Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций



Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций
Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций

 

H04B10/00 - 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 2586074:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи (ВОСП) с селекцией и локализацией аварийных ситуаций и может быть использовано в качестве защищенной системы передачи информации ограниченного доступа за пределами контролируемой зоны. Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций состоит из двух комплектов приемо-передающей аппаратуры, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями, при этом каждый комплект содержит приемо-передающее устройство, соединенное оптическими шнурами с устройством контроля, выход которого соединен со входом волоконно-оптической линии, в каждый комплект введены источник питания и блок рефлектометрического контроля, включающий в себя оптический разветвитель, общий полюс которого соединен с выходом волоконно-оптической линии, первый полюс с помощью оптического шнура соединен со входом устройства контроля, а второй полюс соединен с общим полюсом оптического циркулятора, первый полюс которого соединен с выходом оптического передатчика, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, а второй полюс циркулятора соединен со входом оптического приемника, первый выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, а второй выход оптического приемника соединен со входом детектора среднего уровня, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, выход управления которого соединен со входом управления реле, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход соединен со входом питания устройства контроля, выход индикации микроконтроллера соединен со входом устройства индикации. Достигаемым техническим результатом является повышение среднего времени наработки на ложную тревогу за счет дополнительного анализа аварийных ситуаций. 1 ил.

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи (ВОСП) с селекцией и локализацией аварийных ситуаций и может быть использовано в качестве защищенной системы передачи информации ограниченного доступа за пределами контролируемой зоны.

Известно устройство контроля волоконно-оптических линий (патент РФ №2522893 от 21.08.2012 г., опубл. в Б.И. №20 от 27.03.2014 г.), на основе которого создается защищенная ВОСП. Система состоит из двух одинаковых комплектов приемо-передающей аппаратуры, которые с помощью оптических шнуров соединены с входом и выходом устройства контроля, линейные вход и выход которых соединены между собой с помощью волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП).

ВОСП работает следующим образом.

Приемо-передающая аппаратура обеспечивает дуплексную передачу информации по двум ВОЛП в заданном формате. Устройства контроля добавляют к информационным оптическим сигналам дополнительный тестовый сигнал, который передается на противоположную сторону. Устройство контроля на противоположной стороне принимает оптический сигнал, выделяет тестовый сигнал, который оцифровывается и вводится в микроконтроллер. Микроконтроллер обрабатывает цифровую последовательность по специальному алгоритму на основе теории выделения сигналов на фоне случайных помех. При изменении коэффициента передачи между оптическими полюсами ВОЛП выше заданного порога производится отключение передачи оптических сигналов по ВОЛП противоположного направления. Соответственно, устройство контроля на противоположной стороне производит отключение передачи оптических сигналов по ВОЛП прямого направления. ВОСП является наиболее близкой к заявляемой системе передачи и поэтому выбрана в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанной ВОСП являются:

1) отсутствие селекции аварийных ситуаций;

2) отсутствие возможности локализации места нарушения по длине волоконно-оптической линии.

Решаемой технической задачей является создание ВОСП с автоматической селекцией аварийных ситуаций и возможностью локализации места нарушения по длине волоконно-оптической линии.

Достигаемым техническим результатом является повышение среднего времени наработки на ложную тревогу за счет дополнительного анализа аварийных ситуаций.

Для достижения технического результата в защищенной волоконно-оптической системе передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций, состоящей из двух комплектов приемо-передающей аппаратуры, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями, при этом каждый комплект содержит приемо-передающее устройство, соединенное оптическими шнурами с устройством контроля, выход которого соединен со входом волоконно-оптической линии, новым является то, что в каждый комплект дополнительно введены источник питания и блок рефлектометрического контроля, включающий в себя оптический разветвитель, общий полюс которого соединен с выходом волоконно-оптической линии, первый полюс с помощью оптического шнура соединен со входом устройства контроля, а второй полюс соединен с общим полюсом оптического циркулятора, первый полюс которого соединен с выходом оптического передатчика, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, а второй полюс циркулятора соединен со входом оптического приемника, первый выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, а второй выход оптического приемника соединен со входом детектора среднего уровня, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, выход управления которого соединен со входом управления реле, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход соединен со входом питания устройства контроля, выход индикации микроконтроллера соединен со входом устройства индикации.

