RU2785587C1 - Method for monitoring communication channels in fiber-optical system and device for its implementation - Google Patents
Method for monitoring communication channels in fiber-optical system and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785587C1 RU2785587C1 RU2022104995A RU2022104995A RU2785587C1 RU 2785587 C1 RU2785587 C1 RU 2785587C1 RU 2022104995 A RU2022104995 A RU 2022104995A RU 2022104995 A RU2022104995 A RU 2022104995A RU 2785587 C1 RU2785587 C1 RU 2785587C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- fiber
- output
- input
- wavelength
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 156
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 93
- 230000001186 cumulative Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 10
- 230000003595 spectral Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 21
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 9
- 210000003666 Nerve Fibers, Myelinated Anatomy 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 229920002574 CR-39 Polymers 0.000 description 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 241001442055 Vipera berus Species 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области волоконно-оптических систем с мультиплексированием по длине волны оптических каналов и могут быть использованы в существующих и создаваемых волоконно-оптических системах, и сетях связи.The proposed technical solutions are united by a single inventive concept, relate to the field of fiber optic systems with wavelength multiplexing of optical channels and can be used in existing and created fiber optic systems and communication networks.
Известен способ контроля качества канала связи, при котором по каналу связи передают служебную испытательную последовательность. На выходе канала связи из принятой испытательной последовательности вычитают передаваемую испытательную последовательность и в результате получают последовательность ошибок канала связи. Затем подсчитывают число ошибок в последовательности ошибок и оценивают среднюю вероятность ошибки на бит в канале связи, характеризующую его качество (Элементы теории передачи информации, под ред. Л.П. Пуртова. М.: Связь, 1972, стр. 39).A known method for monitoring the quality of a communication channel, in which a service test sequence is transmitted over the communication channel. At the output of the communication channel, the transmitted test sequence is subtracted from the received test sequence, and as a result, a communication channel error sequence is obtained. Then the number of errors in the sequence of errors is counted and the average probability of an error per bit in the communication channel is estimated, which characterizes its quality (Elements of the theory of information transmission, edited by L.P. Purtov. M .: Communication, 1972, p. 39).
Недостатком этого способа является снижение точности контроля качества канала связи, обусловленное тем, что качество канала связи оценивают только по средней вероятности ошибки на бит в канале связи при этом не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.The disadvantage of this method is the decrease in the accuracy of the quality control of the communication channel, due to the fact that the quality of the communication channel is estimated only by the average probability of error per bit in the communication channel, while the influence of inter-channel interference and the state of the physical transmission medium are not taken into account, which requires significant time costs for switching to channel with the best connection quality.
Известен способ контроля качества канала связи (Патент РФ №2321176, МПК 7Н04В 17/00. Способ контроля качества канала связи, опубл. 27.03.2008, Бюл. №9), при котором на передающей стороне системы связи сообщение кодируют помехоустойчивым кодом, который затем передают в канал связи, на приемной стороне системы связи помехоустойчивый код декодируют и при успешном его декодировании передают квитанцию на передающую сторону системы связи и оценивают качество канала связи. В случае неполучения квитанции на передающей стороне системы связи помехоустойчивый код передают повторно. При успешном декодировании повторно переданного помехоустойчивого кода передают квитанцию на передающую сторону системы связи и качество канала связи оценивают с учетом неприема помехоустойчивого кода с первого раза.A known method for monitoring the quality of a communication channel (RF Patent No. 2321176, IPC 7 H04V 17/00. Method for monitoring the quality of a communication channel, publ. then it is transmitted to the communication channel, on the receiving side of the communication system, the error-correcting code is decoded and, if it is successfully decoded, a receipt is transmitted to the transmitting side of the communication system and the quality of the communication channel is assessed. If the receipt is not received on the transmitting side of the communication system, the error-correcting code is retransmitted. Upon successful decoding of the retransmitted error-correcting code, a receipt is transmitted to the transmitting side of the communication system, and the quality of the communication channel is evaluated taking into account the failure to receive the error-correcting code from the first time.
Однако и этот способ имеет низкую точность контроля качества канала связи, обусловленную тем, что качество канала связи оценивают только по наличию ошибок канала связи, а оценку качества каналов осуществляют только при получении квитанции на передающей стороне системы связи, в случае неполучения квитанции, в том числе и при повторном отправлении, качество канала связи оценено не будет. Кроме того, не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.However, this method also has a low accuracy of communication channel quality control, due to the fact that the quality of the communication channel is assessed only by the presence of errors in the communication channel, and the quality of the channels is assessed only upon receipt of a receipt on the transmitting side of the communication system, in case of non-receipt of a receipt, including and upon re-sending, the quality of the communication channel will not be evaluated. In addition, they do not take into account the influence of inter-channel interference and the state of the physical transmission medium, which requires significant time costs for switching to a channel with the best communication quality.
