), г. СПб [4]. В проекте ГТСС, осуществленном на основе технологии GPON приведены следующие данные: - на межстанционном участке протяженностью 26,0 км (между станциями Глубокое-Новое и Сия) для подключения 26 узлов доступа (распределенных с интервалом 1 км) предусматривается использование 6 оптических волокон; - на участке длиной 39,4 км (между станциями Лодьма и Луковецкий) для подключения 39 узлов доступа количество оптических волокон составляет 16; - на участке длиной 45,5 км (между станциями Сия и Карпогоры) для подключения 46 узлов доступа количество оптических волокон составляет 26. Недостатком такого способа, основанного на технологии GPON, является существенная величина потерь энергетического бюджета при разветвлении линейного сигнала в точках подключения узлов доступа. Вследствие этого возникает потребность в значительном количестве оптических волокон, что ограничивает использование данного способа, основанного на технологии GPON. При этом на длинных участках ВОЛС (более 25 км) также существенно возрастает объем станционного оборудования пропорционально числу задействованных оптических волокон. Кроме того, усложнение станционного оборудования GPON связано с потребностью в специальном сервере для управления очередностью работы узлов доступа в зависимости от временных задержек сигнала в оптическом линейном тракте.As an example, we can cite the following data on the development of optical systems of distillation communications for Russian Railways networks carried out by the Giprotransssignalsvyaz Institute (GTSS), St. Petersburg [4]. The GTSS project implemented on the basis of GPON technology provides the following data: - 6 optical fibers are provided for connecting 26 access nodes (distributed with an interval of 1 km) on an inter-station section of 26.0 km in length (between Glubokoe-Novoye and Siya stations); - on a 39.4 km long section (between Lodma and Lukovetsky stations) for connecting 39 access nodes, the number of optical fibers is 16; - on a 45.5 km long section (between Siya and Karpogory stations) for connecting 46 access nodes, the number of optical fibers is 26. The disadvantage of this method, based on GPON technology, is a significant amount of energy budget loss when branching a linear signal at the access point connection points . As a result, there is a need for a significant amount of optical fibers, which limits the use of this method based on GPON technology. At the same time, over long sections of fiber optic links (more than 25 km), the volume of station equipment also increases substantially in proportion to the number of optical fibers involved. In addition, the complexity of the GPON station equipment is associated with the need for a special server to control the sequence of access nodes depending on the time delays of the signal in the optical linear path.
Краткое описаниеShort description
Задачей изобретения является разработка способа передачи информации по ВОЛС с распределенными узлами доступа.The objective of the invention is to develop a method for transmitting information over fiber optic links with distributed access nodes.
Технический результат при использовании предлагаемого способа передачи информации по ВОЛС с распределенными узлами доступа заключается в существенном снижении потерь энергетического бюджета ВОЛС (по сравнению с технологией GPON), что обеспечивает значительное уменьшение требуемого числа оптических волокон для связи оконечных станций участка ВОЛС с распределенными узлами доступа и сокращение объема станционного оборудования ВОЛС.The technical result when using the proposed method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes is to significantly reduce the loss of fiber energy budget (compared to GPON technology), which provides a significant reduction in the required number of optical fibers for connecting terminal stations of the fiber-optic communication line with distributed access nodes and reducing the volume of FOCL station equipment.
Технический результат достигается в изобретении за счет того, что:The technical result is achieved in the invention due to the fact that:
- производится передача линейного сигнала в обход узлов доступа при выключенном электропитании, без ответвления части энергии линейного сигнала в эти узлы доступа;- a linear signal is transmitted bypassing the access nodes when the power is off, without branching part of the energy of the linear signal to these access nodes;
- производится подключение линейного сигнала двух направлений связи к узлам доступа при включенном электропитании;- a linear signal of two directions of communication is connected to access nodes when the power is on;
- производится ретрансляция линейного сигнала с вводом/выводом информации в узлах доступа при включенном электропитании, что обеспечивает восстановление уровня линейного сигнала до начальной величины, т.е. полную компенсацию потерь энергетического бюджета, вызванных затуханием линейного сигнала при прохождении по ВОЛС до точки подключения данного узла доступа.- the linear signal is relayed with input / output of information in the access nodes when the power is on, which ensures the restoration of the level of the linear signal to the initial value, i.e. full compensation of energy budget losses caused by attenuation of a linear signal when passing through a fiber optic link to the connection point of this access node.
