WO2007086777A1 - Passive fibre-optic network - Google Patents

Passive fibre-optic network Download PDF

Info

Publication number
WO2007086777A1
WO2007086777A1 PCT/RU2006/000710 RU2006000710W WO2007086777A1 WO 2007086777 A1 WO2007086777 A1 WO 2007086777A1 RU 2006000710 W RU2006000710 W RU 2006000710W WO 2007086777 A1 WO2007086777 A1 WO 2007086777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmitter
loop
subscriber
receiver
network
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000710
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Alexander Gennadievich Popov
Original Assignee
Alexander Gennadievich Popov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alexander Gennadievich Popov filed Critical Alexander Gennadievich Popov
Publication of WO2007086777A1 publication Critical patent/WO2007086777A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27Arrangements for networking
    • H04B10/275Ring-type networks
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals

Definitions

  • the invention relates to the field of telecommunications, to passive optical networks with a loop architecture. It can be used in broadcast telecommunication networks, as well as in local data exchange networks.
  • passive optical networks are understood to mean networks in which the transmission of an optical signal between a central node and a plurality of subscriber nodes is carried out by passive static components, without amplification, regeneration / relay, etc. active components, regardless of the architecture (or topology) of the network: bus (linear), loop or tree-like.
  • a typical passive optical network with a tree architecture contains a central node, a plurality of subscriber nodes and a transmission channel including a trunk optical fiber, a 1xN splitter (star type) and N optical fiber taps from a star.
  • the transmitter and receiver of the central node are optically coupled to the trunk fiber through a bi-directional spectral multiplexer / splitter (WDM multiplexer).
  • WDM multiplexer bi-directional spectral multiplexer / splitter
  • the transmitter and receiver of the subscriber unit are optically coupled through a WDM multiplexer of the subscriber unit to one of the taps of the “star”.
  • Transmission from the central node to the subscriber nodes is carried out at the same wavelength (downstream). Transmission from all subscriber nodes to the central node is carried out at a different wavelength (upstream).
  • the downstream is broadcast and organized by the method of temporary compression / separation of signals intended for different subscriber nodes. Upstream is organized according to the network protocol
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) access with temporary compression / separation of signals from different subscriber nodes, when each subscriber node is allocated a certain time interval for transmission. Separation of oncoming streams is carried out in network nodes by WDM-multiplexers.
  • a network with a tree architecture has an advantage over other networks in saving optical fiber [2, p. 479].
  • this network is less expensive than fiber networks with a unidirectional optical loop.
  • the radius r of the loop we take the average length of the branch from the splitter I xN to the subscriber unit, the perimeter of the loop will be 2 ⁇ g, and the total length of the branches N ⁇ r.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) this limitation can be circumvented by endowing the subscriber nodes with the function of repeaters and using dynamic couplers with a controlled branch coefficient in the loop, i.e. actually including active components in the transmission line.
  • Known passive fiber optic network containing a unidirectional fiber optic loop and N directional couplers located at different points of the loop.
  • the network contains a central node and a plurality of subscriber nodes.
  • the transmitter of the central node is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end.
  • the transmitter and receiver of each subscriber unit are optically coupled to the fiber optic loop through an appropriate directional coupler.
  • the network implements the transmission of information in two streams: from the central node to the subscriber nodes and from the subscriber nodes to the central node in one direction in the loop.
  • This technical solution is taken as a prototype.
  • the Pi / P 2 ratio in inequality (4) is known as the network budget or the energy potential of the network.
  • the integer part of [Pi / P 2 ] is equal to the limit number of subscriber nodes, theoretically possible in
  • the proposed invention solves the problem of increasing the number of subscriber nodes in the network and expanding the arsenal of technical means in
  • a passive fiber-optic network contains a unidirectional fiber-optic loop and N directional couplers located at different points of the loop, a central node and many subscriber
  • the transmitter of the central node is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end.
  • the transmitter and receiver of each subscriber unit are optically coupled to the fiber optic loop through an appropriate directional coupler.
  • Each coupler with one pair of input and output ports is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end.
  • the transmitter and receiver of each subscriber unit are optically coupled to the fiber optic loop through an appropriate directional coupler.
  • J ⁇ is included in the fiber optic loop, and another pair from the input and
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) output ports is designed to connect, respectively, with the transmitter and receiver of the subscriber unit.
  • directional couplers from the first to the last, in the order of their arrangement from the beginning to the end of the fiber optic loop, are made with increasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of the central node and with decreasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber node .
  • directional couplers are made with increasing branch coefficients in the sequence: 1 / N, 1 / (NI), ..., 1/3, 1/2, 1 at the radiation wavelength of the transmitter of the central node and with decreasing branch coefficients in the sequence: 1, 1/2, 1/3, ..., 1 / (N- 1), 1 / N at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber unit.
  • each directional coupler is made on two connected optical waveguides, the ends of which form two pairs of input and output ports.
  • the receiver of each subscriber unit is equipped with a selective filter for one or another radiation wavelength of the transmitter of the central unit, and the receiver of the central unit is equipped with a blocking filter for the same wavelengths.
  • the invention is illustrated in the drawings of Figures 1-5.
  • Figure l shows a block diagram of a passive fiber optic network according to the invention.
  • Figure 2 shows a functional diagram of a spectrally dependent directional coupler.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of directional
  • Figure 4 shows graphs of the beat of power along homogeneous coupled waveguides for two wavelengths.
  • Figure 5 shows a block diagram of a network with a backup transmission line.
  • Passive fiber optic network Fig. 1 contains a unidirectional fiber optic loop 1 with one optical fiber, a central node 7 and a plurality of subscriber nodes 8, 9, ..., 12. At different points of the loop 1 are N directional couplers 2, 3, ..., 6.
  • the transmitter 13 of the central node 7 is optically connected to the beginning 15 of the loop 1, and the receiver 14 is connected to the end 16 of the loop 1.
  • the transmitter 17 and the receiver 18 of each subscriber unit 8, 9, ..., 12 are optically connected to the fiber - optical loop 1, respectively, through couplers 2, 3, ..., 6.
  • Directional couplers 2, 3, ..., 6 one a pair of input 19 and output 20 ports are included in the breaks of the optical fiber loop 1 at different points in the loop.
  • Another pair of input 21 and output 22 ports couplers 2, 3, ..., 6 are connected by two-fiber communication lines 23 respectively with a transmitter 17 and a receiver 18 of the subscriber nodes 8, 9, ..., 12.
  • Receivers 18 of the subscriber nodes 8, 9 , ..., 12 are equipped with selective filters 24, 25, ..., 28 for the radiation wavelength of the transmitter 13 of the central node 7.
  • the transmitter 13 contains a laser (not shown) with a fixed or tunable radiation wavelength. Filters 24, 25, ..., 28 are tuned either to the same wavelength I 1 or to different wavelengths ⁇ l b ⁇ ] 2 , ..., ⁇ iN of the laser radiation of the transmitter.
  • the receiver 14 of the central unit 7 is equipped with a blocking filter 25 for the radiation wavelengths of the transmitter 13.
  • the directional couplers 2, 3, ..., 6, the functional diagram of which is shown in FIG. 2 have spectrally dependent
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) branch coefficient ss (X), where i is the serial number of the location of the coupler in loop 1 when looping in the direction of transmission from beginning 15 to end 16 (Fig. 1).
  • the branch coefficients a, ( ⁇ ) increase with the number of the coupler i at the radiation wavelength ⁇ i of the transmitter 13 and decrease at the radiation wavelength X 2 of the transmitter 17 of any subscriber unit 8, 9, ..., 12.
  • Table l shows the optimal branching coefficients a ⁇ for taps 2, 3, ..., 6, which allow connecting the maximum possible number of subscriber nodes to fiber-optic loop 1.
  • N [Pi / P 2 ]. (5)
  • An optical signal at a wavelength ⁇ i of the transmitter 13 is sequentially removed from loop 1 to the receivers 18 of the subscriber units 8, 9, ..., 12.
  • the first coupler 2 in loop 1 transfers the power Pi / N.
  • the signal to the second coupler 3 is attenuated (1 - 1 / N) Pi and the coupler 3 diverts power equal to (1 / (N -I)) (I - Pi / N, etc. T.O. a chain of taps 2, 3, ..., 6, included in loop 1, selects 18 subscriber units 8, 9, ..., 12 to the receivers exactly in terms of Pj / N optical power.
  • the theoretical limit (5) is achieved in the first transmission stream: from the central node to the subscriber nodes.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) transmitters 17 of the subscriber units 8, 9, ..., 12 are introduced by taps 2, 3, ..., 6 into loop 1.
  • the i-th taps introduces power Pi / i into line 1.
  • FIG. 1 A diagram of such a coupler is shown in FIG.
  • Optical waveguides 31, 32 located parallel to each other interact with each other by decreasing external fields.
  • the interaction of the waveguides leads to the fact that the power of the mode of one waveguide is partially transferred to the mode of another waveguide.
  • the power transmitted to the waveguide 32 mode has the form: [6, pp.
  • F 2 F 1 [c 2 Z (c 2 + ⁇ 2 )] sip 2 [z (c 2 + ⁇ 2 ) 1 / 2 ] (6)
  • Fi the power at the input port 33 of the waveguide 31
  • ⁇ i, ⁇ 2 are the phase propagation constants of the waveguide modes Z 1, 32, respectively
  • c is the coupling coefficient between the waveguide modes.
  • the coupling coefficient c has an inverse exponential dependence on the distance d between the waveguides and inversely proportional to the wavelength ⁇ .
  • the OLT central unit (Ortisal Lipi Thermal) 7 receives data from the backbone networks via SNI connection interfaces
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) (Servis Node Iperfacs) and forms the first stream (similar to the downstream in PON) to ONU subscriber nodes (Ortisal Network Upit) 8, 9, ..., 12 by loop 1.
  • any of the known methods of forming the stream is used in PON technologies , for example, synchronously transmitting with time division TDM (Time Divisiop Multiplekhipg) signals intended for different subscriber units 8, 9, ..., 12.
  • TDM Time Divisiop Multiplekhipg
  • TDMA Time Divisiop Multifunctional Assess
  • transmission is carried out by alternating time cycles of the first and second flows (low-speed network operation mode).
  • the temporary positions of the signals intended for different subscriber units 8, 9, ..., 12 are transmitted at different wavelengths ⁇ c , ⁇ ig , ..., ⁇ i N of the tunable transmitter laser 13.
  • Filters 24, 25, ..., 28 tuned to wavelengths ⁇ c s ⁇ i 2j ...; ⁇ , respectively.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) nodes 8, 9, ..., 12 to the receiver 14 of the central node 7 is conducted at the same wavelength ⁇ 2 by the method of synchronous access with time division TDMA.
  • a loopback (ring) network architecture with a backup transmission line provides reliable traffic protection.
  • the solution to the backup task in the claimed network can be implemented in different ways. The simplest solution is to completely duplicate the main network with a backup segment with the opposite direction of transmission in the loop. Duplication of only the passive loop is also possible, or, at the same time, partial duplication of active network components, for example, transmitters in nodes, is possible.
  • the passive fiber optic network comprises a main loop 51 and a backup loop 52 with opposite transmission directions in the loop.
  • the central node 53 comprises a transmitter 57 and a receiver 58 connected to the main loop 51; and a transmitter 59 and a receiver 60 associated with the backup loop 52.
  • Each subscriber unit 54, 55, 56 includes a first transmitter 67, a second transmitter 68, and a receiver 69.
  • the transmitter 67 is optically coupled to a main transmission line through a corresponding coupler 61, 62, or 63 51.
  • the transmitter 68 through an appropriate coupler 64, 65 or 66 is optically coupled to the backup line 52.
  • the receiver 69 of each subscriber unit 54, 55, 56 is optically coupled simultaneously with the primary and backup loops 51.52.
  • the taps 61, 62, 63 of the main loop 51 and the taps 64, 65, 66 of the backup loop 52 have spectrally dependent branch coefficients in accordance with Table 1.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) simultaneous breakage of optical fibers in loops 51, 52 (in Fig. 5 at points 70.71), traffic is completely restored by transmission in the remaining “xvostax” loops, as in two-fiber linear buses.
  • Transmitters 67 of the subscriber units work in the left “x”, the transmitters 68 in the right “x” (in Fig. 5, the transmission route is indicated by a dotted line).
  • the claimed network despite the loopback architecture, can be considered as a variant of the PON network. That is, it is fully compatible with hardware and software products released by the industry for PON technology.
  • the invention has an advantage over the known
  • Telecommunication systems and networks Textbook in 3 vols. Volume 8. - Multiservice networks; Edited by Prof. V.P. Shuvalov. - M.: Hotline - Telecom, 2005.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

