Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления



Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления
Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления
Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления
Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления
Способ передачи мультипротокольных информационных потоков и устройство для его осуществления

 

H04B10/291 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2481709:

Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) (RU)

Изобретения относятся к области многоканальных волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам, использующим спектральное мультиплексирование каналов. Технический результат состоит в разработке способа передачи мультипротокольных информационных потоков и устройства для его осуществления, позволяющих получить распределение выходов АПСС по спектральным каналам оптического тракта передачи линейного сигнала в соответствии с ситуацией Se. Для этого в сети доступа при требуемых достоверности передачи оптического сигнала и протяженности волоконно-оптической линии связи. Указанная задача решается коммутацией информационных потоков абонентов, использующих различные схемы мультиплексирования, в зависимости от ситуации в сети доступа и с учетом минимизации влияния эффекта вынужденного комбинационного рассеяния при использовании в спектральных каналах различных технологий переноса информации и требуемой протяженности волоконно-оптической линии связи. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предлагаемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области многоканальных волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам, использующим спектральное мультиплексирование каналов.

Известен способ повышения емкости волоконно-оптического канала, заключающийся в передаче по одному волокну нескольких цифровых потоков на различных оптических несущих в пределах области прозрачности линейного волокна, называемый спектральным мультиплексированием каналов - СМК (Brackett C.A. "Dense WDM Networks". Fourteenth European Conference on Optical Communications (ECOC 88), 11-15 Sept 1988 Techn. Digest, part I, p.533, Brighton, UK). Способ характеризуется тем, что каждая пара терминалов волоконно-оптического тракта (передающий и приемный) использует постоянную рабочую длину волны для передачи одного цифрового потока. Для смены терминала-корреспондента может использоваться изменение рабочей длины волны, но общее число одновременно передаваемых по системе каналов ограничено числом мультиплексируемых оптических несущих.

Известны устройства передачи сигналов по волоконно-оптическим линиям связи (см., например, Патент РФ №2248087, 1999 г., Патент РФ №2204211, 2001 г.). Известные аналоги содержат источники оптического излучения, оптические мультиплексоры/демультиплексоры, среду передачи оптического сигнала, в качестве которой использовано оптическое волокно, фотоприемные устройства.

Общим недостатком аналогов является невозможность передачи мультипротокольных информационных потоков, имеющих разные скорости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ передачи мультипротокольных информационных потоков (заявка на изобретение №2009139425 от 26.10.2009), заключающийся в том, что анализируют скорости и протоколы передачи совокупности входящих N мультипротокольных информационных потоков, совокупность N входных символов N-канального сигнала цифровой синхронной системы передачи, образующуюся в течение каждого тактового интервала. Кодируют тактовым набором m СВЧ поднесущих из числа n СВЧ поднесущих, генерируемых синтезатором поднесущих, причем m, n и N связаны соотношением , где - число размещений из n элементов по m. Модулируют излучения m канальных оптических передатчиков, различающихся оптическими длинами волн, тактовым набором m СВЧ поднесущих с одновременным вводом в оптический сигнал информации о тактовой частоте цифровой системы передачи и сигналов коммутации. Передают сигналы различных цифровых каналов на используемых рабочих оптических длинах волн в соответствии с распределением рабочих длин волн контролируемым блоком управления переключением используемых оптических длин волн между передающими и приемными терминалами систем связи, при этом распределение рабочих длин осуществляют следующим образом: высокоскоростные информационные потоки направляют по коротковолновым спектральным каналам, а информационные потоки с меньшими скоростями направляют по спектральным каналам с большей длиной волны. Объединяют спектрально-разнесенные выходные оптические сигналы всех m канальных оптических передатчиков в групповой оптический линейный сигнал. Передают групповой оптический линейный сигнал по линейному оптическому тракту. Разделяют в приемном терминале групповой оптический сигнал на m составляющих по признаку различия оптических длин волн, детектируют каждый составляющий оптического сигнала канальным фотоприемным устройством. Определяют, какое значение СВЧ поднесущей было передано по каждому из m оптических каналов на данном тактовом интервале с одновременным выделением тактовой частоты синхронной системы передачи и сигналов коммутации. Формируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих, аналогичного полученному в результате кодирования входной совокупности N символов на передающем терминале, декодируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих и сигналы коммутации с формированием совокупности N двоичных символов, распределенных в течение данного тактового интервала по N выходным каналам приемного терминала так же, как на входе передающего терминала.

Из известных наиболее близким аналогом (прототипом) по своей технической сущности заявленному устройству является устройство по заявке на изобретение №2009139425 от 26.10.2009.

