СПОСОБ МОНИТОРИНГА КАНАЛОВ СВЯЗИ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК H04B10/00 

Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области волоконно-оптических систем с мультиплексированием по длине волны оптических каналов и могут быть использованы в существующих и создаваемых волоконно-оптических системах, и сетях связи.

Известен способ контроля качества канала связи, при котором по каналу связи передают служебную испытательную последовательность. На выходе канала связи из принятой испытательной последовательности вычитают передаваемую испытательную последовательность и в результате получают последовательность ошибок канала связи. Затем подсчитывают число ошибок в последовательности ошибок и оценивают среднюю вероятность ошибки на бит в канале связи, характеризующую его качество (Элементы теории передачи информации, под ред. Л.П. Пуртова. М.: Связь, 1972, стр. 39).

Недостатком этого способа является снижение точности контроля качества канала связи, обусловленное тем, что качество канала связи оценивают только по средней вероятности ошибки на бит в канале связи при этом не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.

Известен способ контроля качества канала связи (Патент РФ №2321176, МПК ⁷Н04В 17/00. Способ контроля качества канала связи, опубл. 27.03.2008, Бюл. №9), при котором на передающей стороне системы связи сообщение кодируют помехоустойчивым кодом, который затем передают в канал связи, на приемной стороне системы связи помехоустойчивый код декодируют и при успешном его декодировании передают квитанцию на передающую сторону системы связи и оценивают качество канала связи. В случае неполучения квитанции на передающей стороне системы связи помехоустойчивый код передают повторно. При успешном декодировании повторно переданного помехоустойчивого кода передают квитанцию на передающую сторону системы связи и качество канала связи оценивают с учетом неприема помехоустойчивого кода с первого раза.

Однако и этот способ имеет низкую точность контроля качества канала связи, обусловленную тем, что качество канала связи оценивают только по наличию ошибок канала связи, а оценку качества каналов осуществляют только при получении квитанции на передающей стороне системы связи, в случае неполучения квитанции, в том числе и при повторном отправлении, качество канала связи оценено не будет. Кроме того, не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.

Известен способ мониторинга цифровых систем передачи и устройство, его реализующее (См. патент РФ №2573266, G06F 11/00, Н04В 17/00, опубл. 20.01.2016, Бюл. №2), при котором формируют тестовые сигналы и подают их на входы объекта контроля, на основании полученной информации определяют техническое состояние объекта контроля, прогнозируют техническое состояние объекта контроля на заданный интервал времени, формируют решение по выбору наилучшего объекта контроля на заданное время, переключают на объект контроля, обладающий наилучшими параметрами и характеристиками.

Недостатком указанного способа также является низкая точность контроля качества канала связи, обусловленная тем, что определяют только техническое состояние объекта контроля и прогноз его состояния на заданный интервал времени, при этом не учитывают влияние межканальных помех и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на переключение на канал с лучшим качеством связи.

Известен приемо-передающий блок волоконно-оптической системы передачи информации (см. патент РФ №2239286, С1, кл. Н04В 10/12, опубл. 27.10.2004 г., Бюл. №30), содержащий оптический передатчик, включающий в себя блок управления, устройство управления излучателем, сумматор и излучатель, полосовой фильтр, контрольный фотодетектор, детектор, блок управления, устройство управления излучателем, ЦАП, цифровой генератор, регулятор-сумматор, интегратор, оптический выход излучателя соединен через волоконно-оптическую линию передачи с входом оптического приемника, включающего в себя последовательно соединенные приемный оптический модуль, усилитель информационных сигналов и устройство решения, выход которого является выходом приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации, устройство контроля приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации, включающее в себя последовательно соединенные ФНЧ, усилитель контрольного сигнала, ФВЧ, детектор уровня, фильтр полосы контроля, АЦП и цифровой блок контроля, при этом вход устройства управления излучателем является входом приемопередающего блока волоконно-оптической системы передачи информации.