The inventive passive fibre-optic network comprises a unidirectional fibre optic loop (1), N directional couplers (2, 3,...6) positioned at different loop points , a focal point (7) and a plurality of subscriber points (8, 9,...12). The transmitter (13) of the focal point (7) is optically connected to the beginning (15) of the fibre optic loop (1) and the receiver (14) is connected to the end (16) thereof. The transmitter (17) and receiver (18) of each subscriber point (8, 9,...12) is optically connected to the fibre optic loop (1) through the corresponding coupler (2, 3,...6). Said directional couplers (2, 3,...6) are embodied sequentially in order around the loop from the beginning (15) to the end (16) thereof in such a way that tapping factors increase according to the sequence 1/N, 1/(N-1),..., 1/2, 1 on the emission wavelength of the transmitter (13) of the focal point (7) and decrease according to the sequence 1, 1/2,...,1/(N-1), 1/N on the emission wavelength of the transmitter (17) of any subscriber point (8, 9,...12). The transmission through the network is carried out in two flows : from the focal point (7) to the subscriber points (8, 9,...12) and therefrom to the focal point (7). Said invention makes it possible to increase the number of subscriber points serviced by the network.

Description

Пассивная волоконно-оптическая сеть. Passive fiber optic network.
Изобретение относится к области телекоммуникации, к пассивным оптическим сетям с петлевой архитектурой. Оно может быть использовано в широковещательных телекоммуникационных сетях, а также в локальных сетях обмена данными.The invention relates to the field of telecommunications, to passive optical networks with a loop architecture. It can be used in broadcast telecommunication networks, as well as in local data exchange networks.
В области телекоммуникации под пассивными оптическими сетями понимают сети, в которых передача оптического сигнала между центральным узлом и множеством абонентских узлов осуществляется пассивными статическими компонентами, без усиления, регенерации/ретрансляции и т.п. активными компонентами, вне зависимости от архитектуры (или топологии) сети: шинной (линейной), петлевой или древовидной.In the field of telecommunications, passive optical networks are understood to mean networks in which the transmission of an optical signal between a central node and a plurality of subscriber nodes is carried out by passive static components, without amplification, regeneration / relay, etc. active components, regardless of the architecture (or topology) of the network: bus (linear), loop or tree-like.
Типичная пассивная оптическая сеть с древовидной архитектурой содержит центральный узел, множество абонентских узлов и канал передачи, включающий магистральное оптическое волокно, разветвитель 1 хN (типа «звeздa») и N отводов оптических волокон от «звeзды». Передатчик и приёмник центрального узла оптически связаны с магистральным волокном через двунаправленный спектральный уплотнитель/разделитель (WDМ-мультиплексор). Передатчик и приёмник абонентского узла оптически связан через WDМ-мультиплексор абонентского узла с одним из отводов «звeзды».[l]A typical passive optical network with a tree architecture contains a central node, a plurality of subscriber nodes and a transmission channel including a trunk optical fiber, a 1xN splitter (star type) and N optical fiber taps from a star. The transmitter and receiver of the central node are optically coupled to the trunk fiber through a bi-directional spectral multiplexer / splitter (WDM multiplexer). The transmitter and receiver of the subscriber unit are optically coupled through a WDM multiplexer of the subscriber unit to one of the taps of the “star”. [L]
Передача от центрального узла к абонентским узлам ведется на одной длине волны (нисходящий поток). Передача от всех абонентских узлов к центральному узлу ведется на другой длине волны (восходящий поток). Нисходящий поток является широковещательным и организован по методу временного уплотнения / разделения сигналов, предназначенных разным абонентским узлам. Восходящий поток организован в соответствии с принятым в сети протоколомTransmission from the central node to the subscriber nodes is carried out at the same wavelength (downstream). Transmission from all subscriber nodes to the central node is carried out at a different wavelength (upstream). The downstream is broadcast and organized by the method of temporary compression / separation of signals intended for different subscriber nodes. Upstream is organized according to the network protocol
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) доступа с временным уплотнением / разделением сигналов от разных абонентских узлов, когда каждому абонентскому узлу для передачи отводится определенный интервал времени. Разделение встречных потоков осуществляется в узлах сети WDМ-мультиплексорами.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) access with temporary compression / separation of signals from different subscriber nodes, when each subscriber node is allocated a certain time interval for transmission. Separation of oncoming streams is carried out in network nodes by WDM-multiplexers.
Считается, что сеть с древовидной архитектурой имеет преимущество перед другими сетями в экономии оптического волокна [2, cтp.479]. Однако, в случае значительного удаления абонентских узлов от «звeзды» и большом числе абонентских узлов (а современный уровень развития техники уже позволяет включать до 64 узлов при гигабитных скоростях передачи [2]) - по экономии волокна данная сеть уступает сетям с однонаправленной оптической петлей. В самом деле, если за радиус г петли принять среднюю длину отвода от разветвителя I xN до абонентского узла, периметр петли будет равен 2 π г, а суммарная длина отводов Nхr. Откуда, из неравенства 2 π г < Nхr, следует, что уже для числа абонентов N > 6 сеть с древовидной архитектурой (без учета длины магистрального волокна) уступает сети с петлей по экономии оптического волокна. Вместе с тем у известных пассивных оптических сетей с петлевой (или кольцевой) архитектурой имеется существенный недостаток: ограничение по числу узлов. В пассивной сети со «звeздoй» мощность оптического сигнала на приёмнике абонентского узла пропорциональна N"1 (разветвитель IxN делит мощность на N частей). В пассивной сети с оптической петлей и M узлами мощность оптического сигнала на приёмнике абонентского узла пропорциональна M"2 [3,4]. Таким образом, при равных бюджетах, скоростях передачи и допустимых коэффициентах ошибок BER, пассивная сеть с «пeтлeй» в VN проигрывает по числу узлов сети с «дepeвoм». Подчеркнем, что последнее утверждение справедливо только в отношении полностью пассивных сетей с передачей информации на одной рабочей длине волны. В той же работе [4]It is believed that a network with a tree architecture has an advantage over other networks in saving optical fiber [2, p. 479]. However, in the case of a significant removal of subscriber nodes from the “star” and a large number of subscriber nodes (and the current level of technological development already allows you to include up to 64 nodes at gigabit transfer speeds [2]) - this network is less expensive than fiber networks with a unidirectional optical loop. In fact, if for the radius r of the loop we take the average length of the branch from the splitter I xN to the subscriber unit, the perimeter of the loop will be 2 π g, and the total length of the branches Nхr. From where, from the inequality 2 π g <Nхr, it follows that already for the number of subscribers N> 6, a network with a tree-like architecture (without taking into account the length of the main fiber) is inferior to a network with a loop in saving optical fiber. However, the known passive optical networks with a loop (or ring) architecture have a significant drawback: the limitation on the number of nodes. In a passive network with a star, the power of the optical signal at the receiver of the subscriber unit is proportional to N "1 (the splitter IxN divides the power into N parts). In a passive network with an optical loop and M nodes, the power of the optical signal at the receiver of the subscriber unit is proportional to M " 2 [3 ,four]. Thus, with equal budgets, transmission speeds and allowable error rates BER, a passive network with a “loop” in VN loses by the number of network nodes with a “tree”. We emphasize that the last statement is true only for fully passive networks with the transmission of information at the same operating wavelength. In the same work [4]
