Волоконно-оптическая система связи Советский патент 1993 года по МПК H04B10/20 

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи (ВОСС) и преиму- щесгвенно может быть использовано в волоконно-оптических локальных сетях передачи данных.

Структурная схема ВОСС показана на фиг.1 На фиг 1 обозначено 1 1-1.N - N АС, 2 - анализатор сигналов запроса, 3 1-3.N - N оптических ответвителей, 4.1 -4 N - N фотоприемников, 5.1-5.N - N коммутаторов, 6.1- 6 N - N дешифраторов сигнала Стоп, 7.1-7N - N дешифраторов сигнала запрос, 8 1 8 N N элементов ИЛИ, 9 N - N одновибраторов, 10 1 10.N - N оптических передатчиков, 111 11.N - N оптических сумматоров, 12 1-12.N - N формирователей сигнала аварийный сброс. 13 1-13.N N оптических коммутаторов

На фиг 2 показана структурная схема формирователя сигнала аварийный сброс. На фиг 2 обозначено 1 - генератор импульсов. 2 элемент И, 3 - элемент ИЛИ, 4 - триггер, 5 счетчик На фиг 3 показан вариант функциональной схемы анализатора сигналов запроса для ВОСС, содержащей четыре АС На фиг 4 обозначено 11-112 элементы И 2 1-2 12 RS-триггеры На фиг.4 представлен алгоритм работы PC при передаче информационного пакета от АС 1 I (КМ)к АС 1 jQtN, j 0

Предлагаемая система (фиг 1) содержит PC и N приемопередающих АС 1 1 1 N Выход соответствующей АС через соответствующую ВОЛС соединен с соответствующим входом PC Соответствующий выход PC через соответствующую ВОЛС соединен со входом соответствующей AC PC выполнена в виде N цепей и анализатора сигналов запроса 2. Каждая 1,епь, например первая, состоит из последовательно соединенных оптического ответвителя 3 1, фотаприемник 4.1, коммутатора 5 1 Выходы коммутатора 5 1 соединены соответственно со входом дешифратора сигнала стоп 6.1 и дешифратора сигнала запрос 7 1 Выходы последнего соединены с канальными входами анализатора сигналов запроса 2, выходы которого через последовательно соединенные элемент ИЛИ 8 1. одновибратор 9 1 и оптический передатчик 10 1 соединены со входом оптического сумматора 11 1. Выход одновибратора 9 1 через формирователь сигнала аварийный сброс 12 1 соединен с соответствующим входом сброса анализатора сигналов запроса 2 Выход дешифратора сигнала стоп 6 1 соединен с другим входом формирователя сигнала аварийный сброс 121 Выходы анализатора CHI налов запроса 2 соединены с управляющими входами оптического коммутатора 13 1 Сигнальный вход оптического коммутатора 131 соединен с другим выходом оптического ответвителя 3 1, а выходы оптического коммутатора 13.1 соединены с соответствующими входами N-1 оптических сумматоров 11.2- 11 N выход элемента ИЛИ 8 1 соединен с другим входом коммутатора 5 1 Вы ход каждого оптического сумматора 11 1 -11 N является соответствующим выходом PC Вход каждого оптического ответвителя 3 1-3 N является соответствующим входом PC

Система работает следующим образом. В исходном состоянии все АС 1 1-1 М(фиг 1)

пассивны, т.е не имеют потребности в передаче информационных пакетов друг другу. Триггеры анализатора сигналов запроса 2 (фиг.1, 3) находятся в нулевом состоянии Сигналы низкого уровня с выходов анализатора сигналов запроса 2 (фиг 1) поступают через соответствующие элементы ИЛИ 8 1- 8.N на входы управления соответствующих коммутаторов 5 1 -5 N и на входы соответствующих одновибраторов 9 1 9N В соответствии с этими управляющими сигналами информационные входы коммутаторов 5 1- 5 N скоммутированы на первые выходы последних С выходов соответствующих одновибраторов 9.1-9.N сигналы низкого

уровня поступают на первые входы соответствующих формирователей сигнала аварийный сброс 12 1-12 N, те. на S-входы соответствующих триггеров 4 (фиг 2) Все триггеры 4 формирователей сигнала аварийный сброс 12 1-12 N (фиг 1) находятся в нулевом состоянии PC находится в готовности к приему и анализу запросов на обслуживание от АС 1.1-1 N. При этом под обслуживанием любой АС понимается процесс коммутации на PC передаваемого этой АС информационного пакета к той АС. адрес которой был указан в коде запроса

Анализатор сигналов запроса 2 предназначен для исключения конфликтных ситуаций при коммутации информационных пакетов на PC. С помощью анализатора сигналов запроса 2 осуществляется блокировка запроса от АС 1.1 на передачу пакета к АС 1.J (I, J .-N, I J) в двух случаях (фиг.4)

