Данное изобретение относится к системе для контроля волоконно-оптического кабеля. В частности, это изобретение касается системы для контроля волоконно-оптического кабеля, подсоединенного между передающим и принимающим оптические сигналы оборудованием; эта система подключена к центральному управляющему устройству посредством шины и включает в себя компактные электрические приборы для измерения мощности оптического излучения, которые постоянно соединены с противоположными концами волоконно-оптического кабеля.
Это изобретение также относится к способу контроля волоконно-оптического звена, которое включает вышеупомянутую систему контроля. Кроме того, изобретение относится к компактным электрооптическим приборам для измерения мощности оптического излучения, которые постоянно подключены к сети волоконно-оптических кабелей; эти устройства имеют оптический вход и оптический выход так же, как и электрический вход и электрический выход, и представляют собой такой тип приборов, которые содержат цепь для измерения мощности оптического излучения, вход которой соединен с оптическим входом, а выход - с электрическим выходом, причем электрический выход дает значение рабочей мощности оптического излучения, пропускаемой через волоконно-оптический кабель.
Как известно, волоконно-оптические кабели широко используются в телекоммуникационных сетях. Фактически, обмен информацией с помощью таких оптических средств может улучшить качество телекоммуникационных систем в целом и их скорость передачи. В этой конкретной области применения существует необходимость быстрого устранения помех, особый интерес представляет возможность предотвращения возникновения сбоев посредством выявления изменений в затухании в каждом волоконно-оптическом кабеле, рассматриваемых как неоспоримое свидетельство ухудшения кабельного звена. С этой целью предусмотрены устройства контроля волоконно-оптических систем, которые дают полезную информацию об оценке характеристик кабеля.
Первое известное техническое решение обеспечивает измерение затухания в волоконно-оптическом кабеле в "нерабочем режиме", то есть в кабеле, который отключен от оборудования, с которым он обычно связан, данное известное решение основано на использовании измерительной системы, которая моделирует систему передатчик-приемник и подает тест-сигнал на волоконно-оптический кабель. Состояние кабеля может быть проверено замерами переданных и принятых сигналов.
Однако это решение не позволяет проверять состояние волоконно-оптических кабелей в "режиме работы", то есть во время их нормального функционирования. Кроме того, управление каждым кабелем и всей сетью в целом требует времени.
Второе известное техническое решение обеспечивает измерение затухания в волоконно-оптическом кабеле путем использования рефлектометра или оптического рефлектометра временной области (ОРВО). Рефлектометр подсоединяется к первому концу волоконно-оптического кабеля и посылает оптические тест-сигналы через него. На этом первом конце измеряются мощность и время возвращения оптической волны, отраженной назад по кабелю. По этим значениям можно определить величины затухания волоконно-оптического кабеля и/или установить места возможного его повреждения.
Измерения с помощью испытательной установки ОРВД легко выполняются на "отключенных" кабелях и осуществимы на действующих. В последнем случае, оптический тест-сигнал добавляется к рабочему оптическому сигналу посредством подходящего оптического связывающего устройства. Именно поэтому длины волн оптического тест-сигнала и рабочего оптического сигнала должны отстоять далеко друг от друга с тем, чтобы свести к минимуму интерференцию вышеуказанного сигнала.
Хотя это второе известное решение и достигает своей цели, оно не совсем свободно от недостатков, главным из которых является массивность и высокая стоимость ОРВД тест-установки.
Вследствие этих ограничений одна тест-установка ОРВД используется обычно на множество кабелей, которые поэтому возможно контролировать только циклически. Это, однако, требует использования большого количества оптических переключателей. Кроме того, наличие двух оптических сигналов с дискретными длинами волн может вызвать появление помех на принимающем конце, которые не могут быть полностью подавлены без оптического фильтра.
Аннотация к японскому патенту N JP-A-3 053 141 описывает способ измерения затухания в волоконно-оптическом кабеле, основанный на детектировании передаваемых и принимаемых мощностей оптических излучений. В сущности, этот способ выявляет интенсивность какой-то части мощности оптического излучения на передающем (TX) конце, но измеряет всю мощность оптического излучения на принимающем (RX) конце, такой способ не может быть использован в течение рабочей фазы волокна, то есть соответствующий прибор может обеспечить контроль оптического волокна только "в нерабочем режиме". Кроме того, аннотация к японскому патенту N JP-A-62 137 535 описывает способ, использующий лазерный луч, направляемый в или испускаемый из оптического волокна для измерения трансмиссионной характеристики оптического волокна, то есть коэффициента поглощения или изменений по длине волокна.