Схема организации связи на основе предлагаемого способа представлена на фигуре 3. На фигурах 1 и 2 представлены схемы организации связи соответственно на основе технологий CWDM и GPON. На всех схемах используются следующие обозначения позиций:The communication organization scheme based on the proposed method is presented in figure 3. In figures 1 and 2, the communication organization schemes are presented, respectively, based on CWDM and GPON technologies. All schemes use the following position designations:
Позиция 1 - станция А (первая оконечная станция участка ВОЛС);Position 1 - station A (the first terminal station of the fiber optic link);
Позиция 2 - станция Б (вторая оконечная станция участка ВОЛС);Position 2 - station B (the second terminal station of the fiber optic link);
Позиция 3 - станционный пакетный коммутатор с оптическими портами;Position 3 - station packet switch with optical ports;
Позиция 4 - оптическое волокно на участке ВОЛС;Position 4 - optical fiber in the fiber optic section;
Позиция 5 - абонентский терминал узла доступа;Position 5 - subscriber terminal of the access node;
Позиция 6 - источник электропитания в выключенном состоянии;Position 6 - power supply in the off state;
Позиция 7 - источник электропитания во включенном состоянии;Position 7 - power source in the on state;
Позиция 8 - узел доступа в пассивном состоянии;Position 8 - access node in a passive state;
Позиция 9 - узел доступа в активном состоянии;Position 9 - access node in the active state;
Позиция 10 - первый порт узла доступа (для связи со станцией А);Position 10 - the first port of the access node (for communication with station A);
Позиция 11 - пакетный коммутатор узла доступа;Position 11 - packet switch access node;
Позиция 12 - второй порт узла доступа (для связи со станцией Б);Position 12 - the second port of the access node (for communication with station B);
Позиция 13 - оптический переключатель в положении передачи линейного сигнала в обход узла доступа;
Позиция 14 - оптический переключатель в положении отведения линейного сигнала к портам узла доступа;
Позиция 15 - вход управления оптического переключателя;Position 15 - control input of the optical switch;
А, Б - направление связи от абонентского терминала узла доступа к станции А или станции Б участка ВОЛС (соответственно);A, B - communication direction from the subscriber terminal of the access node to station A or station B of the FOCL section (respectively);
λ1 - длина волны оптического линейного сигнала, принимаемого узлом доступа от станции А и передаваемого к станции Б;λ1 is the wavelength of the optical linear signal received by the access node from station A and transmitted to station B;
λ2 - длина волны оптического линейного сигнала, принимаемого узлом доступа от станции Б и передаваемого к станции А;λ2 is the wavelength of the optical linear signal received by the access node from station B and transmitted to station A;
Позиция 16 - сервер;Position 16 - server;
Позиция 17 - оптический разветвитель (сплиттер);Position 17 - optical splitter (splitter);
Позиция 18 - оптический мультиплексор-демультиплексор спектра CWDM;Position 18 - optical spectrum multiplexer-demultiplexer CWDM;
Позиция 19 - оптический мультиплексор ввода/вывода;Position 19 - optical input / output multiplexer;
λN - длина волны спектра CWDM (N≤16).λN is the wavelength of the spectrum of CWDM (N≤16).
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Предлагаемый способ передачи информации по ВОЛС с распределенными узлами доступа свободен от указанных в аналогах недостатков.The proposed method of transmitting information over FOCL with distributed access nodes is free from the disadvantages indicated in the analogues.
