Способ передачи аналоговых сигналов по аварийной цифровой волоконно-оптической системе передачи и устройство, его реализующее

Изобретения относятся к области волоконно-оптических систем передачи, в частности к системам, используемым для передачи цифровых потоков по волоконно-оптическим линиям связи, не имеющим в своем составе электрических регенераторов. Технический результат состоит в повышении надежности системы передачи в условиях ухудшения параметров волоконно-оптического линейного тракта и/или невозможности поддержания синхронизации. Для этого разработан способ и устройство передачи аналоговых сигналов по аварийной цифровой волоконно-оптической системе передачи, позволяющий комплексировать аналоговый и цифровой режимы работы волоконно-оптического линейного тракта. Благодаря применению аналогового сигнала, не требующего синхронизации, и формированию линейного сигнала, обладающего необходимыми свойствами для распространения по линии связи, можно использовать волоконно-оптическую линию связи в условиях мешающих воздействий различной природы, в том числе при срыве синхронизации, что дает дополнительные преимущества при передаче информации, критичной ко времени доставки, снижает время простоя при ремонте и обслуживании линии связи, повышает живучесть линии связи в условиях воздействия деструктивных факторов. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретения объединены единым изобретательским замыслом, относятся к области волоконно-оптических систем передачи информации, в частности к системам, используемым для передачи цифровых потоков по волоконно-оптическим линиям связи, не имеющим в своем составе электрических регенераторов.

Основными показателями надежности волоконно-оптических систем передачи являются коэффициенты живучести и готовности. Показатели системы синхронизации определяют потенциально достижимые показатели живучести волоконно-оптических линий связи. Система синхронизации, по сути, является отдельной системой связи, основной информацией в которой являются сигналы точного времени, информация опорных генераторов. Передача цифровой информации немыслима без синхронизации.

Существует вероятность случайного/злонамеренного повреждения системы синхронизации в условиях военного времени, вооруженных конфликтов, проведения специальных операций и т.д. с целью деструкции связи управления. Альтернативным в этом плане является переход на аналоговый режим работы линии связи.

В случае возникновения аварии на цифровой волоконно-оптической линии связи (ЦВОСП) передача также невозможна. Для обеспечения возможности передачи по ЦВОСП, находящейся в аварийном состоянии, целесообразно передавать информацию аналоговыми оптическими сигналами.

Известны способы-аналоги, предполагающие организацию аналоговых каналов передачи на базе волоконно-оптической линии связи (Белкин М.Е. Аналоговые волоконно-оптические системы с частотным разделением каналов на ВЧ и СВЧ поднесущих и сети на их основе: дис.докт.техн. наук: 05.12.04, 05.12.13 / Белкин Михаил Евсеевич. - М., 2007 г.- 415 с.; Скляров O.K. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы / O.K.Скляров - М.: СОЛОН-Р, 2001), заключающиеся в том, что волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) функционирует в аналоговом режиме, и аналоги, в которых ВОСП функционирует в цифровом режиме («Способ передачи и приема оптических сигналов и устройство для его осуществления» патент РФ №2208823 от 20.07.2003 года; «Способ приема и передачи информации оптическим сигналом и устройство для его осуществления» патент РФ №2192710 от 10.11.2002 года).

Недостатком аналогов является отсутствие возможности переключения между аналоговым и цифровым режимами работы. Достоинства цифрового режима бесспорны, аналоговые волоконно-оптические системы передачи имеют ряд преимуществ в случае отказа цифровых ВОСП. Оптимальным стало бы сочетание рабочего цифрового и аварийного аналогового режимов работы линии связи. Таким образом, сочетание двух технологий передачи позволит достичь высокоэффективной передачи данных как в штатном режиме работы, так и в аварийном (например, при срыве синхронизации, деградации параметров передачи).