Недостатком известного приемо-передающего блока волоконно-оптической системы передачи информации является низкая точность контроля. Контроль осуществляется на одной длине волны оптического излучения и в одном оптическом волокне волоконно-оптической линии связи по изменению уровня контрольного сигнала. Для переключения на другое оптическое волокно той же самой, или другой, волоконно-оптической линии необходимы значительные временные затраты не только на переключение, но и на сбор статистических данных о качестве каналов, при этом в процессе измерения качество связи в уже измеренном волокне может измениться. Даже в случае определения снижения качества связи в оптическом волокне факторы, влияющие на это снижение, остаются неизвестными, что требует большего времени для выбора оптического волокна для организации канала связи и передачи по нему информации.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе является способ мониторинга канала связи и передающее устройство (См. аатент РФ №2460223, H04L 12/56, опубл. 27.08.2012, Бюл. №24).

Способ-прототип заключается в том, что первое передающее устройство и второе передающее устройство распознают рабочий канал, используемый для передачи клиентского сигнала, и группу резервных каналов, отличных от рабочего канала, из множества каналов связи между обоими устройствами; первое передающее устройство выбирает канал измерения из группы резервных каналов и передает тестовый сигнал на второе передающее устройство через канал измерения; второе передающее устройство измеряет качество связи посредством использования тестового сигнала от первого передающего устройства, записывает данные измерения и передает тестовый сигнал, содержащий записанные данные измерения, на первое передающее устройство через канал измерения; и первое передающее устройство записывает данные измерения, содержащиеся в тестовом сигнале от второго передающего устройства, измеряет качество связи посредством использования тестового сигнала от второго передающего устройства, записывает данные измерения, выбирает новый канал измерения из группы резервных каналов и передает тестовый сигнал, содержащий записанные данные измерения, на второе передающее устройство через новый канал измерения.

Способ-прототип учитывает наличие между приемопередающими устройствами основного и резервных каналов связи, а также оценивает качество связи в них, чем обеспечивает сокращение времени переключения на резервный канал с лучшим качеством связи.

Однако способ-прототип имеет недостаток: относительно низкую точность контроля. Это объясняется тем, что способ-прототип при оценке качества связи не учитывает влияние межканальных помех при одновременной передаче информационных сигналов по одному и тому же оптическому волокну, но на разных длинах волн оптических каналов и состояние физической среды передачи, что требует значительных временных затрат на сбор статистики о качестве связи в каждом оптическом волокне и, следовательно, на переключение на канал с лучшим качеством связи.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству является устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий (См. патент РФ №2611588, Н04В 10/00, опубл. 28.02.2017, Бюл. №7).

Устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий, содержащее оптический передатчик, оптический коммутатор, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, а вход управления соединен с выходом управления микроконтроллера, выход сигнализации которого соединен со входом устройства сигнализации, отличающееся тем, что дополнительно введены оптический демультиплексор и последовательно соединенные оптический мультиплексор, циркулятор, первый фотодиод и первый логарифмический усилитель, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, выход передачи которого соединен со входом оптического передатчика, оптический выход которого соединен со вторым входом циркулятора, причем первый вход оптического мультиплексора является входом устройства, а выход мультиплексора соединен с оптическим входом коммутатора, вход оптического демультиплексора является входом с волоконно-оптической линии, первый его выход является выходом устройства, а второй выход - соединен со входом второго фотодиода, выход которого соединен со входом второго логарифмического усилителя, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера.

Такая схема позволяет по сравнению с устройствами аналогами повысить точность контроля физической среды передачи оптических сигналов.

Однако устройство-прототип имеет недостаток: низкую точность контроля оптических каналов с мультиплексированием по длине волны. Это объясняется тем, что устройство-прототип контроль осуществляет на одной длине волны оптического излучения и в одном оптическом волокне волоконно-оптической линии связи. Для переключения на другое оптическое волокно той же самой, или другой, волоконно-оптической линии необходимы значительные временные затраты не только на переключение, но и на сбор статистических данных о качестве каналов, при этом в процессе измерения качество связи в уже измеренном волокне может измениться. Кроме того, устройство-прототип при оценке качества связи не учитывает влияние межканальных помех при одновременной передаче информационных сигналов по одному и тому же оптическому волокну, но на разных длинах волн оптических каналов.

Целью заявленных технических решений является разработка способа и устройства мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, обеспечивающих повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну.

