ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ С ПЕРЕМЕННЫМИ ГРАНИЦАМИ СЕТИ Российский патент 2005 года по МПК H04B10/08 H04B10/17 

Изобретение относится к оптической системе связи согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.

Потребность в пропускной способности постоянно возрастает. В имеющихся оптических сетях связи пропускная способность повышается за счет применения нескольких длин волн или каналов. Системы частотного уплотнения (мультиплексирования по длинам волн - МДВ) и системы частотного уплотнения с малым интервалом между каналами используют для коррекции искажений сигнала множества каналов по возможности совместно используемые компоненты и общий усилитель. За счет такой коррекции искажений сигнала и оптического усиления могут перекрываться участки передачи большей длины, не требуя обязательного использования так называемой 3R-регенерации, при которой помимо регенерации амплитуды осуществляется временная регенерация и регенерация формы импульса. Эта регенерация в настоящее время проводится для индивидуальных каналов после преобразования оптических передаваемых сигналов в электрические сигналы. Регенерированные электрические сигналы затем снова преобразуются в оптические сигналы.

В известной сетевой структуре всегда осуществляется совместная регенерация всех сигналов в одном терминале. Поэтому такие сети состоят, как известно, из множества двухточечных соединений. В особенности при соединении между частичными сетями все сигналы по существу имеют одинаковые сигнальные параметры.

По причинам стоимости развитие осуществляется в направлении создания чисто фотонной сетевой структуры, при которой ответвление и светвление сигналов (функция добавления и удаления при мультиплексировании), а также транзитное переключение оптических сигналов для использования различных соединительных линий, называемое способом перекрестного включения, или перекрестным соединением, производится без предварительного преобразования в электрические сигналы.

Задачей изобретения является создание оптической системы связи, в которой требуются низкие затраты на регенерацию сигнала.

Эта задача решается системой связи согласно пункту 1 формулы изобретения и дальнейшие варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, в которых предусмотрена оптическая система связи, в которой сигналы (λ1, λ2, λ3...) с различными длинами волн передаются между терминалами (T1, T2, Т3,...) сети связи (IL1, IL2, IL3) и в которой предусмотрены регенераторы (3RR), содержащая средство, которое осуществляет управление регенерацией посредством регенераторов (3RR) только тех сигналов (λ1, λ2), параметры качества которых этого требуют.

Кроме того, в оптической системе связи при принятии решения о регенерации сигнала и месте ее проведения учитываются точки сети, которым соответствуют измеренные или определенные параметры качества сигнала (λ1, λ2), а также возможные последующие маршруты передачи сигнала к целевому терминалу (Т12) и существующие возможности регенерации. Кроме того, параметры качества введенного в сеть связи (IL1, IL2, IL3) сигнала (λ1, λ2) предварительно определяются или измеряются, и что его параметры качества при прохождении сети связи (IL1, IL2, IL3) от входного терминала (Т1) или от терминала (Т7), в котором осуществляется регенерация, к целевому терминалу (Т12) определяются на основе известных сетевых параметров путем вычислений и принимаются во внимание при принятии решения о регенерации и о месте ее осуществления. При этом в терминалах (T1, T2,...) предусмотрены устройства измерений (QM) для определения параметров качества. А также в оптической системе связи согласно изобретению все введенные в сеть связи (IL1, IL2, IL3) сигналы (λ1, λ2,) имеют одинаковые параметры качества или по меньшей мере один одинаковый параметр качества, представляющий собой амплитуду. Кроме того, в заявленной оптической системе связи сигналы (λ1, λ2,) в терминалах при мультиплексировании приводятся на одинаковый уровень.

А также сеть связи содержит несколько частичных сетей или оптическая система содержит несколько систем сетевого управления и при переходе сигнала (λ1, λ2,) из одной частичной сети (IL1) в другую частичную сеть (IL2) или из одной системы сетевого управления в другую систему сетевого управления определяются или измеряются его параметры качества.

Кроме того, в оптической системе связи согласно изобретению в качестве параметров качества сигналов (λ1, λ2,) определяется или измеряется его отношение сигнал/шум или зависящий от него критерий качества.

А также в качестве параметра качества определяется или измеряется частота ошибок в битах (BER) или зависящий от нее критерий.

Кроме того, в терминалах (T1, T2,...) предусмотрены устройства регенерации (3RR), которые подключаются посредством устройства добавления/удаления (ADE) или устройства перекрестного соединения (S1-S4, SIR, S2R).