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) указанное ограничение удается обойти путем наделения абонентских узлов функцией ретрансляторов и использования в петле динамических ответвителей с управляемым коэффициентом ответвления, т.е. фактически включением в линию передачи активных компонентов.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) this limitation can be circumvented by endowing the subscriber nodes with the function of repeaters and using dynamic couplers with a controlled branch coefficient in the loop, i.e. actually including active components in the transmission line.
Известна пассивная волоконно-оптическая сеть, содержащая однонаправленную волоконно-оптическую петлю и N направленных ответвителей, расположенных в разных точках петли. Сеть содержит центральный узел и множество абонентских узлов. Передатчик центрального узла оптически связан с началом волоконно-оптической петли, а приёмник — с её концом. Передатчик и приёмник каждого абонентского узла оптически связаны с волоконно-оптической петлей через соответствующий направленный ответвитель. [5]Known passive fiber optic network containing a unidirectional fiber optic loop and N directional couplers located at different points of the loop. The network contains a central node and a plurality of subscriber nodes. The transmitter of the central node is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end. The transmitter and receiver of each subscriber unit are optically coupled to the fiber optic loop through an appropriate directional coupler. [5]
В сети реализуется передача информации в двух потоках: от центрального узла к абонентским узлам и от абонентских узлов к центральному узлу по одному направлению в петле. Данное техническое решение принято за прототип. Прототип имеет тот же недостаток, что и пассивные сети — аналоги с однонаправленной оптической петлей: ограничение на количество абонентских узлов в сети. Если α-коэффициент ответвления один и тот же в обоих потоках передачи, то затухание, вносимое в оптический сигнал только ответвителями, приводит к следующему выражению для коэффициента передачи k в петле: k = α (l - α) N 1. (1) в выражении (1) учтены наихудшие (в смысле вносимых потерь) случаи распространения оптического сигнала в петле: от передатчика центрального узла через (N - I) ответвителей и ответвление к приёмнику последнего в петле абонентского узла; или от передатчика первого абонентского узла к приёмнику центрального узла. Для коэффициента передачи k справедлива следующая оценка:The network implements the transmission of information in two streams: from the central node to the subscriber nodes and from the subscriber nodes to the central node in one direction in the loop. This technical solution is taken as a prototype. The prototype has the same drawback as passive networks - analogues with a unidirectional optical loop: a limitation on the number of subscriber nodes in the network. If the α-coefficient of the branches is the same in both transmission streams, then the attenuation introduced into the optical signal only by the couplers leads to the following expression for the transmission coefficient k in the loop: k = α (l - α) N 1 . (1) in expression (1), the worst cases (in terms of insertion loss) of the propagation of the optical signal in the loop are taken into account: from the transmitter of the central node through (N - I) taps and the branch to the receiver of the last subscriber node in the loop; or from the transmitter of the first subscriber unit to the receiver of the central node. For the transmission coefficient k, the following estimate is true:
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) k = α (l - α) N 1 < α e" (N-1) α. (2)SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) k = α (l - α) N 1 <α e "(N - 1) α . (2)
В свою очередь, правая часть неравенства (2) имеет максимум при α =l/(N-l). Т.о.:In turn, the right-hand side of inequality (2) has a maximum at α = l / (N-l). Thus:
5 k < е "V (N -I). (3)5 k <e " V (N -I). (3)
Пусть теперь Pj - мощность передатчика (точнее, мощность, вводимая в оптическое волокно от лазера передатчика), а P2 - минимальная детектируемая мощность приёмника (при заданном уровне коэффициента ошибок BER); тогда из равенства P2 = k Pi и неравенстваNow let Pj be the transmitter power (more precisely, the power introduced into the optical fiber from the transmitter laser), and P 2 the minimum detectable receiver power (for a given level of BER error coefficient); then from the equality P 2 = k Pi and the inequality
Ю (3) следует:Yu (3) follows:
N < e -1 [P, / P2] + l. (4)N <e - 1 [P, / P 2 ] + l. (four)
Отношение Pi / P2 в неравенстве (4) известно как бюджет сети или энергетический потенциал сети. Целая часть [Pi / P2] равна предельному числу абонентских узлов, теоретически возможному вThe Pi / P 2 ratio in inequality (4) is known as the network budget or the energy potential of the network. The integer part of [Pi / P 2 ] is equal to the limit number of subscriber nodes, theoretically possible in
15 пассивных сетях. Из неравенства (4) следует, что по количеству абонентских узлов прототип почти в три раза уступает теоретическому пределу.15 passive networks. From inequality (4) it follows that the prototype is almost three times inferior to the theoretical limit in the number of subscriber nodes.
Предлагаемым изобретением решаются задачи увеличения числа абонентских узлов в сети и расширения арсенала технических средств вThe proposed invention solves the problem of increasing the number of subscriber nodes in the network and expanding the arsenal of technical means in
20 области телекоммуникации.20 areas of telecommunications.
Для достижения этого технического результата пассивная волоконно-оптическая сеть содержит однонаправленную волоконно- оптическую петлю и N направленных ответвителей, расположенных в разных точках петли, центральный узел и множество абонентскихTo achieve this technical result, a passive fiber-optic network contains a unidirectional fiber-optic loop and N directional couplers located at different points of the loop, a central node and many subscriber
25 узлов. Передатчик центрального узла оптически связан с началом волоконно-оптической петли, а приёмник - с её концом. Передатчик и приёмник каждого абонентского узла оптически связаны с волоконно- оптической петлей через соответствующий направленный ответвитель. Каждый ответвитель одной парой из входного и выходного портов25 knots. The transmitter of the central node is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end. The transmitter and receiver of each subscriber unit are optically coupled to the fiber optic loop through an appropriate directional coupler. Each coupler with one pair of input and output ports
включен в волоконно-оптическую петлю, а другая пара из входного и Jυ is included in the fiber optic loop, and another pair from the input and
