СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В ПАССИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ Российский патент 1999 года по МПК H04B10/12 

Изобретение касается способа передачи сигналов в пассивной оптической системе дальней связи.

Новейшие разработки техники связи ведут на уровне абонентских линий к пассивным оптическим системам дальней связи, в которых соответственно множество децентральных устройств (абонентских точек или соответственно объединяющих множество абонентских точек, так называемых дистанционных блоков Distant Units) через собственную световодную соединительную линию соединено с оптическим разветвителем, который непосредственно или по меньшей мере через еще один дополнительный оптический разветвитель через световодную шину соединен с общим световодным вводом - в частности, представленного коммутационной станцией - центрального устройства (EP-A-0171080; ISSLS'SS, Conf. Papers 9.4.1...5; BR Telecom Technol. J. 17(1989)2, 100...113).

Передачу сигналов в такой пассивной оптической системе дальней связи в направлении от центрального устройства к децентральным устройствам можно производить в виде TDM- (уплотненного по времени) потока элементов сигнала, из которого каждое децентральное устройство принимает только элементы сигнала, предназначенные только именно для этого децентрального устройства, а передачу сигналов в направлении от децентральных устройств к центральному устройству можно производить по TDMA (с доступом к уплотненному по времени потоку элементов сигнала) -способу, в соответствии с этим децентральное устройство синхронно передает каждый пакет сигналов (Burst) с помощью индивидуально настроенного, исходя от центрального устройства, устройства задержки (смотри заявку DE-A1-4016359).

Передачу сигналов в направлении от центрального устройства к децентральным устройствам "downstream" ("вниз по потоку") и передачу сигналов в направлении от децентральных устройств к центральному устройству "upstream" ("вверх по потоку") можно при этом также производить в том же самом окне длин волн (например, по способу передачи одновременного двухстороннего разговора на одинаковой длине волн при 1, 3 мкм).

В этой связи известна (например, из IEICE TRANS. COMMUN., E75-B (1992) 9, 841. ..848, или из J. Dig. and Anal. Commun. Sys. 5(1992), 77...83) пассивная оптическая система дальней связи, в которой для downstream-передачи сигналов в направлении от центрального устройства к децентральным устройствам в электрооптическом преобразователе (лазерном диоде) центрального устройства передаваемый свет модулируют по интенсивности PSK (по методу фазовой манипуляции ФМн)-модулированным импульсным сигналом и в которой для upstream-передачи сигналов в направлении от децентральных устройств к центральному устройству в электрооптических преобразователях (лазерных диодах) децентральных устройств излучаемый свет модулируют по интенсивности сигналом исходной полосы.

Таким образом, становится возможным спектральное разделение сигналов различных направлений передачи в электрической части приемников; помехи в результате повышенного дробового шума, амплитудного шума (RIN-Relative intensity Noise) источника света и возможный гетеродинный эффект при этом не подавляются. Так как в upstream-направлении имеет место подобный пакету сигнал в исходной полосе частот, обычно, в частности, при различных уровнях сигналов, поступающих от отдельных децентральных устройств в центральное устройство, необходимы особые меры для обеспечения быстрого, правильного по времени и амплитуде срабатывания приемника центрального устройства, например, CMI(Codet Mark- Inversion)-канальное кодирование, что влечет за собой повышенную шаговую скорость и связанную с этим повышенную потребность в ширине полосы, а также в результате этого более низкую чувствительность приемника.

В основе изобретения лежит задача избежания выше описанных недостатков способа передачи сигналов в системе дальней связи названного вида.

Изобретение касается способа передачи сигналов в пассивной оптической системе дальней связи, в которой соответственно множество децентральных устройств, в частности абонентских точек или соответственно объединяющих множество абонентских точек, так называемых дистанционных блоков Distant Units, через собственную световодную соединительную линию соединено с оптическим разветвителем, который непосредственно или по меньшей мере через еще один дополнительный оптический разветвитель через световодную шину соединен с общим световодным вводом, в частности, представленного коммутационной станцией центрального устройства, причем downstream-передачу сигналов от центрального устройства к децентральным устройствам производят в DMM-потоке элементов сигнала, из которого каждое децентральное устройство принимает только элементы сигнала, предназначенные именно для этого децентрального устройства, а upstream- передачу сигналов от децентральных устройств к центральному устройству производят в пакетном режиме по TDMA-способу; этот способ передачи сигналов в системе дальней связи для решения поставленной задачи отличается согласно изобретения тем, что для модуляции интенсивности света, выходящего от электрооптического преобразователя (лазерного диода) соответствующего децентрального устройства при upstream-передаче сигналов, в децентральных устройствах модулируют в цифровой форме соответственно электрический сигнал несущей частоты, предпочтительно частоты f_T = n•f_B, где f_B - скорость передачи битов полезного сигнала, соответствующим полезным сигналом с исходным кодированием, и модулированный таким образом электрический сигнал обуславливает модуляцию интенсивности.

