RU2237367C2 - Fiber-optic communication line for emergency situations - Google Patents
Fiber-optic communication line for emergency situations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237367C2 RU2237367C2 RU2002130143/09A RU2002130143A RU2237367C2 RU 2237367 C2 RU2237367 C2 RU 2237367C2 RU 2002130143/09 A RU2002130143/09 A RU 2002130143/09A RU 2002130143 A RU2002130143 A RU 2002130143A RU 2237367 C2 RU2237367 C2 RU 2237367C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- fiber
- output
- input
- cable
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 74
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 24
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 19
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 18
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 10
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 6
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- -1 rare-earth ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для передачи информационных сигналов в системах связи, линии связи которых могут быть подвержены воздействиям ионизирующих излучений, высоких механических нагрузок или воздействиям любых других внешних или внутренних факторов, ухудшающих качество связи, либо разрушающих линии связи, в частности, на линиях связи между сетевыми узлами взаимоувязанной сети связи РФ (ВСС РФ) и узлами связи пунктов управления различных ведомств и органов исполнительной власти, либо на линиях связи между узлами связи ведомственных пунктов управления и специально выделенными узлами привязки к ВСС РФ, в случаях, когда требуется исключить возможность потери или минимизировать ущерб от кратковременной потери управления с данных пунктов управления.The invention relates to fiber-optic communication technology and can be used to transmit information signals in communication systems, the communication lines of which may be subject to the effects of ionizing radiation, high mechanical stresses or the effects of any other external or internal factors that degrade the quality of communication, or destroy communication lines in particular, on communication lines between network nodes of an interconnected communication network of the Russian Federation (RF VSS) and communication nodes of control points of various departments and executive bodies in asti, either on the lines of communication between nodes connection points departmental management and the designated nodes tied to the WBU Russian Federation, in cases where you want to exclude the possibility of loss or minimize the damage caused by a short-term loss of control of data control points.
В настоящее время на кабельной сети повсеместно происходит переход на волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Быстрый рост волоконно-оптических сетей обусловил важность решения вопросов оперативного обнаружения, локализации и скорейшего устранения повреждений, возникающих в ВОЛС, в том числе и повреждений, связанных с оптической средой передачи: деградацией волокна с течением времени эксплуатации, и вследствие его чувствительности к ионизирующим излучениям, высоким механическим нагрузкам и другим внешним поражающим факторам.At present, the transition to fiber-optic communication lines (FOCL) is everywhere on the cable network. The rapid growth of fiber-optic networks has made it important to address the issues of prompt detection, localization and speedy elimination of damage that occurs in fiber optic links, including damage associated with the optical transmission medium: fiber degradation over time, and due to its sensitivity to ionizing radiation, high mechanical stress and other external damaging factors.
Задачу получения полной, объективной и достоверной информации о состоянии оборудования и его изменении, необходимой для принятия решений при обслуживании оборудования в современных ВОЛС, решают системы контроля и диагностики. Задачами диагностики оборудования ВОЛС является установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в кабельной сети и ее элементах для предсказания возможных отклонений в режимах их работы или состоянии. Контроль и диагностика кабельной линии связи позволяют идентифицировать и устранять нарушения прежде, чем возникнет авария, приводящая к перерыву в связи, или минимизировать время восстановления работоспособности кабельной сети в случае, если перерыв связи произошел.The task of obtaining complete, objective and reliable information about the condition of the equipment and its change, necessary for making decisions when servicing equipment in modern fiber-optic communication lines, is solved by monitoring and diagnostic systems. The objectives of the FOCL equipment diagnostics are to establish and study the signs characterizing the presence of defects in the cable network and its elements to predict possible deviations in their operating modes or condition. Monitoring and diagnostics of the cable communication line allows you to identify and eliminate violations before an accident occurs, leading to a break in communication, or to minimize the recovery time of the cable network in case a communication break occurs.
Сложность задачи поддержания ВОЛС в работоспособном состоянии определяется также тем, что потеря связи возможна не только в результате чрезвычайной ситуации, возникающей в результате аварии, катастрофы, стихийного или экологического бедствия, но и в результате преднамеренного воздействия на нее.The complexity of the task of maintaining the fiber-optic link in working condition is also determined by the fact that the loss of communication is possible not only as a result of an emergency resulting from an accident, disaster, natural or environmental disaster, but also as a result of deliberate exposure to it.
Наибольший ущерб системе связи наносят чрезвычайные ситуации, возникающие вследствие преднамеренных воздействий на сетевые узлы связи ВСС РФ и узлы связи пунктов управления, поэтому заявляемое техническое решение предполагается использовать, прежде всего, на линиях связи между сетевыми узлами ВСС РФ и узлами связи пунктов управления различных ведомств и органов исполнительной власти, либо на линиях связи между узлами связи ведомственных пунктов управления и специально выделенными узлами привязки к ВСС РФ, т.е. на линиях, требующих высоких показателей надежности и живучести, и длина которых не превышает, как правило, длину ретрансляционного участка.The most damage to the communication system is caused by emergencies arising as a result of deliberate effects on the network nodes of the BCC of the Russian Federation and the nodes of the control points, therefore, the claimed technical solution is intended to be used primarily on the lines of communication between the network nodes of the BCC of the Russian Federation and the nodes of the control points of various departments executive authorities, or on communication lines between communication centers of departmental control points and specially designated binding points to the RF Armed Forces, on lines requiring high reliability and survivability, and the length of which does not exceed, as a rule, the length of the relay section.