Особенно предпочтительным в соответствующей изобретению системе связи является то, что регенерируются только те сигналы, для которых это необходимо ввиду качества сигнала или соответственно параметров качества. Этот способ особенно предпочтителен, если большинство соединений являются переменными. За счет использования для этого всей сетевой структуры, включая ее возможности регенерации, можно осуществить оптимальные соединения с минимальным числом регенераций. Разумеется, уже при сетевом планировании необходимо обеспечить достаточное количество регенераторов. В качестве простейшего и оптимального по стоимости типа регенерации может осуществляться только усиление сигнала; также при 3R-регенерации могут регенерироваться амплитуда, фаза и форма импульсов.

Сеть может быть упрощена существенным образом за счет того, что параметры (уровень, искажение) для введенных в сеть сигналов одинаковы.

Если сигналы, кроме того, в определенных точках сети, например в точке ввода, имеют одинаковое качество, то в качестве решающего сигнального параметра для оценки качества сигнала может применяться отношение сигнал/шум. Оно может измеряться и сообщаться системе управления. Этой системе в распоряжение предоставлены системные данные для всей сетевой структуры, а также данные о действующих и возможных соединениях. Таким образом, можно принять решение о том, какие соединения включаются и в каком месте осуществляется регенерация.

Для снижения частоты ошибок или соответственно для увеличения длины линии передачи без регенерации применяются коды исправления ошибок. Декодеры автоматически выдают данные о частоте ошибок в битах, которые могут оцениваться системой сетевого управления вместо отношения сигнал/шум или иных подобных критериев (например, Q-фактора). Также могут применяться дополнительные другие критерии для определения качества сигнала.

Вместо измерения, в качестве особенно приемлемого по затратам варианта осуществления, качество сигнала может рассчитываться на основе системных данных для каждого местоположения.

Для упрощения сетевого планирования целесообразно, когда амплитуды сигналов при сведении нескольких сигналов в один терминал усиливаются или ослабляются до достижения одинакового значения.

Пример осуществления изобретения поясняется ниже более подробно со ссылками на чертежи. На чертежах показано:

фиг.1 - оптическая сеть связи,

фиг.2 - пример выполнения терминала с функцией регенерации,

фиг.3 - предпочтительный вариант осуществления терминала регенератора с функцией добавления и удаления.

На фиг.1 представлена оптическая сеть связи с тремя оптическими частичными сетями IL1, IL2 и IL3, так называемыми оптическими островками. В традиционной системе связи сигнальные параметры точно определялись для передаваемого и принимаемого сигнала по меньшей мере на внешних границах. В соответствующей изобретению системе эти границы больше не существуют (плавающие оптические островки, плавающие границы); отсутствуют постоянные границы для регенерации оптического сигнала. Оптические частичные сети IL1-IL3 содержат соответственно множество терминалов T1, T2,..., из которых обозначены лишь те терминалы, которые требуются для пояснения. Эти терминалы могут содержать функции добавления и удаления, функции коммутатора и/или функции регенератора. В первой оптической частичной сети IL1 терминалы T1, Т5, Т6, Т4 соединены в кольцо, а через перекрестный соединитель Т3 терминалы T1 и Т6, Т4 и Т5 соединены друг с другом еще раз. Возможно также использование и более простых структур, таких как простая кольцевая сеть или сеть со структурой звезды.

Подведенный через первый терминал T1 сигнал λ1 снимается, например, уже в терминале Т3 добавления и удаления. Вместо снятого сигнала λ1 вводится свободный от искажений новый сигнал λ1 с той же самой длиной волны и последовательно коммутируется на терминал Т6, например фотонный перекрестный соединитель. Второй оптический сигнал λ2 вводится, например, в терминал Т5, который имеет соединение с терминалами Т1 и Т6. Сигнал λ2 здесь также подается в терминал Т6. В последний также вводится третий подлежащий передаче сигнал λ3.