Изобретение позволяет предпочтительным образом при избежании выше названных недостатков, при upstream-передаче пакетированных сигналов со стороны приемника, во-первых, обеспечить передачу верхних частот, а во-вторых, при соответственно выбранной частоте несущей обеспечить простое восстановление тактовых импульсов или соответственно синхронизацию и таким образом делает возможным быстрое, правильное как по амплитуде, так и по времени срабатывание приемника центрального устройства; при этом, если в дальнейшем развитии изобретения электрический сигнал несущей является PSK-модулированным, может быть достигнута принципиально такая же чувствительность при приеме, как и при (некодированной) передаче сигналов в исходной полосе частот.

Если в дальнейшем развитии изобретения электрический сигнал несущей модулируют полезным сигналом по методу DPSK (Differential Phase shift Keying), то в центральном устройстве со стороны приема можно отказаться от синхронизации несущей, причем при частоте появления ошибок в двоичных разрядах порядка 10^-9 получается потеря только порядка 0, 5 дБ.

В downstream-направлении при дальнейшем развитии изобретения свет, излучаемый электрооптическим преобразователем (лазерным диодом) центрального устройства при downstream-передаче сигналов, модулируют по интенсивности NRZ-сигналом исходной полосы (двоичный сигнал без возвращения к нулю БВН), в частности, скремблированным (преобразованным в псевдослучайную последовательность) NRZ-сигналом, чтобы обеспечить надежное восстановление тактовых импульсов в децентральном устройстве.

Из восстановленного приемного тактового сигнала децентрального устройства, наконец, можно при дальнейшем развитии изобретения путем умножения частоты получить упомянутый сигнал несущей.

Дальнейшие особенности изобретения видны из последующего описания на основании чертежа, на котором схематически представлена двунаправленная световодная система дальней связи для реализации способа согласно изобретению.

В представленной схематично на чертеже двунаправленной световодной системе дальней связи пассивная (предпочтительно, одномодовая) световодная шинная сеть расположена между центральным устройством дальней связи CU, в случае которого может идти речь, например, о коммутационной станции, и равным, например, 64 множеством децентральных устройств дальней связи DU1,..., DUn. Такими децентральными устройствами дальней связи могут быть абонентские точки или соответственно объединяющие множество абонентских точек, так называемые дистанционные блоки Distant Units, то есть снабженные электрооптическим передающим преобразователем LD и оптоэлектрическим приемным преобразователем PD интерфейсные устройства, которые при необходимости с помощью расположенного на электрической стороне передающего или соответственно приемного преобразователя, не представленного на чертеже мультиплексора или соответственно демультиплексора, могут объединять или соответственно разделять, например, до 32 ISDN-B-каналов.

В такой световодной системе дальней связи децентральные устройства DU через одноволоконную световодную шину OB связаны с общим световодным мультиплексным вводом центрального устройства дальней связи CU; принадлежащие отдельным децентральным устройствам DU1,..., DUn световодные соединительные линии OAL1,., OALn могут при этом через - например, размещенные в кабельных распределительных киосках - пассивные оптические разветвители V быть соединенными с соответствующей световодной шиной OB, а именно или непосредственно, или также через другие такие разветвители. В качестве оптических разветвителей могут при этом применяться, например, проходные смесители или оптические направленные ответвители. Как показано на чертеже, возможным является так же, как это само по себе известно (например, из EP-A-0171080), предусматривать общие для множества световодных соединительных линий (OAL) оптические разветвители.

В представленной схематично на чертеже системе дальней связи децентральные устройства дальней связи DU1,., DUn могут быть снабжены соответственно оптоэлектрическим приемным преобразователем PD с PIN-диодом и электрооптическим передающим преобразователем LD с лазерным диодом; для развязки электрооптического передающего преобразователя LD и оптоэлектрического приемного преобразователя PD и тем самым также для разделения направления, между соответствующей световодной соединительной линией OAL-OB с одной стороны и оптоэлектрическими приемными преобразователями PD и электрооптическими передающими преобразователями LD с другой стороны введен мультиплексор длин волн WDW.