Устройство-прототип для его осуществления содержит передающий терминал, в состав которого входят анализатор протоколов, устройство ввода в терминал N мультипротокольных информационных потоков, тактовой частоты и сигналов коммутации, кодер-коммутатор, синтезатор СВЧ поднесущих, схема управления канальными оптическими передатчиками, m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, устройство объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, линейный оптический тракт. При этом N мультипротокольных информационных потоков подключены к анализатору протоколов, информационные выходы цифровых каналов которого через устройство ввода в терминал N мультипротокольных информационных потоков, тактовой частоты и сигналов коммутации подключены к N информационным входам кодера-коммутатора, а сигнал коммутации подключен к коммутационному входу кодера-коммутатора и к входу схемы управления канальными оптическими передатчиками с разнесенными длинами волн, выходы которой подключены ко вторым входам m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн. Вход тактовой частоты подключен к тактовым входам кодера-коммутатора, синтезатора СВЧ поднесущих и канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн. N СВЧ выходов синтезатора СВЧ поднесущих подключены к N СВЧ входам кодера-коммутатора, m СВЧ выходов кодера-коммутатора подключены соответственно к входам модуляторов m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн. Оптические выходы m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн подключены к m входам устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, выход которого подключен к входу линейного оптического тракта. К выходу линейного оптического тракта подключен приемный терминал, который содержит устройство разделения спектрально-разнесенных оптических каналов, m канальных фотоприемных устройств, устройство тактовой синхронизации, синтезатор СВЧ поднесущих, m канальных устройств определения поднесущей, декодер, дешифратор сигналов коммутации, контроллер коммутатора цифровых каналов, коммутатор цифровых каналов и устройство вывода из терминала N мультипротокольных информационных потоков и тактовой частоты. При этом выход линейного оптического тракта подключен к входу устройства разделения спектрально-разнесенных оптических каналов, m выходов которого подключены соответственно к оптическим входам m канальных фотоприемных устройств, первые СВЧ выходы которых подключены соответственно к информационным СВЧ входам устройств определения поднесущей, а вторые СВЧ выходы подключены к входам устройства тактовой синхронизации, выходы которого подключены к входам тактовой синхронизации устройств определения поднесущей, декодера и входу тактовой частоты синтезатора СВЧ поднесущих, СВЧ выходы которого подключены параллельно ко входам СВЧ поднесущих во всех m канальных устройствах определения поднесущей, выходы канальных устройств определения поднесущей подключены соответственно к m по n информационным входам декодера. N информационные выходы декодера соединены с N информационными входами коммутатора, выход декодера для передачи сигналов тактовой частоты соединен с соответствующим входом коммутатора. Выход для передачи сигнала коммутации декодера подключен к входу дешифратора сигналов коммутации. Выход дешифратора сигналов коммутации подключен к входу контроллера коммутатора цифровых каналов, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора цифровых каналов, N информационных входов которого подключены к N информационным выходам декодера, N информационных выходов подключено к N входам устройства вывода из терминала N мультипротокольных информационных потоков и тактовой частоты. Сигнал коммутации с коммутационного выхода коммутатора цифровых каналов подключен к коммутационному входу устройства вывода из терминала N мультипротокольных информационных потоков и тактовой частоты. Выход коммутатора для передачи сигнала тактовой частоты подключен к входу тактовой синхронизации устройства вывода из терминала N мультипротокольных информационных потоков и тактовой частоты.

Согласно способа-прототипа и устройства его реализующего аппаратно-программные средства связи (АПСС) сети доступа реализуют фиксированную схему мультиплексирования при использовании в спектральных каналах оптического тракта передачи линейного сигнала различных технологий переноса информации (фиг.1). Поэтому недостатком способа-прототипа и устройства его реализующего является невозможность распределения выходов АПСС по спектральным каналам в соответствии с ситуацией в сети доступа (Se), и, как следствие, отсутствие возможности оперативного перераспределения АПСС по спектральным каналам.

Под ситуацией в сети доступа (Se) будем понимать событие, вызванное одной или несколькими нижеследующими причинами:

- изменение структуры сети доступа (по причине отказов элементов и/или образования новых путей, совершенствования существующих);

- изменение протоколов (технологий переноса), скорости передачи, трафика межсетевого обмена (в сторону транспортной сети);

- изменение приоритета в обслуживании узлов, элементов сети.

Современная концепция оптических транспортных сетей (Рекомендация G.805. «Общая функциональная архитектура транспортных сетей») предполагает сочетание как средств статического (SDH), так и статистического мультиплексирования (ATM, 10 Gigabit Ethernet и т.д.), причем используемые технологии переноса могут также отличаться по скорости передачи. В зависимости от ситуации в сети доступа система передачи мультипротокольных информационных потоков должна обеспечивать возможность перераспределения имеющихся технологии передачи среди абонентов, учитывая что их АПСС обладают возможностью реализации систем передачи различных протоколов.

Задачей изобретения является разработка способа передачи мультипротокольных информационных потоков и устройства для его осуществления, позволяющих получить распределение выходов АПСС по спектральным каналам оптического тракта передачи линейного сигнала в соответствии с ситуацией в сети доступа (Se) при требуемых достоверности передачи оптического сигнала и протяженности волоконно-оптической линии связи.