Новая совокупность существенных признаков позволяет повысить среднее время наработки на ложную тревогу за счет дополнительного анализа аварийных ситуаций.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемой ВОСП.

Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций сотоит из двух комплектов приемо-передающей аппаратуры 1, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями 2, при этом каждый комплект содержит приемо-передающее устройство 3, соединенное оптическими шнурами 15 с устройством контроля 4, выход которого соединен со входом волоконно-оптической линии 2, в каждый комплект 1 введены источник питания 6 и блок рефлектометрического контроля 5, включающий в себя оптический разветвитель 7, общий полюс которого соединен с выходом волоконно-оптической линии 2, первый полюс с помощью оптического шнура 15 соединен со входом устройства контроля 4, а второй полюс соединен с общим полюсом оптического циркулятора 8, первый полюс которого соединен с выходом оптического передатчика 9, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера 13, а второй полюс циркулятора 8 соединен со входом оптического приемника 10, первый выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 11, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера 13, а второй выход оптического приемника 10 соединен со входом детектора среднего уровня 12, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера 13, выход управления которого соединен со входом управления реле 14, вход которого соединен с выходом источника питания 6, а выход соединен со входом питания устройства контроля 4, выход индикации микроконтроллера 15 соединен со входом устройства индикации 16.

Заявляемая ВОСП работает следующим образом.

При включении источника питания 6 (фиг. 1) на управляющий вход реле 14 от микроконтроллера 13 подается сигнал размыкания, то есть питание на устройство контроля 4 не подается. Устройство контроля 4 не пропускает в ВОЛП 2 оптические сигналы от приемо-передающей аппаратуры 3. Микроконтроллер 13 формирует зондирующие сигналы, которые поступают на вход оптического передатчика 9, формирующего оптические зондирующие сигналы. Через циркулятор 8 и оптический разветвитель 7 оптические зондирующие сигналы поступают в ВОЛП 2 через полюс L. Отраженные и обратно рассеянные сигналы поступают обратно на полюс L той же ВОЛП. Через оптический разветвитель 7 и циркулятор 8 оптические сигналы попадают на вход оптического приемника 10, где преобразуются в электрические сигналы, из которых с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) формируется цифровая последовательность обратно отраженного и обратно рассеянного сигнала. Цифровая последовательность поступает на вход микроконтроллера 13, который производит ее обработку и формирование оптической рефлектограммы - зависимости оптических потерь в ВОЛП в зависимости от расстояния. Рефлектограмма в цифровом виде записывается в память микроконтроллера 13, после чего на вход реле 14 подается сигнал замыкания контактов, а микроконтроллер прекращает передачу зондирующих сигналов на вход оптического передатчика 9. Питание от источника 6 поступает на устройство контроля 4, которое в свою очередь формирует тестовый сигнал и разрешает передачу оптических сигналов в ВОЛП 2. Оптические сигналы через оптический разветвитель 5 поступают на полюс R устройства контроля 4 и через оптический шнур 15 на полюс R приемо-передающей аппаратуры 3. ВОСП функционирует в режиме передачи оптических информационных сигналов между приемо-передающей аппаратурой 3 по оптическим шнурам 15, через устройства контроля 4 по ВОЛП 2. Одновременно приемник 10 принимает оптические информационные сигналы с ВОЛП 2 через оптический разветвитель 7 и циркулятор 8. На вход детектора среднего уровня 12 с выхода оптического приемника 10 поступают сигналы, которые преобразуются в постоянный уровень, поступающий на вход управления микроконтроллера 13. Постоянный уровень сигнализирует о том, что осуществляется режим передачи информации.

В случае изменения коэффициента передачи между оптическими полюсами ВОЛП 2 устройствами контроля 4 производится отключение передачи оптических сигналов в обоих направлениях. Соответственно, на выходе детектора среднего уровня 12 пропадает постоянный уровень средней мощности принимаемых оптических сигналов. Это означает то, что режим передачи информации прекратился. Микроконтроллер 13 формирует зондирующие сигналы, которые поступают на вход оптического передатчика 9, формирующего оптические зондирующие сигналы. Через циркулятор 8 и оптический разветвитель 7 оптические зондирующие сигналы поступают в ВОЛП 2 через оптический полюс L. Отраженные и обратно рассеянные сигналы с ВОЛП поступают обратно на тот же полюс L. Через оптический разветвитель 7 и циркулятор 8 оптические сигналы попадают на вход оптического приемника 10, где преобразуются в электрические сигналы, из которых с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) формируется цифровая последовательность. Цифровая последовательность поступает на вход микроконтроллера 13, который производит ее обработку и формирование оптической рефлектограммы. Полученная рефлектограмма в цифровом виде сравнивается с предыдущей рефлектограммой, записанной в память микроконтроллера ранее. В случае обнаружения локального отклонения одной рефлектограммы от другой микроконтроллер 13 формирует сигнал на входе устройства индикации 16, которое показывает возникновение тревоги. Если локального отклонения при сравнении рефлектограмм не обнаружено, производится запись последней измеренной рефлектограммы в память микроконтроллера 13, и на входе управления реле 14 микроконтроллер снимает и подает вновь сигнал замыкания. Соответственно, питание на устройстве контроля 4 отключается и включается вновь, устройство контроля 4 снова включается в работу: формирует тестовый сигнал и разрешает передачу оптических сигналов в ВОЛП 2. Оптические сигналы через оптический разветвитель 5 поступают на полюс R устройства контроля 4 и через оптический шнур 15 на полюс R приемо-передающей аппаратуры 3. ВОСП вновь функционирует в режиме передачи оптических информационных сигналов между приемо-передающей аппаратурой 3 по оптическим шнурам 15, через устройства контроля 4 по ВОЛП 2.

Таким образом, после отключения передачи оптических сигналов устройством контроля 4 проводится дополнительный контроль ВОЛП 2 на наличие локального отклонения между измеренной и предыдущей рефлектограммами. Это позволяет провести селекцию аварийных ситуаций в ВОСП, обнаруженных устройствами контроля 4. Считывание рефлектограмм в ПЭВМ с микроконтроллера позволяет локализовать место возникшего локального дефекта.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства был собран макет ВОСП в соответствии с фиг. 1. В качестве приемо-передающей аппаратуры были использованы коммутаторы D-Link DGS-3610-26G, 16 оптических приемо-передающих SFP модулей типа TC-SD-1G-XX-30-D (скорость передачи 1 Гбит/с, потери в ВОЛП до 30 дБ) на длинах волн DWDM в С-диапазоне, мультиплексор и демультиплексор ТС-МС-030-10-516. В качестве устройства защиты использовался контроллер FOBOS-100GL. Испытания макета подтвердили работоспособность защищенной ВОСП по заявляемой схеме.

Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций, состоящая из двух комплектов приемо-передающей аппаратуры, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями, при этом каждый комплект содержит приемо-передающее устройство, соединенное оптическими шнурами с устройством контроля, выход которого соединен со входом волоконно-оптической линии, отличающаяся тем, что в каждый комплект дополнительно введены источник питания и блок рефлектометрического контроля, включающий в себя оптический разветвитель, общий полюс которого соединен с выходом волоконно-оптической линии, первый полюс с помощью оптического шнура соединен со входом устройства контроля, а второй полюс соединен с общим полюсом оптического циркулятора, первый полюс которого соединен с выходом оптического передатчика, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, а второй полюс циркулятора соединен со входом оптического приемника, первый выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, а второй выход оптического приемника соединен со входом детектора среднего уровня, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, выход управления которого соединен со входом управления реле, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход соединен со входом питания устройства контроля, выход индикации микроконтроллера соединен со входом устройства индикации.



 

Похожие патенты:

Лазерное приемное устройство, которое может быть использовано в качестве приемного устройства для лазерной локационной системы и системы лазерной космической связи, основано на сверхрегенеративном приеме лазерных сигналов локации и связи в оптическом диапазоне, что позволяет реализовать приемное устройство, обладающее предельной квантовой (однофотонной) чувствительностью и одновременно высокой помехозащищенностью приема лазерных сигналов.

Изобретение относится к контроллерам защиты волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) от попыток отвода оптического сигнала и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации (ТСЗИ) ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к размещению оптических осветительных устройств локомотивов железнодорожного транспорта, их установке и размещению и регулируемых из транспортного средства.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении качества работы и увеличении дальности работы линии связи.

Изобретение относится к способам непрерывного контроля оптических волокон (ОВ) и может быть использовано в качестве алгоритма для программного обеспечения контроллера системы защиты ВОСП информации ограниченного доступа.

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться в сетях передачи данных. Технический результат состоит в обеспечении динамического управления пространственными и временными параметрами направленных оптических пучков путем создания динамически управляемых отражательных голограмм.

Изобретение относится к области оптики. Технический результат состоит в увеличении дальности передачи энергии электромагнитного излучения оптического диапазона, снижении потерь передачи его через атмосферу.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к когерентным системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности системы.

Изобретение относится к сетевому узлу, в частности к обеспечению возможности первому блоку подключаться ко второму блоку в режиме самоорганизующейся сети (ad-hoc) в системе, сконфигурированной для удаленных и основных блоков.

Изобретение относится к скоростным модуляторам и может использоваться в бортовых передатчиках спутниковой системы связи и в системах дистанционного зондирования земли.

Изобретение относится к защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексной многоканальной волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории. Технический результат состоит в уменьшении количества средств мониторинга и контроля и увеличении чувствительности контроля. Для этого в систему передачи со спектральным разделением сигналов введен контроллер защиты, рабочая длина волны которого больше длины волны любого из оптических передатчиков, при этом вход контроллера защиты соединен с оптическим выходом мультиплексора волоконно-оптическим шнуром, а выход соединен волоконно-оптическим шнуром с оптическим входом демультиплексора, линейные входы и выходы контроллеров защиты соединены между собой волоконно-оптическими линиями передачи. 3 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для передачи сигналов на участках систем связи, которые могут быть подвержены воздействиям высоких механических нагрузок, ионизирующих излучений или иных поражающих факторов. Технический результат заключается в повышении надежности и живучести системы передачи в условиях чрезвычайных ситуаций. Для этого на участках, прилегающих к узлу связи пункта управления, создается запас линейного кабеля связи путем его навива на диэлектрический стержень или зигзагообразной прокладки («змейкой»). В непосредственной близости от трассы кабельной линии связи на этих участках размещаются подземные камеры (контейнеры) с вращающимися барабанами с запасом линейного оптического кабеля. Кабель и подземные камеры снабжены интеллектуальными маркерами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) по плоской металлической поверхности. Способ включает в себя нанесение на поверхность слоя непоглощающего диэлектрика. До нанесения слоя определяют направление максимума диаграммы направленности объемных электромагнитных волн (ОЭВ), излучаемых ПЭВ с их трека. Толщину слоя и показатель преломления его материала выбирают таким образом, чтобы наличие слоя обеспечивало приращение действительной части модуля волнового вектора ПЭВ на величину где ko=2π/λ - волновое число ОЭВ в окружающей поверхность среде; λ - длина волны излучения в окружающей среде; φmах - угол отклонения максимума диаграммы направленности от плоскости поверхности. Технический результат заключается в увеличении длины распространения (ПЭВ) и обеспечении ее защиты от внешних воздействий. 2 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается фотоприемного устройства. Фотоприемное устройство содержит последовательно соединенные лавинный фотодиод, усилитель и фильтр, а также компаратор, дискриминатор длительности импульсов, регулируемый источник питания, блок оценки сигналов, источник опорного напряжения, высокочастотный генератор и блок синхронизации. Кроме того, устройство включает в себя последовательно соединенные дополнительный усилитель и детектор. При этом выход детектора соединен с первым входом компаратора, вход дополнительного усилителя соединен с фильтром. В качестве фильтра используется полосовой фильтр с полосой пропускания около середины рабочей полосы частот усилителя. Технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум при регулировании коэффициента умножения лавинного фотодиода непосредственно по принимаемому оптическому сигналу. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обнаружения отношения оптического сигнала к шуму, узловое устройство и сетевую систему. Технический результат состоит в повышении качества приема информации. Для этого способ включает в себя: прием обнаруженного оптического сигнала, переносящего шум усиленного спонтанного излучения (ASE); обнаружение первой переменной составляющей тока и первой постоянной составляющей тока обнаруженного оптического сигнала; получение первой информации модуляции обнаруженного оптического сигнала; получение первой информации коррекции, соответствующей первой информации модуляции, согласно первой информации модуляции; и определение отношения оптического сигнала к шуму (OSNR) обнаруженного оптического сигнала согласно первой переменной составляющей тока, первой постоянной составляющей тока и первой информации коррекции. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к технике и может использоваться в оптических системах связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. Для этого в способе нелокальной передачи информации двумя источниками фотонов излучают фотоны попарно в запутанном квантово-механическом состоянии, направляют фотоны из каждой пары одного источника на один из двух оптически прозрачных термолюминесцентных кристаллов, содержащих квантово-механически запутанные между ними электронные центры окраски, а запутанные с этими фотонами парные фотоны направляют на измерительное устройство, модулирующее информацию в соответствии с одним из передаваемых двоичных символов, фотоны из каждой пары второго источника направляют на второй оптически прозрачный термолюминесцентный кристалл, а запутанные с этими фотонами парные фотоны направляют на детектирующее устройство таким образом, что при одном значении двоичного символа происходит нарушение интерференционной картины, а при другом его значении - восстановление интерференционной картины. Выделение информации осуществляют на детектирующем устройстве по состоянию интерференционной картины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области связи, в частности к мультисервисным сетям абонентского доступа (МСАД) на базе интерактивной волоконно-эфирной архитектуры. Технический результат состоит в обеспечении защиты от преднамеренного повреждения кабеля; в повышении точности определения места проникновения одноучастковой когерентной волоконно-оптической охранной системы (ВООС). Для этого разбивают охраняемую территорию крупного хозяйственного объекта как протяженной, так и локальной конфигурации на большое число связанных периметральных участков с длиной периметра каждого участка не более 10-15 км, что позволяет значительно расширить зону обслуживания, разбивают оборудования волоконно-оптической охранной системы на взаимоувязанные подсистему охраны кольцевой топологии, реализующую на каждом участке функцию зондирования периметра с помощью когерентной рефлектометрии, и подсистему связи двойной шинной топологии, реализующую функцию предварительной обработки и последовательной передачи между участками результатов зондирования подсистемы охраны в единый центр управления с использованием временного и спектрального разделения каналов и регенерации сигналов на каждом участке. Вводят в сенсорный волоконно-оптический кабель двух дополнительных одномодовых волокон для раздельной передачи сигналов исходящего и входящего направлений подсистемы связи, что позволяет исключить взаимное влияние обеих подсистем волоконно-оптической охранной системы при сохранении высокой чувствительности к акустическому воздействию. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к контроллерам защиты волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) от попыток отвода оптического сигнала и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации (ТСЗИ) ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории. Техническим результатом является сужение динамического диапазона входного сигнала за счет его логарифмирования и увеличение изоляции информационного и контрольного сигналов. Для этого контроллер защиты волоконно-оптических линий содержит оптические передатчик и коммутатор, последовательно соединенные устройство сигнализации и контроллер, выход которого соединен со входом оптического коммутатора, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, последовательно соединенные фотодиод и логарифмический усилитель, а также оптический изолятор, демультиплексор вывода и мультиплексор ввода, вход ввода которого соединен с выходом оптического изолятора, вход которого соединен с выходом оптического передатчика, а общий вход мультиплексора является оптическим входом устройства, выход мультиплексора ввода соединен с оптическим входом оптического коммутатора, оптический вход демультиплексора вывода является входом устройства с волоконно-оптической линии, а выход вывода соединен со входом фотодиода, выход логарифмического усилителя соединен со входом микроконтроллера, а второй оптический выход демультиплексора вывода является выходом устройства. 1 ил.
Наверх