В заявленном способе технический результат достигается тем, что в известном способе мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, заключающемся в том, что приемопередающие устройства со спектральным разделением сигналов распознают рабочее оптическое волокно, используемое для передачи информационных сигналов, и группу резервных оптических волокон, выбирают резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон и передают по нему тестовые сигналы, измеряют качество связи, записывают данные измерения, передают данные измерения между приемопередающими устройствами, поочередно выбирают следующие резервные оптические волокна из группы резервных оптических волокон и передают через них тестовые сигналы, дополнительно определяют количество подключенных к оптическому коммутатору оптических волокон 14.1, 14.2,…,14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …,15.m. Включают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k, передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …,λ_j, …, λ_k и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Принимают отраженный импульсный сигнал по каждому подключенному к оптическому коммутатору оптическому волокну 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Записывают сформированные рефлектограммы в блоке памяти. Поочередно перестраивают оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_т на длину волны λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k отключаемого оптического излучателя 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k соответственно, после чего подключают к нему генератор тестовых сигналов и передают тестовые информационные сигналы мощностью Р_вх(λ_k). Принимают информационные оптические сигналы по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, измеряют их мощность Р_вых(λ_k) и записывают полученные значения в блоке памяти. Рассчитывают затухание в каждом оптическом волокне Поочередно отключают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k на время измерения значения мощности кумулятивной помехи на выходе оптического демультиплексора корреспондирующего приемопередающего устройства, подключенного к выбранному резервному оптическому волокну из группы резервных оптических волокон. Измеряют значение мощности кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя λ_j относительно длин волн λ₁, λ₂, …, λ_k излучающих оптических излучателей 9.1, 9.2, …, 9.k.. Рассчитывают значение защищенности от кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя. Записывают в блок памяти значение защищенности от кумулятивной помехи А_к, после чего включают ранее отключенный оптический излучатель. При переключении с рабочего оптического волокна на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон учитывают не только качество связи, но и его рефлектограмму, затухание А и значение защищенности от кумулятивной помехи А_к.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в способе реализована возможность повышения точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну, за счет формирования рефлектограммы каждого подключенного оптического волокна измерения затухания оптического сигнала в нем, измерения значения мощности кумулятивной помехи, расчете защищенности от нее и переключении с рабочего оптического волокна на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон с учетом не только качества связи, но и его рефлектограммы, затухания и значения защищенности от кумулятивной помехи, чем и достигается повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно.

Технический результат в заявленном устройстве мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе достигается тем, что в известном устройстве, содержащем оптический коммутатор, вход управления которого соединен с первым выходом управления контроллера, оптический демультиплексор, первый выход которого соединен со входом второго фотодиода, выход которого соединен со входом второго логарифмического усилителя, выход которого соединен со первым входом контроллера, оптический мультиплексор, первый выход которого соединен с входом оптического коммутатора, а второй выход которого соединен с входом первого фотодиода, выход которого соединен с входом первого логарифмического усилителя, выход которого соединен с вторым входом контроллера, дополнительно введены оптические излучатели, первые входы которых передают информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k, вторые входы которых соединены с выходом контроллера и выходы которых соединены с соответствующими входами оптического мультиплексора. Оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_г, передающий тестовые сигналы на длине волны λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k отключенного оптического излучателя соответственно, вход которого соединен с выходом генератора тестовых сигналов, а выход соединен с входом оптического мультиплексора. Генератор тестовых сигналов, вход которого соединен с выходом контроллера, блок памяти вход которого соединен с вторым управляющим выходом контроллера, а выход соединен с третьим входом контроллера, выходы и входы оптического коммутатора соединены с оптическими волокнами волоконно-оптических линий связи, выходы оптического демультиплексора подключены к абонентам, а вход соединен с выходом оптического коммутатора.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных элементов в заявленное устройство, оптического коммутатора, оптических излучателей с длинами волн λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k, оптического излучателя с изменяемой длиной волны и генератора тестовых сигналов реализовано повышение точности контроля и сокращение времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну.

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых показано:

фиг. 1 - структура волоконно-оптической сети связи;

фиг. 2 - определение кумулятивной помехи в волоконно-оптической системе связи с мультиплексированием по длине волны оптических каналов;

фиг.3 - функциональная схема устройства мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе.