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выходного портов предназначена для соединения, соответственно, с передатчиком и приёмником абонентского узла. В отличие от прототипа, направленные ответвители от первого к последнему, в порядке их расположения от начала к концу волоконно-оптической петли, выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления на длине волны излучения передатчика центрального узла и с убыванием коэффициентов ответвления на длине волны излучения передатчика любого абонентского узла. Согласно частного случая исполнения, направленные ответвители выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления в последовательности: 1/N, 1/(N-I),... ,1/3, 1/2, 1 на длине волны излучения передатчика центрального узла и с убыванием коэффициентов ответвления в последовательности: 1, 1/2, 1/3,..., 1/(N- 1), 1/N нa длине волны излучения передатчика любого абонентского узла.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) output ports is designed to connect, respectively, with the transmitter and receiver of the subscriber unit. Unlike the prototype, directional couplers from the first to the last, in the order of their arrangement from the beginning to the end of the fiber optic loop, are made with increasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of the central node and with decreasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber node . According to a special case of execution, directional couplers are made with increasing branch coefficients in the sequence: 1 / N, 1 / (NI), ..., 1/3, 1/2, 1 at the radiation wavelength of the transmitter of the central node and with decreasing branch coefficients in the sequence: 1, 1/2, 1/3, ..., 1 / (N- 1), 1 / N at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber unit.
Согласно частного случая исполнения, каждый направленный ответвитель выполнен на двух связанных оптических волноводах, концы которых образуют две пары входного и выходного портов. Согласно частного случая исполнения, приёмник каждого абонентского узла снабжен селективным фильтром на ту или другую длину волны излучения передатчика центрального узла, а приёмник центрального узла снабжен заграждающим фильтром для тех же длин волн. Изобретение проиллюстрировано чертежами Фиг.1 -5.According to a special case of execution, each directional coupler is made on two connected optical waveguides, the ends of which form two pairs of input and output ports. According to a special case of execution, the receiver of each subscriber unit is equipped with a selective filter for one or another radiation wavelength of the transmitter of the central unit, and the receiver of the central unit is equipped with a blocking filter for the same wavelengths. The invention is illustrated in the drawings of Figures 1-5.
На Фиг.l изображена блок-схема пассивной волоконно- оптической сети согласно изобретения.Figure l shows a block diagram of a passive fiber optic network according to the invention.
На Фиг.2 изображена функциональная схема спектрально- зависимого направленного ответвителя. На Фиг.З приведено схематическое изображение направленногоFigure 2 shows a functional diagram of a spectrally dependent directional coupler. Fig. 3 shows a schematic representation of directional
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ответвителя на двух связанных оптических волноводах.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) coupler on two connected optical waveguides.
На Фиг.4 приведены графики биения мощности вдоль однородных связанных волноводов для двух длин волн. На Фиг.5 изображена блок-схема сети с резервной линией передачи.Figure 4 shows graphs of the beat of power along homogeneous coupled waveguides for two wavelengths. Figure 5 shows a block diagram of a network with a backup transmission line.
Пассивная волоконно-оптическая сеть Фиг.l содержит однонаправленную волоконно-оптическую петлю 1 с одним оптическим волокном, центральный узел 7 и множество абонентских узлов 8, 9,..., 12. В разных точках петли 1 расположены N направленных ответвителей 2, 3,..., 6. Передатчик 13 центрального узла 7 оптически связан с началом 15 петли 1, а приёмник 14 - с концом 16 петли 1. Передатчик 17 и приёмник 18 каждого абонентского узла 8, 9,..., 12 оптически связаны с волоконно- оптической петлей 1 соответственно через ответвители 2, 3,..., 6. Направленные ответвители 2, 3,..., 6 одной парой из входного 19 и выходного 20 портов включены в разрывы оптического волокна петли 1 в разных точках петли. Другой парой из входного 21 и выходного 22 портов ответвители 2, 3,..., 6 соединены двухволоконными линиями связи 23 соответственно с передатчиком 17 и приёмником 18 абонентских узлов 8, 9,..., 12. Приёмники 18 абонентских узлов 8, 9,..., 12 снабжены селективными фильтрами 24, 25,..., 28 на длину волны излучения передатчика 13 центрального узла 7. Передатчик 13 содержит лазер (не показан) с фиксированной или перестраиваемой длиной волны излучения. Фильтры 24, 25,..., 28 настроены или на одну и ту же длину волны I1 или на разные длины волн λl ь λ]2,...,λiN излучения лазера передатчика. Приёмник 14 центрального узла 7 снабжен заграждающим фильтром 25 для длин волн излучения передатчика 13. Направленные ответвители 2, 3,..., 6, функциональная схема которых изображена на Фиг. 2, имеют спектрально-зависимыйPassive fiber optic network Fig. 1 contains a unidirectional fiber optic loop 1 with one optical fiber, a central node 7 and a plurality of subscriber nodes 8, 9, ..., 12. At different points of the loop 1 are N directional couplers 2, 3, ..., 6. The transmitter 13 of the central node 7 is optically connected to the beginning 15 of the loop 1, and the receiver 14 is connected to the end 16 of the loop 1. The transmitter 17 and the receiver 18 of each subscriber unit 8, 9, ..., 12 are optically connected to the fiber - optical loop 1, respectively, through couplers 2, 3, ..., 6. Directional couplers 2, 3, ..., 6 one a pair of input 19 and output 20 ports are included in the breaks of the optical fiber loop 1 at different points in the loop. Another pair of input 21 and output 22 ports couplers 2, 3, ..., 6 are connected by two-fiber communication lines 23 respectively with a transmitter 17 and a receiver 18 of the subscriber nodes 8, 9, ..., 12. Receivers 18 of the subscriber nodes 8, 9 , ..., 12 are equipped with selective filters 24, 25, ..., 28 for the radiation wavelength of the transmitter 13 of the central node 7. The transmitter 13 contains a laser (not shown) with a fixed or tunable radiation wavelength. Filters 24, 25, ..., 28 are tuned either to the same wavelength I 1 or to different wavelengths λ l b λ ] 2 , ..., λiN of the laser radiation of the transmitter. The receiver 14 of the central unit 7 is equipped with a blocking filter 25 for the radiation wavelengths of the transmitter 13. The directional couplers 2, 3, ..., 6, the functional diagram of which is shown in FIG. 2 have spectrally dependent
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) коэффициент ответвления сц (X), где i - порядковый номер расположения ответвителя в петле 1 при обходе петли по направлению передачи от начала 15 к концу 16 (Фиг. 1). Коэффициенты ответвления а, (λ) возрастают с увеличением номера i ответвителя на длине волны λi излучения передатчика 13 и убывают на длине волны X2 излучения передатчика 17 любого абонентского узла 8, 9,..., 12.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) branch coefficient ss (X), where i is the serial number of the location of the coupler in loop 1 when looping in the direction of transmission from beginning 15 to end 16 (Fig. 1). The branch coefficients a, (λ) increase with the number of the coupler i at the radiation wavelength λi of the transmitter 13 and decrease at the radiation wavelength X 2 of the transmitter 17 of any subscriber unit 8, 9, ..., 12.
В Табл.l приведены оптимальные коэффициенты ответвления a\ для ответвителей 2, 3,..., 6, позволяющие подключить в волоконно- оптическую петлю 1 максимально возможное число абонентских узлов.Table l shows the optimal branching coefficients a \ for taps 2, 3, ..., 6, which allow connecting the maximum possible number of subscriber nodes to fiber-optic loop 1.
Табл.lTable.l
Поз. наPos. on
2 3 4 5 6 Фиг.l i 1 2 3 N - I N2 3 4 5 6 Fig. L i 1 2 3 N - I N
