Волоконно-оптическая линия передачи информации (варианты)



Волоконно-оптическая линия передачи информации (варианты)
Волоконно-оптическая линия передачи информации (варианты)

 


Владельцы патента RU 2462820:

Закрытое акционерное общество "ЦЕНТР ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ" (RU)

Изобретение относится к технике связи, а именно к технике передачи информации по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с уплотнением по длинам волн излучения, и может быть использовано для обеспечения связи как в местных, так и в глобальном масштабах. Технический результат заключается в исключении нелинейных искажений и перекрестных помех, возникающих в ОУ, что дает возможность использовать в ВОЛС аналоговую модуляцию сигналов и/или повысить качество сигналов цифровой информации. Для этого изобретение содержит волоконно-оптическую линию передачи информации, лазеры с различными длинами волн излучения, мультиплексор, волоконную линию, оптический усилитель, демультиплексор, фотоприемники, парафазные усилители, дифференциальные усилители, оптические ответвители и инвертирующий усилитель. Отличительной чертой изобретения является, в частности, формирование из информационных оптических сигналов суммарного сигнала постоянной мощности, поступающего на оптический усилитель (ОУ). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технике связи, а именно к технике передачи информации по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с уплотнением по длинам волн излучения.

Современные волоконно-оптические линии передачи информации (ВОЛС) обеспечивают связь как в местных, так и в глобальном масштабах. Широкий спектральный диапазон пропускания волокна позволяет передавать по одному волокну десятки информационных потоков (каналов) на десятки километров, используя в качестве несущих лазерное излучение разных длин волн. В магистральных ВОЛС, при цифровых форматах передачи информации на сотни и тысячи километров, затухание излучения в волокне и частотная дисперсия сигналов приводят к необходимости установки в каждом канале регенераторов, осуществляющих преобразование оптического сигнала в электрический, восстановление его формы и последующее обратное преобразование в оптический сигнал для передачи по следующему участку линии. Регенератор - сложное и дорогое устройство, настроенное на определенный формат передаваемой информации, которое приходится заменять при необходимости смены формата.

С начала 90-х годов прошлого века появилась возможность заменить, по крайней мере, часть регенераторов оптическими усилителями (ОУ) и довести длину межрегенерационных участков до нескольких сотен километров. ОУ не избавляет от частотной дисперсии, но он существенно проще регенератора, один обеспечивает усиление сигналов во всем спектральном диапазоне в волокне и безразличен к форматам передаваемой информации.

В настоящее время создано и эксплуатируется большое количество ВОЛС различного назначения и сложности. Известна ВОЛС [1, п.3.6.3], содержащая амплитудно-модулируемые лазеры (по одному на каждую длину волны), мультиплексор, сводящий их сигналы в одно передающее волокно, один или несколько последовательно включенных ОУ, демультиплексор для разделения сигналов по длине волны и оконечные фотоприемники.

Существенным недостатком ОУ всех систем является принципиальная нелинейность их передаточных характеристик, рассмотренная в [1 п.1.6.4] на примере волоконно-оптического усилителя. ОУ снижает (повышает) коэффициент усиления во всем спектральном диапазоне при увеличении (снижении) мгновенной мощности входного оптического сигнала в любом из спектральных каналов и/или их суммы. Это приводит к искажениям формы передаваемых сигналов и к появлению (в многоканальных системах), в зависимости от мощности входного сигнала и степени насыщения ОУ, более или менее ослабленных копий каждого сигнала во всех остальных каналах (перекрестные помехи). Аналоговая модуляция сигналов практически не применима из-за больших нелинейных искажений.

Проявления этого эффекта можно снизить, используя только относительно малые уровни входных сигналов, сравнимые с уровнем собственного спонтанного излучения ОУ, но это приводит к недоиспользованию энергетических возможностей ОУ и сниженным уровням отношения сигнал/шум. На практике, наличие искажений и помех в линии ограничивает предельную скорость передачи информации и приводит к необходимости увеличивать уровень мощности, подводимой к оконечным фотоприемникам.

В многоканальных системах значительное отклонение мгновенного уровня мощности суммарного оптического сигнала от среднего уровня маловероятно, но все же может приводить к отдельным сбоям в передаче информации.

Техническим результатом изобретения является исключение влияния амплитудной нелинейности ОУ на параметры передаваемых сигналов, что позволяет повысить качество сигналов, передаваемых через ВОЛС, и расширить область их применения.