Заявленный способ расширяет арсенал средств данного назначения и повышает оперативность реконфигурации сети доступа.

В заявленном способе эта задача решается применением способа передачи мультипротокольных информационных потоков, заключающегося в том, что совокупность N входных символов N-канального сигнала цифровой синхронной системы передачи, образующуюся в течение каждого тактового интервала, кодируют тактовым набором m СВЧ поднесущих из числа n СВЧ поднесущих, генерируемых синтезатором поднесущих, причем m, n и N связаны соотношением , где - число размещений из n элементов по m. Модулируют излучения m канальных оптических передатчиков, различающихся оптическими длинами волн, тактовым набором m СВЧ поднесущих с одновременным вводом в оптический сигнал информации о тактовой частоте цифровой системы передачи и сигналов коммутации, передают сигналы различных цифровых каналов на используемых рабочих оптических длинах волн в соответствии с распределением рабочих длин волн контролируемым блоком управления переключением используемых оптических длин волн между передающими и приемными терминалами систем связи. Объединяют спектрально-разнесенные выходные оптические сигналы всех m канальных оптических передатчиков в групповой оптический линейный сигнал. Затем передают групповой оптический линейный сигнал по линейному оптическому тракту. Разделяют в приемном терминале групповой оптический сигнал на m составляющих по признаку различия оптических длин волн. Детектируют каждый составляющий оптического сигнала канальным фотоприемным устройством, определяют, какое значение СВЧ поднесущей было передано по каждому из m оптических каналов на данном тактовом интервале с одновременным выделением тактовой частоты синхронной системы передачи и сигналов коммутации. Формируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих, аналогичного полученному в результате кодирования входной совокупности N символов на передающем терминале. Декодируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих и сигналы коммутации с формированием совокупности N двоичных символов, распределенных в течение данного тактового интервала по N выходным каналам приемного терминала так же, как на входе передающего терминала, дополнительно анализируют состояние сети доступа, формируют управляющий сигнал , соответствующий ситуации Se. Результаты анализа протоколов и скоростей корректируют в соответствии с приоритетом АПСС и ситуацией в сети доступа. На основании корректированных результатов анализа осуществляют распределение выходов АПСС по спектральным каналам. При этом распределение рабочих длин осуществляют следующим образом: высокоскоростные информационные потоки направляют по коротковолновым спектральным каналам, а информационные потоки с меньшими скоростями направляют по спектральным каналам с большей длиной волны.

Новая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата за счет того, что в соответствии с ситуацией Se в сети доступа АПСС абонентов реализуют требуемую схему мультиплексирования, а в системе передачи осуществляется соответствующее распределение мультипротокольных информационных потоков и передача сигналов по спектральным каналам оптического тракта в соответствии с технологией переноса информации и приоритетом, определяемым .

Задача решается в заявленном устройстве передачи мультипротокольных информационных потоков, содержащем передающий терминал в состав которого входят синтезатор СВЧ поднесущих, схема управления канальными оптическими передатчиками, m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, устройство объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, при этом N мультипротокольных информационных потоков подключены к N информационным входам кодера-коммутатора, а вход сигнала коммутации передающего терминала подключен к коммутационному входу кодера-коммутатора и к входу схемы управления канальными оптическими передатчиками с разнесенными длинами волн, выходы которой подключены ко вторым входам m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, вход тактовой частоты передающего терминала подключен к тактовым входам кодера-коммутатора, синтезатора СВЧ поднесущих и канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, N СВЧ выходов синтезатора СВЧ поднесущих подключены к N СВЧ входам кодера-коммутатора, m СВЧ выходов кодера-коммутатора подключены соответственно к входам модуляторов m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, оптические выходы m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн подключены к m входам устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, выход которого подключен к входу линейного оптического тракта, выход которого подключен ко входу приемного терминала. N информационных выходов приемного терминала являются выходами устройства передачи мультипротокольных информационных потоков. На передающей стороне дополнительно введены анализатор протоколов, узел установки приоритета и коммутатор ситуаций. Причем N входов анализатора протоколов являются входами мультипротокольных потоков заявленного устройства, а N выходов мультипротокольных потоков соединены с соответствующими входами коммутатора ситуаций, N выходов которого, в свою очередь, соединены с N информационными входами кодера-коммутатора передающего терминала. N+1 выход анализатора протоколов - выход сигнала результата анализа, подключен к первому входу узла установки приоритета, второй вход которого является управляющим входом устройства передачи мультипротокольных информационных потоков и служит для подключения ПЭВМ или датчика ситуации в сети доступа. Выход узла установки приоритета соединен с управляющим входом коммутатора ситуаций и входом сигнала коммутации передающего терминала.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных элементов в заявленное устройство, реализована возможность распределения выходов АПСС по спектральным каналам оптического тракта передачи линейного сигнала в соответствии с ситуацией Sе в сети доступа.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленных способа и устройства передачи мультипротокольных информационных потоков, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное устройство может быть декомпозировано до уровня известных функциональных блоков, модулей, узлов, описанных в литературе, зарегистрированных установленным порядком в патентных реестрах. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимостъ».