Возможность реализации заявленного способа объясняется следующим. Качество разделения оптических каналов и их взаимные влияния определяются во многом кумулятивной переходной помехой на дальнем конце при максимальном числе действующих оптических каналов в волоконно-оптической системе связи с мультиплексированием по длине волны. Волоконно-оптическая сеть связи представляет собой совокупность узлов связи, на которых установлены приемопередающие устройства 13.1, 13.2, …, 13.с и волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m их соединяющих (фиг. 1) [Рекомендация МСЭ-Т G.805]. Вначале определяют количество подключенных к оптическому коммутатору оптических волокон 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m волоконно-оптической сети связи (фиг. 1) методом обратного рассеяния [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 62-71]. После чего включают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k и передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны λ_г по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 62-63]. Принимают отраженный импульсный сигнал по каждому подключенному к оптическому коммутатору оптическому волокну 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. На рефлектограмме определяют распределение оптических потерь по длине ОВ, затухание в ОВ, параметры распределенных и локальных неоднородностей типа обрыва, мест соединения оптических волокон, а также пространственные координаты неоднородностей, длину ОВ и расстояние до мест обрыва или конца ОВ. Длина ОВ и координаты неоднородностей рассчитываются по формуле [км], где L_x - измеряемая длина или координата неоднородности ОВ; Δt - разность времени между пиками начального и конечного импульсов, с; с₀ - скорость света в вакууме, равная 300000 км/с; n_g - действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины. [Субботин Е.А. Методы и средства измерения параметров оптических телекоммуникационных систем. Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2018. - 224 с: ил. стр. 65].

Записывают сформированные рефлектограммы в блоке памяти, поочередно перестраивают оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_г на длину волны отключаемого оптического излучателя λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k соответственно, после чего подключают к нему генератор тестовых сигналов.

Передают тестовые информационные сигналы с мощностью Р_вх(λ_k), принимают информационные оптические сигналы по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, измеряют их мощность Р_вых(λ_k) и записывают полученные значения в блоке памяти. Рассчитывают затухание в каждом ОВ [Оптические кабели связи: Учеб. Пособие для техникумов / С.М. Верник, В.Я. Гитин, В.С.Иванов. - Радио и связь, 1988.- 144 с: ил. стр. 109].

Поочередно отключают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …,9.k, на время измерения значения мощности кумулятивной помехи на выходе оптического демультиплексора 3 корреспондирующего приемопередающего устройства 13 подключенного к выбранному резервному оптическому волокну из группы резервных оптических волокон (фиг. 3). Измеряют значение мощности кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя λ_j относительно длин волн λ₁, λ₂, …, λ_k излучающих оптических излучателей 9.1, 9.2, …, 9.k [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В.Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев, А.Д. Моченов, Р.М. Шарафутдинов. Под ред. Профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. - 368 с: ил. стр. 286-287]. Рассчитывают значение защищенности от кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя.

Записывают в блок памяти значение защищенности от кумулятивной помехи А_к, после чего включают ранее отключенный оптический излучатель, а при переключении рабочего ОВ на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон учитывают не только качество связи, но и его рефлектограмму, затухание и значение защищенности от кумулятивной помехи.

Устройство мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе (фиг.3), состоит из оптического коммутатора (1), контроллера (2), оптического демультиплексора (3), первого фотодиода (7), второго фотодиода (4), первого логарифмического усилителя (8), второго логарифмического усилителя (5), оптического мультиплексора (6), оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k), оптического излучателя с изменяемой длиной волны (10), генератора тестовых сигналов (11), блока памяти (12).