Наконец, американский патент N 4,183,66 Тахара и др. иллюстрирует способ измерения потерь световой трансмиссии оптических материалов, в частности оптического волокна. Такой способ основывается на замере мощности рассеивания, то есть применим для оптических волокон, содержащих рассеивающие элементы. Однако это не относится к оптическому волокну трансмиссионной системы.
Техническая проблема, лежащая в основе данного изобретения, заключается в том, чтобы создать электрооптический измерительный прибор и связанную с ним систему для непрерывного контроля волоконно-оптического кабеля, которые имеют такие структурные и функциональные характеристики, которые позволяют преодолеть недостатки, присущие известным техническим системам контроля.
Основная идея, на которой основывается данное изобретение, - это обеспечение непрерывного измерения во время затухания в волоконно-оптическом устройстве путем использования компактных электрооптических измерительных приборов, установленных постоянно на концах волоконно-оптического кабеля.
На основе вышеизложенного, данная техническая задача решается системой для контроля волоконно-оптического кабеля, подключенного между передающим и принимающим оборудованием, как определено в пункте 1 формулы изобретения.
Техническая задача решается также способом контроля волоконно-оптического кабеля, в котором затухание в волокне определяется путем измерения предопределенных частей мощности оптического излучения, распространяемого через волокно, в начале и в конце волокна, как определено в пункте 4 формулы изобретения.
Поставленная задача далее решается использованием электрооптических приборов для измерения мощности оптического излучения, которые выполнены в весьма компактной форме и отводят определенные части рабочего оптического сигнала в начале и в конце испытываемого волокна для определения среднего значения мощности, пропускаемой через данное волокно, как определено в пункте 15 формулы изобретения.
Характеристики и преимущества данной системы контроля и электрооптических измерительных приборов согласно данному изобретению станут очевидными из последующего подробного описания, данного в виде примеров, неограничивающих данное изобретение, со ссылками на соответствующие чертежи.
На фиг. 1 представлено графическое изображение системы контроля двунаправленного соединения волоконно-оптических кабелей в соответствии с данным изобретением.
На фиг. 2 представлена диаграмма, схематически изображающая систему контроля, данную на фиг. 1.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение электрооптического прибора для измерения мощности оптического излучения в соответствии с данным изобретением в весьма компактной форме реализации.
На фиг. 4 схематически изображено модифицированное воплощение электрооптического прибора для измерения мощности оптического излучения в соответствии с данным изобретением.
На фиг. 1 в общих чертах показана система для контроля двунаправленного соединения волоконно-оптических кабелей 2, подключенных между передающим TX и принимающим RX оборудованием.
В частности, волоконно-оптические кабели 2 соединены с оптическим входом 80 оптикоэлектрического преобразователя O/E, включенного в принимающее оборудование RX, и с оптическим выходом 50 лазерного передатчика LD, включенного в передающее оборудование TX.
Самый простой способ контроля затухания в волоконно-оптическом кабеле 2 заключается в вычислении отношения (или разности, если величины выражены в dBm) между значением передаваемой рабочей мощности PT и соответствующим значением принимаемой рабочей мощности PR оптического излучения.
Преимуществом способа в соответствии с данным изобретением является то, что отношение между упомянутыми мощностями оптического излучения выражается через части PTX и PRX полной мощности оптического излучения, протекающей через волоконно-оптический кабель 2, относительно которой эти части находятся в заданном фиксированном отношении расщепления так, чтобы величина затухания в волоконно-оптическом кабеле могла быть определена правильно.
С этой целью система 1 контроля включает в себя первый 3 и второй 4 электрооптические приборы для измерения мощности оптического излучения, которые соответственно соединены с началом и концом волоконно-оптического кабеля 2 в передающем оборудовании TX и в принимающем оборудовании RX.
Электрооптические приборы 3 и 4 для измерения мощности оптического излучения имеют, по меньшей мере, два оптических входа 5, 6 и, по меньшей мере, два оптического выхода 7, 8, а также соответствующие электрические входы 9, 10 и электрические выходы 11, 12.
В частности, электрооптический измерительный прибор 3 имеет оптический вход 5, соединенный с выходом 50 передающего оборудования TX, и оптический выход 7 для подключения к волоконно-оптическому кабелю 2.