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых:

на фиг.1 - структурная схема гетерогенной волоконно-оптической системы передачи, соответствующей прототипу;

на фиг.2 - структурная схема оптически инвариантной волоконно-оптической системы передачи, соответствующей настоящему изобретению;

на фиг.3 - графики усредненных по четырем ситуациям зависимостей отношения оптический сигнал/шум от длины линии при различной скорости информационных потоков в спектральных каналах после оптимизации значений мощности оптического излучения, вводимого в оптическое волокно;

на фиг.4 - структура устройства передачи мультипротокольных информационных потоков;

на фиг.5 - пример участка сети к пояснению сравнения функционирования прототипа и заявленного способа в случае изменения ситуации в сети доступа.

Реализация заявленного способа заключается в следующем (фиг.2). Анализируют скорости и протоколы передачи совокупности N мультипротокольных информационных потоков. В соответствии с протоколами, технической скоростью потоков и ситуацией Se в сети доступа распределяют схемы мультиплексирования N мультипротокольных информационных потоков, затем совокупность N входных символов N-канального сигнала цифровой системы передачи, образующуюся в течение каждого тактового интервала, кодируют тактовым набором m СВЧ поднесущих из числа n СВЧ поднесущих, модулируют излучения m канальных оптических передатчиков, различающихся оптическими длинами волн, тактовым набором m СВЧ поднесущих с одновременным вводом в оптический сигнал информации о тактовой частоте цифровой системы передачи и сигналов коммутации, передают сигналы различных цифровых каналов на используемых рабочих оптических длинах волн в соответствии с распределением рабочих длин волн контролируемым блоком управления переключением используемых оптических длин волн между передающими и приемными терминалами систем связи, при этом распределение рабочих длин осуществляют следующим образом: высокоскоростные приорететные информационные потоки направляют по коротковолновым спектральным каналам, а информационные потоки с меньшими скоростями направляют по спектральным каналам с большей длиной волны, кроме того. в приемном терминале определяют, какое значение СВЧ поднесущей было передано по каждому из m оптических каналов на данном тактовом интервале с одновременным выделением тактовой частоты синхронной системы передачи и сигналов коммутации, а после формирования эквивалента тактового набора m СВЧ поднесущих декодируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих и сигналы коммутации с формированием совокупности N двоичных символов, распределенных в течение данного тактового интервала по N выходным каналам приемного терминала так же, как на входе передающего терминала.

Заявленный способ передачи мультипротокольных информационных потоков обеспечивает распределение выходов АПСС по спектральным каналам оптического тракта передачи линейного сигнала в соответствии с ситуацией Se в сети доступа.

Правомерность теоретических предпосылок проверялась с помощью имитационной модели волоконно-оптической системы передачи с мультиплексированием по длине волны при следующих условиях:

- число ситуаций ;

- число АПСС K=8;

- число спектральных каналов R=8;

- протяженность - 80 км;

- необходимо передать цифровые информационные потоки, имеющие разную скорость передачи и различные по технологии переноса STM-64 (9,95 Гбит/с) и 10 GigabitEthernet Base-R (10,3125 Гбит/с);

- для выполнения требований по достоверности передачи оптического сигнала для STM-64 значение отношения оптический сигнал/шум должно быть не менее

Hor треб > 27 дБм.

Результаты проверки приведены на фиг.2, где представлены графики усредненных зависимостей отношения оптический сигнал/шум от длины линии при различной скорости информационных потоков в спектральных каналах после оптимизации вводимой в оптическое волокно мощности оптического сигнала и рационального распределения цифровых информационных потоков по спектральным каналам. Усреднение произведено для ситуаций.

Из приведенных данных следует, что после оптимизации значений мощности оптического сигнала, вводимой в оптическое волокно, и рационального распределения мультипротокольных информационных потоков по спектральным каналам влияние эффекта вынужденного комбинационного рассеяния на достоверность передачи оптического сигнала снижается, при этом все спектральные каналы удовлетворяют требованию по достоверности передачи. Указанный результат достигнут для всех рассматриваемых ситуаций, что указывает на возможность достижения заявленного технического результата.