Элементы соединены между собой следующим образом (см. фиг. 3). Вход управления (1.1) оптического коммутатора (1) соединен с первым выходом управления (2.1) контроллера (2). Первый выход (3.2) оптического демультиплексора (3) соединен со входом (4.1) второго фотодиода (4). Выход (4.2) второго фотодиода (4) соединен со входом (5.1) второго логарифмического усилителя (5). Выход (5.2) второго логарифмического усилителя (5) соединен со первым входом (2.2) контроллера (2). Первый выход (6.1) оптического мультиплексора (6) соединен с входом (1.2) оптического коммутатора (1), а второй его выход (6.2) соединен с входом (7.1) первого фотодиода (7). Выход (7.2) первого фотодиода (7) соединен с входом (8.1) первого логарифмического усилителя (8). Выход (8.2) первого логарифмического усилителя (8) соединен с вторым входом (2.3) контроллера (2). Первые входы (9.1.1, 9.1.2, …, 9.1.j,…, 9.1.k) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) передают информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k. Вторые входы (9.1.2, 9.2.2, …., 9.j.2, …, 9.k.2) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) соединены с выходом (2.7) контроллера (2). Выходы (9.1.3, 9.2.3, …, 9.j.3, …, 9.k.3) оптических излучателей (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) соединены с соответствующими входами (6.4, 6.5, …, 6.j, …, 6.k) оптического мультиплексора (6). Вход (10.1) оптического излучателя с изменяемой длиной волны λ_г (10) соединен с выходом (11.1) генератора тестовых сигналов (11). Выход (10.2) оптического излучателя с изменяемой длиной волны (10) соединен с входом (6.3) оптического мультиплексора (6). Вход (11.2) генератора тестовых сигналов (11) соединен с выходом (2.6) контроллера (2). Вход (12.1) блока памяти (12) соединен с вторым управляющим выходом (2.5) контроллера (2). Выход (12.2) блока памяти (12) соединен с третьим входом (2.4) контроллера (2). Выходы (1.4.1.1, …, 1.4.m.l) и входы (1.4.1.n, …, 1.4.m.n) оптического коммутатора (1) соединены с оптическими волокнами 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Выходы (3.3, 3.4, …, 3.j, …, 3.k) оптического демультиплексора (3) подключены к абонентам, а вход (3.1) соединен с выходом (1.3) оптического коммутатора (1).

Оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k предназначены для формирования лазерного оптического излучения на определенной длине волны.

Оптический излучатель может быть реализован в различных вариантах, например, в виде полупроводникового лазерного диода [Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / В. Н. Гордиенко, В.В. Крухмалев, А.Д. Моченов, Р.М. Шарафутдинов. Под ред. профессора В.Н. Гордиенко. - М: Горячая линия - Телеком, 2011. -368. С: ил. стр. 92-94].

Генератор тестовых сигналов 11 предназначен для обнаружения ошибок путем сравнения единичных элементов принимаемого псевдослучайного сигнала с переданным.

Генератор тестовых сигналов 11 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде анализатора коэффициента ошибок [Мандель А.Е. Методы и средства измерения в волоконно-оптических телекоммуникационных системах: Учебное пособие. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 120 с., стр. 93-96].

Оптический коммутатор 1 предназначен для оптической коммутации входного оптического полюса заданного оптического переключателя поочередно с выходным оптическим полюсом.

Оптический коммутатор 1 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде интегрального активно-волноводного коммутатора [Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM) 2-е изд., исправ. - М.: Радио и связь, 2003. - 468 с., стр. 325-333].

Оптический мультиплексор 6 и демультиплексор 3 предназначены для объединения и разделения оптических сигналов с различными длинами волн с входных оптических полюсов в выходные оптические полюса.

Оптический мультиплексор 6 и демультиплексор 3 могут быть реализованы в различных вариантах, например, в виде дифракционной решетки на массиве волноводов - AWG [Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM) 2-е изд., исправ. - М.: Радио и связь, 2003. - 468 с. стр. 367-370].

Контроллер 2 предназначен для выработки необходимой последовательности управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение операций по мониторингу каналов связи в волоконно-оптической системе.

Контроллер 2 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде процессора Intel Core i9-9900KF LGA1151 v2, 8×3600 МГц, BOX.

Первый 4 и второй 7 фотодиоды предназначены для приема оптического излучения.

Первый 4 и второй 7 фотодиоды могут быть выполнены в виде лавинных фотодиодов APDI-55.

Первый 5 и второй 8 логарифмический усилители предназначены для усиления сигнала.

Первый 5 и второй 8 логарифмические усилители могут быть выполнены на микросхеме LOG114.

Блок памяти 12 предназначен для хранения статистической информации о результатах мониторинга каналов связи, рефлекторам и значений остаточного затухания оптических волокон.

Блок памяти 12 может быть реализован в различных вариантах, например, в виде энергонезависимой памяти на микросхеме DS1270Y/AB.

Заявляемое устройство работает следующим образом. После включения напряжения питания контроллер 2 на первом выходе управления 2.1 формирует команду, передаваемую на вход 1.1 оптического коммутатора 1 на поочередное подключение оптических волокон 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. Одновременно через выход 2.7 контроллер 2 передает на оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …,9.k команду на их включение и через выход 2.6 передает на генератор тестовых сигналов 11 команду на его включение. Генератор тестовых сигналов 11 формирует короткие зондирующие импульсы длительностью T_и с периодом следования Т_п. Оптический излучатель с изменяемой λ_г 10 преобразует их в оптические импульсы, которые поступают через оптический мультиплексор 6 и оптический коммутатор 1 в выбранное оптическое волокно 14.1, 14.2, …, 14.n, волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, подключенное к оптическому коммутатору 1. Передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны λ_г по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m. После отражения от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния, который принимается оптическим мультиплексором 6 и через выход 6.2 передается на вход 7.1 первого фотодиода 7, где преобразуется в фототок. Импульсы фототока усиливаются логарифмическим усилителем 8 и в виде импульсов напряжения с амплитудой, пропорциональной логарифму фототока, поступают на вход 2.3 контроллера 2, который формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и через выход 2.5 записывает сформированные рефлектограммы в блок памяти 12. Контроллер 2 формирует команду на поочередное выключение и включение оптических излучателей 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k и через выход 2.7 передает ее им. Одновременно с этим передает команду на оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_г 10 на перестройку на длину волны отключаемого оптического излучателя λ₁, λ₂, …λ_j, …, λ_k соответственно. После чего контроллер 2 формирует команду на включение генератора тестовых сигналов 11. Генератор тестовых сигналов 11 формирует короткие зондирующие импульсы длительностью T_и с периодом следования Т_п в виде тестовых последовательностей и передают тестовые информационные сигналы мощностью Р_вх(λ_k) на корреспондирующее приемопередающее устройство. Мощность оптических сигналов Р_вх(λ_k) устанавливается на корреспондирующих приемопередающих устройствах одинаковой. Информационные оптические сигналы от корреспондирующего приемопередающего устройства поступает по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m на оптический коммутатор 1 и далее на оптический демультиплексор 3 с выхода 3.2 которого оптические импульсы передают на вход 4.1 второго фотодиода 4, где преобразуется в фототок. Импульсы фототока усиливаются логарифмическим усилителем 5 и в виде импульсов напряжения с амплитудой, пропорциональной логарифму фототока, поступают на вход 2.2 контроллера 2, который измеряет их мощность P_вых(λ_k) и формирует команду на запись полученного значения в блоке памяти 12. Контроллер 2 по специальной программе рассчитывает затухание в каждом оптическом волокне Контроллер 2 поочередно отключает оптические излучатели №1, №2, …, №j, …, №k на время измерения значения мощности кумулятивной помехи на выходе оптического демультиплексора 3 корреспондирующего приемопередающего устройства, подключенного к выбранному резервному оптическому волокну из группы резервных оптических волокон. Контроллер 2 по специальной программе измеряет значение мощности кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя λ_j относительно длин волн λ₁, λ₂, …, λ_k излучающих оптических излучателей №9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k, после чего рассчитывает значение защищенности от кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя. Контроллер 2 формирует команду на запись в блок памяти 6 значение защищенности от кумулятивной помехи А_к, после чего включают ранее отключенный оптический излучатель. При переключении с рабочего оптического волокна на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон учитывают не только качество связи, но и его рефлектограмму, затухание А и значение защищенности от кумулятивной помехи А_к, что позволяет повысить точность контроля и сократить время на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем с мультиплексированием по длине волны оптических каналов и может использоваться в волоконно-оптических системах и сетях связи. Технический результат состоит в повышении точности контроля и сокращении времени на переключение на резервное оптическое волокно с наилучшими параметрами из группы резервных оптических волокон при ухудшении качества канала связи по основному оптическому волокну. Для этого формируют рефлектограмму каждого оптического волокна, рассчитывают затухание в каждом оптическом волокне, измеряют значение мощности кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя λ_j относительно длин волн λ₁, λ₂, ..., λ_k излучающих оптических излучателей, рассчитывают значение защищенности от кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, в котором приемопередающие устройства со спектральным разделением сигналов распознают рабочее оптическое волокно, используемое для передачи информационных сигналов, и группу резервных оптических волокон, выбирают резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон и передают по нему тестовые сигналы, измеряют качество связи, записывают данные измерения, передают данные измерения между приемопередающими устройствами, поочередно выбирают следующие резервные оптические волокна из группы резервных оптических волокон и передают через них тестовые сигналы, отличающееся тем, что определяют количество подключенных к оптическому коммутатору оптических волокон 14.1, 14.2,…, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, включают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k, передают одновременно информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …, λ_j,…, λ_k и поочередно импульсный тестовый сигнал на длине волны λ_г по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, принимают отраженный импульсный сигнал по каждому подключенному к оптическому коммутатору оптическому волокну 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m и формируют рефлектограмму каждого оптического волокна 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15. m, записывают сформированные рефлектограммы в блоке памяти, поочередно перестраивают оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_г на длину волны λ₁, λ₂, …, λ_j, …, λ_k отключаемого оптического излучателя 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k соответственно, после чего подключают к нему генератор тестовых сигналов, передают тестовые информационные сигналы мощностью Р_вх(λ_k), принимают информационные оптические сигналы по оптическим волокнам 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, измеряют их мощность Р_вых(λ_k) и записывают полученные значения в блоке памяти, рассчитывают затухание в каждом оптическом волокне поочередно отключают оптические излучатели 9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k, на время измерения значения мощности кумулятивной помехи на выходе оптического демультиплексора корреспондирующего приемопередающего устройства, подключенного к выбранному резервному оптическому волокну из группы резервных оптических волокон, измеряют значение мощности кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя λ_j относительно длин волн λ₁, λ₂, …, λ_k излучающих оптических излучателей 9.1, 9.2, …, 9.k, рассчитывают значение защищенности от кумулятивной помехи на длине волны отключенного оптического излучателя, записывают в блок памяти значение защищенности от кумулятивной помехи А_к, после чего включают ранее отключенный оптический излучатель, а при переключении с рабочего оптического волокна на резервное оптическое волокно из группы резервных оптических волокон учитывают не только качество связи, но и его рефлектограмму, затухание А и значение защищенности от кумулятивной помехи А_к.

