Устройство контроля цифровых световодных систем передачи информации

 

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. При контроле световодных систем контролируется сигнал "Нажатие" посредством интегратора 46 и компаратора 47, формирователь 49 задает временной интервал интегрирования интегратором 46, длительность которого выбирается исходя из требований точности. При возникновении сигнала "Нажатие" дальнейший контроль не производится и на блоке 36 индицируется информация о неисправности. После восстановления световодной линии подается сигнал на управляющий вход устройства и соответственно на вход формирователя 49, ключи 39, 40 открываются и производится дальнейший контроль линии, на входе которой контроль осуществляется при воздействии шумов, генерируемых генератором 38. Мощность шумов изменяется под управлением управляющей цепи, включающей в себя элемент И 51, элемент 50 задержки и блок 37 управления уровнем шума. Шум замешивается во входной сигнал сумматором 43. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

Ц1)5 Н 04 В 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1319290 (21) 4637530/24-09 (22) 06,12,88 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (72) H.А.Трихонюк и Э.П.Валюжинич (53) 621.395,3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1319290, кл. Н 04 В 3/46, 1986. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ Щ4ФРОВЫХ

СВЕТОВОДНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения — повышение достоверности контроля, При контроле световодных систем контролируется сигнал Нажатие" посредством интегратора 46 и компаратора 47, формирователь 49 задает временной интервал интегрирования интегратором 46, дли2 тельность которого выбирается исходя из требований точности. При возникновении сигнала "Нажатие дальнейший контроль не производится и на блоке

36 индицируется информация о неисправности. После восстановления световодной линии подается сигнал на управляющий вход устройства и соответственно на вход Формирователя 49, ключи 39, 40 открываются и производится дальнейший контроль линии> на входе которой контроль осуществляется при воздействии шумов, генерируемых генератором 38. Мощность шумов изменяется под управлением управляющей цепи, включающей в себя элемент

И 51, элемент 50 задержки и блок 37 управления уровнемшума. Шум замешивается во входной сигнал сумматором

43. 1 ил °

1598184

Изобретение относится к технике связи и является усаеершенствованием изобретения по авт. св, У 1319290.

Цель изобретения — повышение до5 стовернасти контроля.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства контроля цифровых светаводных систем передачи информации вместе с 1О элементами световодных систем.

К элементам световадных систем относятся оптическое волокно 1, лавинный фотодиод 2, резистор 3, первый 4 и второй 5 усилители и выпря- 15 митель 6.

Устройство контроля содержит первый элемент 7 задержки, первый сумматор 8, с первого по седьмой элементы 9 — 15 опорного напряжения, 20 первый 16, второй 17 и третий 18 интеграторы, первый элемент И 19, с первого по четвертый элементы 20 - 23 вычитания, первый 24 и второй 25 ключи, элемент ИЛИ 26, первый 27 и второй 28 элементы запрета, с первого по пятый компараторы 29 — 33, пороговый элемент 34, детектор 35, блок

36 отображения, блок 37 управления уровнем шума, генератор 38 шума, тре- Зр тий 39, четвертый 40, пятый 41., шестой 42 ключи, второй сумматор 43, восьмой 44 и девятый 45 элементы опорного напряжения, четвертый интегратор 46, шестой 47 и седьмой 48 компараторы, формирователь 49 временных интервалов, второй элемент 50 задержки, второй элемент И 51.

Устройство работает следующим образом. 40

Падающий с оптического волокна 1 на чувствительную поверхность лавинного фотодиада 2 цифровой оптический сигнал преобразуется в последовательность электрических импульсов, кото- 45 рые создают падение напряжения на резисторе 3. Это напряжение усиливается первым усилителем 4 до уровня, при котором возможна обработка сигнала. Система автоматической регулировки усиления (АРУ), включающая в себя выпрямитель 6 и второй усилитель 5, поддерживает постоянный средний уровень сигнала на выходе первого усилителя 4. Сигнал с выхода первого усилителя 4 поступает на пороговый элемент 34, где реализуется процедура обнаружения информационных посылок на основе метода однократного отсчета, Одновременно сигнал с выхода первого усилителя 4 подается на элемент 7 задержки, где происходит задержка сигнала на время gt, заключенное в пределах тактового интервала, и на вход четвертого интегратора 46.

