Логарифмический контроллер защиты многопролетных волоконно-оптических линий

Авторы патента:

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 2617726:

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 многопролетных волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) от попыток отвода оптического сигнала и может быть использовано в качестве технического средства защиты информации (ТСЗИ) ограниченного доступа в многопролетных волоконно-оптических линиях передачи с оптическими усилителями. Логарифмический контроллер защиты многопролетных волоконно-оптических линий содержит коммутатор, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен с входом устройства сигнализации, оптический выход коммутатора является выходом контроллера в волоконно-оптическую линию, оптический разветвитель, вход которого является входом контроллера с линии, а первый выход является выходом контроллера, последовательно соединенные фотодиод и логарифмический усилитель, выход которого соединен с входом микроконтроллера, а вход фотодиода соединен со вторым выходом оптического разветвитель, при этом оптический вход коммутатора является входом контроллера. Достигаемым техническим результатом является распространение контроля средней оптической мощности сигналов с последнего пролета на всю многопролетную волоконно-оптическую линию передачи. 2 ил.

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 ВОЛП 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 устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

- невозможность применения в многопролетных ВОЛП с оптическими усилителями;

- 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 логарифмического контроллера защиты многопролетных волоконно-оптических линий передачи без ограничения количества пролетов и каналов.

Достигаемым техническим результатом является распространение контроля средней оптической мощности сигналов с последнего пролета на всю многопролетную волоконно-оптическую линию передачи.

Для достижения технического результата в логарифмический контроллер защиты многопролетных волоконно-оптических линий, содержащий коммутатор, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен со входом устройства сигнализации, оптический выход коммутатора является выходом контроллера в волоконно-оптическую линию, оптический разветвитель, вход которого является входом контроллера с линии, а первый выход является выходом контроллера, дополнительно введены последовательно соединенные фотодиод и логарифмический усилитель, выход которого соединен со входом микроконтроллера, а вход фотодиода соединен со вторым выходом оптического разветвителя, при этом оптический вход коммутатора является входом контроллера.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет при контроле средней оптической мощности в последнем пролете контролировать нарушения во всей многопролетной волоконно-оптической линии передачи.

На фигуре 1 представлена функциональная схема заявляемого логарифмического контроллера защиты ВОЛП.

На фигуре 2 представлена схема многопролетной ВОЛП с использованием заявляемого устройства.

Логарифмический контроллер защиты многопролетных волоконно-оптических линий содержит коммутатор 2, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера 9, второй выход которого соединен со входом устройства сигнализации 10, оптический выход коммутатора 2 является выходом контроллера в волоконно-оптическую линию 3, оптический разветвитель 5, вход которого является входом контроллера с линии 4, а первый выход является выходом контроллера 6, последовательно соединенные фотодиод 7 и логарифмический усилитель 8, выход которого соединен со входом микроконтроллера 9, а вход фотодиода 7 соединен со вторым выходом оптического разветвителя 5, при этом оптический вход коммутатора 1 является входом контроллера.

Заявляемое устройство работает следующим образом. На оптический вход 1 (см. фиг. 1) от источника оптических сигналов 11 (передатчика, усилителя, мультиплексора) ВОЛП (см. фиг. 2) поступают информационные сигналы, которые через оптический коммутатор 2 поступают на оптический выход в ВОЛП 3. После прохождения пролета 15 ВОЛП (фиг. 2) оптический сигнал усиливается усилителем 14 до уровня мощности на выходе источника сигналов 11 и поступает на следующий пролет 15. С выхода последнего пролета оптический сигнал поступает на вход с линии 4 (фиг. 1) контроллера 13 (фиг. 2). Мощность излучения информационных сигналов оптическим разветвителем 5 делится на две части. Большая часть (98-99%) мощности сигнала поступает на оптический выход 6 логарифмического контроллера защиты, а малая часть (1-2%) со второго входа разветвителя поступает на оптический вход фотодиода 7, где преобразуется в фототок, который логарифмируется логарифмическим усилителем 8. С выхода усилителя постоянное напряжение, пропорциональное десятичному логарифму коэффициента передачи ВОЛП, поступает на вход микроконтроллера 9. После проверки уровня входного сигнала на электрический вход оптического коммутатора 2 подается сигнал разрешения передачи оптических сигналов. Если контроллер 9 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);

k_а - коэффициент превышения сигнала над порогом;

k_lg - коэффициент преобразования логарифмического усилителя В/дБ;