2. Устройство мониторинга каналов связи в волоконно-оптической системе, содержащее оптический коммутатор (1), вход управления (1.1) которого соединен с первым выходом управления (2.1) контроллера (2), оптический демультиплексор (3), первый выход (3.2) которого соединен со входом (4.1) второго фотодиода (4), выход (4.2) которого соединен со входом (5.1) второго логарифмического усилителя (5), выход (5.2) которого соединен со первым входом (2.2) контроллера (2), оптический мультиплексор (6), первый выход (6.1) которого соединен с входом (1.2) оптического коммутатора (1), а второй выход (6.2) которого соединен с входом (7.1) первого фотодиода (7), выход (7.2) которого соединен с входом (8.1) первого логарифмического усилителя (8), выход (8.2) которого соединен с вторым входом (2.3) контроллера (2), отличающееся тем, что дополнительно введены оптические излучатели (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k), первые входы (9.1.1, 9.1.2, …, 9.1.j, …, 9.1.k) которых передают информационные сигналы от абонентов на длинах волн λ₁, λ₂, …, λl_j, …, λ_k, вторые входы (9.1.2, 9.2.2, …, 9j.2, …, 9.k.2) которых соединены с выходом (2.7) контроллера (2) и выходы которых (9.1.3, 9.2.3, …, 9.j.3, …, 9.k.3) соединены с соответствующими входами (6.4, 6.5, …, 6.j, …, 6.k) оптического мультиплексора (6), оптический излучатель с изменяемой длиной волны λ_т (10), передающий тестовые сигналы на длине волны λ₁, λ₂, …, λ_j, …, λ_k отключенного оптического излучателя (9.1, 9.2, …, 9.j, …, 9.k) соответственно, вход (10.1) которого соединен с выходом (11.1) генератора тестовых сигналов (11), а выход (10.2) соединен с входом (6.3) оптического мультиплексора (6), генератор тестовых сигналов (11), вход (11.2) которого соединен с выходом (2.6) контроллера (2), блок памяти (12) вход (12.1) которого соединен с вторым управляющим выходом (2.5) контроллера (2), а выход (12.2) соединен с третьим входом (2.4) контроллера (2), выходы (1.4.1.1, …, 1.4.m.1) и входы (1.4.1.n, …, 1.4.m.n) оптического коммутатора (1) соединены с оптическими волокнами 14.1, 14.2, …, 14.n волоконно-оптических линий связи 15.1, 15.2, …, 15.m, выходы (3.3, 3.4, …, 3.j, …, 3.k) оптического демультиплексора (3) подключены к абонентам, а вход (3.1) соединен с выходом (1.3) оптического коммутатора (1).