Известны устройства, обеспечивающие только аналоговый режим работы, описанные в инструкциях по эксплуатации и технических описаниях («Многоканальное волоконно-оптическое устройство для передачи и регистрации однократных импульсных электрических сигналов» патент РФ №2293341 от 10.02.2007 года; «Универсальный оптический мультиплексор MainStream ОМ»), также известны устройства, обеспечивающие исключительно цифровой режим передачи данных в соответствии со спецификациями G.781-G784 (СМ-1/4 ТАИЦ.465113.002, СМВВ-1М ТАИЦ.465113.004, МЦП-155, ADR 155C фирмы SAGEM, «Устройство передачи и приема дискретных сообщений» патент РФ №2013867 от 30.05.94 года). Известны устройства аналоговых оптических систем связи (см. патенты Германии N 3930067, 3930069, МКИ Н04В 10/00, 1991 г. и патент Японии N 4-59815, МКИ Н04В 10/04, 10/24, 1992 г., «Линия передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала» патент РФ №2247473 от 27.02.2005 года; «Оптическая абонентская линия связи» патент РФ №2204211 от 10.05.2003 года). Устройства-аналоги обладают общим недостатком - отсутствием возможности смены режима работы с цифрового на аналоговый и обратно в случае обнаружения большого количества ошибок или по внешней команде.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранным в качестве прототипа является способ передачи дискретной информации через волоконно-оптические направляющие системы (Гордиенко В.Н., Ксенофонтов С.Н., Кунегин С.В., Цыбулин М.К. Современные высокоскоростные цифровые телекоммуникационные системы. Ч. 3. Группообразование в синхронной цифровой иерархии: Учебное пособие / МТУСИ. - М., 1999 - с.32-47), заключающийся в том, что электрический сигнал от источника сообщений кодируют, преобразуют в оптический вид и передают по оптическому волокну в приемник, где преобразуют в электрический вид, декодируют и передают получателю сообщений. В случае превышения показателей количества ошибок над заданными значениями формируют сигнал «Авария», передачу данных по линии связи прекращают. Формируют и передают корреспонденту сигналы с запросом вхождения в связь.

Из известных наиболее близким по своей технической сущности заявленному устройству является субблок оптического интерфейса соединительной линии АТСЦ-90, описанный в монографии Никульский И.Е. Оптические интерфейсы цифровых коммутационных станций и сети доступа / Техносфера. - М., 2006 - с.30-41.

Устройство-прототип содержит кодер канала, оптический передатчик, оптический приемник, узел сигнализации об аварии, выделитель тактовой частоты (ВТЧ), декодер канала, причем первый и второй входы кодера канала являются входом исходной цифровой последовательности и синхросигнала соответственно, выход кодера канала соединен с входом оптического передатчика, выход которого является оптическим выходом субблока оптического интерфейса (СОИ), а вход оптического приемника - оптическим входом СОИ, первый выход которого соединен с первым входом декодера канала и входом ВТЧ, а второй выход - с узлом сигнализации об аварии, выход ВТЧ соединен со вторым входом декодера канала и одновременно является выходом синхросигнала СОИ, а выход декодера канала является выходом цифровой последовательности СОИ.

Недостатками способа-прототипа и устройства его реализующего являются следующие:

1. Время поддержания синхронизации в плезиохронном режиме (в случае выхода из строя системы синхронизации) ограничено.

2. Невозможность передачи данных в случае роста коэффициента ошибок, вследствие изменения параметров волоконно-оптического линейного тракта (в частности: помутнения ОВ, деградации параметров приемника/передатчика и др.).

Прототипы обладают указанными недостатками потому, что стандартами МСЭ G.781-784 определено функционирование систем синхронной цифровой иерархии в плезиохронном режиме не более суток, по истечении суток смещение фазовых соотношений станет таким, что дальнейшее поддержание синхронизации становится нецелесообразным и передача информации прекращается. Как правило, этого времени достаточно для определения и устранения места отказа, однако полезна возможность передачи критичной информации свыше этого времени. При отклонении параметров линии (таких, как мощность сигнала на входе фотоприемного устройства, ухудшение отношения оптический сигнал-шум, увеличение вероятности межсимвольной интерференции и др.) от нормы передача информации прекращается, формируется сигнал «Авария».

Задачей изобретений является разработка способа передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП и устройства его реализующего, за счет комплексирования аналогового и цифрового режимов работы волоконно-оптического линейного тракта с целью повышения показателей надежности системы передачи в условиях ухудшения параметров волоконно-оптического линейного тракта и/или невозможности поддержания синхронизации.

Так как решение поставленной задачи приведет к уменьшению времени простоя линии связи, то критериями степени решения задачи изобретений являются комплексные показатели надежности - коэффициенты готовности и живучести линии связи.