В децентральных устройствах DU1,..., DUn для модуляции интенсивности излучаемого электрооптическим преобразователем LD соответствующего децентрального устройства DU для upstream- передачи сигнала света подведенный по линии сигнала несущей t к цифровому модулятору Mod, предпочтительно DPSK-модулятору, сигнал несущей модулируют в цифровой форме подведенным по линии полезного сигнала с от кодирующего устройства Cod к цифровому модулятору Mod кодированным в исходном коде полезным сигналом. Таким образом модулированный электрический сигнал тогда обуславливает в примере выполнения после фильтрации верхних частот в фильтре верхних частот HP и последующего усиления модуляцию интенсивности излучаемого электрооптическим преобразователем LD света. При этом фильтрация верхних частот вызывает уменьшение отраженного в оптической сети сигнала помех, содержащего попадающую обратно к оптоэлектрическому приемному преобразователю PD децентрального устройства DU световую волну и нагруженного модуляцией со стороны передачи.

В обратном направлении передачи в центральном устройстве CD для модуляции интенсивности излучаемого электрооптическим преобразователем LD центрального устройства CD для downstream-передачи сигнала света целесообразно появляющийся в форме NRZ (Non Return to Zero)-сигнала исходной полосы полезный сигнал по линии полезного сигнала nrz вначале подводят к скремблеру Scr, чтобы затем в виде скремблированного NRZ-сигнала после фильтрации нижних частот в фильтре нижних частот TP и последующего усиления подвести его к модуляционному входу электрооптического преобразователя LD. При этом фильтрация нижних частот вызывает уменьшение отраженного в оптической сети сигнала помех, содержащего попадающую обратно к оптоэлектрическому приемному преобразователю APD центрального устройства СU световую волну и нагруженного модуляцией со стороны передачи.

После передачи в пассивной оптической сети OB-OAL в децентральных устройствах DU1, . , DUn световой сигнал, принятый в downstream-направлении в приемнике на PIN-фотодиоде PD соответствующего децентрального устройства DU преобразуют в электрический сигнал; электрический сигнал затем - в соответствии с чертежом после усиления и фильтрации исходной полосы в фильтре нижних часто LP - подводят к выполненному с триггером Шмитта блоку принятия решения Ed, где его считывают и восстанавливают по амплитуде, чтобы, наконец, снова дескремблировать его в последующем дескремблере Descr.

Для считывания подлежащего восстановлению по амплитуде в дескремблере Descr приемного сигнала в тактовом генераторе C1 восстанавливают такт приемного сигнала. Появляющийся на выходе c1 тактового генератора C1, восстановленный тактовый сигнал может также использоваться для получения несущего сигнала для upstream-передачи. В умножителе частоты f/nf тактовая частота f_B умножается в n-раз; тогда на выходе t умножителя частоты f/nf появляется сигнал несущей частоты с частотой f_T = n•f_B. Если это происходит во всех децентральных устройствах DU1, . . ., DUn, то частоты несущей всех децентральных устройств в рамках точности восстановления такта являются равными. Сигнал несущей частоты t, который для n = 2, например, может иметь частоту 140 МГц и для n = 4, например, может иметь частоту 280 МГц, тогда модулируют по фазе в цифровом модуляторе Mod соответствующего децентрального устройства DU полезным сигналом, а именно модулируют предпочтительно по методу DPSK (Differential Phase Shift Keying). Так как при DPSK-модуляции информация заключается в появлении или непоявлении смены фаз, то подведенный от кодирующего устройства Cod по линии полезного сигнала с полезный сигнал должен быть кодирован соответственно в исходном коде. Модулированный сигнал, как уже пояснялось выше, вызывает модуляцию интенсивности излучаемого от соответствующего децентрального устройства DU в upstream-направлении света.

После оптической передачи в пассивной оптической сети OAL-OB в центральном устройстве CU принимаемый в upstream- направлении световой сигнал преобразуют в предпочтительно выполненном в виде лавинного фотодиода электрооптическом преобразователе APD в электрический сигнал, который после усиления и прохождения через полосовой фильтр BP снова демодулируют. Так как ВЧ-демодуляторы работают обычно при определенных уровнях, то при различных уровнях принимаемого от отдельных децентральных устройств DU1,..., DUn сигнального пакета необходимо производить регулирование уровня. На чертеже с этой целью показано, что между полосовым фильтром BP и последующей схемой демодулятора может быть введена AGC (Automatic Gain Control)-схема.