Указанный технический результат по первому варианту изобретения достигается тем, что волоконно-оптическая линия передачи информации состоит из 2n лазеров с различными длинами волн излучения, мультиплексора, волоконной линии, оптического усилителя, демультиплексора и 2n фотоприемников, в которой установлено n парафазных усилителей и n дифференциальных усилителей, парафазные усилители последовательно соединены с парой противофазно модулируемых лазеров, которые подсоединены к мультиплексору, соединенному с помощью волоконной линии с оптическим усилителем, который с помощью волоконной линии соединен с демультиплексором, соединенным с фотоприемниками, попарно подключенным к дифференциальным усилителям.

Указанный технический результат по второму варианту изобретения достигается тем, что волоконно-оптическая линия передачи информации состоит из n лазеров с различными длинами волн излучения, мультиплексора, длинной волоконной линии, оптического усилителя, демультиплексора и n фотоприемников, в которой установлено два оптических ответвителя, дополнительный фотоприемник, инвертирующий усилитель, дополнительный лазер и дополнительный оптический усилитель, причем первый оптический ответвитель подключен к выходу мультиплексора и к входу дополнительного фотоприемника, выход которого подключен к инвертирующему усилителю, соединенному с дополнительным лазером, работающим на длине волны, отличной от длин волн лазеров, используемых в линии, выход которого соединен с дополнительным оптическим усилителем, соединенным со вторым оптическим ответвителем, выходом соединенным с помощью длинной волоконной линии с оптическим усилителем, который подсоединен к демультиплексору, выходами соединенным с n фотоприемниками.

Два варианта волоконно-оптической линии передачи информации поясняются примерами их осуществления и чертежами.

На рис.1 изображена блок-схема ВОЛС по первому варианту изобретения с попарным использованием оптических каналов.

На рис.2 изображена блок-схема ВОЛС по второму варианту изобретения с амплитудно компенсирующей цепочкой.

В многоканальной линии по первому варианту ВОЛС, представленной на рис.1, для передачи каждого из n электрических информационных сигналов используются два оптических канала, промодулированых противофазно с помощью парафазного усилителя-модулятора из группы 1 (например ПУ1) с тем, чтобы суммарная мощность пары лазеров из группы 2 (например Л1 и Л2) оставалась постоянной во времени. Таким же образом через мультиплексор 3 вводятся в волокно остальные информационные сигналы, формируя суммарный сигнал, который через волоконную линию необходимой для конкретного применения длины поступает на ОУ 4 (или на цепочку последовательно соединенных ОУ) и снова через волоконную линию на демультиплексор 5, разделяющий его на исходные спектральные составляющие. Разделенные на спектральные составляющие оптические сигналы поступают на фотоприемники группы 6 (например ФП1 и ФП2), которые формируют по две противофазные электрические копии для каждого информационного сигнала. Эти копии могут быть использованы раздельно двумя потребителями или объединены попарно с помощью дифференциальных усилителей группы 7 (например ДУ1). В последнем случае отношение сигнал/шум в информационных каналах возрастает вдвое по сравнению с использованием одиночных выходов фотоприемников.

В выполненной таким образом ВОЛС отсутствуют нелинейные искажения информационных сигналов и перекрестные помехи между каналами, вызываемые нелинейностью передаточных характеристик ОУ, поскольку суммарный оптический сигнал, подаваемый на вход ОУ, по мощности не меняется во времени.

Использование двух оптических каналов для передачи каждого информационного сигнала повышает качество передачи. Кроме того, эта схема применима, когда информационный сигнал единственный и/или не может быть подвергнут оцифровке (СВЧ-радиолокация) или должен быть в оптической форме усилен и разведен для многих потребителей (телевидение, антенно-фазовые решетки).

На блок-схеме рис.2 представлен второй вариант ВОЛС с сохранением полного числа оптических информационных каналов, а формирование входного сигнала ОУ постоянной мощности производится после сведения всех оптических сигналов лазеров группы 2 мультиплексором 3 в суммарный поток в одно волокно.