Известен способ мониторинга цифровых систем передачи и устройство, его реализующее (См. патент РФ №2573266, G06F 11/00, Н04В 17/00, опубл. 20.01.2016, Бюл. №2), при котором формируют тестовые сигналы и подают их на входы объекта контроля, на основании полученной информации определяют техническое состояние объекта контроля, прогнозируют техническое состояние объекта контроля на заданный интервал времени, формируют решение по выбору наилучшего объекта контроля на заданное время, переключают на объект контроля, обладающий наилучшими параметрами и характеристиками.There is a known method for monitoring digital transmission systems and a device that implements it (See RF patent No. 2573266,
Недостатком указанного способа также является низкая точность контроля качества канала связи, обусловленная тем, что определяют только техническое состояние объекта контроля и прогноз его состояния на заданный интервал времени, при этом не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.The disadvantage of this method is also the low accuracy of monitoring the quality of the communication channel, due to the fact that only the technical state of the control object and the forecast of its state for a given time interval are determined, while the influence of inter-channel interference and the state of the physical transmission medium are not taken into account, which requires significant time costs for switching to the channel with the best connection quality.
Известен приемо-передающий блок волоконно-оптической системы передачи информации (см. патент РФ №2239286, С1, кл. Н04В 10/12, опубл. 27.10.2004 г., Бюл. №30), содержащий оптический передатчик, включающий в себя блок управления, устройство управления излучателем, сумматор и излучатель, полосовой фильтр, контрольный фотодетектор, детектор, блок управления, устройство управления излучателем, ЦАП, цифровой генератор, регулятор-сумматор, интегратор, оптический выход излучателя соединен через волоконно-оптическую линию передачи с входом оптического приемника, включающего в себя последовательно соединенные приемный оптический модуль, усилитель информационных сигналов и устройство решения, выход которого является выходом приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации, устройство контроля приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации, включающее в себя последовательно соединенные ФНЧ, усилитель контрольного сигнала, ФВЧ, детектор уровня, фильтр полосы контроля, АЦП и цифровой блок контроля, при этом вход устройства управления излучателем является входом приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации.A transceiver unit of a fiber-optic information transmission system is known (see RF patent No. 2239286, C1,
Недостатком известного приемо-передающего блока волоконно-оптической системы передачи информации является низкая точность контроля. Контроль осуществляется на одной длине волны оптического излучения и в одном оптическом волокне волоконно-оптической линии связи по изменению уровня контрольного сигнала. Для переключения на другое оптическое волокно той же самой, или другой, волоконно-оптической линии необходимы значительные временные затраты не только на переключение, но и на сбор статистических данных о качестве каналов, при этом в процессе измерения качество связи в уже измеренном волокне может измениться. Даже в случае определения снижения качества связи в оптическом волокне факторы, влияющие на это снижение, остаются неизвестными, что требует большего времени для выбора оптического волокна для организации канала связи и передачи по нему информации.A disadvantage of the known transceiver unit of the fiber-optic information transmission system is the low control accuracy. Control is carried out at one wavelength of optical radiation and in one optical fiber of a fiber-optic communication line by changing the level of the control signal. To switch to another optical fiber of the same, or another, fiber-optic line, significant time is required not only for switching, but also for collecting statistical data on the quality of channels, while during the measurement process, the quality of communication in an already measured fiber may change. Even in the case of determining a decrease in the quality of communication in an optical fiber, the factors affecting this decrease remain unknown, which requires more time to select an optical fiber for organizing a communication channel and transmitting information over it.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе является способ мониторинга канала связи и передающее устройство (См. аатент РФ №2460223, H04L 12/56, опубл. 27.08.2012, Бюл. №24).The closest in its technical essence to the claimed method of monitoring communication channels in a fiber optic system is a method for monitoring a communication channel and a transmitting device (See RF patent No. 2460223,
Способ-прототип заключается в том, что первое передающее устройство и второе передающее устройство распознают рабочий канал, используемый для передачи клиентского сигнала, и группу резервных каналов, отличных от рабочего канала, из множества каналов связи между обоими устройствами; первое передающее устройство выбирает канал измерения из группы резервных каналов и передает тестовый сигнал на второе передающее устройство через канал измерения; второе передающее устройство измеряет качество связи посредством использования тестового сигнала от первого передающего устройства, записывает данные измерения и передает тестовый сигнал, содержащий записанные данные измерения, на первое передающее устройство через канал измерения; и первое передающее устройство записывает данные измерения, содержащиеся в тестовом сигнале от второго передающего устройства, измеряет качество связи посредством использования тестового сигнала от второго передающего устройства, записывает данные измерения, выбирает новый канал измерения из группы резервных каналов и передает тестовый сигнал, содержащий записанные данные измерения, на второе передающее устройство через новый канал измерения.The prototype method is that the first transmission device and the second transmission device recognize the working channel used to transmit the client signal, and a group of backup channels other than the working channel, from a plurality of communication channels between both devices; the first transmitter selects a measurement channel from the redundant channel group and transmits a test signal to the second transmitter via the measurement channel; the second transmitter measures the communication quality by using a test signal from the first transmitter, records the measurement data, and transmits the test signal containing the recorded measurement data to the first transmitter via the measurement path; and the first transmission device records the measurement data contained in the test signal from the second transmission device, measures the communication quality by using the test signal from the second transmission device, records the measurement data, selects a new measurement channel from the redundant channel group, and transmits the test signal containing the recorded measurement data , to the second transmitter via the new measurement channel.