На прилагаемом чертеже (фиг. 3) представлена схема организации связи на основе предлагаемого способа передачи информации по волоконно-оптическим линиям связи с узлами доступа, распределенными вдоль межстанционных участков и имеющими по два порта - первый порт для связи с первой оконечной станцией участка и второй порт для связи со второй оконечной станцией участка. На участке ВОЛС между станциями 1 и 2 подключение узлов доступа к оптическому волокну 4 и транзитный обход узлов доступа производится с использованием оптических переключателей 13, 14. При выключенном источнике питании 6 узел доступа 8 находится в пассивном состоянии, а оптический переключатель 13 находится в положении, обеспечивающем обход линейного сигнала без ответвления в узел доступа 8. При включенном источнике питания 7 узел доступа 9 находится в активном состоянии, а оптический переключатель 14 находится в положении подключения линейного сигнала обоих направлений связи к узлу доступа. В узле доступа 9 пакетным коммутатором 11 производится ретрансляция линейного сигнала, принимаемого первым портом 10 узла доступа, в направлении передачи второго порта 12, ретрансляция линейного сигнала, принимаемого вторым портом 12 узла доступа, в направлении передачи первого порта 10, а также - ввод и вывод информации, относящейся к абонентскому терминалу данного узла доступа.The attached drawing (Fig. 3) shows a communication organization scheme based on the proposed method for transmitting information on fiber-optic communication lines with access nodes distributed along inter-station sections and having two ports — the first port for communication with the first terminal station of the section and the second port for communication with the second terminal station of the site. At the fiber optic link between
Передача линейного сигнала от станции А участка ВОЛС в направлении к станции Б производится на одной длине волны λ1 (например, 1310 нм), а передача информации в обратном направлении производится на другой длине волны λ2 (например, 1490 нм). Для сохранения длины волны линейного сигнала при переключении из режима обхода узла доступа в режим ретрансляции в составе узлов доступа используются оптические приемо-передатчики с соответствующим распределением длин волн, при котором первый линейный порт 10 выполняет прием оптического линейного сигнала на длине волны λ1 и передачу на длине волны λ2, а второй линейный порт 12 выполняет прием оптического линейного сигнала на длине волны λ2 и передачу на длине волны λ1.A linear signal is transmitted from station A of the FOCL section towards station B at one wavelength λ1 (for example, 1310 nm), and information is transmitted in the opposite direction at another wavelength λ2 (for example, 1490 nm). To maintain the wavelength of the linear signal when switching from the bypass mode of the access node to the relay mode, the access nodes use optical transceivers with an appropriate wavelength distribution, in which the first
Указанный способ по существу отличается тем, что:The specified method essentially differs in that:
- в волоконно-оптическую линию связи введены оптические переключатели, соединенные с выходами источников электропитания узлов доступа и выполняющие передачу линейных сигналов в обход узлов доступа при выключенном электропитании или подключение линейных сигналов двух направлений связи к первому и второму портам узлов доступа при включенном электропитании;- optical switches are introduced into the fiber-optic communication line, connected to the outputs of the power sources of the access nodes and transmitting linear signals bypassing the access nodes when the power is off or connecting linear signals of two directions of communication to the first and second ports of the access nodes when the power is on;
- в каждый узел доступа введен пакетный коммутатор, обеспечивающий ретрансляцию линейного сигнала, принимаемого первым портом узла доступа, в направлении передачи второго порта, ретрансляцию линейного сигнала, принимаемого вторым портом узла доступа, в направлении передачи первого порта, а также - ввод и вывод информации, относящейся к абонентскому терминалу данного узла доступа;- a packet switch is introduced into each access node, providing relay of the linear signal received by the first port of the access node in the direction of transmission of the second port, relay of the linear signal received by the second port of the access node in the direction of transmission of the first port, as well as input and output of information, related to the subscriber terminal of the access node;
- в узлах доступа, при включенном электропитании, первый порт выполняет прием оптического линейного сигнала на длине волны λ1 и передачу на длине волны λ2, а второй порт выполняет прием оптического линейного сигнала на длине волны λ2 и передачу на длине волны λ1.- in access nodes, when the power is on, the first port receives an optical linear signal at a wavelength of λ1 and transmits at a wavelength of λ2, and the second port receives an optical linear signal at a wavelength of λ2 and transmits at a wavelength of λ1.