Различие в функционировании прототипа и заявленного способа целесообразно представить на примере участка сети, представленного на фиг.5. В общем случае под АПСС понимаются устройства группообразования более низшей ступени, чем WDM мультиплексор (для которого предполагается заявленный способ - WDM+СПМИП на фиг.5). Мультипротокольные потоки в рассматриваемом примере создаются оборудованием синхронной a и плезиохронной d цифровой иерархий, высокоскоростным маршрутизирующим коммутатором Ethernet и и коммутатором ATM с, обслуживающими собственные сети доступа (А, D, В и С соответственно). По умолчанию приоритетно направление а.

Ситуация 1: изменение приоритетного направления с а на с. В соответствии со способом-прототипом будут обеспечиваться лучшие условия быстрейшему потоку, вне зависимости от изменений приоритета. Заявленный способ предоставляет лучший (наиболее защищенный от шумов коротковолновый) спектральный канал АПСС направления с, остальные каналы распределяет в соответствии с технической скоростью информации и особенностями протоколов/технологий переноса.

Ситуация 2: изменение скорости в одном из направлений, например b. Способ прототип будет обеспечивать лучшие условия быстрейшему потоку вне зависимости от приоритета. Заявленный способ предоставляет лучший спектральный канал АПСС приоритетного направления α, высокоскоростной канал b будет распределен на второе место в оптическом групповом многочастотном сигнале, а остальные каналы распределяет в соответствии с технической скоростью информации и особенностями протоколов/технологий переноса.

Ситуация 3: изменение состояния в сети доступа - направление А-α вышло из строя/перегружено. В соответствии с алгоритмом способа-прототипа связи с подсетью А нет. В соответствии с заявленным способом будет задействован резервный путь А-b и избыточный график для а будет передан через узел b с учетом того, что направление А-b-е приоритетно в изменившихся условиях.

Приведенные примеры наглядно иллюстрируют эффект от применения способа передачи мультипротокольных информационных потоков.

Устройство передачи мультипротокольных информационных потоков (фиг.4) состоит из анализатора протоколов 1, узла установки приоритета 2, коммутатора ситуаций 3, кодера-коммутатора 4, синтезаторов СВЧ поднесущих 5, схемы управления канальными оптическими передатчиками 6, канальных оптических передатчиков 71-7m, устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов 8, линейного оптического тракта 91-9M+1 (линейное оптическое волокно), приемного терминала 10.

Элементы соединены между собой следующим образом (фиг.3). N входов устройства передачи мультипротокольных информационных потоков являются N входами анализатора протоколов 1, N мультипротокольных выходов которого соединены с N входами коммутатора ситуаций 3, N выходов которого соединены с N информационными входами кодера-коммутатора 4 передающего терминала. Выход сигнала результата анализа анализатора протоколов 1 подключен к первому входу узла установки приоритета 2, второй вход которого является управляющим входом устройства передачи мультипротокольных информационных потоков и служит для подключения ПЭВМ или датчика ситуации в сети доступа. Выход узла установки приоритета 2 соединен с управляющим входом коммутатора ситуаций 3 и входами сигнала коммутации кодера-коммутатора 4 и схемы управления канальными передатчиками 6. Вход сигнала тактовой частоты передающего терминала является входом синтезатора СВЧ поднесущих 5 и канальных оптических передатчиков 71-7m, n СВЧ выходов синтезатора СВЧ поднесущих 5 подключены к n СВЧ входам кодера-коммутатора 4, m СВЧ выходов кодера-коммутатора 4 подключены соответственно к входам модуляторов m канальных оптических передатчиков 71-7m, m выходов схемы управления канальными оптическими передатчиками 6 подключены к специальным входам m канальных оптических передатчиков 71-7m оптические выходы m канальных оптических передатчиков 71-7m, подключены к m входам устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов 8, выход которого подключен ко входу линейного оптического тракта 91-9M+1. Выход линейного оптического тракта 91-9M+1 подключен ко входу приемного терминала 10, N мультипротокольных выходов которого являются информационными выходами устройства передачи мультипротокольных информационных потоков. Выход тактового сигнала приемного терминала 10 является выходом тактового сигнала устройства передачи мультипротокольных информационных потоков.

Анализатор протоколов 1 реализует функции мониторинга и анализа трафика в сети: определяет скорость поступающих информационных потоков в каждом из N каналов цифровой системы передачи, захватывает и декодирует пакеты различных протоколов (определяет тип используемой технологии переноса цифрового информационного потока передачи), формирует управляющий сигнал - сигнал коммутации, который необходим для распределения информационных потоков по соответствующим спектральным каналам в зависимости от скорости входящего цифрового информационного потока. Анализатор протоколов 1 может быть реализован в различных вариантах, например, по известной схеме - см. книгу Леонтьев Б.К. Крэкинг без секретов. - М.: Компьютерная литература, 2001. - С.326-334.