Надежность (ГОСТ 27.002-89) - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Коэффициент готовности линии связи - вероятность того, что линия связи окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение линии связи для передачи полезной нагрузки не предусматривается (времени, необходимого на ремонтные, регламентные, а так же связанные с модернизацией оборудования работы) (на основании ГОСТ 27.002-89).

Коэффициент живучести линии связи - вероятность того, что линия связи окажется в работоспособном состоянии во время плановых работ на ее участке, возникновении аварии, воздействия деструктивных факторов.

Задача изобретения решается в заявленном способе передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП, заключающийся в том, что электрический сигнал от источника сообщений кодируют, преобразуют в оптический вид и передают по оптическому волокну в приемник, где преобразуют в электрический вид, декодируют и передают получателю сообщений. При невозможности поддержания заданных показателей достоверности, либо при срыве синхронизации, вызванном аварийными случаями вырабатывают команду «Авария». Согласно изобретению на передающей стороне дополнительно реализован следующий механизм поддержания связи: по команде «Авария» изменяют путь прохождения электрического сигнала в линейном оборудовании. Цифровой сигнал с выхода кодера подвергают цифро-аналоговому преобразованию, схожему с обратным ИКМ преобразованием с количеством уровней m. Код комбинации декодируют в номер уровня n (n из множества m). После процедуры формирования аналогового сигнала производят модуляцию колоколообразной несущей, фильтрацию продуктов модуляции с целью сужения спектра передаваемого сигнала. Полученный электрический сигнал преобразуют в оптический сигнал. На приемной стороне производят прием оптического сигнала, преобразование его в электрический вид, демодуляцию колоколообразных импульсов, аналого-цифровое (ИКМ) преобразование и восстанавливают посылки двухуровневого линейного кода. Восстановленный цифровой сигнал передают в декодер канала. Для установления связи в аварийном аналоговом режиме корреспонденту передают посылку с запросом перестройки линейного оборудования.

Новая совокупность существенных признаков позволяет решить задачу изобретения за счет того, что в случае аварии (невозможности передачи по цифровой волоконно-оптической линии связи) формируют аналоговый сигнал, обладающий необходимыми свойствами для распространения по волоконно-оптической линии связи и успешного приема, это производят следующим образом: на передающем конце на основе двухуровневых посылок кодера канала формируют аналоговый сигнал, который модулирует колоколообразную несущую, после процедуры фильтрации полученный сигнал подвергают электрооптическому преобразованию и вводят в оптическое волокно, на приеме сигнал преобразуют в обратной последовательности.

Задача изобретения решается в заявленном устройстве передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП за счет того, что в известный субблок оптического интерфейса соединительной линии АТСЦ-90, содержащий кодер канала, оптический передатчик, оптический приемник, узел сигнализации об аварии, выделитель тактовой частоты, декодер канала, вводятся дополнительные элементы и связи. Причем первый и второй входы кодера канала соответственно, выход оптического передатчика является оптическим выходом СОИ, а вход оптического приемника - оптическим входом СОИ, второй выход оптического приемника соединен с узлом сигнализации об аварии, выход ВТЧ соединен со вторым входом декодера канала и одновременно является выходом синхросигнала СОИ, а выход декодера канала является выходом цифровой последовательности СОИ. Дополнительно введены: электронные ключи, буфер, датчик и анализатор сигналов (ДС и АС соответственно), аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи (АЦП и ЦАП соответственно), модулятор, демодулятор, опорный генератор, фильтр нижних частот (ФНЧ). Причем выход кодера канала соединен с первым входом первого электронного ключа (электронного ключа передачи (ЭКП)) и с первым входом буфера, выход которого соединен с входом ЦАП, выход которого подключен к первому входу модулятора, выход которого соединен со входом ФНЧ. Выход ФНЧ соединен со вторым входом ЭКП, с которым также соединен выход ДС и второй вход буфера. Выход ЭКП подключен ко входу оптического передатчика. Выход оптического приемника соединен с входом АС и первыми входами демодулятора и электронного ключа приема (ЭКПр). Выход демодулятора подключен ко входу АЦП, выход которого соединен со вторым входом ЭКПр, выход которого соединен со входом ВТЧ и первым входом декодера канала. Выход опорного генератора соединен со вторыми входами модулятора и демодулятора. Вход ДС соединен с выходом АС и со вторым выходом оптического приемника. Третьи входы электронных ключей соединены с узлом сигнализации об аварии.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет дополнительно введенных элементов и связей в известное устройство, реализована возможность автоматического перехода на аналоговый режим работы волоконно-оптической линии связи исходя из условий передачи, что повышает коэффициенты готовности и живучести линии связи.

Проведенный анализ уровня развития техники и оптических технологий передачи позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленных способа и устройства организации аналогового режима работы мультиплексора, 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 заявленных объектов, показали, что они не следуют явным образом из уровня развития техники. Так как на современном этапе развития отсутствуют математические средства, позволяющие однозначно и всесторонне оценить эффект от комплексирования аналоговой и цифровой ВОСП, а также вследствие того, что предлагаемый способ преобразования сигнала не используется в известных/запатентованных устройствах и способах, то из уровня развития техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленной группы изобретений преобразований на решение задачи изобретения. Следовательно, заявленные изобретения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные объекты изобретения поясняются чертежами, на которых:

на фиг.1 - результаты сравнения имитационных моделей способа-прототипа и предлагаемого способа;

на фиг.2 - алгоритм способа передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП;

на фиг.3 - структурная схема устройства передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП.

Реализация заявляемого способа заключается в следующем. При потере сигналов синхронизации, а равно, как и при наличии повреждения линии, формируют команду «Авария». По этой команде к линии связи подключают датчик сигналов (ДС) на передаче, а на приеме - анализатор сигналов АС. Датчик сигналов передает корреспонденту специальный сигнал-приглашение для начала аналогового обмена данными. При получении сигнала-приглашения из линии связи в АС формируют команду «Готово» и передают ее в обратном направлении по волоконно-оптической линии связи. В случае положительного отклика корреспондента и формирования внутренней команды «Готово» формируют на основе цифрового сигнала с выхода кодера канала аналоговый сигнал. Это происходит следующим образом: цифровой поток с выхода кодера канала разбивают на группы по m символов, каждой уникальной группе ставят в соответствие определенный калиброванный по амплитуде сигнал длительностью m тактов. Этими сигналами модулируют несущую представляющую последовательность импульсов колоколообразной формы, продукты модуляции фильтруют с целью сужения спектра. После процедуры фильтрации полученный сигнал преобразуют в оптический сигнал и передают по оптическому волокну. На приемном конце принятый оптический сигнал демодулируют (преобразуют в электрический), восстанавливают значения посылок калиброванной амплитуды. Каждому амплитудному уровню ставят в соответствие кодовую комбинацию, которую передают в декодер канала. При невозможности вхождения в связь в аналоговом режиме по поврежденной линии связи делают вывод о разрушении оптического волокна.

Заявленный способ передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП обеспечивает:

1. Повышение коэффициента готовности волоконно-оптической линии связи за счет существенного уменьшения времени восстановления линии связи с точки зрения критичной ко времени доставки информации;

2. Повышение коэффициента живучести волоконно-оптической линии связи за счет введения возможности вхождения в связь без применения высокостабильной системы синхронизации и изменения параметров линейного сигнала, влияющих на качество приема.

Правомерность теоретических предпосылок проверялась с помощью имитационной модели волоконно-оптической системы передачи (модель описана в пособии Левин В.Т. Логическая теория надежности сложных систем / В.И.Левин, - М.: Энергоатомиздат, 1985. с.58-63, уточнена в методической разработке Денисов М.Ю. Цифровые системы передач / Ю.М.Денисов, - Орел: ВИПС, 1996. с.33-42) при следующих условиях:

1) Волоконно-оптическая линия связи длиной 100 км, не разделенная электрическими регенераторами, оконцованная мультиплексорами ввода- вывода;

2) Скорость передачи информации (Винф=155,52 Мбит/с) с учетом линейного алфавитного кода 25 В26 В скорость передачи информации составляет (Влщ) 161,408 Мбит/с;

3) Интенсивность отказа линейного оборудования - 1,142x10~51/ч;

4) Интенсивность отказов волоконно-оптического кабеля - 3,88×10′′71/ч на 1 километр длины;

5) Интенсивность отказов системы синхронизации по причине выхода из строя генераторного оборудования - 4,12×10′′ м9 1/ч;

6) Длины блоков m для формирования уровней аналогового сигнала - 2-3 двоичных символа;

7) Частота несущей - от 0,5 Влин до тВдин.