Таким образом, производится передача линейного сигнала в обход узлов доступа, находящихся в пассивном состоянии, подключение линейного сигнала обоих направлений связи к узлам доступа при их переходе в активное состояние и ретрансляция линейного сигнала с вводом/выводом информации в узлах доступа, находящихся в активном состоянии.Thus, a linear signal is transmitted bypassing access nodes that are in a passive state, a linear signal of both directions of communication is connected to access nodes when they transition to an active state, and a linear signal is relayed with input / output of information in access nodes that are in an active state.
При обходе узлов доступа, находящихся в пассивном состоянии, достигается значительное снижение потерь энергетического бюджета ВОЛС в точках подключения узлов доступа. Подключение линейного сигнала обоих направлений связи к узлам доступа при их переходе в активное состояние и ретрансляции линейного сигнала в этих узлах обеспечивает восстановление уровня линейного сигнала до начальной величины, т.е. полную компенсацию потерь энергетического бюджета, вызванных затуханием линейного сигнала при прохождении по ВОЛС до точки подключения данного узла доступа.Bypassing access nodes that are in a passive state, a significant reduction in the losses of the FOCL energy budget at the connection points of access nodes is achieved. The connection of the linear signal of both directions of communication to the access nodes upon their transition to the active state and relaying of the linear signal in these nodes ensures the restoration of the level of the linear signal to the initial value, i.e. full compensation of energy budget losses caused by attenuation of a linear signal when passing through a fiber optic link to the connection point of this access node.
Достигаемое снижение потерь энергетического бюджета ВОЛС позволяет увеличить количество узлов доступа, подключенных к одному оптическому волокну. В результате уменьшается число оптических волокон для связи с требуемым количеством узлом доступа на межстанционном участке, а также сокращается объем станционного оборудования ВОЛС, связанный с числом задействованных оптических волокон.The achieved reduction in losses of the fiber-optic fiber budget allows increasing the number of access nodes connected to one optical fiber. As a result, the number of optical fibers for communication with the required number of access nodes in the inter-station section is reduced, and the volume of FOCL station equipment associated with the number of optical fibers involved is also reduced.
Следует отметить, что при использовании предлагаемого способа для связи узлов доступа с двумя станциями участка ВОЛС требуется одно оптическое волокно, а не два волокна, как в указанных аналогах. В составе станционного оборудования ВОЛС в данном случае требуется только пакетный коммутатор 3, но не требуется сервер для управления узлами доступа, как в варианте GPON, и не требуются оптические мультиплексоры, как в варианте CWDM.It should be noted that when using the proposed method for connecting access nodes with two stations of the FOCL section, one optical fiber is required, and not two fibers, as in the indicated analogues. In the FOCL station equipment, in this case, only
Затухание сигнала в серийно выпускаемых оптических переключателях обычно не превышает 0,5-0,6 дБ как в положении подключения линейного сигнала к узлу доступа, так и в положении передачи линейного сигнала в обход узла доступа. При энергетическом бюджете ВОЛС ~30 дБ, километрическом затухании линейного кабеля до 0,5 дБ/км и интервале между узлами доступа 1 км для подключения 24 узлов доступа на участке длиной 25 км в случае использования предлагаемого способа требуется только одно оптическое волокно, а не 2-6 волокон, как в указанных аналогах. При длине участка 35 км для связи узлов доступа с двумя станциями участка достаточно использовать два оптических волокна, а не 4-6 волокон (как при способе GPON) или 8-10 волокон (как при способе CWDM). При длине участка 50 км для связи узлов доступа с двумя станциями участка достаточно использовать 7 оптических волокон, а не 24-26 волокон (как при способе GPON) или 12-14 волокон (как при способе CWDM).The signal attenuation in commercially available optical switches usually does not exceed 0.5-0.6 dB both in the position of connecting the linear signal to the access node and in the position of transmitting the linear signal bypassing the access node. With an FOCL energy budget of ~ 30 dB, a line cable attenuation of up to 0.5 dB / km and an interval between access nodes of 1 km, to connect 24 access nodes on a 25 km section, in the case of the proposed method, only one optical fiber is required, and not 2 -6 fibers, as in the specified analogues. With a section length of 35 km, it is sufficient to use two optical fibers rather than 4-6 fibers (as with the GPON method) or 8-10 fibers (as with the CWDM method) for connecting access nodes with two station stations. With a section length of 50 km, it is sufficient to use 7 optical fibers rather than 24-26 fibers (as with the GPON method) or 12-14 fibers (as with the CWDM method) for connecting access nodes with two station stations.