Способ-прототип учитывает наличие между приемопередающими устройствами основного и резервных каналов связи, а также оценивает качество связи в них, чем обеспечивает сокращение времени переключения на резервный канал с лучшим качеством связи.The prototype method takes into account the presence between the transceiver devices of the main and backup communication channels, and also evaluates the quality of communication in them, which reduces the switching time to the backup channel with better communication quality.
Однако способ-прототип имеет недостаток: относительно низкую точность контроля. Это объясняется тем, что способ-прототип при оценке качества связи не учитывает влияние межканальных помех при одновременной передаче информационных сигналов по одному и тому же оптическому волокну, но на разных длинах волн оптических каналов и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на сбор статистики о качестве связи в каждом оптическом волокне и, следовательно, на переключение на канал с лучшим качеством связи.However, the prototype method has a drawback: a relatively low control accuracy. This is due to the fact that the prototype method, when assessing the quality of communication, does not take into account the influence of inter-channel interference during the simultaneous transmission of information signals over the same optical fiber, but at different wavelengths of the optical channels and the state of the physical transmission medium, which requires a significant amount of time to collect statistics about the quality of communication in each optical fiber and, therefore, switching to a channel with the best communication quality.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству является устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий (См. патент РФ №2611588, Н04В 10/00, опубл. 28.02.2017, Бюл. №7).The closest in its technical essence to the claimed device is a device for the integrated control of fiber-optic lines (See RF patent No. 2611588,
Устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий, содержащее оптический передатчик, оптический коммутатор, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, а вход управления соединен с выходом управления микроконтроллера, выход сигнализации которого соединен со входом устройства сигнализации, отличающееся тем, что дополнительно введены оптический демультиплексор и последовательно соединенные оптический мультиплексор, циркулятор, первый фотодиод и первый логарифмический усилитель, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, выход передачи которого соединен со входом оптического передатчика, оптический выход которого соединен со вторым входом циркулятора, причем первый вход оптического мультиплексора является входом устройства, а выход мультиплексора соединен с оптическим входом коммутатора, вход оптического демультиплексора является входом с волоконно-оптической линии, первый его выход является выходом устройства, а второй выход - соединен со входом второго фотодиода, выход которого соединен со входом второго логарифмического усилителя, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера.A device for complex monitoring of fiber optic lines, containing an optical transmitter, an optical switch, the optical output of which is the output of the device to the fiber optic line, and the control input is connected to the control output of the microcontroller, the alarm output of which is connected to the input of the alarm device, characterized in that additionally an optical demultiplexer and a series-connected optical multiplexer, a circulator, a first photodiode and a first logarithmic amplifier are introduced, the output of which is connected to the first input of the microcontroller, the transmission output of which is connected to the input of the optical transmitter, the optical output of which is connected to the second input of the circulator, and the first input of the optical multiplexer is the input of the device, and the output of the multiplexer is connected to the optical input of the switch, the input of the optical demultiplexer is the input from the fiber optic line, its first output is the output of the device, and the second output e - connected to the input of the second photodiode, the output of which is connected to the input of the second logarithmic amplifier, the output of which is connected to the second input of the microcontroller.
Такая схема позволяет по сравнению с устройствами аналогами повысить точность контроля физической среды передачи оптических сигналов.Such a scheme makes it possible to increase the accuracy of monitoring the physical medium for the transmission of optical signals in comparison with analogue devices.
Однако устройство-прототип имеет недостаток: низкую точность контроля оптических каналов с мультиплексированием по длине волны. Это объясняется тем, что устройство-прототип контроль осуществляет на одной длине волны оптического излучения и в одном оптическом волокне волоконно-оптической линии связи. Для переключения на другое оптическое волокно той же самой, или другой, волоконно-оптической линии необходимы значительные временные затраты не только на переключение, но и на сбор статистических данных о качестве каналов, при этом в процессе измерения качество связи в уже измеренном волокне может измениться. Кроме того, устройство-прототип при оценке качества связи не учитывает влияние межканальных помех при одновременной передаче информационных сигналов по одному и тому же оптическому волокну, но на разных длинах волн оптических каналов.However, the prototype device has a drawback: low accuracy of control of optical channels with wavelength multiplexing. This is due to the fact that the prototype device controls at one wavelength of optical radiation and in one optical fiber of a fiber-optic communication line. To switch to another optical fiber of the same, or another, fiber-optic line, significant time is required not only for switching, but also for collecting statistical data on the quality of channels, while during the measurement process, the quality of communication in an already measured fiber may change. In addition, the prototype device, when assessing the quality of communication, does not take into account the influence of inter-channel interference during the simultaneous transmission of information signals over the same optical fiber, but at different wavelengths of the optical channels.