N - количество отсчетов входного сигнала за время наблюдения.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства и экспериментального определения параметров был собран макет ВОЛП с заявляемым устройством. В макете заявляемого устройства были использованы PIN фотодиод, оптический коммутатор, логарифмический усилитель и микроконтроллер.

Два макета контроллеров защиты были испытаны в составе 21-канальной 7-пролетной защищенной ВОЛП по технологии DWDM. ВОЛП осуществляла дуплексную связь между двумя коммутаторами D-Link на скорости 42 Гбит/с. Для восстановления мощности информационных сигналов использовались 6 EDFA предусилителей с постоянным коэффициентом усиления. Испытания ВОЛП подтвердили ее работоспособность и способность контроллеров защиты обнаруживать нарушения на всем протяжении ВОЛП.

Логарифмический контроллер защиты многопролетных волоконно-оптических линий, содержащий коммутатор, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен с входом устройства сигнализации, оптический выход коммутатора является выходом контроллера в волоконно-оптическую линию, оптический разветвитель, вход которого является входом контроллера с линии, а первый выход является выходом контроллера, отличающийся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные фотодиод и логарифмический усилитель, выход которого соединен с входом микроконтроллера, а вход фотодиода соединен со вторым выходом оптического разветвителя, при этом оптический вход коммутатора является входом контроллера.

Изобретение относится к области оптической связи и предназначено для использования в сетях передачи данных. Технический результат состоит в повышении качества связи за счет повышения надежности соединений между абонентами и базовыми приемниками и в оптимизации использования возможностей базовых приемников, путем определения и использования в реальном масштабе времени для каждого абонента максимально возможного количества базовых приемников оптического излучения.

Волоконно-оптическая сеть, содержащая датчики // 2615633

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптических линиях связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи каналов связи.

Способ уменьшения дифференциальной модовой задержки волоконно-оптической линии передачи // 2614535

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для волоконно-оптической связи. Технический результат состоит в уменьшении дифференциальной модовой задержки многомодовой волоконно-оптической линии в маломодовом режиме передачи.

Устройство для излучения кодированного света // 2613430

Изобретение относится к осветительному устройству для встраивания символов данных информационного сигнала в выходной сигнал яркости осветительного устройства. Устройство включает в себя светоизлучающий диод (LED), содержащий по меньшей мере два сегмента, которые имеют общий электрод и выполнены с возможностью индивидуального управления.

Способ и система преобразования данных // 2612619

Группа изобретений относится к оптронным системам передачи сигналов и может быть использована для управления передачей сигналов через оптронную среду передачи. Техническим результатом является предотвращение одновременного осуществления связи двух устройств через оптронную среду.

Устройство комплексного контроля волоконно-оптических линий // 2611588

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для контроля волоконно-оптических линий (ВОЛП) методами интегральной рефлектометрии и прямого детектирования .

Оптоволоконный модуль, содержащий приемопередающее устройство, выполненное с возможностью формирования и приема оптических сигналов // 2610447

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Способ защиты акустической речевой информации от сопутствующей передачи по оптическим линиям связи // 2609893

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обеспечения информационной безопасности при защите акустической речевой информации (АРИ) от сопутствующей передачи по линиям связи, в том числе оптическим линиям связи (ОЛС).

Способ оптической передачи данных с низкой околоземной орбиты на землю и соответствующая система связи // 2608757

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

Автоматизированный аппаратурный комплекс спутниковой открытой оптической связи // 2608060

Изобретение относится к области оптической связи и может быть использовано на искусственных спутниках Земли или на самолетах для приема и передачи информации. Автоматизированный аппаратурный комплекс спутниковой открытой оптической связи выполнен в виде двух модулей.