Узел установки приоритета 2 предназначен для коррекции информации, поступающей на его первый вход от анализатора протоколов 1 с учетом ситуации в сети доступа, задаваемой с помощью ПЭВМ или датчика ситуации в сети доступа. Узел установки приоритета 2 формирует управляющий сигнал , определяющий положение N мультипротокольных каналов в главном оптическом тракте в соответствии с их приоритетом и характеристиками протоколов. Является известным устройством, строится на базе микроконтроллера с высоким быстродействием и описан в монографии Гребенев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - С.32-34, 47-51, 80-85.

Коммутатор состояний 3 реализует ситуационное управление - обеспечивает распределение информационных потоков с выходов анализатора протоколов 1 на входы кодера-коммутатора 4 в соответствии с ситуацией Se. Коммутатор состояний является известным устройством и может реализовываться, как указано в книге Шмалько А. В. Цифровые сети связи: основы планирования и построения. - М.: Эко-Трендз, 2001. - C.114-116.

Кодер-коммутатор 4 представляет собой разновидность известного кодирующего устройства, "отображающую" комбинацию N входных символов ("нулей" и "единиц"), образующуюся в течение каждого тактового интервала, в однозначно соответствующее этой комбинации сочетание m определенных СВЧ поднесущих (m×n). Такое отображение может выполняться известными схемотехническими приемами с помощью быстродействующей электронной логики и диодных СВЧ-ключей, как это показано в книге Никульского И.Е. Оптические интерфейсы цифровых коммутационных станций и сети доступа. - М.: Техносфера, 2006. - С.113-118.

Синтезатор СВЧ поднесущих 5 обеспечивает формирование сетки оптических несущих информационных каналов. Схема данного устройства известна и может быть реализована, как указано, например, в книге Янг М. Оптика и лазеры, включая волоконную оптику и оптические волноводы: пер. с англ. - М.: Мир, 2005. - С.110-120.

Схема управления канальными оптическими передатчиками 6 обеспечивает управление мощностью оптических передатчиков за счет реализации известного алгоритма (И.А.Саитов и др. Программа оптимизации характеристик активных компонентов волоконно-оптического линейного тракта в условиях доминирующего влияния вынужденного комбинационного рассеяния на достоверность передачи оптических сигналов. - Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ и баз данных №2008614569. - Заявка №2008613593 от 01.08.2008). Схема данного устройства является известной и может быть реализована как это указано в книге Саитова И.А., Щекотихина В.М. Теоретические основы построения средств связи оптического диапазона. Учебное пособие. - Орел: Академия ФСО России, 2008. - С.232-237.

Канальные оптические передатчики 71-7m предназначены для генерации оптического излучения. Данные устройства являются известными и могут быть реализованы как это указано в книге Саитова И.А., Щекотихина В.М. Теоретические основы построения средств связи оптического диапазона. Учебное пособие. - Орел: Академия ФСО России, 2008. - С.274-290.

Устройство объединения спектрально-разнесенных оптических каналов 8 выполняет функцию спектрального уплотнения оптических сигналов и вводит групповой оптический сигнал в оптическое волокно. Схема устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов известна и может быть реализована, как это указано в книге Саитова И.А., Щекотихина В.М. Теоретические основы построения средств связи оптического диапазона. Учебное пособие. - Орел: Академия ФСО России, 2008. - С.244-252, рис.5.31.

Линейный оптический тракт 91-9M+1 является основным элементом оптических кабелей связи и служит средой распространения оптического сигнала. Технология изготовления оптических кабелей связи и оптического волокна достаточно известна и описана, например, в книге Верника С.М., Гитина В.Я., Иванова B.C. Оптические кабели связи. - М.: Радио и связь, 1988. - С.15-21, рис.3.

Приемный терминал 10 предназначен для приема композитного оптического сигнала многих несущих, его разделения, оптоэлектрического преобразования, распределения по потребителям и выделения тактового сигнала. Является известным устройством. Построение и алгоритм функционирования подробно описан в заявке на изобретение №2009139425 от 26.10.2009.