Целью заявленных технических решений является разработка способа и устройства мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, обеспечивающих повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну.The purpose of the claimed technical solutions is to develop a method and a device for monitoring communication channels in a fiber optic system, providing an increase in the accuracy of control and a reduction in the time to switch to a backup optical fiber with the best parameters from the group of backup optical fibers when the quality of the communication channel over the main optical fiber deteriorates.
В заявленном способе технический результат достигается тем, что в известном способе мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, заключающемся в том, что приемопередающие устройства со спектральным разделением сигналов распознают рабочее оптическое волокно, используемое для передачи информационных сигналов, и группу резервных оптических волокон, выбирают резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон и передают по нему тестовые сигналы, измеряют качество связи, записывают данные измерения, передают данные измерения между приемопередающими устройствами, поочередно выбирают следующие резервные оптические волокна из группы резервных оптических волокон и передают через них тестовые сигналы, дополнительно определяют количество подключенных к оптическому коммутатору оптических волокон 14.1, 14.2,…,14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …,15.m. Включают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k, передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ1, λ2, …,λj, …, λk и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Принимают отраженный импульсный сигнал по каждому подключенному к оптическому коммутатору оптическому волокну 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Записывают сформированные рефлектограммы в блоке памяти. Поочередно перестраивают оптический излучатель с изменяемой длиной волны λт на длину волны λ1, λ2, …λj, …, λk отключаемого оптического излучателя 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k соответственно, после чего подключают к нему генератор тестовых сигналов и передают тестовые информационные сигналы мощностью Рвх(λk). Принимают информационные оптические сигналы по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, измеряют их мощность Рвых(λk) и записывают полученные значения в блоке памяти. Рассчитывают затухание в каждом оптическом волокне 
Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность повышения точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну, за счет формирования рефлектограммы каждого подключенного оптического волокна измерения затухания оптического сигнала в нем, измерения значения мощности кумулятивной помехи, расчете защищенности от нее и переключении с рабочего оптического волокна на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон с учетом не только качества связи, но и его рефлектограммы, затухания и значения защищенности от кумулятивной помехи, чем и достигается повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно.Thanks to a new set of essential features, the method implements the possibility of increasing the accuracy of control and reducing the time for switching to a backup optical fiber with the best parameters from the group of backup optical fibers when the quality of the communication channel over the main optical fiber deteriorates, by forming a reflectogram of each connected optical fiber measuring the attenuation of the optical signal in it, measuring the value of the power of cumulative interference, calculating the protection from it and switching from a working optical fiber to a backup optical fiber from a group of backup optical fibers, taking into account not only the quality of communication, but also its reflectogram, attenuation and the value of protection from cumulative interference than and achieves improved control accuracy and reduced time to switch to a backup optical fiber.
Технический результат в заявленном устройстве мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе достигается тем, что в известном устройстве, содержащем оптический коммутатор, вход управления которого соединен с первым выходом управления контроллера, оптический демультиплексор, первый выход которого соединен со входом второго фотодиода, выход которого соединен со входом второго логарифмического усилителя, выход которого соединен со первым входом контроллера, оптический мультиплексор, первый выход которого соединен с входом оптического коммутатора, а второй выход которого соединен с входом первого фотодиода, выход которого соединен с входом первого логарифмического усилителя, выход которого соединен с вторым входом контроллера, дополнительно введены оптические излучатели, первые входы которых передают информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ1, λ2, …λj, …, λk, вторые входы которых соединены с выходом контроллера и выходы которых соединены с соответствующими входами оптического мультиплексора. Оптический излучатель с изменяемой длиной волны λг, передающий тестовые сигналы на длине волны λ1, λ2, …λj, …, λk отключенного оптического излучателя соответственно, вход которого соединен с выходом генератора тестовых сигналов, а выход соединен с входом оптического мультиплексора. Генератор тестовых сигналов, вход которого соединен с выходом контроллера, блок памяти вход которого соединен с вторым управляющим выходом контроллера, а выход соединен с третьим входом контроллера, выходы и входы оптического коммутатора соединены с оптическими волокнами волоконно-оптических линий связи, выходы оптического демультиплексора подключены к абонентам, а вход соединен с выходом оптического коммутатора.The technical result in the claimed device for monitoring communication channels in a fiber optic system is achieved by the fact that in a known device containing an optical switch, the control input of which is connected to the first control output of the controller, an optical demultiplexer, the first output of which is connected to the input of the second photodiode, the output of which is connected with the input of the second logarithmic amplifier, the output of which is connected to the first input of the controller, the optical multiplexer, the first output of which is connected to the input of the optical switch, and the second output of which is connected to the input of the first photodiode, the output of which is connected to the input of the first logarithmic amplifier, the output of which is connected to the second controller input, optical emitters are additionally introduced, the first inputs of which transmit information signals from subscribers at wavelengths λ 1 , λ 2 , …λ j , …, λ k , the second inputs of which are connected to the controller output and the outputs of which are connected to the corresponding input ami optical multiplexer. An optical emitter with a variable wavelength λ g that transmits test signals at a wavelength of λ 1 , λ 2 , …λ j , …, λ k of the disabled optical emitter, respectively, the input of which is connected to the output of the test signal generator, and the output is connected to the input of the optical multiplexer . The test signal generator, the input of which is connected to the output of the controller, the memory block, the input of which is connected to the second control output of the controller, and the output is connected to the third input of the controller, the outputs and inputs of the optical switch are connected to the optical fibers of the fiber-optic communication lines, the outputs of the optical demultiplexer are connected to subscribers, and the input is connected to the output of the optical switch.
Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных элементов в заявленное устройство, оптического коммутатора, оптических излучателей с длинами волн λ1, λ2, …λj, …, λk, оптического излучателя с изменяемой длиной волны и генератора тестовых сигналов реализовано повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну.Thanks to a new set of essential features due to additional elements introduced into the claimed device, an optical switch, optical emitters with wavelengths λ 1 , λ 2 , …λ j , …, λ k , an optical emitter with a variable wavelength and a test signal generator, an increase in accuracy is realized control and reducing the time to switch to a backup optical fiber with the best parameters from the group of backup optical fibers when the quality of the communication channel over the main optical fiber deteriorates.
Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых показано:The claimed objects of the invention are illustrated by drawings, which show:
фиг. 1 - структура волоконно-оптической сети связи;fig. 1 - structure of a fiber-optic communication network;
фиг. 2 - определение кумулятивной помехи в волоконно-оптической системе связи с мультиплексированием по длине волны оптических каналов;fig. 2 - determination of cumulative interference in a fiber-optic communication system with multiplexing along the wavelength of optical channels;
фиг.3 - функциональная схема устройства мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе.Fig.3 is a functional diagram of a device for monitoring communication channels in a fiber optic system.
Возможность реализации заявленного способа объясняется следующим. Качество разделения оптических каналов и их взаимные влияния определяются во многом кумулятивной переходной помехой на дальнем конце при максимальном числе действующих оптических каналов в волоконно-оптической системе связи с мультиплексированием по длине волны. Волоконно-оптическая сеть связи представляет собой совокупность узлов связи, на которых установлены приемопередающие устройства 13.1, 13.2, …, 13.с и волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m их соединяющих (фиг. 1) [Рекомендация МСЭ-Т G.805]. Вначале определяют количество подключенных к оптическому коммутатору оптических волокон 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m волоконно-оптической сети связи (фиг. 1) методом обратного рассеяния [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 62-71]. После чего включают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k и передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ1, λ2, …λj, …, λk и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны λг по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 62-63]. Принимают отраженный импульсный сигнал по каждому подключенному к оптическому коммутатору оптическому волокну 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. На рефлектограмме определяют распределение оптических потерь по длине ОВ, затухание в ОВ, параметры распределенных и локальных неоднородностей типа обрыва, мест соединения оптических волокон, а также пространственные координаты неоднородностей, длину ОВ и расстояние до мест обрыва или конца ОВ. Длина ОВ и координаты неоднородностей рассчитываются по формуле 
Записывают сформированные рефлектограммы в блоке памяти, поочередно перестраивают оптический излучатель с изменяемой длиной волны λг на длину волны отключаемого оптического излучателя λ1, λ2, …λj, …, λk соответственно, после чего подключают к нему генератор тестовых сигналов.The generated reflectograms are recorded in the memory block, the optical emitter with a variable wavelength λ g is tuned in turn to the wavelength of the optical emitter to be switched off λ 1 , λ 2 , …λ j , …, λ k respectively, after which the test signal generator is connected to it.
Передают тестовые информационные сигналы с мощностью Рвх(λk), принимают информационные оптические сигналы по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, измеряют их мощность Рвых(λk) и записывают полученные значения в блоке памяти. Рассчитывают затухание в каждом ОВ 
Поочередно отключают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …,9.k, на время измерения значения мощности кумулятивной помехи 
Записывают в блок памяти значение защищенности от кумулятивной помехи Ак, после чего включают ранее отключенный оптический излучатель, а при переключении рабочего ОВ на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон учитывают не только качество связи, но и его рефлектограмму, затухание и значение защищенности от кумулятивной помехи.The value of protection against cumulative interference A k is written to the memory block, after which the previously disabled optical emitter is turned on, and when switching the working OF to a backup optical fiber from the group of backup optical fibers, not only the communication quality is taken into account, but also its reflectogram, attenuation and the value of protection from cumulative interference.