Сигналы λ1, λ2 и λ3 вместе с другими сигналами объединяются в мультиплексированный сигнал и передаются к терминалу Т7 второй частичной сети IL2. Перед объединением все сигналы могут приводиться на одинаковый уровень. И даже если это осуществляется, отношения сигнал/шум для сигналов будут различаться ввиду того, что линии передачи имеют разную длину и различаются качеством передачи. Даже если в первой частичной сети IL1 не требовалась регенерация, необходимо проверить, может ли мультиплексированный сигнал быть передан до терминала Т7 второй частичной сети IL2 без предварительной регенерации. Это должно здесь иметь место. В терминале Т7 требуется, однако, регенерация первого сигнала λ1, что должно указываться обозначением функции Rλ1. Регенерированный (3R) сигнал λ1 затем передается через терминал Т8 до терминала Т11, где он либо снимается, либо в необходимом случае регенерируется заново для последующей передачи. Второй оптический сигнал λ2 будет здесь передаваться через другое соединение к терминалу Т9, регенерироваться здесь и также передаваться дальше к терминалу Т11. В терминале Т9 также необходимо преобразование длины волны в длину волны λ4, так как длина волны λ2 в линии передачи к терминалу Т11 уже занята. Третий оптический сигнал λ3 без регенерации будет передаваться через терминалы Т7 и Т10 к терминалу Т12 третьей частичной сети IL3.

Для передачи в обратном направлении справедливо соответствующее соотношение. Двунаправленное соединение может применять для передачи те же самые длины волн на другом волокне или другие длины волн на том же самом волокне (или также другие маршруты трафика).

На фиг.2 показана функциональная схема части терминала, в котором сигналы могут либо последовательно передаваться, либо регенерироваться, либо ответвляться и добавляться. Принятый мультиплексированный сигнал λ1-λn разделяется в демультиплексоре DMUX на отдельные сигналы (каналы) λ1-λn.

Качество оптических сигналов λ1-λn определяется в устройстве QM измерения качества, например в измерительном устройстве для определения отношения сигнал/шум (OSNR) в качестве возможного параметра качества. В случае передачи, защищенной за счет использования кода с распознаванием и исправлением ошибок, в качестве параметра качества также может измеряться частота ошибок в битах (BER). Также принимаются во внимание и другие способы, не зависимые от кодирования, для определения качества сигнала за счет сдвига порога считывания и/или моментов считывания. В особенности в качестве критерия качества все большую роль играет Q-фактор.

Посредством измерительного переключателя SM все сигналы λ1-λn могут друг за другом проверяться в единственном измерительном устройстве. Наряду с качеством сигнала в качестве другого признака, характеризующего качество, чаще всего во внимание принимается уровень сигнала. Однако когда уровень всех сигналов в терминалах приводится на одинаковое значение, он может не учитываться в правильно спроектированной сети.

Особенно благоприятная по стоимости альтернатива измерению качества сигнала вытекает из одинакового качества и одинакового уровня сигнала при входе в сеть (или из пункта измерений). На основе сетевых параметров можно вычислить качество сигнала или параметр качества в каждом терминале (и даже для любой произвольной позиции).

Измеренные в терминале или вычисленные сигнальные параметры для отдельных сигналов подаются в систему управления (MS), которая располагает системными параметрами SP, структурой сети связи, терминалами, качеством участков соединений, возможностями регенерации, а также реально существующими и возможными соединениями. Система управления определяет, следует ли осуществить последовательную передачу, например, соответствующих оптических сигналов λ1 или λ2 через переключатели S1-S4, или один из этих сигналов, в данном случае сигнал λ1, должен подаваться через переключатель S1R предпочтительно на 3R-регенератор (амплитуды, формы импульса, тактирования для повторного усиления, повторной синхронизации и повторного формирования) для 3R-регенерации. При этом может также осуществляться преобразование длины волны. Чтобы в терминале по фиг.2 обеспечить возможность избирательной регенерации одного из нескольких сигналов, необходимо предусмотреть несколько переключателей S1, S2, S3, S4, S1R и S2R. Посредством еще одного переключателя S2R регенерированный сигнал подается на мультиплексор MUX. Посредством него оптические сигналы вновь объединяются и передаются дальше в виде мультиплексированного сигнала λ1-λn.

Для части сигналов, здесь для сигнала λn, предусмотрена только последовательная передача или реализация функции добавления/удаления с помощью переключателей S4 и S5.

Переключатели могут быть выполнены как упрощенный перекрестный соединитель.

В случае 3R-регенерации экономические соображения определяют, следует ли для некоторых длин волн применять переключаемые регенераторы или несколько различных регенераторов. Это также справедливо для случая, когда имеются различные скорости передачи данных.