1) если к моменту поступления на PC

запроса от АС 1.1 на передачу пакета к АС 1 .J

уже принят к обслуживанию запрос от АС

1.k (kt-N, k i I) на передачу пакета к АС 1 J:

2) если к моменту поступления на PC

запроса от АС.1 .i на передачу пакета к АС 1 j уже принят к обслуживанию запрос от АС 1 I (ItN. I i) на передачу пакета к АС 1 i

В первом случае устраняется ситуация столкновения пакетов ot двух (или более)

АС, передаваемых к одной и той же АС. Во втором случае устраняется ситуация столкновения информационного пакета, передаваемого к некоторой АС, и кода ответа, передаваемого к той же АС. Событие блоки- ровки запроса от АС 1.1 заключается в том, что запрос не принимается к обслуживанию и код ответа к АС 1.1 не передается.

Таким образом, обобщенный алгоритм работы анализатора сигналов запроса 2 (фиг.1) заключается в следующем:

1)принимается к обслуживанию любой первый запрос;

2)каждый последующий запрос принимается к обслуживанию только в том случае, если он не вступает в конфликт с ранее принятыми запросами, обслуживание по которым к моменту поступления этого запроса

на PC не закончено.

Передавшая запрос на обслуживание АС ожидает код ответа в течение временного интервала

Д1ож 2 АТ.З + Atp+ Д torn. (1)

где A ta - задержка распространения оптического сигнала по ВОЛС, соединяющей данную АС с PC;

Д tp - время реакции PC; A tote - длительность передаваемого PC кода ответа.

Если в течение временного интервала АТ.ОЖ передавшая запрос АС не получит код ответа, то она вновь передает запрос на обслуживание к. PC.

Дешифраторы сигнала запрос 7.1-7.N (фиг.1) имеют по N-1 выходов каждый, элементы ИЛИ 8.1-8.N имеют по N-1 входов. Каждый из N оптических коммутаторов 13.1-13.N имеют no N-1 входов. Каждый из N оптических коммутаторов 13.1r13.N имеют no N-1 информационных выходов.

Сигналы низкого уровня с соответствующих выходов анализатора сигналов запроса 2 поступают, кроме того, на входы управления соответствующих оптических коммутаторов 13.1-13.N. Вследствие этого информационные входы оптических коммутаторов 13.1-13.N не скоммутированы на какие-либо выходы последних.

При необходимости передать информацию АС, например АС 1.1, передает к PC код запроса, Код запроса содержит адрес той АС, которой предназначена передаваемая информация, например адрес AC 1.N. Код запроса с выхода АС 1.1 через соответствующую ВОЛС поступает на вход оптического ответвителя 3.1. С первого выхода оптического ответвителя 3.1 код запроса поступает

5

10

15

0

5

0

5

0

5 0

5

на вход фотоприемника 4.1 и после опто- электронного преобразования в последнем поступает на информационный вход коммутатора 5.1. На вход управления коммутатора 5.1 с выхода элемента ИЛ И 8.1 подан сигнал низкого уровня, поэтому код запроса коммутируется на первый выход коммутатора 5.1 и поступает на вход дешифратора сигнала запрос 7.1, Соответствующий коду запроса параллельный унитарный код поступает на соответствующие канальные входы анализатора сигналов запроса 2. Если запрос принимается к обслуживанию, то с соответствующих выходов анализатора сигналов запроса 2 соответствующий запросу параллельный унитарный код поступает на входы управления оптического коммутатора 13.1 (осуществляя коммутацию его информационного входа на выход, соответствующий AC 1.N) и на входы элемента ИЛИ 8.1. С выхода последнего сигнал высокого уровня поступает на вход управления коммутатора -. 5.1 (осуществляя коммутацию его информационного входа на второй выход) и на вход одновибратора 9.1. По этому сигналу одно- вибратор 9.1 формирует на своем выходе импульс длительности Atore. В течение длительности этого импульса оптический передатчик 10.1 формирует код ответа. С оптического выхода оптического передатчика 10.1 код ответа поступает на соответствующий вход оптического сумматора 11.1 и с выхода последнего через соответствующую ВОЛС поступает на вход АС 1.1. Импульс с выхода одновибратора 9.1, кроме того, поступает на первый вход формирователя сигнала аварийный сброс 12.1, т.е. на S-вход триггера 4 (фиг.2), переводя его в единичное состояние. Импульсы с выхода генератора импульсов 1 через элемент И 2 начинают поступать на счетный вход суммирующего счетчика 5.