Одним из последствий чрезвычайных ситуаций, воздействующих на ВОЛС, являются последствия от воздействия ионизирующих излучений, которые проявляются в возрастании затухания в оптических волокнах. Сложность проблемы заключается в том, что невозможно заранее прогнозировать ни уровень радиации, ни площади поражения, ни продолжительность и тем более точное место ее воздействия.One of the consequences of emergency situations affecting FOCLs is the consequences of exposure to ionizing radiation, which are manifested in an increase in attenuation in optical fibers. The complexity of the problem lies in the fact that it is impossible to predict in advance neither the level of radiation, nor the area of damage, nor the duration and, moreover, the exact place of its impact.
Известна волоконно-оптическая система связи (Авторское свидетельство СССР №1612949 от 13.01.89), содержащая последовательно соединенные оптический передатчик, волоконный световод и оптический приемник. Высокая надежность работы этой системы в условиях воздействия радиации обеспечивается за счет увеличения эффективности фотообесцвечивания. Для этого волоконный световод выполняется со вставкой из отрезка оптического волокна, активированного ионами редкоземельных элементов, а система содержит последовательно соединенные дозиметр и блок накачки, выход которого оптически соединен с отрезком оптического волокна, активированного ионами редкоземельных элементов. При воздействии ионизирующего излучения по сигналу дозиметра блок накачки переводит отрезок оптического волокна, активированного ионами редкоземельных элементов, в режим усилителя оптического сигнала и при дальнейшем увеличении дозы в режим лазерной генерации, что обеспечивает эффективное фотообесцвечивание волоконного световода.A well-known fiber-optic communication system (USSR Author's Certificate No. 1612949 dated 01/13/89) containing a series-connected optical transmitter, a fiber light guide and an optical receiver. High reliability of this system in conditions of exposure to radiation is provided by increasing the efficiency of photobleaching. For this, the fiber optic fiber is inserted with an insert from an optical fiber segment activated by rare-earth ions, and the system contains a dosimeter and a pump unit connected in series, the output of which is optically connected to a segment of an optical fiber activated by rare-earth ions. When exposed to ionizing radiation by a dosimeter signal, the pumping unit transfers a segment of optical fiber activated by rare-earth ions to the optical signal amplifier mode and, with a further increase in the dose, to laser generation, which ensures effective photobleaching of the fiber.
Недостатком такой системы связи является то, что она может быть использована только в тех редких случаях, когда заранее достаточно точно известны конкретные места линии связи, которые могут быть подвержены ионизирующему облучению, т.е. пункты где должны быть размещены дозиметры и осуществлены вставки оптического волокна, активированного ионами редкоземельных элементов, и требуемые уровни мощности лазерного излучения, необходимого для эффективного фотообесцвечивания волоконного световода. Существенным недостатком такой системы связи является то, что в условиях воздействия ионизирующего излучения этому воздействию подвергаются также отрезок оптического волокна, кабель, соединяющий дозиметр с блоком накачки и сами дозиметр и блок накачки, в результате невозможно достоверно предсказать реакцию системы связи, особенно в реальных условиях неопределенности возможного уровня радиации и требуемых характеристик дозиметров.The disadvantage of such a communication system is that it can be used only in those rare cases when specific places of the communication line that can be exposed to ionizing radiation, i.e. points where dosimeters should be placed and optical fiber inserts activated by rare-earth elements are inserted, and the required levels of laser radiation power necessary for effective photobleaching of the optical fiber. A significant drawback of such a communication system is that under the influence of ionizing radiation, an optical fiber segment, a cable connecting the dosimeter to the pump unit and the dosimeter and pump unit themselves are also exposed to this effect, as a result, it is impossible to reliably predict the reaction of the communication system, especially under real conditions of uncertainty possible radiation level and required characteristics of dosimeters.