Аналогично, электрооптический измерительный прибор 4 имеет оптический вход 6, связанный с волоконно-оптическим кабелем 2, и оптический выход 8, соединенный со входом 80 принимающего оборудования RX.
Как показано на фиг. 1 и 2, система контроля 1 соединена посредством шины 13 с центральным блоком 14 управления, который является внешним или расположенным на расстоянии от системы 1 контроля и в котором оценивается затухание в волоконно-оптическом кабеле 2.
На фиг. 3 показано предпочтительное исполнение электрооптического прибора для измерения мощности оптического излучения в соответствии с данным изобретением, например, прибора 3.
Электрооптический прибор 3 включает в себя оптический расщепитель 15, который размещается между оптическим входом 5 и оптическим выходом 7 и имеет вторичный выход 16, подсоединенный к электрооптическому детектору 17, в свою очередь подсоединенному к входу 19 цепи 20 для измерения мощности оптического излучения.
В частности, оптический расщепитель 15, в соответствии с заданным отношением расщепления RR, отделяет часть PTX рабочей мощности оптического излучения с выхода 50 передающего оборудования TX.
В предпочтительном варианте реализации оптический расщепитель 15 эффективно распределяет мощность оптического излучения, поступающую на оптический вход 5, между оптическим выходом 7 и вторичным выходом 16 с отношением расщепления RR 90:10.
Преимуществом является то, что электрооптический прибор 3 использует оптический расщепитель 15, имеющий низкую дополнительную потерю мощности при его включении в систему, то есть меньше, чем 0,25 dB.
Преимуществом является также то, что электрооптический прибор 3, благодаря использованию высокочувствительного электрооптического детектора 17 и высокоимпедансного предусилителя 18, способен детектировать мощности оптического излучения, имеющие уровень ниже, чем 50 dB. Таким образом, измерительная цепь 20 будет подавать на выход 21 часть PTX мощности оптического излучения, присутствующей на входе 19. Выход 21 подсоединен к аналого-цифровому преобразователю 22, который преобразует величину части PTX мощности оптического излучения в двоичный код DPTX и передает его посредством процессора 23 согласования протокола передачи на электрический выход 11 электрооптического измерительного прибора 3 и оттуда - на центральный блок 14 управления.
Процессор 23 согласования протокола передачи соединен с процессором 24 согласования протокола приема, который, в свою очередь, соединен с электрическим входом 9 электрооптического прибора 3 и с центральным блоком 14 управления.
Процессор 23 согласования протокола передачи передает на центральный блок 14 управления двоичное значение исходящего измерения DPTX части мощности оптического излучения наряду с идентифицирующим двоичным кодом COD3, связанным с электрооптическим измерительным прибором 3 и узнаваемым центральным блоком 14 управления. Аналогично, процессор 24 согласования протокола приема может узнавать идентифицирующий двоичный код COD3, связанный с ним и передаваемый с центрального блока 14 управления.
Преимуществом изобретения является то, что электрооптический измерительный прибор 3 далее включает в себя цепь 25 дистанционного питания, которая работает на постоянном токе величиной IC, который передается по шине 13, для генерирования напряжения VS, эффективно питающего электрооптический измерительный прибор 3.
Таким образом, дополнительные устройства могут полезно быть подсоединены к шине 13 как приспособленные для одной и той же функции или для измерения различных величин мощности оптического излучения, и все они дистанционно питаемы и управляемы по шине 13.
Цепь 25 дистанционного питания подсоединена к электрическому входу 9 и к электрическому выходу 11 через первый резистор R1 и второй развязывающий резистор R2 соответственно. Развязывающие резисторы R1 и R2 отделяют все полезные электрические сигналы, такие как COD3 или DPTX, присутствующие на шине 13, от постоянного тока IC дистанционного питания.
Работа системы 1 контроля согласно данному изобретению описана ниже.
Центральный блок 14 управления опрашивает электрооптические измерительные приборы 3 и 4, используя процедуру упорядоченного опроса или типа прерывания. И в том и в другом случае электрооптические измерительные приборы 3 и 4 вводят идентифицирующий код COD3, COD4 и будут выводить двоичное значение DPTX, DPRX, соответствующее измеренным частям оптической мощности PTX, PRX, с той точки, где подсоединен оптический прибор 3 и 4 и идентифицирующий код COD3 или COD4 отвечающего измерительного прибора.