Устройство мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе (фиг.3), состоит из оптического коммутатора (1), контроллера (2), оптического демультиплексора (3), первого фотодиода (7), второго фотодиода (4), первого логарифмического усилителя (8), второго логарифмического усилителя (5), оптического мультиплексора (6), оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k), оптического излучателя с изменяемой длиной волны (10), генератора тестовых сигналов (11), блока памяти (12).The device for monitoring communication channels in a fiber-optic system (figure 3), consists of an optical switch (1), a controller (2), an optical demultiplexer (3), the first photodiode (7), the second photodiode (4), the first logarithmic amplifier ( 8), second logarithmic amplifier (5), optical multiplexer (6), optical emitters (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k), variable wavelength optical emitter (10), test signal generator ( 11), memory block (12).
Элементы соединены между собой следующим образом (см. фиг. 3). Вход управления (1.1) оптического коммутатора (1) соединен с первым выходом управления (2.1) контроллера (2). Первый выход (3.2) оптического демультиплексора (3) соединен со входом (4.1) второго фотодиода (4). Выход (4.2) второго фотодиода (4) соединен со входом (5.1) второго логарифмического усилителя (5). Выход (5.2) второго логарифмического усилителя (5) соединен со первым входом (2.2) контроллера (2). Первый выход (6.1) оптического мультиплексора (6) соединен с входом (1.2) оптического коммутатора (1), а второй его выход (6.2) соединен с входом (7.1) первого фотодиода (7). Выход (7.2) первого фотодиода (7) соединен с входом (8.1) первого логарифмического усилителя (8). Выход (8.2) первого логарифмического усилителя (8) соединен с вторым входом (2.3) контроллера (2). Первые входы (9.1.1, 9.1.2, …, 9.1.j,…, 9.1.k) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) передают информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ1, λ2, …λj, …, λk. Вторые входы (9.1.2, 9.2.2, …., 9.j.2, …, 9.k.2) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) соединены с выходом (2.7) контроллера (2). Выходы (9.1.3, 9.2.3, …, 9.j.3, …, 9.k.3) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) соединены с соответствующими входами (6.4, 6.5, …, 6.j, …, 6.k) оптического мультиплексора (6). Вход (10.1) оптического излучателя с изменяемой длиной волны λг (10) соединен с выходом (11.1) генератора тестовых сигналов (11). Выход (10.2) оптического излучателя с изменяемой длиной волны (10) соединен с входом (6.3) оптического мультиплексора (6). Вход (11.2) генератора тестовых сигналов (11) соединен с выходом (2.6) контроллера (2). Вход (12.1) блока памяти (12) соединен с вторым управляющим выходом (2.5) контроллера (2). Выход (12.2) блока памяти (12) соединен с третьим входом (2.4) контроллера (2). Выходы (1.4.1.1, …, 1.4.m.l) и входы (1.4.1.n, …, 1.4.m.n) оптического коммутатора (1) соединены с оптическими волокнами 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Выходы (3.3, 3.4, …, 3.j, …, 3.k) оптического демультиплексора (3) подключены к абонентам, а вход (3.1) соединен с выходом (1.3) оптического коммутатора (1).The elements are interconnected as follows (see Fig. 3). The control input (1.1) of the optical switch (1) is connected to the first control output (2.1) of the controller (2). The first output (3.2) of the optical demultiplexer (3) is connected to the input (4.1) of the second photodiode (4). The output (4.2) of the second photodiode (4) is connected to the input (5.1) of the second logarithmic amplifier (5). The output (5.2) of the second logarithmic amplifier (5) is connected to the first input (2.2) of the controller (2). The first output (6.1) of the optical multiplexer (6) is connected to the input (1.2) of the optical switch (1), and its second output (6.2) is connected to the input (7.1) of the first photodiode (7). The output (7.2) of the first photodiode (7) is connected to the input (8.1) of the first logarithmic amplifier (8). The output (8.2) of the first logarithmic amplifier (8) is connected to the second input (2.3) of the controller (2). The first inputs (9.1.1, 9.1.2, ..., 9.1.j, ..., 9.1.k) of optical emitters (9.1, 9.2, ..., 9.j, ..., 9.k) transmit information signals from subscribers at wavelengths λ 1 , λ 2 , …λ j , …, λ k . The second inputs (9.1.2, 9.2.2, …., 9.j.2, …, 9.k.2) of optical emitters (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) are connected to the output (2.7) controller (2). The outputs (9.1.3, 9.2.3, …, 9.j.3, …, 9.k.3) of the optical emitters (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) are connected to the corresponding inputs ( 6.4, 6.5, ..., 6.j, ..., 6.k) of the optical multiplexer (6). The input (10.1) of the optical emitter with a variable wavelength λ g (10) is connected to the output (11.1) of the test signal generator (11). The output (10.2) of the optical emitter with variable wavelength (10) is connected to the input (6.3) of the optical multiplexer (6). The input (11.2) of the test signal generator (11) is connected to the output (2.6) of the controller (2). The input (12.1) of the memory block (12) is connected to the second control output (2.5) of the controller (2). The output (12.2) of the memory block (12) is connected to the third input (2.4) of the controller (2). Outputs (1.4.1.1, ..., 1.4.ml) and inputs (1.4.1.n, ..., 1.4.mn) of the optical switch (1) are connected to optical fibers 14.1, 14.2, ..., 14.n of fiber-optic communication lines 15.1, 15.2, …, 15.m. The outputs (3.3, 3.4, ..., 3.j, ..., 3.k) of the optical demultiplexer (3) are connected to the subscribers, and the input (3.1) is connected to the output (1.3) of the optical switch (1).
Оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k предназначены для формирования лазерного оптического излучения на определенной длине волны.Optical emitters 9.1, 9.2, ..., 9.j, ..., 9.k are designed to form laser optical radiation at a certain wavelength.
Оптический излучатель может быть реализован в различных вариантах, например, в виде полупроводникового лазерного диода [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В. Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев, А.Д. Моченов, Р.М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. -368. С: ил. стр. 92-94].The optical emitter can be implemented in various versions, for example, in the form of a semiconductor laser diode [Optical telecommunication systems. Textbook for universities / V.N. Gordienko, V.V. Krukhmalev, A.D. Mochenov, R.M. Sharafutdinov. Ed. professor V.N. Gordienko. - M: Hotline - Telecom, 2011. -368. C: ill. pp. 92-94].
Генератор тестовых сигналов 11 предназначен для обнаружения ошибок путем сравнения единичных элементов принимаемого псевдослучайного сигнала с переданным.The
Генератор тестовых сигналов 11 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде анализатора коэффициента ошибок [Мандель А.Е. Методы и средства измерения в волоконно-оптических телекоммуникационных системах: Учебное пособие. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 120 с., стр. 93-96].The
Оптический коммутатор 1 предназначен для оптической коммутации входного оптического полюса заданного оптического переключателя поочередно с выходным оптическим полюсом.The
Оптический коммутатор 1 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде интегрального активно-волноводного коммутатора [Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM) 2-е изд., исправ. - М.: Радио и связь, 2003. - 468 с., стр. 325-333].The
Оптический мультиплексор 6 и демультиплексор 3 предназначены для объединения и разделения оптических сигналов с различными длинами волн с входных оптических полюсов в выходные оптические полюса.
Оптический мультиплексор 6 и демультиплексор 3 могут быть реализованы в различных вариантах, например, в виде дифракционной решетки на массиве волноводов - AWG [Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM) 2-е изд., исправ. - М.: Радио и связь, 2003. - 468 с. стр. 367-370].
Контроллер 2 предназначен для выработки необходимой последовательности управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение операций по мониторингу каналов связи в волоконно-оптической системе.The
Контроллер 2 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде процессора Intel Core i9-9900KF LGA1151 v2, 8×3600 МГц, BOX.
Первый 4 и второй 7 фотодиоды предназначены для приема оптического излучения.The first 4 and second 7 photodiodes are designed to receive optical radiation.
Первый 4 и второй 7 фотодиоды могут быть выполнены в виде лавинных фотодиодов APDI-55.The first 4 and second 7 photodiodes can be made in the form of avalanche photodiodes APDI-55.
Первый 5 и второй 8 логарифмический усилители предназначены для усиления сигнала.The first 5 and the second 8 logarithmic amplifiers are designed to amplify the signal.
Первый 5 и второй 8 логарифмические усилители могут быть выполнены на микросхеме LOG114.The first 5 and second 8 logarithmic amplifiers can be implemented on the LOG114 chip.
Блок памяти 12 предназначен для хранения статистической информации о результатах мониторинга каналов связи, рефлекторам и значений остаточного затухания оптических волокон.The
Блок памяти 12 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде энергонезависимой памяти на микросхеме DS1270Y/AB.The
Заявляемое устройство работает следующим образом. После включения напряжения питания контроллер 2 на первом выходе управления 2.1 формирует команду, передаваемую на вход 1.1 оптического коммутатора 1 на поочередное подключение оптических волокон 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Одновременно через выход 2.7 контроллер 2 передает на оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …,9.k команду на их включение и через выход 2.6 передает на генератор тестовых сигналов 11 команду на его включение. Генератор тестовых сигналов 11 формирует короткие зондирующие импульсы длительностью Tи с периодом следования Тп. Оптический излучатель с изменяемой λг 10 преобразует их в оптические импульсы, которые поступают через оптический мультиплексор 6 и оптический коммутатор 1 в выбранное оптическое волокно 14.1, 14.2, …, 14.n, волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, подключенное к оптическому коммутатору 1. Передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ1, λ2, …λj, …, λk и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны λг по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. После отражения от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния, который принимается оптическим мультиплексором 6 и через выход 6.2 передается на вход 7.1 первого фотодиода 7, где преобразуется в фототок. Импульсы фототока усиливаются логарифмическим усилителем 8 и в виде импульсов напряжения с амплитудой, пропорциональной логарифму фототока, поступают на вход 2.3 контроллера 2, который формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и через выход 2.5 записывает сформированные рефлектограммы в блок памяти 12. Контроллер 2 формирует команду на поочередное выключение и включение оптических излучателей 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k и через выход 2.7 передает ее им. Одновременно с этим передает команду на оптический излучатель с изменяемой длиной волны λг 10 на перестройку на длину волны