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа передачи информации по ВОЛС с распределенными узлами доступа достигается существенное снижение потерь энергетического бюджета ВОЛС. В результате уменьшается требуемое число оптических волокон, по сравнению с указанными известными аналогами: в два раза на участках длиной до 25 км и до четырех раз на участках длиной до 50 км. Объем станционного оборудования значительно сокращается в связи с тем, что уменьшается количество задействованных оптических волокон, а также не требуется сервер для управления очередностью работы распределенных узлов доступа, как в варианте GPON, и не требуются станционные оптические мультиплексоры, как в варианте CWDM.Thus, when using the proposed method of transmitting information over fiber optic links with distributed access nodes, a significant reduction in the loss of the fiber budget energy budget is achieved. As a result, the required number of optical fibers is reduced in comparison with the indicated known analogues: twice in sections up to 25 km long and up to four times in sections up to 50 km long. The volume of station equipment is significantly reduced due to the fact that the number of optical fibers involved is reduced, and a server is not required to control the sequence of work of distributed access nodes, as in the GPON version, and station optical multiplexers, as in the CWDM version, are not required.
БиблиографияBibliography
1. Рекомендация МСЭ-Т G.984.2 Спектральные сетки для применения технологий WDM: сетка длин волн технологии CWDM. Международный союз электросвязи, 12/2003.1. ITU-T Recommendation G.984.2 Spectral grids for the application of WDM technologies: CWDM technology wavelength grid. International Telecommunication Union, 12/2003.
2. Рекомендация МСЭ-Т G.984.2 Пассивные волоконно-оптические сети с поддержкой гигабайтных скоростей передачи (GPON): Спецификация зависимого от физической среды (PMD) уровня. Международный союз электросвязи, 03/2003.2. ITU-T Recommendation G.984.2 Passive fiber optic networks with support for gigabyte bit rates (GPON): Specification of a physical medium dependent (PMD) layer. International Telecommunication Union, 03/2003.
3. Recommendation ITU-T G.983.3 Gigabit-capable passive optical networks (G-PON): Transmission Convergencelayer Speeification. International Telecommunication Union, 01/2014.3. Recommendation ITU-T G.983.3 Gigabit-capable passive optical networks (G-PON): Transmission Convergencelayer Speeification. International Telecommunication Union, 01/2014.
4."Модернизация линии связи на участке Архангельск-Карпогоры Северной железной дороги" (рабочий номер проекта 311607-04) - Гипротранссигналсвязь, СПб, 2016 г.4. "Modernization of the communication line on the section of Arkhangelsk-Karpogory of the Northern Railway" (project number 311607-04) - Giprotransssignalsvyaz, St. Petersburg, 2016
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103393A RU2719318C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020103393A RU2719318C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719318C1 true RU2719318C1 (en) | 2020-04-17 |
Family
ID=70277837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020103393A RU2719318C1 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719318C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2739069C1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Сфера Телеком» | Device for organization of distillation communication and method of organization of distillation communication (embodiments) |
RU2769581C1 (en) * | 2021-10-08 | 2022-04-04 | Акционерное общество «Сфера Телеком» | System for automatic monitoring of access devices of stills and method of operation of this system |
RU2771499C1 (en) * | 2019-12-13 | 2022-05-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Apparatus for transmitting an analogue electrical signal over focl |
RU2815820C1 (en) * | 2022-11-03 | 2024-03-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" | Method of connecting construction lengths of optical cable into fibre-optic communication line |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994014281A1 (en) * | 1992-12-09 | 1994-06-23 | Discovery Communications, Inc. | An operation center for a television program packaging and delivery system |
WO1996017454A1 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-06 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for testing a digital communication channel at variable or fixed data rates |
US6256090B1 (en) * | 1997-07-31 | 2001-07-03 | University Of Maryland | Method and apparatus for determining the shape of a flexible body |