В частности, в предпочтительном варианте реализации изобретения обмен информацией с центральным блоком 14 управления происходит с использованием протокола серийного типа HDCL (контроль звеньев с данными высокого уровня), что соответствует конфигурации системы контроля, в которой электрооптические измерительные приборы 3, 4 соединены друг с другом и с центральным блоком 14 управления посредством одной шины 13.
Основываясь на значениях полученных частей мощности DPTX и DPRX оптического излучения, центральный блок 14 управления может вычислить затухание в волоконно-оптическом кабеле 2 и, соответственно, проверить его работоспособность или возможные его повреждения.
На практике телекоммуникационные сети часто используют двунаправленные линии связи в виде пары волоконно-оптических кабелей 2, 2', соединенных с соответствующими парами принимающего RX, RX' и передающего TX, TX' оборудования, как показано на фиг. 1.
Центральный блок 14 управления принимает в этом случае пары двоичных значений входящих DPRX, DP'RX и выходящих DPTX, DP'TX частей оптической мощности и оценивает общие затухания в двунаправленных звеньях 2, 2' для обоих направлений.
Система контроля согласно этому изобретению применима также к пропусканиям через волоконную оптику, с соединениями, в однонаправленной конфигурации, точка к точке, или в однонаправленной конфигурации, точка - к множеству точек.
Особенно важным является применение системы контроля в оптических распределительных сетях с деревоподобной структурой. Весьма сложная конструкция оптических звеньев в таких сетях требует, фактически, чтобы любые повреждения, наиболее значимым признаком которых являются изменения в затухании протекающей через соединение мощности оптического излучения, были своевременно обнаружены.
Возможно подсоединять электрооптические измерительные приборы, согласно данному изобретению, к выходам оптических усилителей, используемых в распределительных сетях с многоточечными контактами, чтобы повысить надежность всей системы. Фиг. 4 иллюстрирует модифицированный электрооптический измерительный прибор 3'' в соответствии с данным изобретением, который может быть использован на выходе передающего оборудования TX в телекоммуникационных сетях, снабженного автоматической оптической защитой для персонала.
В таких системах, фактически, рабочий источник оптического излучения, который генерирует рабочую мощность оптического излучения и установлен в передающем оборудовании TX (опущен на фиг. 4, потому что является серийным), автоматически отключается в случае разрыва в волокне, вызванного поломкой или обрывом.
При условии отсутствия рабочей мощности P оптического излучения от передающего оборудования TX невозможно отличить нарушения из-за разрыва волоконно-оптических кабелей (что заставило бы источник оптического сигнала передающего оборудования TX отключиться) от нарушений, имеющих место в самом передающем оборудовании TX.
Чтобы преодолеть этот недостаток, электрооптический измерительный прибор 3 также включает в себя оптическое соединительное устройство 26, подсоединяемое к оптическому расщепителю 15, и оптический выход 7. Оптическое соединительное устройство 26 используется для добавления к рабочему оптическому сигналу с мощностью P, пропускаемому через волоконно-оптический кабель 2, вспомогательного оптического сигнала с мощностью PA, уровень которого ниже порога опасности для обслуживающих систему работников.
Оптический соединитель 26 присоединяется к вспомогательному оптическому источнику 27, такому как оптический передатчик с низкой мощностью или СИД, или лазер с низкой мощностью, в свою очередь подсоединенный к выходу 21 измерительной цепи 20 через детектор 28 средней мощности.
Работа этого модифицированного электрооптического прибора 3'' будет рассмотрена в соответствии с данным изобретением ниже. Всякий раз, когда нет рабочей мощности P оптического излучения, детектор 28 средней мощности будет включать вспомогательный источник 27 мощности оптического излучения, чтобы подавать вспомогательную мощность PA значительно более низкого уровня, чем рабочая мощность, на звено, формируемое волоконно-оптическим кабелем 2. Таким образом, становится возможным выделить следующие операционные условия:
- нормальная работа - часть PRX мощности принимаемого оптического излучения имеет величину, близкую к величине части FP рабочей мощности P, получаемой в соответствии с отношением расщепления RR, вводимого оптическим расщепителем 15;
- неисправность кабеля - отсутствует часть PRX мощности принимаемого оптического излучения;
- неисправность передатчика - часть PRX мощности принимаемого оптического излучения имеет уменьшенную величину, определяемую вспомогательной мощностью PA оптического излучения.