Направленный ответвитель OTB1 14 отбирает из суммарного потока излучения неселективно небольшую часть мощности, которая детектируется фотоприемником 12. Переменная во времени составляющая выходного сигнала фотоприемника 12 усиливается усилителем-инвертором 10 и модулирует излучение дополнительного лазера 11, работающего на длине волны λn+1, отличной от длин волн λ1÷λn, несущих передаваемую информацию. Полученный сигнал при необходимости усиливается оптическим усилителем 13 и с помощью направленного ответвителя 8 вводится в передающее волокно, компенсируя остаточную амплитудную модуляцию информационного потока излучения.

В случае высокочастотных информационных сигналов задержка распространения сигнала в цепочке 12, 10, 11, 13 должна быть скомпенсирована надлежащей длиной волокна между ответвителями 14 и 8.

В выполненной таким образом ВОЛС отсутствуют нелинейные искажения информационных сигналов и перекрестные помехи между каналами, вызываемые нелинейностью передаточных характеристик ОУ, поскольку суммарный оптический сигнал, подаваемый на вход ОУ, по мощности не меняется во времени.

Эта схема может быть использована для повышения качества передачи информации в уже построенных и действующих многоканальных ВОЛС, поскольку модернизация сводится к вставке в волоконный канал на выходе передающей станции цепочки элементов 12, 10, 11, 13 без изменения остального оборудования.

Литература

1. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999.

1. Волоконно-оптическая линия передачи информации, состоящая из 2n лазеров с различными длинами волн излучения, мультиплексора, волоконной линии, оптического усилителя, демультиплексора и 2n фотоприемников, отличающаяся тем, что в ней установлено n парафазных усилителей и n дифференциальных усилителей, парафазные усилители последовательно соединены с парой противофазно модулируемых лазеров, которые подсоединены к мультиплексору, соединенному с помощью волоконной линии с оптическим усилителем, который с помощью волоконной линии соединен с демультиплексором, соединенным с фотоприемниками, попарно подключенным к дифференциальным усилителям.

2. Волоконно-оптическая линия передачи информации, состоящая из n лазеров с различными длинами волн излучения, мультиплексора, длинной волоконной линии, оптического усилителя, демультиплексора, и n фотоприемников, отличающаяся тем, что в ней установлено два оптических ответвителя, дополнительный фотоприемник, инвертирующий усилитель, дополнительный лазер и дополнительный оптический усилитель, причем первый оптический ответвитель подключен к выходу мультиплексора и к входу дополнительного фотоприемника, выход которого подключен к инвертирующему усилителю, соединенному с дополнительным лазером, работающим на длине волны, отличной от длин волн лазеров, используемых в линии, выход которого соединен с дополнительным оптическим усилителем, соединенным со вторым оптическим ответвителем, выходом соединенным с помощью длинной волоконной линии с оптическим усилителем, который подсоединен к демультиплексору, выходами соединенным с n фотоприемниками.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи со спектральным уплотнением каналов, в частности к управляемым и реконфигурируемым оптическим мультиплексорам ввода/вывода каналов.

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи со спектральным уплотнением каналов, в частности к управляемым оптическим мультиплексорным устройствам.

Изобретение относится к технике оптической связи и предназначено для оптоволоконных линий оптических АТС (ОАТС) широкополосной городской и междугородной видеотелефонной, мультимедийной и телефонной связи.

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи со спектральным уплотнением каналов, в частности к многоканальным реконфигурируемым и управляемым оптическим мультиплексорам ввода/вывода.

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи со спектральным уплотнением каналов, в частности к многоканальным управляемым оптическим мультиплексорам ввода/вывода каналов, и может использоваться в системах плотного DWDM и умеренного CWDM спектрального уплотнения.

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи со спектральным уплотнением каналов, в частности, к управляемым оптическим мультиплексорным устройствам.

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться для предыскажения передаваемых сигналов в каналах мультиплексированных сигналов на маршруте передачи с пунктами ввода и/или ответвления, в котором учитываются относительное снижение отношений сигнал/шум между передаваемыми сигналами различных категорий или групп каналов, т.е.

Изобретение относится к технике многоканальной оптической связи и может использоваться для передачи и приема сигналов. .