отключаемого оптического излучателя λ1, λ2, …λj, …, λk соответственно. После чего контроллер 2 формирует команду на включение генератора тестовых сигналов 11. Генератор тестовых сигналов 11 формирует короткие зондирующие импульсы длительностью Tи с периодом следования Тп в виде тестовых последовательностей и передают тестовые информационные сигналы мощностью Рвх(λk) на корреспондирующее приемопередающее устройство. Мощность оптических сигналов Рвх(λk) устанавливается на корреспондирующих приемопередающих устройствах одинаковой. Информационные оптические сигналы от корреспондирующего приемопередающего устройства поступает по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m на оптический коммутатор 1 и далее на оптический демультиплексор 3 с выхода 3.2 которого оптические импульсы передают на вход 4.1 второго фотодиода 4, где преобразуется в фототок. Импульсы фототока усиливаются логарифмическим усилителем 5 и в виде импульсов напряжения с амплитудой, пропорциональной логарифму фототока, поступают на вход 2.2 контроллера 2, который измеряет их мощность Pвых(λk) и формирует команду на запись полученного значения в блоке памяти 12. Контроллер 2 по специальной программе рассчитывает затухание в каждом оптическом волокне 
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785587C1 true RU2785587C1 (en) | 2022-12-09 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5155439A (en) * | 1989-12-12 | 1992-10-13 | Tektronix, Inc. | Method of detecting and characterizing anomalies in a propagative medium |
| WO2010022787A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Fibre monitoring in optical networks |
| WO2010136764A2 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Qinetiq Limited | Fracture monitoring |
| RU2460223C1 (en) * | 2009-02-19 | 2012-08-27 | Нек Корпорейшн | Method of monitoring communication channel and transmitting device |
| RU2611588C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-02-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for integrated inspection of fibre-optic lines |
| RU2698962C2 (en) * | 2017-12-07 | 2019-09-02 | ООО "ЛинкИн Тех" | Method of localizing events on reflectograms of optical fibers group of one elementary cable section of fiber-optic transmission line |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5155439A (en) * | 1989-12-12 | 1992-10-13 | Tektronix, Inc. | Method of detecting and characterizing anomalies in a propagative medium |
| WO2010022787A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Fibre monitoring in optical networks |
| RU2460223C1 (en) * | 2009-02-19 | 2012-08-27 | Нек Корпорейшн | Method of monitoring communication channel and transmitting device |
| WO2010136764A2 (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | Qinetiq Limited | Fracture monitoring |
| RU2611588C1 (en) * | 2015-12-07 | 2017-02-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for integrated inspection of fibre-optic lines |
| RU2698962C2 (en) * | 2017-12-07 | 2019-09-02 | ООО "ЛинкИн Тех" | Method of localizing events on reflectograms of optical fibers group of one elementary cable section of fiber-optic transmission line |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110996193B (en) | Method, related device and system for identifying optical network unit connection port | |
| US8750703B2 (en) | Tunable coherent optical time division reflectometry | |
| EP2846480B1 (en) | Method and device for measuring a link loss of an optical transmission line | |
| US9391695B2 (en) | Optical network communication system with embedded optical time domain reflectometer and method of operation thereof | |
| CN104202084B (en) | A kind of device and method monitoring TDM optical network link failure | |
| JP2695586B2 (en) | Optical communication network | |
| US5285305A (en) | Optical communication network with passive monitoring | |
| JP3446211B2 (en) | Detection of self-stimulation signal in optical transmission system | |
| US8971704B2 (en) | Optical networks | |
| US7630641B1 (en) | Optical network monitoring | |
| EP2748577B1 (en) | Pon supervision using otdr measurements | |
| US8565618B2 (en) | Automatic wavelength configuration | |
| WO2005086780A2 (en) | Cotdr arrangement with swept frequency pulse generator for an optical transmission system | |
| JP2006211639A (en) | Device and method of optical fiber condition monitoring in optical networks | |
| CN102412902A (en) | Optical network unit photoelectric device with optical time domain reflection function | |
| CN109560875B (en) | Fiber bragg grating coding device and method with temperature detection and compensation functions | |
| ES2397024A2 (en) | A method and a system for physical layer monitoring in passive optical networks | |
| EP3571789B1 (en) | Techniques for high-resolution line monitoring with a standarized output and an optical communication system using the same | |
| KR101470299B1 (en) | Monitoring a system using optical reflectometry | |
| CN103229432A (en) | Optical fiber characteristic measurement method and optical module | |
| WO2005086779A2 (en) | Method and apparatus for obtaining status information concerning an in-service optical transmission line | |
| RU2785587C1 (en) | Method for monitoring communication channels in fiber-optical system and device for its implementation | |
| CN105959058A (en) | Device and method for rapidly detecting time division multiplexing optical network link fault | |
| CN110266375A (en) | High-precision fault monitoring device and method towards TWDM-PON | |
| CN113329277B (en) | Method and apparatus for optical communication |