DPSK-демодулятор может быть выполнен, как это также показано на чертеже, с умножителем М, к которому подлежащий демодуляции сигнал подводят, во-первых, непосредственно, а во- вторых, через 1-битовое звено задержки V1; как далее следует из чертежа, за умножителем М включен фильтр нижних частот PL, который, наконец, ведет к блоку принятия решения Ec для принимаемого сигнала.

Если, как пояснялось выше, несущая частота f_T = n•f_B, где f_B - скорость передачи битов полезного сигнала, то в центральном устройстве CU путем обратного восстановления несущей и деления частоты восстанавливают тактовый сигнал и используют его для временного управления блока принятия решения Ec. На чертеже с этой целью показано, что появляющийся на выходе AGC-схемы электрический приемный сигнал центрального устройства CU подводят также к квадратору Q, который со стороны выхода через полосовой фильтр BPq ведет к 1: 2n-делителю частоты ; частотно-преобразованный сигнал после повторной полосовой фильтрации тогда образует тактовый сигнал для амплитудного блока принятия решения Ec центрального устройства CU.

В пассивной оптической системе дальней связи описанного вначале типа передача сигналов согласно изобретению возможна со скоростью передачи битов порядка 70 Мбит/сек при коэффициенте расщепления 64 и длине соединений 10 км. Далее существует возможность электрического спектрального разделения downstream- и upstream-сигналов, что может иметь значение для двунаправленной передачи сигналов по одному и тому же световодному волокну. Изобретение однако не ограничивается двунаправленной передачей сигналов в одноволоконных системах дальней связи, а представляет собой также альтернативу для канального кодирования в пассивных оптических системах дальней связи со световодными парами волокон для интерактивных служб.

В пассивной оптической системе дальней связи при upstream-передаче сигналов электрический сигнал несущей частоты модулируют по DPSK-методу, после чего модулированный таким образом электрический сигнал вызывает модуляцию интенсивности излучаемого света, при передаче вверх сигналов излучаемый свет модулируют по интенсивности предпочтительно скремблированным NRZ-сигналом основной полосы. Сигнал несущей частоты выводят путем умножения частоты из восстановленного сигнала приемного такта децентрального устройства. Техническим результатом является обеспечение передачи верхних частот, простое восстановление тактовых импульсов и оперативное срабатывание приемника центрального устройства. 10 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ передачи сигналов в пассивной оптической системе дальней связи, в которой множество децентральных устройств соответственно через собственную световодную соединительную линию соединены с оптическим разветвителем, который непосредственно или по меньшей мере через еще один дополнительный оптический разветвитель через световодную шину соединен с общим световодным вводом центрального устройства дальней связи, причем передачу сигналов вниз от центрального устройства в направлении к децентральным устройствам производят в TDM-пoтoкe элементов сигнала, из которого каждое децентральное устройство принимает только предназначенные именно для этого децентрального устройства элементы сигнала, а передачу сигналов вверх в направлении от децентральных устройств к центральному устройству производят в пакетном режиме по TDMA-способу, отличающийся тем, что для модуляции интенсивности света, выходящего от электрооптического преобразователя соответствующего децентрального устройства при передаче сигналов вверх в направлении от децентральных устройств к центральному устройству, в децентральных устройствах соответственно электрический сигнал несущей частоты модулируют в цифровой форме соответствующим полезным сигналом с исходным кодированием и модулированный таким образом электрический сигнал вызывает модуляцию интенсивности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что децентральные устройства выполнены в виде абонентских точек или соответственно объединяющих множество абонентских точек, так называемых дистанционных блоков. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что центральное устройство выполнено в виде коммутационной станции. 4. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что сигнал несущей частоты имеет частоту f_T = n • f_B, где f_B - скорость передачи битов полезного сигнала. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что электрический сигнал несущей модулируют полезным сигналом по методу манипуляции при помощи вращения фазы. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что электрический сигнал несущей модулируют полезным сигналом по дифференциальному методу манипуляции при помощи вращения фазы. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что модулированный электрический сигнал вызывает после фильтрации высоких частот модуляцию интенсивности. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что излучаемый электрооптическим преобразователем центрального устройства при передаче сигналов вниз в направлении от центрального устройства к децентральным устройствам свет модулируют по интенсивности NRZ-сигналом исходной полосы. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что скремблированный NRZ-сигнал вызывает модуляцию интенсивности. 10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что при необходимости скремблированный NRZ-сигнал вызывает после фильтрации нижних частот модуляцию интенсивности. 11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что сигнал несущей отводят путем умножения частоты из восстановленного сигнала приемного такта децентрального устройства.