Получение кода ответа АС 1.1 (фиг. 1) соответствует разрешению ей передавать информационный пакет к той АС, адрес которой был указан в коде запроса. Получив код ответа, АС 1.1 передает адресованный AC 1.N информационный пакет. Пакет содержит маркер начала пакета, информационную часть и концевик пакета (сигнал стоп). С выхода АС 1.1 пакет через ВОЛС и оптический ответвитель 3.1 поступает на информационный вход оптического коммутатора 13.1 и на зход фотоприемника 4.1. С информационного входа оптического коммутатора 13.1 пакет коммутируется на его выход, соответствующий AC 1.N, и через оптический сумматор 11.N и соответствующую ВОЛС поступает на вход AC 1.N. С выхода фотоприемника 4.1 через коммутатор 5,1 пакет поступает также на вход дешифратора сигнала стоп 6.1, При поступлении концевика пакета (сигнала стоп) на вход дешифратора сигнала стоп 6.1 сигнал высокого уровня с выхода последнего подается на второй вход формирователя сигнала аварийный сброс 12.1, т.е. на второй вход элемента ИЛИ 3 (фиг.2), С выхода последнего сигнал высокого уровня поступает на R-вход триггера 4, вход установки счетчика Бис выхода формирователя сигнала аварийный сброс (фиг.1)-- на соответствующий вход сброса анализатора сигналов запроса 2. На этом процесс обслуживания АС 1.1 завершается.

Ситуация отсутствия по каким-либо причинам концевика кадра (сигнала стоп) устраняется следующим образом, При превышении времени передачи пакета tnна выходе счетчика 5 (фиг.2) появляется сигнал высокого уровня, который через элемент ИЛИ 3 поступает на R-вход триггера 4, вход установки счетчика Бис выхода формирователя сигнала аварийный сброс 12.1 (фиг.1) - на вход сброса анализатора сигналов запроса 2.

Если запрос АС 1.1 вступает в конфликт с ранее принятыми к обслуживанию запросами и после анализа в анализаторе сигналов запроса 2 не принимается к обслуживанию, то на входы элемента ИЛИ 8.1 и на входы управления оптического коммутатора 13.1 с соответствующих выходов анализатора сигналов запроса 2 подаются сигналы низкого уровня, следовательно код ответа к АС 1.1 не передается и через временной интервал Дг0ж она вновь посылает запрос к PC.

Рассмотрим работу анализатора сигналов запроса 2. На фиг.З представлена функциональная схема этого блока для БОСС, содержащей четыре АС. В этом случае дешифраторы сигнала запрос 7.1-7.4 (фиг.1) имеют по 3 выхода каждый, элементы ИЛИ 8.1-8.4 - по 3 входа, а оптические коммутаторы 13.1-13.4 - по 3 входа управления. В исходном состоянии триггеры 2.1-2.12 (фиг.З) находятся в нулевом состоянии. Поэтому с инверсных выходов 13-24 триггеров 2.1-2.12 напряжение логической единицы подается на соответствующие входы элементов И 1.1-1.12. На входы 1-12 анализатора сигналов запроса подается напряжение логического нуля с выходов соответствующих дешифраторов сигнала запрос 7.1- 7.4 (фиг.1). На входы сброса 37-40 анализатора сигналов запроса подается напряжение логического нуля с выходов соответствующих формирователей сигнала аварийный сброс 12.1 12.4 (фиг.1). Элементы И 1.1 - 1 3 и триггеры 2.1 - 2.3 предназначены для анализа запросов от АС 1.1, элементы И 1.4-1.6 и триггеры 2.4-2.64 от АС 1.2 и т.д. С соответствующих выходов 25-36 анализатора сигналов запроса напряжение

логического нуля подается на соответствующие входы элементов ИЛИ 8.1 8.4 (фиг.1) и на соответствующие входы управления оптических коммутаторов 13,1-13.4.

Пусть, например, на PC поступают запросы в следующей последовательности: от АС 1.1 на передачу к АС 1.2(1.1 - 1,2), от АС

1.2на передачу к АС 1,3 (1.2 - 1,3), от АС 1.4 на передачу к АС 1,2 (.1,4 - 1,2) и от АС

1.3на передачу к АС 1,4 (1.3 .4). При поступлении на PC первого запроса 1.1 ,2

с первого выхода дешифратора сигнала запрос 7,1 напряжение логической единицы поступает на вход 1 анализатора сигналов запроса (фиг.З). Через1 элемент И 1.1 нэпряжение логической единицы поступает на S- вход триггера 2.1 и переводит его в единичное состояние. Переход в единичное состояние триггера 2.1 означает, что запрос 1.1 - 1.2 принят к обслуживанию. С прямого выхода 25 триггера 2.1 единичное напряжение поступает на первый вход управления оптического коммутатора 13.1 (фиг.1) и на первый вход элемента ИЛИ 8.1. При поступлении на PC второго запроса

1.2 - 1.3 со второго выхода дешифратора сигнала запрос 7.2 напряжение логической единицы поступает на вход 5 анализатора сигналов запроса (фиг.З). В случае, если обслуживание по первому запросу

1.1 - 1.2 не закончено, с инверсного выхода триггера 2.1 на вход элемента И 1.5 подано напряжение логического нуля, Следовательно, перехода триггера 2.5 в единичное состояние не происходит, а запрос

1.2 1.3 блокируется. Аналогично блокируется и третий запрос 1.4 - 1.2. При поступлении на PC четвертого запроса 1.3 .4 переводится в единичное состояние триггер 2.9, следовательно, четвертый запрос принимается к обслуживанию. По окончании обслуживания, например АС 1.1, или при превышении времени передачи пакета tn AC 1.1 напряжение логической единицы с выхода формирователя сигнала аварийный

сброс 12.1 (фиг.1) поступает на вход сброса 37 анализатора сигналов запроса (фиг.З). Со входа 37 анализатора сигналов запроса единичное напряжение поступает на R-входы группы триггеров 2.1-2.3, соответствующих

АС 1.1.

Применение данного устройства в волоконно-оптических локальных вычислительных сетях передачи данных позволит увеличить пропускную способность PC. В

прототипе (2) PC может обслуживать в один и тот же момент времени только одну АС. Поэтому пропусканая способность PC прототипа RI - 1, В предлагаемом устройстве PC позволяет осуществлять бесконфликтное обслуживание п АС одновременно, где п - целое неотрицательное число, удовлетворяющее условию

п S

N

(D

Блокируются только те запросы, которые вступают в конфликт с ранее принятыми к обслуживанию запросами, обслуживание по которым не завершено. Поэтому пропускная способность PC для предлагаемого устройства R2 п. Следовательно, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет увеличить пропускную способность PC в п раз.

Формула изобретения Волоконно-оптическая система связи, содержащая распределительную станцию, соединенную с N абонентскими станциями посредством волоконно-оптических линий связи, отличаящаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности путем обеспечения бесконфликтной коммутации оптических сигналов, распределительная

станция выполнена из N цепей по числу абонентских станций, анализатора сигнала запроса, причем каждая цепь состоит из последовательно соединенных первого оптического ответвителя, фотоприемника, и коммутатора, выходы которого соединены соответственно с входом дешифратора сигнала Стоп и дешифратора сигнала Запрос, выходы которого соединены с

0 канальными входами анализатора сигнала Запрос, канальные выходы которого через последовательно соединеннее элемент ИЛИ, однооибратор и оптический передатчик соединены с входом оптического

5 сумматора, выход одновибратора через формирователь сигнала Аварийный сброс соединен с входом Сброс анализатора сигнала запроса, выход дешифратора сигнала Стоп соединен с другим входом фор0 мирователя сигнала Аварийный сброс, канальные выходы анализатора сигнала запроса соединены с управляющими входами оптического коммутатора, сигнальный вход которого соединен с другим входом оптиче5 ского ответвителя, выходы оптического KQM- мутатора соединены с соответствующим входом каждого последующего оптического сумматора, вых од которого является выходом распределительной станции, вход опти0 ческого ответвителя является входом распределительной станции.

Сущность изобретения, система связи содержит распределительную станцию, абонентские станины. Распределительная станция содержит анализатор сигнала за проса 2, оптический ответвитель 3. фотопри емник 4, коммутатор 5. дешифратор 6 сигнала Стоп, дешифратор сигнала запрос 7, элемент ИЛИ 8, одновибратор 9. оптиче ский передатчик 10, оптический сумматор 11, формирователь сигнала Аварийный сброс 12. оптический коммутатор 15. 4 ил

Г

Ј

4

I

Фнг.2

J /4/VPC ОТ AC l.i HA /lЈt ЈAA4X ЛАКЈГА К. АС 4-j (ФХНИМЛЕГСЛ ОбСЛУХиА A HUtO. .А A SAUitMWCf COCTCJtSue. -ОСГАЈГ -ГЪУ ЩЈГО AC ТГЧГЛЕРЛ ЛС.

ilkPEAAVA f.OjA ОГЛЕТЛ f. ACI.i. 6А/4ЛЧА jntAAAJtCUtHS СХГНЛЛС4 #A OffrMfCKUV )

ОЛ НИГАЦЧЈ or AC -f.i . AC

CffCd. ГГХППь Т 14ГГЈ.РСЬ ACS СССГ&Јгс. AC -1.L

( KOHЈ Ц )

ЈГ