Устройство работает следующим образом. Выходные информационные потоки N АПСС поступают на входы анализатора протоколов 1, который анализирует технические скорости и протоколы поступающих потоков, формирует сигнал коммутации, определяющий место каждого мультипротокольного потока в главном оптическом тракте (спектре группового оптического сигнала). Сигнал коммутации корректируется в соответствии с ситуацией Se в сети доступа узлом установки приоритета 2. При наличии управляющей информации с ПЭВМ (датчика ситуации в сети) изменяют сигнал коммутации таким образом, что место мультипротокольного потока в спектре группового оптического сигнала в первую очередь определяется приоритетом АПСС, учитывая ситуацию в сети доступа, а среди равноприоритетных направлений ранжируют, учитывая особенности протокола передачи и технической скорости. N мультипротокольных информационных потоков с входов анализатора протоколов 1 поступают на входы коммутатора состояний 3, на вход сигнала коммутации которого поступает корректированный сигнал с выхода узла установки приоритета 2. В соответствии с порядком, указанным в сигнале коммутации, коммутатор ситуаций 3 распределяет по своим выходам входящие информационные потоки. Сигнал тактовой частоты поступает на вход синтезатора СВЧ поднесущих 5, который формирует n, где гармоник тактовой частоты, кратность и число которых определяются полосой рабочих частот оптоэлектронных узлов передающего терминала (канальные оптические передатчики 7m), а также исходными техническими параметрами (число передаваемых цифровых информационных потоков N, число спектрально мультиплексируемых оптических каналов m). Эти n гармоник, предназначенные для использования далее в качестве СВЧ поднесущих передаваемых сигналов, подводятся на СВЧ входы кодера-коммутатора 4, а на видеовходы кодера-коммутатора подводятся параллельно N входных цифровых информационных потоков, а также тактовая частота FT. Тактовый набор m СВЧ поднесущих подается одновременно на m канальных оптических передатчиков 7 m и схему управления канальными оптическими передатчиками 6, которая управляет значением мощности вводимого в оптическое волокно оптического сигнала. Передатчики излучают сигналы, каждый на своей длине волны (λ1, …, λm), модулированные этими СВЧ поднесущими в течение данного тактового интервала. В конце каждого тактового интервала сигналом тактовой синхронизации производится сброс установки диодных СВЧ ключей, коммутирующих поднесущие, затем новая тактовая комбинация на N видеовходах кодера-коммутатора 4 отображается (кодируется) в новое, однозначно соответствующее ей распределение r СВЧ поднесущих (из n возможных), и вся процедура повторяется такт за тактом.

Выходные тракты оптических канальных передатчиков 71-7m подключаются к входам устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов 8, обычно выполняемого в системах со спектральным мультиплексированием на основе оптических фильтров. Устройство 8 суммирует m оптических сигналов с различными длинами волн (λ1, …, λm), промодулированных на каждом такте "своим" распределением СВЧ поднесущих в групповой линейный оптический сигнал, который вводится в линейный оптический тракт 91-9M+1 (в линейное оптическое волокно), к выходу которого подключен приемный терминал 10.

Приемный терминал 10 последовательно реализует функции: разделение на m спектрально-разнесенных оптических каналов, выделение тактовой частоты, гетеродинирование оптических сигналов, декодирование в тактовое распределение N двоичных символов, повторяющее распределение символов на входе кодера-коммутатора 4.

При подаче на коммутационный вход кодера-коммутатора 4 сигнала коммутации передаваемых цифровых информационных потоков кодером формируется соответствующий этому сигналу "сервисный" тактовый набор СВЧ поднесущих, который не входит в таблицу кодирования информационных совокупностей двоичных символов, а содержится в таблице кодирования сервисных сигналов. Если число коммутационных (сервисных) сигналов, предусмотренных при работе системы связи, равно K, то число r поднесущих берется таким, чтобы , где - число размещений из r элементов по R.

Прохождение сервисного тактового набора по оптическому тракту устройства не отличается от прохождения информационного тактового набора. В соответствии с сигналом коммутации и адресом АПСС получателя приемный терминал 10 расставляет мультипротокольные потоки и через свои выходы передает их на АПСС принимающих абонентов (фиг.4).

1. Способ передачи мультипротокольных информационных потоков, заключающийся в том, что совокупность N входных символов N-канального сигнала цифровой синхронной системы передачи, образующуюся в течение каждого тактового интервала, кодируют тактовым набором m СВЧ поднесущих из числа n сверхвысокочастотных (СВЧ) поднесущих, генерируемых синтезатором поднесущих, причем m, n и N связаны соотношением , где - число размещений из n элементов по m, модулируют излучения m канальных оптических передатчиков, различающихся оптическими длинами волн, тактовым набором m СВЧ поднесущих с одновременным вводом в оптический сигнал информации о тактовой частоте цифровой системы передачи и сигналов коммутации, передают сигналы различных цифровых каналов на используемых рабочих оптических длинах волн в соответствии с распределением рабочих длин волн контролируемым блоком управления переключением используемых оптических длин волн между передающими и приемными терминалами систем связи, объединяют спектрально-разнесенные выходные оптические сигналы всех m канальных оптических передатчиков в групповой оптический линейный сигнал, затем передают групповой оптический линейный сигнал по линейному оптическому тракту, разделяют в приемном терминале групповой оптический сигнал на m составляющих по признаку различия оптических длин волн, детектируют каждый составляющий оптического сигнала канальным фотоприемным устройством, определяют, какое значение СВЧ поднесущей было передано по каждому из m оптических каналов на данном тактовом интервале с одновременным выделением тактовой частоты синхронной системы передачи и сигналов коммутации, формируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих, аналогичного полученному в результате кодирования входной совокупности N символов на передающем терминале, декодируют эквивалент тактового набора m СВЧ поднесущих и сигналы коммутации с формированием совокупности N двоичных символов, распределенных в течение данного тактового интервала по N выходным каналам приемного терминала так же, как на входе передающего терминала, отличающийся тем, что анализируют состояние сети доступа, формируют управляющий сигнал , соответствующий ситуации Se, результаты анализа протоколов и скоростей корректируют в соответствии с приоритетом аппаратно-программных средств связи (АПСС) и ситуацией в сети доступа, на основании корректированных результатов анализа осуществляют распределение выходов АПСС по спектральным каналам, при этом распределение рабочих длин осуществляют следующим образом: высокоскоростные информационные потоки направляют по коротковолновым спектральным каналам, а информационные потоки с меньшими скоростями направляют по спектральным каналам с большей длиной волны.