Известна также волоконно-оптическая система связи (Авторское свидетельство СССР №1672914 от 15.05.89), в которой при регистрации наличия ионизирующего излучения оптический передатчик переводится в режим излучения повышенной мощности. Наличие оптического сигнала повышенной мощности в световоде способствует быстрому уменьшению затухания в нем из-за ускорения эффекта фотообесцвечивания. Через некоторое время потери в волоконном световоде уменьшаются до величины, когда переданные сигналы начнут проходить до оптических приемников, т.е. связь восстанавливается, оптический передатчик переводится в нормальный режим. Недостатком этой системы является то, что в ней не учитывается, что неопределенность уровней и мест облучения создает и неопределенность в требуемых для фотообесцвечивания помутневшего волокна мощности и времени. Реально без снижения надежности лазера “нормальный режим” может быть создан за счет снижения номинальной мощности лазера, т.е. за счет снижения длины ретрансляционного участка и тем самым снижения эффективности самой линии связи при неопределенности получения положительного результата. Кроме того, известно, что при воздействии ионизирующих излучений на оптическое волокно, увеличившееся затухание в нем может быть разделено на две составляющих - затухание, которое снижается в течение некоторого времени и это время может быть сокращено путем фотообесцвечивания повышенной мощностью лазера и добавочное остаточное затухание, которое не исчезает после прекращения облучения ионизирующим излучением и уровень которого также зависит от мощности воздействующей дозы радиоактивного излучения и времени его воздействия. При радиоактивном загрязнении трассы линии связи наведенное затухание будет непрерывно возобновляться, а добавочное остаточное будет определяться суммарной наведенной дозой, уровень которой в реальных условиях трудно прогнозируем. В этих условиях маловероятно получение положительного результата за счет повышения (доведения до номинальной) мощности лазера.A fiber-optic communication system is also known (USSR Author's Certificate No. 1672914 of 05.15.89), in which, when the presence of ionizing radiation is detected, the optical transmitter is switched to high-power radiation mode. The presence of an optical signal of increased power in the fiber helps to quickly reduce the attenuation in it due to the acceleration of the photobleaching effect. After some time, the losses in the fiber are reduced to the value when the transmitted signals begin to pass to the optical receivers, i.e. communication is restored, the optical transmitter is in normal mode. The disadvantage of this system is that it does not take into account that the uncertainty of the levels and places of irradiation creates an uncertainty in the power and time required for photobleaching the clouded fiber. In reality, without reducing the reliability of the laser, a “normal mode” can be created by reducing the nominal laser power, i.e. by reducing the length of the relay section and thereby reducing the efficiency of the communication line itself with the uncertainty of obtaining a positive result. In addition, it is known that when an optical fiber is exposed to ionizing radiation, the increased attenuation in it can be divided into two components — attenuation, which decreases over time and this time can be reduced by photobleaching by increased laser power and additional residual attenuation, which does not disappear after the termination of exposure to ionizing radiation and the level of which also depends on the power of the acting dose of radioactive radiation and the time of its exposure. In the event of radioactive contamination of the communication line path, the induced attenuation will be continuously renewed, and the additional residual will be determined by the total induced dose, the level of which in real conditions is difficult to predict. Under these conditions, it is unlikely to obtain a positive result by increasing (bringing to nominal) laser power.
Для обеспечения работоспособности системы передачи в условиях воздействий ионизирующих излучений недостаточно только обнаружение факта нарушения связи за счет ухудшения характеристик кабеля связи вследствие воздействия на него этих излучений.To ensure the operability of the transmission system under the conditions of exposure to ionizing radiation, it is not enough only to detect the fact of a communication failure due to the deterioration of the characteristics of the communication cable due to exposure to these radiation.
Известные решения не только не обеспечивают работоспособность системы передачи в условиях реальных воздействий ионизирующих излучений, но и не позволяют определить характер воздействий - локальный или радиоактивное загрязнение всей или значительной части трассы, что необходимо для определения мероприятий по восстановлению работоспособности линии связи.Known solutions not only do not ensure the operability of the transmission system under the conditions of real effects of ionizing radiation, but also do not allow to determine the nature of the effects - local or radioactive contamination of the entire or a significant part of the route, which is necessary to determine measures to restore the operability of the communication line.
Наиболее близкой по своей технической сущности к заявляемой является волоконно-оптическая информационно-диагностическая система передачи (Патент РФ №2128885 от 10.04.99), содержащая передатчик, включающий последовательно соединенные источник информации, электронно-оптический преобразователь и устройство ввода оптических сигналов, к второму входу которого подключены соединенные последовательно решающее устройство и рефлектометр, работающий на двух длинах волн, а выход соединен через оптический соединитель с оптическим кабелем, другой конец которого через второй оптический соединитель подключен к приемнику, содержащему последовательно соединенные спектрально-селективный элемент, фотоприемник и приемник информации; кроме этого, к третьему входу устройства ввода оптических сигналов подключены соединенные последовательно схема формирования импульса запуска, импульсный оптический генератор и согласующее устройство. Такая система позволяет наряду с передачей информации осуществлять контроль состояния оптического кабеля, идентифицировать возникающие дефекты и воздействующие на него внешние факторы, определять место их возникновения. Наряду с этим она обладает повышенной надежностью в условиях воздействия ионизирующих излучений.Closest in technical essence to the claimed one is a fiber-optic information-diagnostic transmission system (RF Patent No. 2188885 dated 04/10/99), containing a transmitter including a serially connected information source, an electron-optical converter and an optical signal input device, to the second input which is connected connected in series to a solver and an OTDR operating at two wavelengths, and the output is connected via an optical connector to an optical cable, the other whose center is connected through a second optical connector to a receiver containing a spectrally selective element, a photodetector, and an information receiver connected in series; in addition, a triggering pulse generating circuit, a pulsed optical generator, and a matching device are connected in series to the third input of the optical signal input device. Such a system allows, along with the transmission of information, to monitor the status of the optical cable, identify emerging defects and external factors acting on it, and determine the place of their occurrence. In addition, it has increased reliability under conditions of exposure to ionizing radiation.