OCi (λ 0 1/N 1/(N-I) l/(N-2) 1/2 1OCi (λ 0 1 / N 1 / (N-I) l / (N-2) 1/2 1
CXi (λ 2) 1 1/2 1/3 1/(N-I) 1/NCXi (λ 2 ) 1 1/2 1/3 1 / (NI) 1 / N
При этом число N равно теоретическому пределу, определяемому бюджетом сети: N = [Pi / P2]. (5)Moreover, the number N is equal to the theoretical limit determined by the network budget: N = [Pi / P 2 ]. (5)
Ниже докажем последнее утверждение.Below we prove the last statement.
Оптический сигнал на длине волны λi передатчика 13 последовательно отводится из петли 1 на приёмники 18 абонентских узлов 8, 9,..., 12. В соответствии с Табл.l первый ответвитель 2 в петле 1 отводит мощность Pi /N. На второй ответвитель 3 сигнал поступает ослабленным (1 - 1/N) Pi и ответвитель 3 отводит мощность, равную (1/(N -I))(I -
Figure imgf000009_0001
Рi/N и т.д. Т.о. цепочка ответвителей 2, 3,...,6, включенная в петлю 1, отбирает на приёмники 18 абонентских узлов 8, 9,..., 12 ровно по Рj/N оптической мощности. Тем самым достигается теоретический предел (5) в первом потоке передачи: от центрального узла к абонентским узлам. Оптический сигнал на длине волны λ2 от
An optical signal at a wavelength λi of the transmitter 13 is sequentially removed from loop 1 to the receivers 18 of the subscriber units 8, 9, ..., 12. In accordance with Table l, the first coupler 2 in loop 1 transfers the power Pi / N. The signal to the second coupler 3 is attenuated (1 - 1 / N) Pi and the coupler 3 diverts power equal to (1 / (N -I)) (I -
Figure imgf000009_0001
Pi / N, etc. T.O. a chain of taps 2, 3, ..., 6, included in loop 1, selects 18 subscriber units 8, 9, ..., 12 to the receivers exactly in terms of Pj / N optical power. Thereby, the theoretical limit (5) is achieved in the first transmission stream: from the central node to the subscriber nodes. Optical signal at a wavelength of λ 2 from
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) передатчиков 17 абонентских узлов 8, 9,..., 12 вводится ответвителями 2, 3,...,6 в петлю 1. В соответствии с Табл.l i-й ответвитель вводит в линию 1 мощность Рi/i. Оптический сигнал, распространяясь в петле 1, последовательно ослабляется ответвителями с номерами (i+l),(i+2),...,(N -I)5 N и поступает на приёмник 14 центрального узла 7 ослабленным в N раз, независимо от номера i передающего абонента: (P1Zi)(I - l/( i+l))(l - l/(i+2))...(l - IZN) = P1ZN. Т.о. и во втором потоке передачи (от абонентских узлов к центральному узлу) количество абонентских узлов также достигает теоретического предела (5).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) transmitters 17 of the subscriber units 8, 9, ..., 12 are introduced by taps 2, 3, ..., 6 into loop 1. In accordance with Table l, the i-th taps introduces power Pi / i into line 1. The optical signal propagating in loop 1 is sequentially attenuated by couplers with numbers (i + l), (i + 2), ..., (N -I) 5 N and arrives at the receiver 14 of the central node 7 weakened by N times, independently from the number i of the sending party: (P 1 Zi) (I - l / (i + l)) (l - l / (i + 2)) ... (l - IZN) = P 1 ZN. T.O. and in the second transmission stream (from subscriber nodes to the central node), the number of subscriber nodes also reaches the theoretical limit (5).
Среди известных направленных ответвителей, отвечающих требованиям изобретения, следуем выделить ответвители, устроенные по принципу связанных волноводов. Схема такого ответвителя изображена на Фиг.З. Оптические волноводы 31, 32, расположенные параллельно друг другу, взаимодействуют между собой спадающими внешними полями. Взаимодействие волноводов приводит к тому, что мощность моды одного волновода частично передается моде другого волновода. Мощность, переданная в моду волновода 32, имеет вид: [6, cтp.231-236] F2 = F1 [ c2Z(c2 + Δβ2) ] siп2 [z(c2 + Δβ2)1/2] (6) где Fi — мощность на входном порту 33 волновода 31 ;
Figure imgf000010_0001
βi,β2 - фазовые постоянные распространения мод волноводовЗ 1 , 32 соответственно; с - коэффициент связи между модами волноводов.
Among the known directional couplers that meet the requirements of the invention, we should single out the couplers arranged according to the principle of coupled waveguides. A diagram of such a coupler is shown in FIG. Optical waveguides 31, 32 located parallel to each other interact with each other by decreasing external fields. The interaction of the waveguides leads to the fact that the power of the mode of one waveguide is partially transferred to the mode of another waveguide. The power transmitted to the waveguide 32 mode has the form: [6, pp. 231-236] F 2 = F 1 [c 2 Z (c 2 + Δβ 2 )] sip 2 [z (c 2 + Δβ 2 ) 1 / 2 ] (6) where Fi is the power at the input port 33 of the waveguide 31;
Figure imgf000010_0001
βi, β 2 are the phase propagation constants of the waveguide modes Z 1, 32, respectively; c is the coupling coefficient between the waveguide modes.
Коэффициент связи с имеет обратную экспоненциальную зависимость от расстояния d между волноводами и обратно пропорциональную зависимость от длины волны λ.The coupling coefficient c has an inverse exponential dependence on the distance d between the waveguides and inversely proportional to the wavelength λ.
На Фиг.4 представлены графики биения мощности F2 вдоль волновода для двух длин волн λi = 1550 нм и λ2 = 1310 нм дляFigure 4 presents graphs of the runout of power F 2 along the waveguide for two wavelengths λi = 1550 nm and λ 2 = 1310 nm for
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) нормированной мощности Fi= 1. Длины биений Ij, I2 на длинах волн λь λ2 соотносятся следующим образом: 1] : I2 « λj : X2 = 1550/1310 « 1,28. Графики наглядно показывают, что варьируя величинами с, Δβ, и длиной связи L (Фиг.З), всегда можно добиться коэффициентов ответвления oti(λi) и αj(λ2), отвечающих Табл.l. Отметим, что рассмотренные ответвители являются широкополосными устройствами, и соотношения, близкие к указанным в Табл.l, будут выполняться для двух полос: 1550±40 нм и 1310±40 нм. Спектрально зависимые ответвители нашли применение в устройствах частотного уплотнения / разделения (WDM- мультиплексорах), для которых стремятся иметь коэффициенты ответвления α (I1) = 1, α (I2) = 0. Как следует из выражения (6) и графиков, это возможно только при условии соблюдения фазового синхронизма Δβ = 0. Последнее трудновыполнимо на практике, и поэтому WDМ-мультиплексоры всегда имеют избыточные потери, снижающие уровень оптического сигнала на приёмниках сетей, использующих WDМ-мультиплексирование. И, как следствие, сокращается количество абонентских узлов - пропорционально вносимым потерям. Так, использование в аналоге [1] ответвителей αSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) normalized power Fi = 1. The beat lengths Ij , I 2 at wavelengths λ b λ 2 are correlated as follows: 1]: I 2 "λj: X 2 = 1550/1310" 1.28. The graphs clearly show that by varying the values of c, Δβ, and the bond length L (Fig. H), it is always possible to achieve branch coefficients oti (λi) and αj (λ 2 ) corresponding to Table.l. Note that the couplers considered are broadband devices, and ratios close to those indicated in Table l will be fulfilled for two bands: 1550 ± 40 nm and 1310 ± 40 nm. Spectrally dependent couplers have found application in frequency multiplexing / separation devices (WDM multiplexers), for which they tend to have branch coefficients α (I 1 ) = 1, α (I 2 ) = 0. As follows from expression (6) and graphs, this it is possible only if phase synchronism is observed Δβ = 0. The latter is difficult to practice in practice, and therefore WDM multiplexers always have excessive losses that reduce the level of the optical signal at receivers of networks using WDM multiplexing. And, as a result, the number of subscriber nodes is reduced in proportion to the losses introduced. Thus, the use of α couplers in the analogue of [1]