Электрооптический измерительный прибор 3'' согласно данному изобретению способен оценивать затухание волоконно-оптического кабеля и отличать неудовлетворительное функционирование передающего оборудования от неудовлетворительного функционирования, вызванного разрывом оптического волокна.
Электрооптические измерительные приборы 3, 3'' согласно изобретению могут эффективно использоваться в весьма компактной форме на одном миниатюрном модуле или на одной интегральной схеме, тем самым облегчая их установку в телекоммуникационных сетях и способствуя уменьшению стоимости и габаритов.
Электрооптические измерительные приборы 3 и 3'' могут выполняться по гибридной технологии, используя оптический компонент и полупроводниковые чипы, собранные на корундовой или кремниевой подложке.
В частности, оптический расщепитель 15 у оптический соединитель 26 могут быть выполнены по технологии "расплавленного волокна", обеспечивая очень низкие затухания, связанные с потерями при установке, приближающиеся к теоретическим расчетным значениям.
Там, где используется кремниевая подложка, оптический расщепитель 15 и оптический соединитель 26 могут быть выполнены с использованием техники "оптический волновод" - метода, когда световоды формируются на той же подложке.
Подводя итог, можно сказать, что электрооптические приборы для измерения мощности оптического излучения и система контроля волоконно-оптических кабелей согласно данному изобретению позволяет проверить затухание, а следовательно, и возможное ухудшение звеньев, сформированных волоконно-оптическими кабелями, в режиме нормальной работы, не прерывая и никоим образом не нарушая передачу рабочего сигнала.
К тому же, электрооптические приборы для измерения мощности оптического излучения, используемые в телекоммуникационных сетях, которые включают автоматическую оптическую защиту, в соответствии с данным изобретением могут отличать недостатки в функционировании, обусловленные поврежденным волоконно-оптическим кабелем, от недостатков в работе, вызванных несрабатыванием передающего оборудования.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ СКРУЧИВАНИЯ КАБЕЛЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ С ДАТЧИКОМ СКРУЧИВАНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО КАБЕЛЯ | 2012 |
|
RU2616766C2 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ | 2007 |
|
RU2362270C2 |
Устройство для обучения методам измерения характеристик кабельных линий связи | 1988 |
|
SU1580424A1 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ | 2002 |
|
RU2230435C2 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ | 2022 |
|
RU2802238C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ШУМА, ВОЗНИКАЮЩЕГО ИЗ-ЗА ЧЕТЫРЕХВОЛНОВОГО СМЕЩЕНИЯ | 1996 |
|
RU2166839C2 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ С ОБНАРУЖЕНИЕМ ПОПЫТОК НСД | 2007 |
|
RU2362271C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ, КОТОРЫЙ ИСПОЛЬЗУЕТ ОПТОВОЛОКОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ В КАЧЕСТВЕ ДАТЧИКА | 2010 |
|
RU2547143C2 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ ДЛЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ | 2002 |
|
RU2237367C2 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ И ДЕФОРМАЦИИ | 2003 |
|
RU2248540C1 |
Изобретение относится к системе для контроля волоконно-оптического кабеля. Технический результат состоит в обеспечении постоянного измерения параметров каналов. Изобретение относится к компактному электрооптическому прибору для измерения рабочей мощности волоконно-оптического кабеля, имеющего оптический вход и оптический выход, а также электрический вход и электрический выход и представляющий собой такой тип приборов, которые содержат цепь для измерения мощности оптического излучения, имеющую вход, подсоединенный к оптическому входу, и выход, подсоединенный к электрическому выходу. Измерительный прибор далее содержит оптический расщепитель, подсоединенный между оптическим входом и оптическим выходом. Оптический расщепитель имеет вторичный выход, подсоединенный через электрооптический детектор к цепи измерения мощности оптического излучения, и отделяет на вторичном выходе часть рабочей мощности оптического излучения в соответствии с предопределенным отношением расщепления. Часть рабочей мощности оптического излучения обрабатывается цепью измерения мощности оптического излучения и подается на электрический выход измерительной цепи. 3 с. и 22 з.п.ф-лы, 4 ил.
Устройство для охлаждения поршня двигателя внутреннего сгорания | 1971 |
|
SU504883A1 |
Устройство контроля оптической линии связи | 1989 |
|
SU1711341A1 |
US 5218465 A, 08.06.1993 | |||
US 5150243 A, 22.09.1992. |
Авторы
Даты
2000-07-10—Публикация
1995-09-15—Подача