Логарифмический контроллер защиты волоконно-оптических линий



Логарифмический контроллер защиты волоконно-оптических линий
Логарифмический контроллер защиты волоконно-оптических линий

 

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 2591843:

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 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.

 

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.

Известно «Устройство контроля волоконно-оптических линий» (см. патент РФ №2522893, опубликован в Б.И. №20 от 20.07.2014 г.), которое содержит последовательно соединенные приемный оптоэлектронный модуль, усилитель с автоматической регулировкой усиления, полосовой фильтр, детектор уровня, микроконтроллер, устройство сигнализации, а также последовательно соединенные передающий оптоэлектронный модуль и цифровой генератор, оптический коммутатор, первый и второй оптические ответвители, согласующее устройство, выход которого соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, а вход - с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен с входом управления оптического коммутатора, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, а оптический вход соединен с выходом первого оптического ответвителя, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом передающего оптоэлектронного модуля, оптический вход второго оптического ответвителя является оптическим входом устройства с волоконно-оптической линии, первый выход второго оптического ответвителя соединен со входом приемного оптоэлектронного модуля, а выход является выходом устройства.

Устройство контроля работает следующим образом. На оптический вход устройства от передатчика ВОСП поступают информационные оптические сигналы, которые через оптические ответвитель и коммутатор поступают на оптический выход в линию. Одновременно в ВОЛП через ответвитель поступают контрольные оптические сигналы, которые формируются цифровым генератором и передающим оптико-электронным модулем (ПОМ). После прохождения по ВОЛП оптические сигналы поступают на вход устройства и через ответвитель, из которого 99-90% мощности сигнала поступает на оптический выход устройства. От 1 до 10% мощности сигнала поступает на оптический вход приемного оптико-электронного модуля (ПРОМ), где преобразуется в электрический сигнал. Из сигнала с помощью полосового фильтра выделяется одночастотный контрольный сигнал, который усиливается усилителем и детектируется детектором. В результате на вход микроконтроллера поступает контрольный уровень, величина которого пропорциональна амплитуде контрольного сигнала. Микроконтроллер через устройство управляет величиной коэффициента усиления усилителя, устанавливая заданную величину контрольного уровня на своем входе вне зависимости от коэффициента передачи ВОЛП. После установки уровня и включения в режим контроля на электрический вход управления оптического коммутатора подается сигнал разрешения передачи информационных сигналов. Если микроконтроллер обнаружит попытку отвода оптического сигнала из ВОЛП, то он снимает сигнал разрешения с коммутатора и включает устройство тревожной сигнализации.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому контроллеру защиты и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

- ограничение мощности передаваемых информационных сигналов, обусловленное взаимовлиянием информационного и контрольного каналов;

- необходимость в регулировке амплитуды входного сигнала микроконтроллера в зависимости от величины потерь в ВОЛП;

- сложность устройства из-за необходимости использования цифрового генератора, приемного модуля, усилителя с автоматической регулировкой усиления, полосового фильтра, детектора уровня.

Решаемой технической задачей является создание простого универсального логарифмического контроллера защиты волоконно-оптических линий без ограничения мощности и регулировки информационных сигналов.

Достигаемым техническим результатом является сужение динамического диапазона входного сигнала за счет его логарифмирования и увеличение изоляции информационного и контрольного сигналов за счет введения оптических мультиплексора и демультиплексора.

Для достижения технического результата в логарифмическом контроллере защиты волоконно-оптических линий, содержащем 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, новым является то, что дополнительно введены 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.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет сузить динамический диапазон входного сигнала за счет его логарифмирования и увеличить изоляцию информационного и контрольного сигналов за счет введения оптических мультиплексора и демультиплексора.

На чертеже представлена функциональная схема заявляемого логарифмического контроллера защиты ВОЛП.

Логарифмический контроллер защиты волоконно-оптических линий содержит оптические передатчик 5 и коммутатор 2, последовательно соединенные устройство сигнализации 12 и контроллер 11, выход которого соединен со входом оптического коммутатора 2, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию 4. Последовательно соединены фотодиод 9 и логарифмический усилитель 10, а также введены оптический изолятор 13, демультиплексор вывода 8 и мультиплексор ввода 3, вход ввода которого соединен с выходом оптического изолятора 13, вход которого соединен с выходом оптического передатчика 5, а общий вход мультиплексора 3 является оптическим входом устройства 1, выход мультиплексора ввода соединен с оптическим входом оптического коммутатора 2, оптический вход демультиплексора вывода 8 является входом устройства с волоконно-оптической линии 6, а выход вывода соединен со входом фотодиода 9, выход логарифмического усилителя 10 соединен со входом микроконтроллера 11, а второй оптический выход демультиплексора вывода является выходом устройства 7.

Заявляемое устройство работает следующим образом. На оптический вход 1 (см. чертеж) от передатчика (усилителя, мультиплексора) ВОСП поступают информационные оптические сигналы на рабочих длинах волн (волн WDM, CWDM, DWDM) в диапазоне Δλи, которые через оптический мультиплексор ввода (OADM) 3 и оптический коммутатор 2 поступают на оптический выход в ВОЛП 4. Одновременно в ВОЛП через вход ввода мультиплексора 3 поступает постоянное оптическое излучение на рабочей длине волны λк, которое формируется оптическим передатчиком 5 и фильтруется оптическим изолятором 13 от обратно отраженного сигнала. Причем длина волны λк больше любой из длин волн из диапазона Δλи. После прохождения по ВОЛП суммарный оптический сигнал на длинах волн Δλик поступает на вход контроллера с ВОЛП 6, который находится на противоположном конце линии. Со входа 6 суммарный оптический сигнал поступает на вход оптического демультиплексора вывода 8, где происходит его разделение по длинам волн. Излучение информационных сигналов поступает на оптический выход 7 логарифмического контроллера защиты. Излучение контрольного сигнала на длине волны λк поступает на оптический вход фотодиода 9, где преобразуется в фототок, который логарифмируется логарифмическим усилителем 10. С выхода усилителя постоянное напряжение, пропорциональное десятичному логарифму коэффициента передачи ВОЛП, поступает на вход микроконтроллера 11. После проверки уровня входного сигнала на электрический вход оптического коммутатора 2 подается сигнал разрешения передачи оптических сигналов. Если контроллер 11 обнаружит изменение потерь в линии на величину:

или большую, то он снимает сигнал разрешения с коммутатора 2 и включает устройство тревожной сигнализации 12.

где σ - среднее квадратическое значение шума;

Q - отношение порог/шум (шум фактор);

ka - коэффициент превышения сигнала над порогом;

klg - коэффициент преобразования логарифмического усилителя В/дек;

N - количество усреднений за время наблюдения.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства и экспериментального определения параметров был собран макет ВОСП с заявляемым устройством. В оптических передатчике и приемнике были использованы лазерный излучатель LDI-DFB-1625-10/20-H-2-SM1-M-CW и PIN фотодиод PDI-80-RM-H-5-SM1-M предприятия «LaserCom» (г. Минск). Для отключения оптических сигналов использовался оптический коммутатор типа OSW-11-135-09-0,3-FC/PC. В качестве мультиплексора/демультиплексора использовались устройства, работающие на длинах волн 1625 нм / 1310-1580 нм предприятия «LaserCom» (г. Минск). Логарифмический усилитель собран на микросхеме LOG114. В качестве контроллера использовался микроконтроллер, а устройство сигнализации было собрано на светодиоде КИПД19БМ.

Макет устройства был включен в состав 20-канальной защищенной волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) по технологии DWDM, осуществляющей дуплексную связь между двумя коммутаторами D-Link DGS-3610-26G на скорости 40 Гбит/с. Цифровая информация передавалась на длинах волн в диапазоне 1535-1560 нм, контроллер работал на длине волны 1625 нм. Испытания макета устройства подтвердили его работоспособность в составе ВОСП.

Логарифмический контроллер защиты волоконно-оптических линий, содержащий 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, отличающийся тем, что дополнительно введены 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.



 

Похожие патенты:

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).

Изобретение относится к технике и может использоваться в оптических системах связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости.

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.

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.

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) по плоской металлической поверхности.

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.

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.

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 области оптических измерений и касается способа и устройства для получения информации о входном оптическом сигнале. Способ основан на преобразовании модулированных оптических сигналов с помощью гетеродинного фотоприемного устройства и заключается в том, что модулируют излучение по частоте и подают на вход фотодетектора фотоприемного устройства, который запитывают модулированными электрическими импульсами той же частоты с синхронизацией по фазовой задержке. Одновременно модулированное оптическое излучение подают на вход фотодетектора дополнительного фотоприемного устройства, который запитывают электрическими импульсами от гетеродина с частотой модулированного оптического излучения квадратурно относительно запитывающих импульсов основного фотоприемного устройства. На основе сигнала от дополнительного фотоприемного устройства получают информацию о фазовой задержке входного оптического сигнала, которую используют для синхронизации гетеродина. Технический результат заключается в повышении информативности, чувствительности, селективности и отношения сигнал/шум. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптической транспортной сети. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи. Для этого в способе передачи принятый клиентский сигнал отображается в контейнер с переменной скоростью OTU-N, при этом скорость OTU-N в N раз больше предварительно заданной опорной скорости, и затем контейнер с переменной скоростью OTU-N разбивается на N транспортных блоков оптического подканала OTUsub по столбцам, при этом скорость каждого OTUsub равняется опорной скорости; далее N транспортных блоков оптического подканала OTUsub модулируются на одной или более оптических несущих; и наконец, одна или более оптических несущих передаются по оптоволокну. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.
Наверх