(λi) = 1/2 ведет, как минимум, к сокращению вдвое количества абонентских узлов. В то же время указанный недостаток ответвителей незначительно влияет на общее количество абонентских узлов в изобретении, так как приводит к сокращению только двух крайних в петле (Фиг.l) абонентских узлов (см. Табл.l).(λi) = 1/2 leads, at a minimum, to halving the number of subscriber nodes. At the same time, the indicated drawback of the couplers does not significantly affect the total number of subscriber nodes in the invention, since it leads to the reduction of only two extreme subscriber nodes in the loop (Fig. 1) (see Tab. 1).
Работа заявленной сети Фиг.1 основана на том же принципе, что и работа сетей, известных как PON (Раssivе Орtiсаl Nеtwоrks) [2, cтp.469- 478]The operation of the claimed network Figure 1 is based on the same principle as the operation of networks known as PON (Network Ortisal Networks) [2, p. 469- 478]
Центральный узел OLT (Орtiсаl Liпе Теrmiпаl) 7 принимает данные со стороны магистральных сетей через интерфейсы подключения SNIThe OLT central unit (Ortisal Lipi Thermal) 7 receives data from the backbone networks via SNI connection interfaces
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) (Sеrviсе Nоdе Iпtеrfасеs) и формирует первый поток (аналогичный нисходящему потоку в PON) к абонентским узлам ONU (Орtiсаl Nеtwоrk Uпit) 8, 9,..., 12 по петле 1. При этом используется любой из известных в PON технологиях способов формирования потока, например, синхронной передачей с разделением во времени TDM (Тimе Divisiоп Мultiрlехiпg) сигналов, предназначенных разным абонентским узлам 8, 9,..., 12. Передатчик 13 в этом случае работает на фиксированной длине волны λi=1550 нм, и все фильтры 24, 25,..., 28 настроены на эту длину волны λь Второй поток (аналогичный восходящему потоку в PON) от абонентских узлов 8, 9,..., 12 к приёмнику 14 центрального узла 7 формируется способом синхронного доступа с временным разделением TDMA (Тimе Divisiоп Мultiрlехiпg Ассеss) сигналов от передатчиков 18 абонентских узлов 8, 9,..., 12. При этом передача ведется на длине волны λ2=1310 нм и каждому абонентскому узлу 8,9,..., 12 устанавливается индивидуальное расписание с учетом удаленности узла от приёмника 14. Селективные фильтры 24, 25,..., 28 на длину волны λj и заграждающий фильтр 29 на ту же длину волны λi выполняют в сети функцию разделения потоков, распространяющихся в петле 1 по одному направлению (на Фиг.l по часам).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) (Servis Node Iperfacs) and forms the first stream (similar to the downstream in PON) to ONU subscriber nodes (Ortisal Network Upit) 8, 9, ..., 12 by loop 1. In this case, any of the known methods of forming the stream is used in PON technologies , for example, synchronously transmitting with time division TDM (Time Divisiop Multiplekhipg) signals intended for different subscriber units 8, 9, ..., 12. The transmitter 13 in this case operates at a fixed wavelength λi = 1550 nm, and all filters 24 , 25, ..., 28 are set to the wavelength λ s second flow (similar to the upward flow in PON) of subscriber nodes 8, 9, ..., 12 to the receiver 14 of the central node 7 is formed by the method of synchronous access with time division TDMA (Time Divisiop Multifunctional Assess) signals from the transmitters 18 subscriber nodes 8, 9, ..., 12. In this case, the transmission conducted at a wavelength of λ 2 = 1310 nm and each subscriber node 8,9, ..., 12 sets an individual schedule taking into account the distance of the node from the receiver 14. Selective filters 24, 25, ..., 28 at a wavelength of λj and a barrier filter 29 for the same wavelength λi perform the function of separating the flows propagating in the loop 1 in one direction (in FIG. 1 by the clock).
В сети без фильтров 24, 25,..., 28 и 29 передача осуществляется чередованием временных циклов первого и второго потоков (низкоскоростной режим работы сети). В заявленной сети также возможна передача частотно-временными пакетами сигналов [7, cтp.250]. В первом потоке временные позиции сигналов, предназначенные разным абонентским узлам 8, 9,..., 12, передаются на разных длинах волн λц, λiг,..., λiN перестраиваемого лазера передатчика 13. Фильтры 24, 25,..., 28 настроены на длины волн λцs λi2j...; λш соответственно. Во втором потоке передача от абонентскихIn a network without filters 24, 25, ..., 28 and 29, transmission is carried out by alternating time cycles of the first and second flows (low-speed network operation mode). In the claimed network, it is also possible to transmit frequency-time packets of signals [7, p. 250]. In the first stream, the temporary positions of the signals intended for different subscriber units 8, 9, ..., 12 are transmitted at different wavelengths λc , λig , ..., λi N of the tunable transmitter laser 13. Filters 24, 25, ..., 28 tuned to wavelengths λc s λi 2j ...; λш, respectively. In the second stream, transmission from subscriber
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) узлов 8, 9,... ,12 к приёмнику 14 центрального узла 7 ведется на одной длине волны λ2 методом синхронного доступа с разделением во времени TDMA. Известно, что петлевая (кольцевая) архитектура сети с резервной линией передачи обеспечивает надежную защиту трафика. Решение задачи резервирования в заявленной сети может быть осуществлено разными путями. Наиболее простое решение заключается в полном дублировании основной сети резервным сегментом со встречным направлением передачи в петле. Возможны также дублирования только пассивной петли, или, одновременно с этим - частичное дублирование активных компонентов сети, например, передатчиков в узлах.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) nodes 8, 9, ..., 12 to the receiver 14 of the central node 7 is conducted at the same wavelength λ 2 by the method of synchronous access with time division TDMA. It is known that a loopback (ring) network architecture with a backup transmission line provides reliable traffic protection. The solution to the backup task in the claimed network can be implemented in different ways. The simplest solution is to completely duplicate the main network with a backup segment with the opposite direction of transmission in the loop. Duplication of only the passive loop is also possible, or, at the same time, partial duplication of active network components, for example, transmitters in nodes, is possible.
Именно такое решение схематично представлено на Фиг.5. Пассивная волоконно-оптическая сеть содержит основную петлю 51 и резервную петлю 52 с противоположными направлениями передачи в петле. Центральный узел 53 содержит передатчик 57 и приёмник 58, связанные с основной петлей 51; и передатчик 59 и приёмник 60, связанные с резервной петлей 52. Каждый абонентский узел 54, 55, 56 содержит первый передатчик 67, второй передатчик 68 и приёмник 69. Передатчик 67 через соответствующий ответвитель 61, 62, или 63 оптически связан с основной линией передачи 51. Передатчик 68 через соответствующий ответвитель 64, 65 или 66 оптически связан с резервной линией 52. Приёмник 69 каждого абонентского узла 54, 55, 56 оптически связан одновременно с основной и резервной петлями 51,52.Such a solution is schematically represented in FIG. 5. The passive fiber optic network comprises a main loop 51 and a backup loop 52 with opposite transmission directions in the loop. The central node 53 comprises a transmitter 57 and a receiver 58 connected to the main loop 51; and a transmitter 59 and a receiver 60 associated with the backup loop 52. Each subscriber unit 54, 55, 56 includes a first transmitter 67, a second transmitter 68, and a receiver 69. The transmitter 67 is optically coupled to a main transmission line through a corresponding coupler 61, 62, or 63 51. The transmitter 68 through an appropriate coupler 64, 65 or 66 is optically coupled to the backup line 52. The receiver 69 of each subscriber unit 54, 55, 56 is optically coupled simultaneously with the primary and backup loops 51.52.