Если предусмотрено несколько схем управления, то полученные путем измерений критерии качества на «границах управления» передаются к новой системе, имеющей полномочия для таких измерений, или измеряются в «новой сети». Посредством канала управления системой управления осуществляется управление следующими терминалами ТХ или информирование следующего вычислителя системы управления.

На фиг.3 показан предпочтительный вариант осуществления регенераторного терминала Т2. Он содержит в качестве устройства добавления/удаления ADE последовательно соединенные циркулятор Z1, согласованный фильтр FI и оптический элемент связи (фильтр) КО. Из передаваемых сигналов λ1-λn по меньшей мере один сигнал λх может сниматься посредством выводов АА, DA добавления-удаления и подаваться на 3R-регенератор 3RR. Этот терминал может также включаться последовательно с предпочтительно выполненными аналогичным образом устройствами добавления/удаления ADE.

Обозначения ссылочных позиций

λ1 - оптический сигнал

λ1-λn - мультиплексированный сигнал

T1, T2, Т3,... - терминал

Т2 - терминал добавления/удаления

IL1, IL2,... - частичные сети, «оптические островки»

QM - устройство измерения сигнальных параметров

MS - система управления

SP - системный параметр

ТХ

D - сеть связи

MUX - мультиплексор

DEMUX - демультиплексор

3RR - 3R-регенератор

S1-S6, S1R, S2R - оптические переключатели

Оптическая система связи, в которой сигналы (λ1, λ2, λ3...) с различными длинами волн передаются между терминалами (Т1, Т2, Т3,...) сети связи (IL1, IL2, IL3) и в которой регенерируются только те сигналы (λ1, λ2), параметры качества которых этого требуют. Система управления учитывает при принятии решения о месте осуществления регенерации структуру и свойства сети передачи, включая существующие возможности регенерации и возможную маршрутизацию линий передачи. Технический результат - создание оптической системы с низкими затратами на регенерацию сигнала. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Оптическая система связи, в которой сигналы (λ1, λ2, λ3...) с различными длинами волн передаются между терминалами (Т1, Т2, Т3,...) сети связи (IL1, IL2, IL3) и в которой предусмотрены регенераторы (3RR), отличающаяся тем, что содержит средство, которое осуществляет управление регенерацией посредством регенераторов (3RR) только тех сигналов (λ1, λ2), параметры качества которых этого требуют.2. Оптическая система связи по п.1, отличающаяся тем, что при принятии решения о регенерации сигнала и месте ее проведения учитываются точки сети, которым соответствуют измеренные или определенные параметры качества сигнала (λ1, λ2), а также возможные последующие маршруты передачи сигнала к целевому терминалу (Т12) и существующие возможности регенерации.3. Оптическая система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что параметры качества введенного в сеть связи (IL1, IL2, IL3) сигнала (λ1, λ2) предварительно определяются или измеряются и что его параметры качества при прохождении сети связи (IL1, IL2, IL3) от входного терминала (Т1) или от терминала (Т7), в котором осуществляется регенерация, к целевому терминалу (Т12) определяются на основе известных сетевых параметров путем вычислений и принимаются во внимание при принятии решения о регенерации и о месте ее осуществления.4. Оптическая система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в терминалах (Т1, Т2,...) предусмотрены устройства измерений (QM) для определения параметров качества.5. Оптическая система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что все введенные в сеть связи (IL1, IL2, IL3) сигналы (λ1, λ2) имеют одинаковые параметры качества или по меньшей мере один одинаковый параметр качества, представляющий собой амплитуду.6. Оптическая система связи по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что сигналы (λ1, λ2) в терминалах при мультиплексировании приводятся на одинаковый уровень.7. Оптическая система связи по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что сеть связи содержит несколько частичных сетей или оптическая система содержит несколько систем сетевого управления и при переходе сигнала (λ1, λ2) из одной частичной сети (IL1) в другую частичную сеть (IL2) или из одной системы сетевого управления в другую систему сетевого управления определяются или измеряются его параметры качества.8. Оптическая система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве параметров качества сигналов (λ1, λ2) определяется или измеряется его отношение сигнал/шум или зависящий от него критерий качества.9. Оптическая система связи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве параметра качества определяется или измеряется частота ошибок в битах (BER) или зависящий от нее критерий.10. Оптическая система связи по п.4, отличающаяся тем, что в терминалах (Т1, Т2,...) предусмотрены устройства регенерации (3RR), которые подключаются посредством устройства добавления/удаления (ADE) или устройства перекрестного соединения (S1-S4, S1R, S2R).