Недостатком такой системы является передача сигналов контроля и диагностики по тому же волокну, что и информационный сигнал. Современные волоконно-оптические кабели связи, использующиеся на линиях передачи магистральной, внутризоновых и местных сетей ВСС РФ содержат до 144 оптических волокон, т.е. по одному кабелю ВОЛС могут работать до 72 дуплексных систем передачи. Подобная организация системы связи потребует использования до N дорогостоящих рефлектометров (где N - число использованных волокон), рубиновых лазеров и др. Таким образом, такая система может быть использована только в частных случаях и для специальных, очень ответственных систем передачи.The disadvantage of this system is the transmission of control and diagnostic signals along the same fiber as the information signal. Modern fiber-optic communication cables used on transmission lines of the trunk, intrazonal and local networks of the RF BCC contain up to 144 optical fibers, i.e. Up to 72 duplex transmission systems can operate on a single fiber-optic cable. Such organization of a communication system will require the use of up to N expensive reflectometers (where N is the number of fibers used), ruby lasers, etc. Thus, such a system can be used only in special cases and for special, very critical transmission systems.
Другим недостатком такой системы является то, что она, в основном, ограничивается только формированием предупредительных команд на сигнально-индикаторное устройство. Решающее устройство системы диагностики формирует команду для включения рубинового лазера для фотообесцвечивания волокна только в случае обнаружения воздействия ионизирующих излучений. В системе не обеспечивается компенсация увеличения затухания оптического волокна вследствие его временной деградации и появления добавочного остаточного радиационно-наведенного дополнительного затухания.Another disadvantage of such a system is that it is mainly limited only by the formation of warning commands to the signal indicator device. The decisive device of the diagnostic system generates a command to turn on the ruby laser for photobleaching of the fiber only in the event of exposure to ionizing radiation. The system does not provide compensation for the increase in attenuation of the optical fiber due to its temporary degradation and the appearance of additional residual radiation-induced additional attenuation.
Недостатком такой системы является также то, что метод фотообесцвечивания волокна путем включения достаточно мощного рубинового лазера резко усложняет и удорожает процесс фотообесцвечивания, делая его скорее лабораторным, чем реализуемым в реальных условиях. При этом сохраняются все недостатки описанных выше решений, вытекающие из неопределенностей места, дозы, времени и характера воздействующих ионизирующих излучений и, соответственно, невозможности точного определения требуемых характеристик оптических излучений, используемых для фотообесцвечивания волокна. При этом радиационно-наведенное затухание может превысить возможности рефлектометра по определению распределения затухания вдоль всей линии, что определит невозможность расчета необходимой мощности излучения для фотообесцвечивания.The disadvantage of this system is that the method of photobleaching the fiber by turning on a sufficiently powerful ruby laser dramatically complicates and increases the cost of the photobleaching process, making it more laboratory than feasible in real conditions. At the same time, all the shortcomings of the solutions described above remain, resulting from the uncertainties of the place, dose, time and nature of the acting ionizing radiation and, accordingly, the impossibility of accurately determining the required characteristics of the optical radiation used for photobleaching of the fiber. In this case, radiation-induced attenuation can exceed the capabilities of the OTDR to determine the attenuation distribution along the entire line, which will determine the impossibility of calculating the necessary radiation power for photobleaching.
Помимо этого, описываемая система с одной стороны предполагает использование мощного рубинового лазера, с другой стороны - снижение мощности рубинового лазера в 10-20 раз путем увеличения затухания на соответствующем входе устройства ввода излучения. Это решение, к сожалению, не исключает влияния мощности информационного сигнала и мощного рубинового лазера на высокочувствительный вход рефлектометра.In addition, the described system on the one hand involves the use of a powerful ruby laser, and on the other hand, a 10-20-fold reduction in the power of a ruby laser by increasing attenuation at the corresponding input of a radiation input device. This solution, unfortunately, does not exclude the influence of the power of the information signal and a powerful ruby laser on the highly sensitive input of the reflectometer.
Следует дополнительно отметить, что радиоактивное загрязнение значительного или даже небольшого локального участка трассы приводит к продолжительному воздействию на оптическое волокно ионизирующих излучений, что вызывает непрерывный процесс наведения дополнительного затухания в облученном участке волокна одновременно с процессом фотообесцвечивания. Результат этих двух противоположно идущих процессов неопределенен до полной дезактивации пораженного участка кабельной линии связи. Следовательно, предложенный метод фотообесцвечивания волокна можно использовать только в тех случаях, когда воздействуют незначительные дозы радиации и непродолжительное время, однако остаточное затухание без увеличения мощности информационного сигнала и в этом случае ухудшит качество каналов связи, образуемых в данной кабельной линии связи.It should be further noted that the radioactive contamination of a significant or even small local portion of the path leads to a prolonged exposure of the optical fiber to ionizing radiation, which causes a continuous process of inducing additional attenuation in the irradiated portion of the fiber simultaneously with the photobleaching process. The result of these two opposing processes is uncertain until the complete decontamination of the affected area of the cable line. Therefore, the proposed method of photobleaching of the fiber can be used only in cases where small doses of radiation and a short time are affected, however, residual attenuation without increasing the power of the information signal and in this case will degrade the quality of the communication channels formed in this cable communication line.
Целью заявляемого технического решения является повышение надежности и живучести волоконно-оптической линии связи в условиях возможных чрезвычайных ситуаций, возникающих в результате воздействия на систему передачи поражающих факторов, прежде всего, ионизирующих излучений.The purpose of the proposed technical solution is to increase the reliability and survivability of the fiber-optic communication line in the event of possible emergencies resulting from exposure to the transmission system of damaging factors, primarily ionizing radiation.
Поставленная цель достигается тем, что в состав передающего оборудования каждой системы передачи вводится управляемый оптический усилитель мощности, обеспечивающий автоматическую компенсацию дополнительного (наведенного) затухания, возникающего при воздействии ионизирующих излучений, затухания, возникающего в результате воздействия на линию связи других внешних поражающих факторов, затухания, возникающего в результате деградации волокна в процессе эксплуатации, и т.п., устройство обработки и хранения результатов диагностики оптического кабеля связи и оптический переключатель, а для системы диагностики выделено отдельное оптическое волокно оконцованное на дальнем конце оптическим соединителем-заглушкой.This goal is achieved by the fact that a controlled optical power amplifier is introduced into the transmission equipment of each transmission system, which automatically compensates for the additional (induced) attenuation that occurs when exposed to ionizing radiation, attenuation resulting from exposure to other external damaging factors, attenuation, resulting from fiber degradation during operation, etc., a device for processing and storage of optical diagnostic results communication cable and an optical switch, and a separate optical fiber terminated at the far end with an optical dummy connector is allocated for the diagnostic system.
На чертеже представлена структурная схема заявляемой линии связи.The drawing shows a structural diagram of the inventive communication line.
Волоконно-оптическая линия связи содержит передающее и приемное оборудование, содержащее N систем передачи, причем передающее оборудование каждой системы передачи содержит последовательно соединенные источник информации 1, электронно-оптический преобразователь 2, управляемый оптический усилитель мощности 3 и систему диагностики, включающую рефлектометр 4, первый электрический выход которого соединен с входом решающего устройства 5, а второй электрический выход соединен с входом устройства обработки и хранения результатов диагностики оптического кабеля связи 6. Выход устройства 6 соединен с вторым входом решающего устройства 5, первый выход которого соединен с управляющими входами усилителей мощности 3, а второй выход соединен с управляющим входом оптического переключателя 7 и с последовательно соединенными схемой формирования импульсов запуска 8, импульсным оптическим генератором 9 и согласующим устройством 10, выход которого соединен с вторым входом оптического переключателя 7. Информационный сигнал с выхода управляемых оптических усилителей мощности 3 вводится в линейный оптический кабель связи 11, содержащий N пар информационных оптических волокон и специально выделенное волокно для решения задач контроля и диагностики, к которому подключен выход оптического переключателя 7. Приемное оборудование системы включает последовательно соединенные фотоприемное устройство 12, подключаемое к волокнам линейного оптического кабеля 11 и приемник информации 13 каждой системы передачи, а волокно для контроля и диагностики линии связи оконцовывается оптическим соединителем-заглушкой 14.Fiber-optic communication line contains transmitting and receiving equipment containing N transmission systems, and the transmitting equipment of each transmission system contains a series-connected information source 1, an electron-optical converter 2, a controlled optical power amplifier 3, and a diagnostic system including an OTDR 4, the first electric the output of which is connected to the input of the decisive device 5, and the second electrical output is connected to the input of the device for processing and storage of diagnostic results optical communication cable 6. The output of the device 6 is connected to the second input of the deciding device 5, the first output of which is connected to the control inputs of the power amplifiers 3, and the second output is connected to the control input of the optical switch 7 and connected in series with the start pulse generation circuit 8, by a pulsed optical generator 9 and matching device 10, the output of which is connected to the second input of the optical switch 7. The information signal from the output of the controlled optical power amplifiers 3 is input into l a frosted optical communication cable 11 containing N pairs of information optical fibers and a specially selected fiber for monitoring and diagnostics, to which the output of the optical switch 7 is connected. The receiving equipment of the system includes a photodetector 12 connected in series to the fibers of the linear optical cable 11 and a receiver information 13 of each transmission system, and the fiber for monitoring and diagnostics of the communication line is terminated by an optical dummy connector 14.
Управляемый оптический усилитель мощности 3 компенсирует наведенное в оптическом волокне под действием ионизирующих излучений затухание или его возрастание по сравнению с первоначальным при воздействии на кабель любых других внешних или внутренних факторов. Управляющие сигналы на увеличение коэффициента усиления оптический усилитель получает от решающего устройства 5.The controlled optical power amplifier 3 compensates for the attenuation or its increase induced in the optical fiber under the influence of ionizing radiation compared to the original when exposed to the cable any other external or internal factors. The optical amplifier receives control signals for increasing the gain from the resolver 5.
Рефлектометр 4, решающее устройство 5, устройство обработки и хранения результатов диагностики 6, схема формирования импульсов запуска 8, импульсный оптический генератор 9 и устройство согласования 10 выполняют функции оборудования диагностики оптического кабеля и обеспечивают:A reflectometer 4, a solver 5, a device for processing and storing the results of diagnostics 6, a pulse generation circuit for triggering 8, a pulsed optical generator 9 and a matching device 10 perform the functions of an optical cable diagnostic equipment and provide:
- дистанционный автоматический контроль с определением распределения потерь вдоль линии связи;- remote automatic control with determination of the distribution of losses along the communication line;
- документирование результатов контроля;- documentation of control results;
- автоматическое обнаружение неисправностей в кабельной линии связи с указанием его точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров кабеля;- automatic fault detection in a cable communication line with an indication of its exact location based on a comparison of current and reference results of measuring cable parameters;
- автоматический анализ изменения контролируемых параметров во времени на основе накапливаемых в процессе диагностики данных.- automatic analysis of changes in controlled parameters over time based on the data accumulated during the diagnostic process.
Устройство обработки и хранения результатов диагностики 6 предназначено для накопления результатов диагностики оптического кабеля, статистической обработки этих результатов и выдачи результатов этой обработки на решающее устройство 5 для сравнения с текущими измерениями и, кроме того, решает задачу привязки рефлектограмм к географической карте местности с указанием трассы кабельной линии связи и выдачу рекомендаций на проведение ремонтно-восстановительных работ. Устройство представляет собой программный блок со специализированным пакетом программ. Устройство 6, является элементом системы диагностики, подготавливающей данные для принятия решений на организацию и проведение ремонтно-восстановительных работ на линии связи.The device for processing and storing the results of diagnostics 6 is intended to accumulate the results of diagnostics of the optical cable, statistical processing of these results and outputting the results of this processing to a decisive device 5 for comparison with the current measurements and, in addition, solves the problem of linking reflectograms to a geographical map of the area with the cable route communication lines and issuing recommendations for repair and restoration work. The device is a software unit with a specialized software package. Device 6 is an element of a diagnostic system that prepares data for making decisions on the organization and conduct of repair and restoration work on the communication line.
Решающее устройство 5 сравнивает эталонные (или предшествующие) рефлектограммы, поступающие из устройства обработки и хранения результатов диагностики оптического кабеля связи 11 и результаты текущих измерений с помощью стандартного рефлектометра 4 и принимает решение на увеличение или уменьшение величины управляющих сигналов на оптические усилители мощности 3.The solver 5 compares the reference (or previous) reflectograms received from the device for processing and storing the diagnostic results of the optical communication cable 11 and the results of the current measurements using a standard reflectometer 4 and makes a decision to increase or decrease the value of the control signals to the optical power amplifiers 3.
Рефлектометр 4 измеряет потери в оптическом волокне и определяет распределение этих потерь вдоль кабельной линии. Рефлектометр может работать в режиме персонального компьютера, в том числе в составе контрольно-измерительного комплекса (в частности, системы автоматического мониторинга и администрирования кабельной сети, элементом которой является оборудование диагностики оптического кабеля).OTDR 4 measures the loss in the optical fiber and determines the distribution of these losses along the cable line. The OTDR can operate in a personal computer mode, including as part of a control and measuring complex (in particular, a system for automatic monitoring and administration of a cable network, of which optical cable diagnostic equipment is an element).
Современные автоматические рефлектометры (например, автоматический рефлектометр AQ7210) обеспечивают:Modern automatic reflectometers (for example, automatic reflectometer AQ7210) provide:
- диапазон измеряемых трасс до 320 км;- range of measured routes up to 320 km;
- высокое разрешение: 5 см - по расстоянию; 0,001 дБ - по затуханию;- high resolution: 5 cm - by distance; 0.001 dB - attenuation;
- автоматические измерения и паспортизацию всех неоднородностей в оптическом волокне.- automatic measurements and certification of all heterogeneities in the optical fiber.
В исходном состоянии каждая из систем передачи заявляемой ВОЛС работает стандартно. Информация, поступаемая от источника информации 1 преобразуется электронно-оптическим преобразователем 2 в оптический сигнал и поступает в линейный оптический кабель 11 через оптический усилитель мощности 3, коэффициент усиления которого в нормальных условиях равен 1.In the initial state, each of the transmission systems of the claimed FOCL operates as standard. The information received from the information source 1 is converted by an electron-optical converter 2 into an optical signal and fed into a linear optical cable 11 through an optical power amplifier 3, the gain of which under normal conditions is 1.
Рефлектометр 4 непрерывно излучает зондирующие импульсы, которые через оптический переключатель 7 поступают в специально выделенное для диагностики линии связи оптическое волокно, по состоянию которого судят об исправности всего волоконно-оптического кабеля 11.The OTDR 4 continuously emits probe pulses, which, through the optical switch 7, enter an optical fiber, which is specially allocated for the diagnostics of the communication line, according to which the health of the entire fiber-optic cable 11 is judged.
Отраженные зондирующие импульсы принимаются тем же рефлектометром 4. Электрический сигнал, содержащий результаты текущего измерения затухания в оптическом кабеле поступают на устройство обработки и хранения результатов диагностики оптического кабеля и решающее устройство 7. В ходе строительства или модернизации линии связи производятся измерения затухания оптического сигнала в оптическом кабеле и определение распределения затухания по всей длине кабельной линии связи. Результаты этих измерений, как эталонные, вместе с зарегистрированными в последующем отклонениями от них, полученными с помощью рефлектометра 4, хранятся в устройстве 6. Решающее устройство 5 проводит сравнение результатов измерений и осуществляет классификацию по возможным причинам, вызвавшим увеличение затухания, - попытке несанкционированного доступа, радиационно-наведенным потерям, механическим повреждениям или временной деградации оптического волокна.The reflected probe pulses are received by the same reflectometer 4. An electric signal containing the results of the current attenuation measurement in the optical cable is sent to the processing unit and the diagnostic cable diagnostic results storage device and resolver 7. During the construction or modernization of the communication line, the attenuation of the optical signal in the optical cable is measured and determining the distribution of attenuation along the entire length of the cable line. The results of these measurements, as reference, together with the deviations recorded from them later, obtained using an OTDR 4, are stored in device 6. The decisive device 5 compares the measurement results and classifies them for possible reasons that caused an increase in attenuation - an unauthorized access attempt, radiation-induced losses, mechanical damage, or temporary degradation of the optical fiber.
Определение места и характер изменения затухания (локального или распределенного) осуществляется непосредственно рефлектометром.The location and nature of the change in attenuation (local or distributed) is determined directly by the OTDR.
По результатам оценки решающее устройство принимает решение на прекращение передачи информационного сигнала (попытка несанкционированного доступа, обрыв кабеля), либо на увеличение коэффициента усиления оптического усилителя до полной компенсации увеличения затухания.According to the results of the assessment, the decisive device makes a decision to stop transmitting the information signal (attempt of unauthorized access, cable break), or to increase the gain of the optical amplifier to fully compensate for the increase in attenuation.
Если наведенное затухание не может быть компенсировано увеличением мощности усилителя и оно идентифицируется как радиационно-наведенное, оптический усилитель 3 сигналами от решающего устройства 5 переводится из режима максимального усиления в режим автогенерации для фотообесцвечивания радиационно-наведенного затухания. В случае положительного результата (снижения радиационно-наведенного затухания), сигналами решающего устройства 5 оптический усилитель 3 выводится из режима автогенерации и нормальный режим работы линии связи восстанавливается.If the induced attenuation cannot be compensated by an increase in the power of the amplifier and it is identified as radiation-induced, the optical amplifier 3 is converted from signals from the resolving device 5 from the maximum amplification mode to the auto-generation mode for photobleaching of the radiation-induced attenuation. In the case of a positive result (reduction of radiation-induced attenuation), the signals of the resolver 5, the optical amplifier 3 is removed from the auto-generation mode and the normal mode of operation of the communication line is restored.
В случае, если результат отрицателен, принимается решение (с учетом показателей рефлектометра 4 и результатов анализа этих показателей устройством 6) о проведении на линии связи ремонтно-восстановительных работ и выдаются рекомендации системы поддержки принятия решений на их организацию.If the result is negative, a decision is made (taking into account the reflectometer 4 and the results of the analysis of these indicators by device 6) on the repair and restoration work on the communication line and recommendations of the decision support system for their organization are issued.
Для обеспечения идентичности условий функционирования оптических волокон, используемых для передачи информации, и волокна, используемого для системы контроля и диагностики, с целью разрушения радиационно-наведенных центров окраски в этом волокне используются схема формирования импульсов запуска 8 и специальный лазерный импульсный оптический генератор 9, включаемые решающим устройством 5, одновременно с переводом оптических усилителей мощности 3 в режим генерации и переключением оптического волокна с выхода/входа рефлектометра 4 на выход импульсного оптического генератора 9 через согласующее устройство 10, обеспечивающее эффективный ввод излучения лазера в оптическое волокно.To ensure the identical operating conditions of the optical fibers used to transmit information and the fiber used for the monitoring and diagnostics system, in order to destroy radiation-induced color centers in this fiber, a trigger pulse formation circuit 8 and a special laser pulse optical generator 9 are used, including decisive device 5, simultaneously with the transfer of optical power amplifiers 3 to the generation mode and switching the optical fiber from the output / input of the OTDR 4 to move the optical pulse generator 9 through a matching device 10, providing effective input laser radiation into an optical fiber.
Решающее устройство 5 формирует сигналы для схемы формирования импульсов запуска 8 на включение лазерного импульсного оптического генератора 9 в случаях, когда суммарное затухание оптического волокна и радиационно-наведенные потери на контролируемой линии связи превышают динамический диапазон рефлектометра и не обеспечивают просмотр всей трассы ВОЛС.The solver 5 generates signals for the triggering pulse generation circuit 8 to turn on the laser pulse optical generator 9 in cases where the total attenuation of the optical fiber and radiation-induced losses on the monitored communication line exceed the dynamic range of the OTDR and do not provide viewing of the entire FOCL path.
Использование для фотообесцвечивания специально выделенного для системы контроля и диагностики оптического волокна импульсного оптического генератора определяется тем, что в отличие от информационных каналов отсутствует необходимость режима усиления оптических сигналов. В частности, в качестве импульсного оптического генератора 9 могут быть использованы серийные одномодовые лазерные диоды LFO-500-502 с выходной оптической мощностью до 15 мВт, что существенно уменьшит затраты на создание системы фотообесцвечивания оптического волокна системы контроля и диагностики.The use for photobleaching of a pulsed optical generator specially allocated for the optical fiber monitoring and diagnostics system is determined by the fact that, unlike information channels, there is no need for an optical signal amplification mode. In particular, as a pulsed optical generator 9, LFO-500-502 serial single-mode laser diodes with an output optical power of up to 15 mW can be used, which will significantly reduce the cost of creating a photobleaching system for an optical fiber monitoring and diagnostic system.