Ответвители 61, 62, 63 основной петли 51 и ответвители 64, 65, 66 резервной петли 52 имеют спектрально-зависимые коэффициенты ответвления в соответствии с Табл.1.The taps 61, 62, 63 of the main loop 51 and the taps 64, 65, 66 of the backup loop 52 have spectrally dependent branch coefficients in accordance with Table 1.
При обрыве оптического волокна в основной петле 51 передача на время ремонта ведется по резервной петле 52. В случаеIf the optical fiber is broken in the main loop 51, transmission for the duration of the repair is performed through the backup loop 52. In the case of
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) одновременного обрыва оптических волокон в петлях 51, 52 (на Фиг.5 в точках 70,71) трафик полностью восстанавливается передачей в оставшихся от петли «xвocтax», как в двухволоконных линейных шинах. В левом «xвocтe» работают передатчики 67 абонентских узлов, в правом «xвocтe» - передатчики 68 (на Фиг.5 маршрут передач указан пунктиром).SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) simultaneous breakage of optical fibers in loops 51, 52 (in Fig. 5 at points 70.71), traffic is completely restored by transmission in the remaining “xvostax” loops, as in two-fiber linear buses. Transmitters 67 of the subscriber units work in the left “x”, the transmitters 68 in the right “x” (in Fig. 5, the transmission route is indicated by a dotted line).
Заявленная сеть, несмотря на петлевую архитектуру, может рассматриваться как вариант PON сети. То есть она полностью совместима с аппаратными и программными продуктами, выпускаемыми промышленностью для PON технологии.The claimed network, despite the loopback architecture, can be considered as a variant of the PON network. That is, it is fully compatible with hardware and software products released by the industry for PON technology.
С другой стороны, изобретение имеет преимущество перед известнымиOn the other hand, the invention has an advantage over the known
PON сетями с древовидной архитектурой в экономии оптического волокна, простоте мониторинга при эксплуатации сети и доступности (защите трафика). Следовательно, промышленное применение изобретения будет экономически обоснованной альтернативой известным сетям.PON networks with a tree-like architecture in saving optical fiber, ease of monitoring during network operation and availability (traffic protection). Therefore, the industrial application of the invention will be a cost-effective alternative to known networks.
Использованные источники.Used sources.
1. Патент US 5.574 584, кл.359-125, 1996 г.публ. 2. Фриман P. Волоконно-оптические системы связи. 2-е дополнительное изд.: Пер.с англ. под ред.Н.Н.Слепова - M.:1. Patent US 5.574 584, CL 359-125, 1996 publ. 2. Freeman P. Fiber-optic communication systems. 2nd additional edition: Transl. From English. edited by N.N. Slepov - M .:
Техносфера, 2004 г.Technosphere, 2004
3. Патент RU 2 264692. HO4B 10/12, 2005 г.публ.3. Patent RU 2 264692. HO4B 10/12, 2005 publ.
4. Патент GB 2 154 091. HO4B 9/00, 1985 г.публ. 5. Патент US 5.576.875, кл.359-125, 1996 г.публ.4. GB 2,154,091. HO4B 9/00, 1985 publ. 5. Patent US 5.576.875, cl. 359-125, 1996 publ.
6. Х.-Г. Унгер Планарные и волоконные оптические волноводы / Пер.с англ. В.В.Шевченко - M.: Мир, 1980 г.6. H.-G. Unger Planar and fiber optical waveguides / Transl. From English. V.V. Shevchenko - M .: Mir, 1980.
Телекоммуникационные системы и сети: Учебное пособие в 3 т. Том 8. - Мультисервисные сети; под ред.проф.В.П.Шувалова.- M.: Горячая линия - Телеком, 2005 г.Telecommunication systems and networks: Textbook in 3 vols. Volume 8. - Multiservice networks; Edited by Prof. V.P. Shuvalov. - M.: Hotline - Telecom, 2005.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения: Claim:
1. Пассивная волоконно-оптическая сеть, содержащая однонаправленную волоконно-оптическую петлю и N направленных ответвителей, расположенных в разных точках петли, центральный узел и множество абонентских узлов, передатчик центрального узла оптически связан с началом волоконно-оптической петли, а приёмник — с её концом, передатчик и приёмник каждого абонентского узла оптически связаны с волоконно-оптической петлёй через соответствующий направленный ответвитель, каждый ответвитель одной парой из входного и выходного портов включен в волоконно-оптическую петлю, а другая пара из входного и выходного портов предназначена для соединения, соответственно, с передатчиком и приёмником абонентского узла, отличающаяся тем, что направленные ответвители от первого к последнему, в порядке их расположения от начала к концу волоконно-оптической петли, выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления на длине волны излучения передатчика центрального узла и с убыванием коэффициентов ответвления на длине волны излучения передатчика любого абонентского узла.1. A passive fiber optic network containing a unidirectional fiber optic loop and N directional couplers located at different points of the loop, a central node and a plurality of subscriber nodes, the transmitter of the central node is optically connected to the beginning of the fiber optic loop, and the receiver to its end , the transmitter and receiver of each subscriber unit are optically connected to the fiber optic loop through a corresponding directional coupler, each coupler is included in one pair of input and output ports in a loop-optical loop, and another pair of input and output ports is designed to connect, respectively, to the transmitter and receiver of the subscriber unit, characterized in that the directional couplers from the first to the last, in the order of their arrangement from the beginning to the end of the fiber-optic loop, performed with increasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of the central node and with decreasing branch coefficients at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber unit.
2. Сеть по п.l отличающаяся тем, что направленные ответвители выполнены с возрастанием коэффициентов ответвления в последовательности: 1/N, 1/(N-I),..., 1/3, 1/2, 1 на длине волны излучения передатчика центрального узла и с убыванием коэффициентов ответвления в последовательности: 1, 1/2, 1/3,..., 1/(N-I), 1/N на длине волны излучения передатчика любого абонентского узла.2. The network according to claim 1, characterized in that the directional couplers are made with increasing branch coefficients in the sequence: 1 / N, 1 / (NI), ..., 1/3, 1/2, 1 at the radiation wavelength of the central transmitter node and with decreasing branch coefficients in the sequence: 1, 1/2, 1/3, ..., 1 / (NI), 1 / N at the radiation wavelength of the transmitter of any subscriber unit.
З.Сеть по п.l или 2, отличающаяся тем, что каждый направленный ответвитель выполнен на двух связанных оптических волноводах, концы которых образуют две пары из входного и выходного портов.C. Network according to claim 1 or 2, characterized in that each directional coupler is made on two connected optical waveguides, the ends of which form two pairs of input and output ports.
4.Ceть по п.l, отличающаяся тем, что приёмник каждого абонентского узла снабжен селективным фильтром на ту или другую длину волны излучения передатчика центрального узла, а приёмник центрального узла снабжён заграждающим фильтром для тех же длин волн.4. The network according to claim 1, characterized in that the receiver of each subscriber unit is equipped with a selective filter for one or another radiation wavelength of the transmitter of the central node, and the receiver of the central node is equipped with a blocking filter for the same wavelengths.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2006/000710 2006-01-27 2006-12-28 Passive fibre-optic network WO2007086777A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006102326 2006-01-27
RU2006102326/09A RU2310278C1 (en) 2006-01-27 2006-01-27 Passive fiber-optic network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007086777A1 true WO2007086777A1 (en) 2007-08-02