Изобретения относятся к области волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам со спектральным разделением каналов, основанных на различных планах мультиплексирования (WDM, CWDM, DWDM, HDWDM), используемым для передачи конфиденциальной информации. Технический результат состоит в повышении скрытности передачи дополнительной информации с переменной скоростью и заданной достоверностью. Для этого предложены способ и устройство, позволяющие скрывать защищаемую информацию в спектрально-тактовых наборах N мультипротокольных информационных потоков. Благодаря введению на физическом уровне решающей обратной связи и возможности адаптации скорости передачи к качеству стеганографического канала передачи достоверность приема защищаемой информации существенно повышается. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к технике волоконно-оптических систем передачи, в частности к многоканальным управляемым оптическим мультиплексорам ввода-вывода, входящим в состав волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением каналов (ВОСП-СР). Техническим результатом является разработка мультиплексора ввода/вывода на основе типовых спектральных каналов, не требующих управляемой динамической перестройки коэффициентов передачи составляющих элементов, в котором обеспечиваются высокое быстродействие, низкие вносимые потери, большая величина переходного затухания между соседними каналами, возможность коммутации и ввода/вывода всех типовых спектральных каналов, передаваемых по линейному тракту ВОСП-СР. Для этого устройство состоит из разделителей каналов третьего, второго и первого уровней, коммутаторов типовых спектральных каналов третьего (ГСК-16), второго (ГСК-4) и первого (ОСК) уровней, объединителей каналов первого, второго и третьего уровней, а также блока управления, формирующего команды на установку режима работы мультиплексора и на коммутацию типовых спектральных каналов. 4 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системе связи с многостанционным доступом с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA). Технический результат состоит в увеличении пропускной способности канала передачи Для этого используется канал сигнализации для предоставления сообщения сигнализации, подтверждения приема и регулирования мощности на терминалы доступа в пределах системы. Совместно используемый канал сигнализации назначается на предварительно заданное число поднесущих в пределах любого цикла. Назначение предварительно заданного числа поднесущих для совместно используемого канала сигнализации устанавливает фиксированные затраты в полосе пропускания для канала. Фактические поднесущие, назначенные для канала, периодически меняются и меняются согласно предварительно заданному графику скачкообразной перестройки частоты. Величина мощности сигнала, распределенной каналу сигнализации, изменяется посимвольно в зависимости от требований по мощности канала связи. Совместно используемый канал сигнализации направляет каждое сообщение, переносимое по каналу, на один или более терминалов доступа. Сообщения одноадресной передачи позволяют управлять мощностью канала в соответствии с потребностями отдельных каналов связи. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для конфигурирования длины волны в пассивной оптической сети с множеством длин волн. Технический результат состоит в повышении объема информации о длинах волн, предназначенных для связи. Для этого способ включает в себя: сканирование, с помощью ONU, нисходящей длины волны приема и прием информации о нисходящей длине волны каждого канала, которая передается широковещательным способом с помощью OLT отдельно через каждый канал нисходящей длины волны; создание, с помощью ONU, таблицы отображения нисходящей длины волны приема в соответствии с информацией о нисходящей длине волны, где запись таблицы отображения нисходящей длины волны приема включает в себя информацию о нисходящей длине волны приема, информацию о токе возбуждения оптического приемника нисходящего направления, и оптический физический параметр приема ONU; выбор, с помощью ONU, одной нисходящей длины волны из информации о нисходящей длине волны, и установку, в соответствии с информацией о токе возбуждения оптического приемника нисходящего направления, записанной в таблице отображения нисходящей длины волны приема и рабочую длину волны оптического приемника нисходящего направления в выбранную нисходящую длину волны. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу моделирования линий связи, в частности к способу моделирования параметров и характеристик линий связи с распределенными параметрами, в том числе оптическим линиям связи (ОЛС). Способ может быть использован для расчета параметров ОЛС под заданные требования. Технический результат изобретения заключается в расширении его области применения, в том числе для моделирования ОЛС, за счет учета влияния явления полного внутреннего отражения на границе раздела оптически прозрачных сред. Линию связи разделяют на равные отрезки с длинами l0, замещают каждый из отрезков l0 на четырехполюсник в виде фазового контура первого порядка (ФК1П), формируют эквивалентную схему моделируемой линии связи из каскадно-соединенных ФК1П, изменяют исходные параметры моделируемой линии связи, вычисляют характеристики линии связи с измененными параметрами и по результатам вычислений выбирают конструктивные параметры линии связи, соответствующие заданным требованиям. При моделировании ОЛС дополнительно явление полного внутреннего отражения оптического луча моделируют ФК1П в режиме двухполюсника с холостым ходом, включенным в одну из последовательных ветвей эквивалентной схемы, моделируемой ОЛС. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх