Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов



Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов
Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов
Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов

 

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 2586105:

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 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 защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексной многоканальной волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории.

Известна «Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи» (см. патент РФ №2522741, опубликован в БИ №20, от 20.07.2014), которая содержит не менее одной волоконно-оптической линии и два идентичных приемо-передающих устройства, каждое из которых включает в себя не менее одной группы, состоящей из оптического передатчика, первый вход которого является информационным входом приемо-передающего устройства и последовательно соединенных оптического приемника и устройства мониторинга. Каждое приемо-передающее устройство содержит оптический мультиплексор-демультиплексор, контроллер и n групп, идентичных первой группе. При этом входы контроллера соединены с выходами устройств мониторинга всех групп, а выход контроллера соединен со вторыми входами оптических передатчиков всех групп. Входы оптического мультиплексора-демультиплексора соединены с выходами оптических передатчиков всех групп, а его выходы соединены с входами оптических приемников всех групп, причем линейные вход/выход мультиплексора-демультиплексора соединены между собой волоконно-оптический линией.

Многоканальная защищенная ВОСП работает следующим образом. Входные информационные сигналы параллельно поступают на входы оптических передатчиков, которые формируют оптические сигналы, каждый из которых отличается друг от друга длиной волны оптического излучения. Длины волн соответствуют стандартным сеткам, принятым в технологии волнового уплотнения (WDM, DWDM, CWDM, HWDM). Количество каналов может быть два и более. После этого оптические сигналы поступают на входы мультиплексора-демультиплексора, где мультиплексор складывает их в один групповой сигнал, который передается по волоконно-оптической линии на вход мультиплексора-демультиплексора на противоположной стороне линии, который на оптических выходах демультиплексора формирует оптические сигналы на длинах волн, соответствующих входным длинам волн. Каждый из оптических сигналов поступает на вход соответствующего оптического приемника, который преобразует оптический сигнал в соответствующий электрический сигнал. Электрический сигнал передается на вход устройства мониторинга, которое обрабатывает сигнал с целью выделения сигнала попытки отвода световой энергии из волоконно-оптической линии. В случае обнаружения сигнала попытки отвода сигнала из волоконно-оптической линии, устройство мониторинга формирует сигнал тревоги. Все сигналы с выходов устройств мониторинга поступают на вход контроллера, который производит их анализ. В случае, когда одновременно поступают сигналы тревоги от всех (большинства) устройств мониторинга, контроллер фиксирует попытку съема оптического сигнала и формирует сигналы, запрещающие передачу всем оптическим передатчикам. ВОСП по своему функциональному назначению и составу является наиболее близкой к заявляемой системе и поэтому выбрана в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанной ВОСП являются большое количество устройств (контроллеров) мониторинга и недостаточно высокая чувствительность по обнаружению отводов мощности сигнала с волоконно-оптической линии.

Решаемой технической задачей является создание многоканальной защищенной ВОСП с повышенной чувствительностью к обнаружению сигналов отвода мощности за счет спектрального разделения сигналов.

Достигаемым техническим результатом является уменьшение количества средств мониторинга и контроля и увеличение чувствительности контроля.

Для достижения технического результата в многоканальной защищенной волоконно-оптической системе передачи со спектральным разделением сигналов, содержащей соединенные между собой волоконно-оптическими линиями передачи два комплекта приемопередающей аппаратуры, каждый из которых содержит оптический мультиплексор, демультиплексор и группы, каждая из которых состоит из оптического передатчика и приемника, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом каждой группы каждого комплекта, при этом оптический вход приемника соединен с соответствующим выходом демультиплексора волоконно-оптическим шнуром, а оптический выход передатчика соединен с соответствующим входом мультиплексора оптическим шнуром, новым является то, что в каждый комплект приемо-передающей аппаратуры дополнительно 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.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемой многоканальной защищенной ВОСП позволяет снизить количество контроллеров с (n+1) до 1 (n - количество каналов в ВОСП) и повысить чувствительность по обнаружению попыток отвода мощности из волоконно-оптических линий.

На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемой многоканальной защищенной ВОСП со спектральным разделением сигналов.

На фиг. 2 представлены зависимости интенсивности излучения от расстояния от оси волокна SMF-28 для различных рабочих длин волн ВОСП.

На фиг. 3 приведены спектрограммы интенсивности излучения на входном полюсе оптического волокна и на выходе ответвителя-прищепки FOD-5503, подключенной к боковой поверхности того же волокна.

Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов содержит соединенные между собой волоконно-оптическими линиями передачи 8 два комплекта приемо-передающей аппаратуры 10, каждый из которых содержит оптический мультиплексор 5, демультиплексор 6 и группы, каждая из которых состоит из оптического передатчика 3 и приемника 4, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом каждой группы каждого комплекта. Оптический вход приемника 4 соединен с соответствующим выходом демультиплексора 6 волоконно-оптическим шнуром 9, а оптический выход передатчика 3 соединен с соответствующим входом мультиплексора 5 оптическим шнуром 9. В каждый комплект приемо-передающей аппаратуры 10 введен контроллер защиты 7, рабочая длина волны λk которого больше длины волны λ1, λ2…λn любого из оптических передатчиков 3. Вход контроллера защиты 7 соединен с оптическим выходом мультиплексора 5 волоконно-оптическим шнуром 9, а выход соединен волоконно-оптическим шнуром 9 с оптическим входом демультиплексора 6, линейные входы и выходы контроллеров защиты 7 соединены между собой волоконно-оптическими линиями передачи 8.