Family

ID=38309478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000710 WO2007086777A1 (en) 2006-01-27 2006-12-28 Passive fibre-optic network

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2310278C1 (en)
WO (1) WO2007086777A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8837943B2 (en) 2011-01-10 2014-09-16 Ntt Docomo, Inc. Communication system and method for directly transmitting signals between nodes of a communication system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8483563B2 (en) * 2009-12-16 2013-07-09 Futurewei Technologies, Inc. Header error control protected ten gigabit passive optical network downstream frame synchronization pattern
RU2454707C1 (en) * 2011-02-15 2012-06-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Apparatus for synchronising optical signal sources
RU2548162C2 (en) * 2013-07-09 2015-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт связи" (ФГУП ЦНИИС) Highly reliable optical ring network

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412727A2 (en) * 1989-08-08 1991-02-13 AT&T Corp. Optical communication system
US5576875A (en) * 1994-04-13 1996-11-19 France Telecom Telecommunications network organized in reconfigurable wavelength-division-multiplexed optical loops
RU2259635C2 (en) * 2003-08-25 2005-08-27 Попов Александр Геннадьевич Local fiber-optic network and internetwork

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0412727A2 (en) * 1989-08-08 1991-02-13 AT&T Corp. Optical communication system
US5576875A (en) * 1994-04-13 1996-11-19 France Telecom Telecommunications network organized in reconfigurable wavelength-division-multiplexed optical loops
RU2259635C2 (en) * 2003-08-25 2005-08-27 Попов Александр Геннадьевич Local fiber-optic network and internetwork

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8837943B2 (en) 2011-01-10 2014-09-16 Ntt Docomo, Inc. Communication system and method for directly transmitting signals between nodes of a communication system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2310278C1 (en) 2007-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102439998B (en) Passive optical network system and downlink transmission method thereof
US10038946B2 (en) Optical network and method for processing data in an optical network
CN101826919B (en) Mixed type passive optical network structure and method for positioning and restoring faults thereof
CN101098206B (en) Passive optical network system and light path processing method
US10097907B2 (en) Systems and methods of wavelength division multiplex passive optical networking
WO2005098994A1 (en) Thread-type flexible battery
WO2005078977A1 (en) System and apparatus for a carrier class wdm pon for increased split number and bandwidth
KR100432310B1 (en) Optical node of optical bus network
WO2007086777A1 (en) Passive fibre-optic network
JP2006279680A (en) System and method for optical transmission
EP1151567B1 (en) Optical add/drop multiplexer
US5694499A (en) Optical crossconnect
CN213094407U (en) Fusion deployment system of quantum time-frequency network in PON (passive optical network)
JP3308148B2 (en) Optical submarine cable branching device for WDM communication system and WDM optical submarine cable network using the same
RU2372726C2 (en) Double passive fibre-optic network
RU2423000C1 (en) Double passive fibre-optic network
JP4430045B2 (en) Method of adding wavelength used in optical wavelength division multiplexing network
Kaur et al. Entirely passive remote node design and system architecture for bus topology based 80Gbps symmetrical NG-PON2
US20030025968A1 (en) OCDM detection device
US20030086151A1 (en) Bidirectional coding splitter
RU2781917C1 (en) Apparatus and method for wayside communication
CN218734331U (en) Multiplexing/demultiplexing module and optical transmission device
RU2423797C1 (en) Double passive fibre-optic network
CN104320179A (en) Point of tangency of tangent ring remote node device in wavelength division multiplexing passive optical network system
TWI792618B (en) Optical filtering system and optical filtering method for shared fiber

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06847425

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1