Акустооптический приемник // 2619454

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для приема и спектрального анализа сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн). Технический результат состоит в расширении диапазона рабочих частот акустооптического приемника без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина путем использования дополнительных каналов приема. Для этого акустооптический приемник содержит приемную антенну 1, преобразователь 2 частоты, смеситель 3, гетеродин 5, первый 6 и второй 12 перемножители, первый 7 и второй 13 узкополосные фильтры, первый 8, второй 14, третий 15 и четвертый 16 амплитудные детекторы, первый 9, второй 17, третий 18 и четвертый 19 ключи, усилитель 10 первой суммарной частоты, усилитель 11 второй суммарной частоты, лазер 20, коллиматор 21, первую 22, вторую 23, третью 24 и четвертую 25 ячейки Брэгга, первую 26, вторую 27, третью 28 и четвертую 29 линзы, первую 30, вторую 31, третью 32 и четвертую 33 матрицы фотодетекторов. 2 ил.

Устройство передачи информации // 2619796

Устройство передачи информации включает в себя корпус, выполненный из двух П-образных колец, одно из которых содержит внутренние перегородки. Кольца вложены одно в другое. Одно из П-образных колец связано с неподвижной частью, а другое - с вращающейся частью оптико-электронного прибора и выполнено с возможностью вращения вокруг центральной оси колец. По меньшей мере один светоизлучающий и один светочувствительный элементы установлены на противоположных плоских стенках П-образных колец. Светоотражателем является выполненная светоотражающей поверхность внутренних стенок соосных кольцевых полостей. Плоские стенки П-образных колец выполнены с возможностью подвода электрического сигнала к светоизлучающему элементу и отвода электрического сигнала от светочувствительного элемента. Технический результат заключается в обеспечении возможности передачи информации между вращающейся и неподвижной частями оптико-электронного прибора. 1 ил.

Система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками // 2620253

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости, увеличение скорости и объема передаваемой информации по гидроакустическим каналам связи. Для этого принцип работы системы подводной кабельной гидроакустической связи с ПЛ основан на разделении во времени лучевой структуры акустического поля с последующим энергетическим суммированием всех пришедших в точку приема лучей. 2 ил.

Способ восстановления электрического сигнала по оптическому аналогу при передаче по волс с использованием внешней модуляции излучения // 2620588

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах передачи аналоговых сигналов микро-наносекундного временного диапазона по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения. Технический результат состоит в повышении точности восстановления формы электрического сигнала по зарегистрированному аналоговому сигналу, передающемуся по ВОЛС с внешней модуляцией. Для этого в способе в каждом из N≥1 каналов системы передачи по ВОЛС производится внешняя модуляция излучения лазерного модуля, которое передается по входному одномодовому волокну, с помощью электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера, в каждом из N каналов системы передачи предварительно выставляют рабочую точку модулятора путем подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора от источника питания для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора, далее функцию пропускания и рабочую точку каждого модулятора точно определяют непосредственно перед подачей на электрический сигнальный вход каждого модулятора передаваемого информационного электрического сигнала, а затем в процессе обработки оптического сигнала определяют функцию пропускания и рабочую точку каждого модулятора, после этого по известному изменению оптического сигнала на выходе каждого модулятора, вызванному приходом передаваемого информационного электрического сигнала, и полученной ранее функции пропускания каждого модулятора восстанавливают форму передаваемого информационного электрического сигнала. 3 ил.

Устройство регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения с передачей по волс // 2620589

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения микро-, наносекундного временного диапазона и передаче по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС) с использованием внешней модуляции излучения. Технический результат состоит в повышении точности восстановления формы зарегистрированного импульсного ионизирующего излучения. Для этого устройство регистрации импульсного ионизирующего и импульсного оптического излучения с передачей по ВОЛС содержит N≥1 каналов, каждый канал которой состоит из лазерного модуля, входного одномодового волокна, выходного одномодового волокна, электрооптического модулятора интенсивности по схеме интерферометра Маха-Цандера, источника питания для подачи постоянного напряжения на электроды сдвига модулятора, приемника оптического излучения и оцифровщика. 3 ил.