2. Устройство передачи мультипротокольных информационных потоков, содержащее передающий терминал в состав которого входят синтезатор СВЧ поднесущих, схема управления канальными оптическими передатчиками, m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, устройство объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, при этом N мультипротокольных информационных потоков подключены к N информационным входам кодера-коммутатора, а вход сигнала коммутации передающего терминала подключен к коммутационному входу кодера-коммутатора и к входу схемы управления канальными оптическими передатчиками с разнесенными длинами волн, выходы которой подключены ко вторым входам m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, вход тактовой частоты передающего терминала подключен к тактовым входам кодера-коммутатора, синтезатора СВЧ поднесущих и канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, N СВЧ выходов синтезатора СВЧ поднесущих подключены к N СВЧ входам кодера-коммутатора, m СВЧ выходов кодера-коммутатора подключены соответственно к входам модуляторов m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн, оптические выходы m канальных оптических передатчиков с разнесенными длинами волн подключены к m входам устройства объединения спектрально-разнесенных оптических каналов, выход которого подключен к входу линейного оптического тракта, выход которого подключен ко входу приемного терминала, N информационных выходов приемного терминала являются выходами устройства передачи мультипротокольных информационных потоков, отличающееся тем, что на передающей стороне дополнительно введены анализатор протоколов, узел установки приоритета и коммутатор ситуаций, причем N входов анализатора протоколов являются входами мультипротокольных потоков заявленного устройства, а N выходов мультипротокольных потоков соединены с соответствующими входами коммутатора ситуаций, N выходов которого, в свою очередь, соединены с N информационными входами кодера-коммутатора передающего терминала, N+1 выход анализатора протоколов - выход сигнала результата анализа подключен к первому входу узла установки приоритета, второй вход которого является управляющим входом устройства передачи мультипротокольных информационных потоков и служит для подключения персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) или датчика ситуации в сети доступа, выход узла установки приоритета соединен с управляющим входом коммутатора ситуаций и входом сигнала коммутации передающего терминала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цифровых оптических систем связи и может быть использовано при создании и совершенствовании таких систем. .

Изобретение относится к области технологий Оптической Транспортной Сети, конкретнее к поиску тракта Контроля Тандемного Соединения (ТСМ) и предназначено для повышения эффективности управления трактом (ТСМ).

Изобретение относится к системе оптической связи и, в частности, к устройству отключения оптического передатчика для интеграции с оконечным узлом пассивной оптической сети.

Изобретение относится к области лазерной техники и используется для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации и навигации, оптической связи и может быть использовано при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, проводке судов через узости или своды мостов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах и т.п.

Изобретение относится к области осветительных систем. .

Изобретение относится к технике электросвязи, преимущественно цифровой связи, и может найти применение на железнодорожном транспорте для организации поездной радиосвязи и радиосвязи работников, организующих движение поездов.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике электросвязи, и, в частности, может применяться на волоконно-оптических сетях связи при необходимости обеспечения неблокируемой маршрутизации для любого из узлов сети.

Изобретение относится к процессору сигналов с масштабированным аналоговым сигналом. .

Изобретение относится к способам оптической связи и локации и может быть использовано в системах цифровой и аналоговой связи как в волоконно-оптических, так и в открытых линиях связи, а также в оптической локации.

Изобретение относится к лазерным системам связи. .

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано при реконструкции протяженных волоконно-оптических линий передачи для увеличения их пропускной способности

Изобретение относится к области оптической связи, в частности к атмосферным системам передачи информации

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических системах связи

Изобретение относится к устройствам обмена сообщениями по состоящему из двух линий оптическому каналу и может быть использовано для обнаружения и устранения отказов в передаче сообщений

Изобретение относится к области технологии связи, в частности технологии оптической транспортировки сообщений, и предназначено для упрощения процесса отображения клиентского сигнала при удовлетворении требования многоскоростных служб

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи (ССС)

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике подводно-кабельной связи, и может быть использовано в подводно-кабельных волоконно-оптических системах связи

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться для формирования видимого сигнала

Изобретение относится к оптоволоконным соединениям устройств ввода-вывода или устройств центрального процессора или передаче информации между этими устройствами
Наверх