Четвертый интегратор 46 и шестой компаратар 47 предназначены для регистрации сигнала "Нажатие, который возникает при вхождении в связь оконечной аппаратуры (телеграфный аппарат, устройство обработки сигналов передачи данных и т.д.) в начале сеанса связи по причине отказа оптического передатчика, неправильной коммутации световадных линий, появления помех и т.д. Формирователь 49 интервала времени предназначен для формирования сигналов управления интегратором 46, Интервал времени формирователя 49 выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности регистрации сигнала Нажатие". При появлении на выходе усилителя 4 смеси сигнала и шума пороговый элемент

34 формирует сигнал, который запускает формирователь 49 интервала времени и разрешает интегрирование интегратором 46. Окончание интегрирования происходит па сигналу, поступающему с выхода формирователя 49 на второй управляющий вход интегратора

46. Сигнал, с выхода четвертого интегратора 46 поступает на первый вход шестого кампаратора 47, на второй вход которого поступает пороговое напряжение от восьмого элемента 44 опорного напряжения, Таким образом, если в начале сеанса связи при вхождении в связь появляется сигнал "Нажатие, то на выходе шестого компаратора 47 появляется сигнал логической "1", закрывающий третий и четвертый ключи 39 и 40, и локализация неисправностек ЦССПИ не производится, Логическая "1" с выхода компаратора 47 сигнализирует а необходимости осуществить проверку оконечной аппаратуры, проконтролировать правильность коммутации при необходимости измерить характеристики световодных линий. По восстановлении

ЦССПИ на управляющий вход устройства поступает сигнал "ЦССПИ восстановлена", который опрокидывает формирователь 49 интервала времени. При отсутствии сигнала "Нажатие" ключи 39 и

40

5 159

40 открыты. Запуск формирователя 49 интервала времени не осуществляется, так KaK era элементы счета заполнены тактовыми импульсами. Задержанный на д с сигнал поступает на вход второго ключа 25, на другой его вход поступает управляющее напряжение с выхода порогового элемента 34, Второй ключ

25 разделяет сигнал на входе на две последовательности сигналов, соответствующие реализациям смеси сигнала и шума при приеме единичной и нулевой информационных посылок.

С первого выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход первого интегратора 16, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее среднему значению его входного напряжения, т.е. математическое ожидание сигнала m при приеме единичной ин1 формационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход второго интегратора 17, па выходе которого появляется напряжение, соответствующее среднему значению сигнала, т.е. математическое ожидание сигнала ш при приеме нулевой информационной посылки, С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает также на вход детектора 35,имеющего квадратичную вольт-амперную характеристику, С выхода детектора 35 сигнал поступает на вход третьего интегратора 18, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее дисперсии сигнала 6",", т.е. соответствующее дисперсии шумов при приеме нулевой информационной посылки при увеличении затухания оптического волокна 1. В этом случае среднее значение напряжения при приеме нулевой информационной посылки m остаето ся неизменным,-а величина m умень-! шается. Напряжения, соответствующие т1 и m, с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов поступают на входы четвертого элемента 23, Разностный сигнал с его выхода подается на первый вход первого компаратора 29, на второй вход которого подается пороговое напряжение от первого элемента 9 опорного напряжения.

Таким образом, при увеличении затухания оптического волокна 1 разность (г, — т ) уменьшается и при достижении пороговой величины первый компаратор 29 формирует логическую "1"— сигнал увеличения затухания оптичвс8184 6 кого волокна 1. Этот сигнал проходит через первый элемент 27 запрета и ре; гистрируется в блоке 36 отображения.

Обрыв оптического волокна 1. При обрыве оптическая мощность не попадает на вход лавинного фотодиода 2 и вследствие работы АРУ устанавливается предельно большой коэффициент лавинного умножения. Электронно-дырочные пары, обусловленные темповым током лавинного фотодиода 2, эффективно размножаются посредством механизма ударной ионизации и усиливаются первым усилителем 4. При этом математическое ожидание сигнала m значительно превышает значение m npu о нормальной работе. Напряжение, соответствующее математическому ожиданию т, формируется на выходе сумматора

8 при подаче на его входы сигналов с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов. Напряжение с. выхода сумматора 8 поступает на первый вход второго компаратора 30 ° На второй вход второго компаратора 30 подается пороговое напряжение с второго эле.мента 10 опорного напряжения, При обрыве оптического волокна 1 вследствие указанных механизмов значение напряжения m+ увеличивается до тех пор, пока не достигает порогового значения.

При этом второй компаратор 30 формирует сигнал, свидетельствующий об обрыве оптического волокна 1.

Неисправность лавинного фотодиода 2, При указанной неисправности темновой ток практически равен нулю и напряжение на выходе первого усилителя 4 обусловлено лишь его тепловымн и собственными шумами. Математическое ожидание шо такого шумового напряжения равно нулю, что и может быть признаком неисправности лавинного фотодиода 2. Напряжение, соответствующее математическому ожиданию напряжения на выходе первого усилителя 4, формируется на выходе второго интегратора 17, Затем это напряжение подается на первый вход пятого компаратора 33, на второй его вход подается пороговое напряжение от седьмого элемента 15 опорного напряжения.

При неисправности в лавинном фотодиоде 2 математическое ожидание при приеме нулевой информационной посыпки уменьшается и при достижении величины порога пятый компаратор 33 выдает сигнал в

1598184 блок 36 отображения о неисправности лавинного фотодиода 2.

Неисправность первого усилителя 4, В этом случае усиление усилителя 4

5 значительно уменьшается и, следовательно, мощность шумов на его выходе близка к нулю. Это служит признаком неисправности. Для определения мощности шумов (среднеквадратическое от- 10 клонение напряжения Ь"» ) напряжение с выхода пятого компаратора 33 поступает на первый ключ 24, который замыкается и шунтирует лавинный фотодиод

2, При этбм на выходе третьего интег- 1» ратора 18 появляется напряжение, соответствующее среднеквадратичному отклонению напряжения на выходе первого усилителя 4, Это напряжение поступает на первый вход четвертого компаратора 32, на.второй вход кото- рого с пятого элемента 13 опорного напряжения подается пороговое напряжение. При неисправности первого усилителя 4 среднеквадратическое значе- 25 ние его собственных шумов становится меньше порогового напряжения. Четвертый компаратор 32 формирует сигнал, соответствующий неисправности первога усилителя 4. Этот сигнал проходит через второй элемент 28 запрета и регистрируется в блоке 36 отображения.

Появление остаточного потока на выходе оптического передатчика. Соответствующие этому случаю математические ожидания при приеме нулевой и единичной информационных посылок т, и m увеличиваются на одну и ту же величину, Для определения такого увеличения сигналы с выходов первого 16 4О и второго 17 интеграторов подаются соответственно на третий и первый элементы 22 и 20, На вторые входы первого и третьего элементов 20 и 22 подаются пороговые напряжения соответственно с четвертого 12 и шестого

14 элементов опорных напряжений. При появлении остаточного потока увеличиваются величины т и m „. .При достижении ими пороговых напряжений с выхода элемента И 19 поступает сигнал в блок 36 отображения, свидетельствующий о появлении остаточного потока.

Неполное гашение оптического сигнала во внешнем оптическом модуляторе.

Л

При неполном гашении величина m, увеличивается при неизменной m,,÷òî вызывает увеличение количества ошибок при приеме информационных посылок.

Для определения этой неисправности используются первый и третий элементы

20 и 22,на другие входы которых с четвертого 12 и шестого. 14 элементов опорного напряжения подаются опорные сигналы. Сигналы с выходов первого и третьего элементов 20 и 22 поступают на входы второго элемента 21, разностный сигнал с выхода которого поступает на первый вход третьего компаратора 31, На второй вход третьего компаратора 31 поступает сигнал с третьего элемента 11 опорного напряжения. При появлении неполного гашения оптического сигнала величина m о увеличивается, при достижения порогового значения третий компаратор 31 формирует сигнал неисправности, Прогнозирование неисправностей в основных функциональных узлах ЦССПИ осуществляется следующим образом.

При отсутствии отказов оптического волокна, оптического передатчика и оптического приемника на выходах зле=мента 28 запрета, второго 30, пятого

33 и третьего 31 компараторов, элемента И 19 и первого элемента 27 запрета появляются сигналы "Норма", которые поступают на вход второго элемента И 51. Сигнал с выхода элемента И 51 открывает третий ключ 39 и запускает блок 37 управления уровнем шума, Блок 37 предназначен для управления уровнем шума генератора 38 шума по сигналам "Норма", поступающим с выхода элемента И 51. Изменяемый ступенчато уровень шума поступает через открытый ключ 41 на в-.сроА вход сумматора 43, где суммируется с преобразованным оптическим сигналом корреспондента, В дальнейшем локализация неисправностей осуществляется аналогично, При появлении на входах второго элемента И 51 хотя бы одного сигнала "Авария" на его выходе формируется сигнал, который закрывает ключ 41, останавливает с помощью блока 37 перестройку уровня шума и открывает шестой ключ 42. Сигнал, характеризующий уровень дополнительного шума, при котором возникает отказ, поступает на первый вход седьмого компаратора 48, на второй вход которого поступает пороговое напряжение с выхода девятого элемента 45 опорного напряжения. При превышении уровня дополнительного шума заданным на

9 1598 f выходе компаратора 48 формируется сигнал "Прогнозирование аварии", ко-, торый регистрируется блоком 36 огображения. Время задержки второго элемента 50 выбрано исходя из достоверности сравнения уровня дополнительного шума со значением, установленным с помощью элемента 45. По истечении данного времени сигнал с выхода элемента И 51 поступает на вход блока 37, который устанавливает уровень шума, равный нулю.

Для последовательного определения неисправностей в. блоках IICCIIH вводится приоритет: при неисправностях оптического передатчика (проявление остаточного потока или неполное гашение оптического сигнала) с помощью элемента ИЛИ 26 на первый элемент 20 запрета подается сигнал, запрещающий прохождение сигнала "Увеличение затухания оптического волокна 1" на вход блока 36 отображения. На выходе второго элемента 28 запрета сигнал о 25 неисправности первого усилителя 4 может появиться лишь в том случае, если с пятого компаратора 33 на вход второго элемента запрета подан сигнал "Неисправность лавинного фотодио- 3<> да 2".

84 сумматор, а выходы порогового элемента и первого элемента задержки соединены с первым и вторым входами второго ключа через введенные третий и четвертый ключи, введены последовательно соединенные второй элемент И, второй элемент задержки, блок управления уровнем шума, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, генератор шума и.пятый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные четвертый интегратор, вход и вход запуска которого соединены соответственно с входом и вторым выходом порогового элемента, и шестой компаратор, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, формирователь временных интервалов, вход которого является управляющим входом устройства, второй вход соединен с вторым выходом порогового элемента, а выход соединен с входом остановки четверто. го компаратора, последовательно соединенные шестой ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а вход соединен с выходом генератора шума, и седьмой компаратор, выход которого соединен с седьмым входом блока отображения, все входы которого объединены с входами второго элемента И, и восьмой и девятый элементы опорного напряжения, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами шестого и седьмого компараторов.

Формула изобретения

Устройство контроля цифровых световодных систем передачи информации по авт. св, 11 1319290, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, вход устройства соединен с входом порогового элемента через введенный второй 4О

Составитель В.Курков

Редактор С.Пекарь Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 30 2 Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101