Способ ввода широкоапертурного импульсного лазерного пучка в волоконно-оптическую линию связи и устройство для его реализации // 2620783

Изобретение относится к области лазерной техники и касается устройства ввода импульсного лазерного пучка в волоконно-оптическую линию связи. Устройство включает в себя фокусирующую систему линз и волоконный световод с коллектором. Фокусирующая система линз выполнена в виде m линз, размещенных в плоскости, ортогональной направлению пучка, причем форму, количество, размер и фокусное расстояние линз подбирают исходя из условия полного перекрытия сечения входного пучка и заданной длины устройства. В качестве волоконного световода с коллектором используется m-канальный волоконный световод. Технический результат заключается в уменьшении длины устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Сеть квантового распределения ключей // 2621605

Изобретение относится к области сетевой волоконно-оптической квантовой криптографии - к защищенным информационным сетям с квантовым распределением криптографических ключей. Технический результат - создание сети с возможностью реконфигурации, а также обладающей большей выживаемостью при потере отдельного узла. Сеть квантового распределения ключей, включающая по меньшей мере две локальные сети с квантовым распределением ключей, соединенные волоконно-оптическим каналом связи, причем каждая вышеупомянутая локальная сеть содержит по меньшей мере один сервер и по меньшей мере одну клиентскую часть, причем сервер включает по меньшей мере одну передающую серверную часть и по меньшей мере одну вспомогательную клиентскую часть, логически связанную с серверной передающей частью на узле. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Устройство квантовой криптографии (варианты) // 2622985

Устройство квантовой криптографии включает источник излучения, первый волоконный светоделитель, волоконный интерферометр, второй волоконный светоделитель, первый фазовый модулятор, третий волоконный светоделитель, детектор, аттенюатор, линию задержки, поляризационный фильтр, второй фазовый модулятор, волоконное зеркало и однофотонный детектор. Перечисленные выше элементы соединены между собой при помощи оптического волокна, сохраняющего состояние поляризации. Техническим результатом изобретения является повышение стабильности работы устройства квантовой криптографии за счет сохранения состояния поляризации на всем пути оптического тракта. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ и устройство для осуществления связи посредством видимого света // 2623492

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи. Для этого раскрыты способ и устройство для осуществления связи посредством видимого света. Способ содержит этап, на котором выбирают первую последовательность и вторую последовательность частот интенсивности света для представления первого символа и второго символа, соответственно, для встраивания данных. Способ содержит дополнительный этап, на котором передают световой сигнал. Световой сигнал содержит периоды времени, в которые интенсивностью света светового сигнала последовательно управляют согласно выбранной последовательности частот интенсивности света. Тем самым генерируется световой сигнал со скачкообразным изменением частоты, в который могут быть встроены данные. Световой сигнал может быть сгенерирован и передан устройством, содержащим излучатель света. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ формирования внутренней шкалы времени устройств сравнения и синхронизации шкал времени и оптоволоконных рефлектометров и устройство для его осуществления // 2623840

Способ и устройство формирования внутренней шкалы времени устройств сравнения и синхронизации шкал времени и оптоволоконных рефлектометров основаны на генерации оптических импульсов и направлении их в циркулятор, регистрации момента излучения импульсов с помощью фотоприемника, циркулятора и полупрозрачного зеркала, расположенного между выходом циркулятора и входом в исследуемую, в случае рефлектометрии, или соединяющую удаленные объекты, в случае синхронизации шкал времени, волоконно-оптическую линию. Причем момент излучения оптического импульса в линию фиксируется фотоприемником в том же канале, что и импульса, пришедшего из линии. Технический результат заключается в повышении точности сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с помощью оптоволоконной линии связи. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.