Заявляемая многоканальная защищенная ВОСП работает следующим образом (см. фиг. 1). Входные информационные сигналы параллельно поступают на входы 1 оптических передатчиков 3, которые формируют оптические сигналы, каждый из которых отличается друг от друга длиной волны оптического излучения (λ1, λ2…λn). Длины волн соответствуют стандартным сеткам, принятым в технологиях волнового уплотнения (WDM, DWDM, CWDM, HWDM). Количество каналов может быть два и более. После этого оптические сигналы поступают на входы мультиплексора 5, где формируется один групповой сигнал на всех длинах волн. Групповой сигнал поступает на вход контроллера защиты 7, где к нему добавляется контрольный сигнал на длине волны λk, большей чем любая из длин волн информационных сигналов λ1, λ2…λn. Сумма информационных и контрольного сигналов передается по волоконно-оптической линии 8 и поступает на линейный вход контроллера защиты 7 на противоположной стороне линии. В контроллере ответвляется контрольный сигнал на длине волны λk, по которому производится обнаружение попыток отвода мощности с линии. Информационные оптические сигналы на длинах волн λ1, λ2…λn поступают на вход демультиплексора 6 на противоположной стороне линии, который на оптических выходах формирует оптические сигналы на длинах волн, соответствующих входным длинам волн. Каждый из оптических сигналов поступает на вход соответствующего оптического приемника 4, который преобразует оптический сигнал в электрический, который передается на соответствующий выход 2. Передача сигналов с помощью ВОСП в обратном направлении производится точно также, как и в прямом направлении.

Контроль волоконно-оптических линий 8 производится следующим образом. При попытке отвода мощности сигналов из линии 8 контроллер 7, который принимает сигнал пониженной мощности, обнаруживает отвод на длине волны λk и отключает передачу оптических сигналов в противоположном направлении. Соответственно контроллер защиты 7 на противоположной стороне обнаруживает отсутствие контрольного сигнала и блокирует передачу оптических сигналов в противоположном направлении. Поскольку контроль осуществляется на длине волны λk, большей чем любая из λ1, λ2…λn, повышается чувствительность по обнаружению отвода мощности с линий. Это обусловлено спектральной зависимостью распределения мощности по поперечному сечению волокна.

В одномодовом волокне (см. фиг. 2) распространяется одна основная мода НЕ11, имеющая гауссово распределение интенсивности, которое в зависимости от расстояния от оси волокна в поперечном сечении задается известной зависимостью:

где I(r) - интенсивность излучения основной моды на расстоянии r от оси волокна;

Io - интенсивность излучения основной моды на оси волокна;

wo - радиус пятна моды на уровне 1/е2, который вычисляется по формуле:

где ρ - радиус сердцевины оптического волокна;

V - волноводный параметр, который определяется по известной формуле:

где λ - длина волны излучения;

nс - показатель преломления сердцевины волокна;

no - показатель преломления оболочки волокна.

Таким образом, волноводный параметр зависит от длины волны, следовательно, и радиус пятна моды также зависит от длины волны. Соответственно распределение интенсивности в поперечном направлении волокна также зависит от длины волны. На фиг. 2 представлены зависимости интенсивности от расстояния от оси волокна SMF-28 для выбранных длин волн, рассчитанные по формулам (1-3).

При локальном выводе излучения из волокна интенсивнее будет выходить излучение с большими длинами волн. Соответственно, если информация передается на коротких длинах волн, а контроль ведется на более длинной длине волны, происходит увеличение чувствительности по обнаружению попытки вывода излучения.

На фиг. 3 представлены спектрограммы интенсивности на входном полюсе оптического волокна и на выходе ответвителя-прищепки FOD-5503, подключенной к боковой поверхности того же волокна. Из фиг. 3 видно, что интенсивность излучения на длине волны 1270 нм на 10 дБ меньше, чем интенсивность излучения на 1370 нм и на 8 дБ меньше, чем - на 1390 нм.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства и экспериментального определения параметров был собран макет ВОСП в соответствии с фиг. 1. В качестве приемников и передатчиков были использованы 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 C-диапазоне. Мультиплексор и демультиплексор в ВОСП соответствовали длинам волн SFP модулей (8 каналов, 16 длин волн), тип ТС-МС-030-10-516. В качестве устройства защиты использовался контроллер FOBOS-100GE. Испытания макета подтвердили работоспособность многоканальной защищенной ВОСП по заявляемой схеме.

Многоканальная защищенная волоконно-оптическая система передачи со спектральным разделением сигналов, содержащая соединенные между собой волоконно-оптическими линиями передачи два комплекта приемо-передающей аппаратуры, каждый из которых содержит оптический мультиплексор, демультиплексор и группы, каждая из которых состоит из оптического передатчика и приемника, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом каждой группы каждого комплекта, при этом оптический вход приемника соединен с соответствующим выходом демультиплексора волоконно-оптическим шнуром, а оптический выход передатчика соединен с соответствующим входом мультиплексора оптическим шнуром, отличающаяся тем, что в каждый комплект приемо-передающей аппаратуры дополнительно 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.



 

Похожие патенты:

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.

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 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