RU2510609C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Apparatus for optical identification of measurement channels of built-in nondestructive inspection system based on fibre-optic bragg sensors |
RU2657329C1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Пермские нанотехнологии" (ООО "Малое инновационное предприятие "Пермские нанотехнологии") | Device for reservation in fiber-optical transmission systems (embodiments) |
-
2020
- 2020-01-28 RU RU2020103393A patent/RU2719318C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994014281A1 (en) * | 1992-12-09 | 1994-06-23 | Discovery Communications, Inc. | An operation center for a television program packaging and delivery system |
WO1996017454A1 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-06 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for testing a digital communication channel at variable or fixed data rates |
US6256090B1 (en) * | 1997-07-31 | 2001-07-03 | University Of Maryland | Method and apparatus for determining the shape of a flexible body |
RU2510609C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Apparatus for optical identification of measurement channels of built-in nondestructive inspection system based on fibre-optic bragg sensors |
RU2657329C1 (en) * | 2017-01-24 | 2018-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Пермские нанотехнологии" (ООО "Малое инновационное предприятие "Пермские нанотехнологии") | Device for reservation in fiber-optical transmission systems (embodiments) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771499C1 (en) * | 2019-12-13 | 2022-05-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Apparatus for transmitting an analogue electrical signal over focl |
RU2739069C1 (en) * | 2020-06-16 | 2020-12-21 | Общество с ограниченной ответственностью «Сфера Телеком» | Device for organization of distillation communication and method of organization of distillation communication (embodiments) |
RU2769581C1 (en) * | 2021-10-08 | 2022-04-04 | Акционерное общество «Сфера Телеком» | System for automatic monitoring of access devices of stills and method of operation of this system |
RU2815820C1 (en) * | 2022-11-03 | 2024-03-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" | Method of connecting construction lengths of optical cable into fibre-optic communication line |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2719318C1 (en) | Method of transmitting information over fiber-optic communication lines with distributed access nodes | |
US10038946B2 (en) | Optical network and method for processing data in an optical network | |
US6281997B1 (en) | Dense WDM optical multiplexer and demultiplexer | |
EP0762689B1 (en) | Optical branching apparatus and tranmission line setting method therefor | |
US9331811B2 (en) | Optical communications networks, optical line terminations and related methods | |
US6597482B1 (en) | Multiplexing/demultiplexing apparatus for wavelength division multiplexed system and wavelength division multiplexed passive optical subscriber networks using the same apparatus | |
KR20070006767A (en) | System and apparatus for a carrier class wdm pon accommodating multiple services or protocols | |
KR100334432B1 (en) | Bidirectional add/drop optical amplifier module using one arrayed-waveguide grating multiplexer | |
CN102572619A (en) | PON (Passive Optical Network) system, OLT (Optical Line Terminal) and optical transmission method | |
US11870552B2 (en) | Apparatus and method for coherent optical multiplexing 1+1 protection | |
JPH10164021A (en) | Optical circuit for wavelength multiplex communication and optical transmission communication system provided with the same | |
EP1741210A1 (en) | Optical transmission system of ring type | |
KR100605925B1 (en) | Wavelength-division-multiplexed passive optical network | |
US7359637B2 (en) | Self-healing passive optical network | |
JPWO2006030524A1 (en) | Optical add / drop device | |
US20070297800A1 (en) | Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network System | |
CN112054871A (en) | WDM-PON far-end shunt node with link monitoring function | |
KR100972035B1 (en) | Apparatus for optical filtering and Optical Transmission System | |
US20080075461A1 (en) | Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network System Adopted Dual Central Office | |
RU2781917C1 (en) | Apparatus and method for wayside communication | |
US20230216586A1 (en) | Optical communication system | |
Sun et al. | A survivable WDM PON with alternate-path switching | |
EP1004908A1 (en) | Modular filter for extracting optical signals from, and/or inserting them into, multiple-wavelength optical telecommunications systems | |
JPH10276129A (en) | Light branching/inserting circuit and light transmitting method | |
CN116707697A (en) | Optical communication method, device and system |