Расчет при указанных исходных данных (по условиям ГОСТ 28439-90 «Аппаратура волоконно-оптических систем передачи по линиям электропередач цифровая») показывает, что:

Коэффициент готовности линии связи без применения способа передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП составляет 0,99961, а с его использованием - 0,999963. Коэффициент живучести волоконно-оптической линии связи без применения способа передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП составляет 0,9897, а с его использованием - 0,996. Применение предлагаемого способа дает увеличение коэффициента готовности линии связи на 0,000353, а с точки зрения передачи критической информации в зависимости от степени повреждения линии связи до 1, что подтверждают результаты моделирования. Степень повреждения линии связи есть интегральный показатель, являющийся функцией изменения показателя преломления оптического волокна, отказов оптического кабеля и оборудования волоконно-оптического линейного тракта. На фиг.1 приведены результаты моделирования в графической форме - сравнение способа-прототипа и предлагаемого способа по вероятности безотказной работы линии связи по передаче информации. Левый график демонстрирует наличие дополнительного запаса живучести. Правый график показывает инвариантность заявляемых изобретений от времени работы без внешней синхронизации.

Устройство передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП (фиг.3) состоит из кодера канала (1), буфера (2), цифроаналогового преобразователя (3), опорного генератора (4), модулятора (5), фильтра нижних частот (6), датчика сигналов (7), электронных ключей передачи (8) и приема (15), оптического передатчика (9), оптического приемника (10), узла сигнализации об аварии (11), анализатора сигналов (12), демодулятора (13), аналого-цифрового преобразователя (14), выделителя тактовой частоты (16), декодера канала (17).

Элементы соединены между собой следующим образом (фиг.3). Входы кодера канала (1) являются входами цифровой информационной последовательности и синхронизации субблока оптического интерфейса, его выход соединен с первым входом буфера (2) и первым входом ЭКП (8). Ко второму входу ЭКП (8) подключены выход ФНЧ (6) и выход ДС (7), который также подключен ко второму входу буфера (2), а выход ЭКП (8) связан со входом оптического передатчика (9). Выход оптического передатчика (9) является оптическим выходом субблока оптического интерфейса. Выход буфера (2) соединен со входом ЦАП (3), который в свою очередь связан с первым входом модулятора (5), чей выход подключен ко входу ФНЧ (6). Выход опорного генератора (4) соединен со вторыми входами модулятора (5) и демодулятора (13). Единственный вход ДС (7) связан с выходом АС (12) и вторым выходом оптического приемника (10).Со вторым выходом оптического приемника (10) также связан вход узла сигнализации об аварии (11), выход которого соединен с третьими входами электронного ключа приема (15) и электронного ключа передачи (8). Вход оптического приемника (10) является оптическим входом субблока оптического интерфейса, его выход соединен с первыми входами ЭКПр (15) и демодулятора (13), входом АС (12). Выход демодулятора (13) соединен с входом АЦП (14), выход которого соединен со вторым входом ЭКПр (15), чей выход подключен к первому входу декодера канала (17) и входу ВТЧ (16). Выход ВТЧ (16) соединен со вторым входом декодера канала (17) и одновременно является выходом синхросигнала СОИ, а выход декодера канала (17) является выходом цифровой последовательности СОИ.

Буфер (2) предназначен для накопления цифровой информации и хранения в течение промежутка времени, определяющегося временем вхождения в связь в аналоговом режиме. Включается в режим запоминания (накопления) по команде ДСС (7), в остальное время прозрачен для прохождения цифровой информации. Является известным устройством и описан в учебном пособии Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы / Б.А.Калабеков - М.: Телеком, 2000 г., с.126-130.

Для преобразования цифровой двоичной последовательности в аналоговый сигнал служит ЦАП (3). Данный узел является широко известным по своему построению, однако существует ряд специфичных требований. Так, например, важным является требование к скорости обработке, которое должно быть во много раз выше скорости передаваемого сигнала. В связи с определенными техническими ограничениями приемного оптического модуля, имеющегося в составе оптического приемника (10), количество уровней m не должно превышать расчетного для конкретной линии значения (как правило, m=2-4). Узел описан в монографии Волович Г.И. Цифроаналоговые преобразователи / Г.И.Волович - Томск: Томский политехнический университет, 2008 г. с.5-86. Для обратного преобразования предназначен АЦП (14), также является широко известным устройством и описан в монографии Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств / Г.И.Волович - М.: «Додэка-XXI», 2005 г. с.431-467.

Опорный генератор (4) служит для выработки высокостабильной ко-локолообразной несущей для осуществления аналоговой модуляции на передаче и демодуляции на приеме. Является известным устройством, описано в патенте Российской Федерации №2115166 от 10.07.98 года.

Модулятор (5) осуществляет изменение амплитуды несущей, вырабатываемой опорным генератором (4), по закону m позиционного аналогового сигнала, поступающего на первый вход от ЦАП (3), методом амплитудной манипуляции. Принципы построения описаны в Свирид В.Л. Проектирование микроэлектронных устройств: Учеб. Пособие по курсу "Микросхемотехника" / В.Л.Свирид. - Мн.: БГУИР, 1994. - с.70-76. Демодулятор (13) выполняет обратную функцию по выделению огибающей. Описан в Суднищиков B.C., Богачев Г.В. Основы радиотехники и электроники. Часть 5. Модели и принципы обработки сигналов. Пособие / B.C.Суднищиков, Г.В.Богачев. - Орел: Академия ФАПСИ, 2002 г. - с.137-147.

Фильтр (6) предназначен для выделения нижней боковой полосы из продуктов амплитудной модуляции. Цифровой фильтр низких частот является известным устройством и реализуется, как указано в Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л.Рабинер, Б.Гоулд. - М.: «Мир», 1978. - с.252-265.

Датчик сигналов (7) предназначен для формирования сигналов особой структуры с заданной скоростью. В зависимости от полученных команд может находиться в следующих состояниях: отключен, формирование сигнала-запроса. Одновременно с началом передачи сигнала-запроса на установление соединения в аналоговом режиме дает команду накапливать цифровую информацию в буфере (2). Является известным устройством и описан в пособии Лагутенко О.И. Современные модемы / О.И.Лагутенко - М.: Эко-Трендз, 2002 г. - с.102-107.

Анализатор сигналов (12) служит для приема и анализа сигналов особой структуры, и, в случае успешного приема формирования положительного отклика. По отклику АС (12) ДС (7) принимает решение о прекращении передачи корреспонденту сигнала-запроса на установление соединения и передачи аналоговой информации. Является известным устройством и детально описан в пособии Лагутенко О.И. Современные модемы / О.И.Лагутенко - М.: Эко-Трендз, 2002 г. - с.121-133.

Электронные ключи передачи (8) и приема (15) выполняют функции разделения цифрового и аналогового потоков. Срабатывают на переключение по команде, поступающей на третий вход от узла сигнализации об аварии (11). Электронный ключ является известным устройством и описан в Хоровиц П., Уинфилд, X. / Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. Шестое. М.: Мир, 2001. - с.70-86.

Принцип работы устройства в основных режимах работы идентичен работе устройства-прототипа. В аварийном режиме работы устройство функционирует следующим образом. В случае прекращения следования с выхода оптического приемника (10) цифровой последовательности АС (12) вырабатывает подготовительную команду ДС (7) для передачи сигнала приглашения к вхождению в связь с корреспондентом в аналоговом режиме. При формировании оптическим приемником (10) сигнала «Авария» узел сигнализации об аварии (11) формирует команду для ЭКП (8) и ЭКПр (15) на переключение коммутации из состояния «первый вход-выход» в состояние «второй вход-выход». Одновременно информация о аварии поступает в ДС (7), который передает через ЭКП (8), оптический передатчик (9) по линии сигнал-приглашение и дает команду на второй вход буфера (2) на запись передаваемой двоичной информации.

В случае получения и успешного преобразования оптическим приемником (10) сигнала-приглашения в электрический вид данный сигнал поступает на вход АС (12), который фиксирует попытку установления связи в аналоговом режиме и дает ДС (7) команду на формирование ответного сигнала-приглашения. Если АС (12) фиксирует факт приема ответного сигнала-приглашения он формирует команду ДС (7) на прекращение посылки запроса установления соединения. По этой команде ДС (7) отключает свой выход от канала связи и отключает запрет буфера (2) на передачу.

Буфер (2) передает накопленную информацию в блок ЦАП (3), который разбивает входную последовательность на блоки по m бит, преобразует последовательность m-битных блоков в последовательность квантованных по уровню посылок с длительностью в m раз большей длительности импульсов исходного сигнала. Результатом является многоуровневый сигнал с числом уровней 2^m. Этот сигнал в амплитудном модуляторе (5) модулирует колоколообразную несущую, вырабатываемую опорным генератором (4). Продукты модуляции проходят процедуру фильтрации в фильтре нижних частот (6) с целью сужения спектра сигнала до нижней боковой полосы. После ФНЧ (6) через открытый ЭКП (8) и оптический передатчик (9) поступает в волоконно-оптическую линию связи.

Принятый оптический сигнал, состоящий из последовательности колоколообразных импульсов различной амплитуды, преобразуется в электрический вид оптическим приемником (10) и поступает в демодулятор (13), который выделяет огибающую сигнала. Огибающая принятого сигнала представляет собой 2^m-уровневый код, который корректируется и преобразуется к двоичному виду в АЦП (14). С выхода АЦП (14) через открытый ключ (15) двоичный сигнал поступает в ВТЧ (16) и декодер канала (17), где преобразуется аналогичным описанному в устройстве-прототипе способом.

Переход в основной цифровой режим работы осуществляется вручную либо через установленные временные интервалы по команде узла сигнализации об аварии (11).

1. Способ передачи аналоговых сигналов по аварийной цифровой волоконно-оптической системе передачи (ЦВОСП), заключающийся в том, что электрический сигнал от источника сообщений кодируют, преобразуют в оптический вид и передают по оптическому волокну в приемник, где преобразуют в электрический вид, декодируют и передают получателю сообщений, при невозможности поддержания заданной достоверности, либо при срыве синхронизации, вызванном аварийными случаями, вырабатывают команду «Авария», отличающийся тем, что для установления связи в аналоговом режиме корреспонденту передают посылку с запросом перестройки линейного оборудования, по команде «Авария» изменяют путь прохождения электрического сигнала в линейном оборудовании: цифровой сигнал с выхода кодера подвергают цифроаналоговому преобразованию, схожему с обратным ИКМ преобразованием с количеством уровней m, код комбинации декодируют в номер уровня n (n из множества m), после процедуры формирования аналогового сигнала производят модуляцию колоколообразной несущей, затем - фильтрацию продуктов модуляции, с целью сужения спектра передаваемого сигнала, полученный электрический сигнал преобразуют в оптический и передают по волоконно-оптической линии связи, на приемной стороне производят прием оптического сигнала, его преобразование в электрический вид, демодуляцию колоколообразных импульсов, аналого-цифровое преобразование и восстанавливают посылки двухуровневого кода, которые передают в декодер канала.

2. Устройство передачи аналоговых сигналов по аварийной ЦВОСП, содержащее кодер канала, оптический передатчик, оптический приемник, узел сигнализации об аварии, выделитель тактовой частоты, декодер канала, причем первый и второй входы кодера канала являются входом исходной цифровой последовательности и синхросигнала соответственно, выход оптического передатчика является оптическим выходом СОИ, а вход оптического приемника - оптическим входом СОИ, второй выход оптического приемника соединен с узлом сигнализации об аварии, выход ВТЧ соединен со вторым входом декодера канала и одновременно является выходом синхросигнала СОИ, а выход декодера канала является выходом цифровой последовательности СОИ, отличающееся тем, что дополнительно введены следующие узлы: электронные ключи, буфер, датчик и анализатор сигналов (ДС и АС соответственно), аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи (АЦП и ЦАП соответственно), модулятор, демодулятор, опорный генератор, фильтр нижних частот (ФНЧ), причем выход кодера канала соединен с первым входом электронного ключа передачи (ЭКП) и с первым входом буфера, выход которого соединен с входом ЦАП, выход которого подключен к первому входу модулятора, выход которого соединен с входом ФНЧ, выход ФНЧ соединен со вторым входом ЭКП, с которым так же соединен выход ДС и второй вход буфера, выход ЭКП подключен ко входу оптического передатчика, выход оптического приемника соединен с входом АС и первыми входами демодулятора и электронного ключа приема (ЭКПр), выход демодулятора подключен ко входу АЦП, выход которого соединен со вторым входом ЭКПр, выход которого соединен со входом ВТЧ и первым входом декодера канала, выход опорного генератора соединен со вторыми входами модулятора и демодулятора, вход ДС соединен с выходом АС и со вторым выходом оптического приемника, третьи входы электронных ключей соединены с узлом сигнализации об аварии.