Следует иметь ввиду, что по реальным ВОЛС осуществляется дуплексная работа и на каждом конце линии связи имеется как приемное, так и передающее оборудование. Чертеж и описание предполагаемого изобретения отражает только одно направление передачи.It should be borne in mind that duplex work is performed on real fiber-optic lines and there is both receiving and transmitting equipment at each end of the communication line. The drawing and description of the alleged invention reflects only one direction of transmission.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130143/09A RU2237367C2 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Fiber-optic communication line for emergency situations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130143/09A RU2237367C2 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Fiber-optic communication line for emergency situations |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002130143A RU2002130143A (en) | 2004-05-10 |
| RU2237367C2 true RU2237367C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33433155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002130143/09A RU2237367C2 (en) | 2002-11-11 | 2002-11-11 | Fiber-optic communication line for emergency situations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237367C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2362271C1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ОАО "Интелтех") | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access |
| RU2380834C1 (en) * | 2008-06-23 | 2010-01-27 | Юрий Федорович Кутаев | Method for laser space communications and facility for its implementation |
| RU2382500C1 (en) * | 2005-12-09 | 2010-02-20 | Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method of reparing malfunction of fibre line, as well as device and system to this end |
| RU2400933C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-27 | Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" | Method of information transfer in fibre optic system of data transfer with spectral multiplex |
| RU2421912C2 (en) * | 2008-08-01 | 2011-06-20 | Нек Корпорейшн | Device of optical communication, system of optical communication, method and programme to control output of optical signals |
| RU2427894C2 (en) * | 2006-01-23 | 2011-08-27 | Майкрософт Корпорейшн | Detection of network nodes and routed addresses |
| RU2472289C1 (en) * | 2010-07-05 | 2013-01-10 | Нек Корпорейшн | Optical transmission device and optical transmission method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128885C1 (en) * | 1997-02-24 | 1999-04-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого | Fiber-optic information and diagnostic signal transmission system |
-
2002
- 2002-11-11 RU RU2002130143/09A patent/RU2237367C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128885C1 (en) * | 1997-02-24 | 1999-04-10 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им.Петра Великого | Fiber-optic information and diagnostic signal transmission system |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2382500C1 (en) * | 2005-12-09 | 2010-02-20 | Хуавэй Текнолоджиз Ко., Лтд. | Method of reparing malfunction of fibre line, as well as device and system to this end |
| RU2427894C2 (en) * | 2006-01-23 | 2011-08-27 | Майкрософт Корпорейшн | Detection of network nodes and routed addresses |
| US8331263B2 (en) | 2006-01-23 | 2012-12-11 | Microsoft Corporation | Discovery of network nodes and routable addresses |
| RU2362271C1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-07-20 | Открытое акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ОАО "Интелтех") | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access |
| RU2380834C1 (en) * | 2008-06-23 | 2010-01-27 | Юрий Федорович Кутаев | Method for laser space communications and facility for its implementation |
| RU2421912C2 (en) * | 2008-08-01 | 2011-06-20 | Нек Корпорейшн | Device of optical communication, system of optical communication, method and programme to control output of optical signals |
| US8190023B2 (en) | 2008-08-01 | 2012-05-29 | Nec Corporation | Optical communication device, optical communication system, optical output control method and program |
| RU2400933C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-27 | Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" | Method of information transfer in fibre optic system of data transfer with spectral multiplex |
| RU2472289C1 (en) * | 2010-07-05 | 2013-01-10 | Нек Корпорейшн | Optical transmission device and optical transmission method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8724102B2 (en) | Optical time domain reflectometry (OTDR) trace analysis in PON systems | |
| CN105530046B (en) | Realize the method and system that luminous power and branch off attenuation failure are tested automatically | |
| EP3545278B1 (en) | Detection of gainers and exaggerated losses in unidirectional otdr traces | |
| US20090202237A1 (en) | System and Method for Fault Identification in Optical Communication Systems | |
| US5528404A (en) | Fault location in optical systems | |
| JP2009506342A (en) | Fiber PMD evaluation method using POTDR trace | |
| CN1655481A (en) | Active fiber loss monitor and method | |
| US12199664B2 (en) | Light leakage confirmation method, light leakage confirmation apparatus and program | |
| CN1874193B (en) | Method for realizing laser safety protection, optical amplifier and identification signal loading method | |
| WO1995025274A1 (en) | Method and apparatus scanning a fiber optic network | |
| CN107332101A (en) | It is a kind of can Dynamic Execution optical time domain reflection detection component and detection method | |
| RU2237367C2 (en) | Fiber-optic communication line for emergency situations | |
| RU2128885C1 (en) | Fiber-optic information and diagnostic signal transmission system | |
| US6614968B1 (en) | Spare fiber monitoring arrangement | |
| RU2362270C2 (en) | Fibre-optic transmission system for emergency situations | |
| CN103199920B (en) | A kind of light time domain reflectometer system | |
| RU2230435C2 (en) | Fiber-optic transmission system for emergency situations | |
| US12224794B2 (en) | Optical time-domain reflectometer (OTDR) event detection and light power level measurement-based fiber optic link certification | |
| US20020012142A1 (en) | System and method for determining wavelength dependent information in an optical communication system | |
| JP5021314B2 (en) | Optical communication network and its components | |
| US11047766B2 (en) | Systems and methods for identification and testing of optical fibers | |
| CN111247466B (en) | Dynamic monitoring and calibration of nodes in an optical network device | |
| Zhao et al. | Field trail of shared risk optical fiber links detection based on OTDR and AI algorithm | |
| CN117451317A (en) | Intelligent optical fiber detection system and method | |
| EP3528401A1 (en) | Single otdr measurement for a plurality of fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |