Устройство для организации перегонной связи и способ организации перегонной связи (варианты)

Авторы патента:

H04B10/25 - 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 2739069:

Общество с ограниченной ответственностью «Сфера Телеком» (RU)

Изобретение относится к области автоматики, связи и может быть использовано на железнодорожном транспорте для организации перегонной связи и связи с местом аварийно-восстановительных работ. Технический результат состоит в повышении эффективности работы перегонной связи. Для этого для организации перегонной связи каждая оконечная станция содержит двухволоконный SFP-модуль, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда. Волоконно-оптическая линия связи содержит 1+n пар оптических волокон магистрального волоконно-оптического кабеля и 1+n блоков оптических переключателей. Каждый перегонный узел доступа содержит по два двухволоконных SFP-модуля, коммутатор, источник электропитания и переговорно-вызывное устройство. Каждый блок оптических переключателей соединен с источником электропитания каждого перегонного узла доступа, причем при отсутствии электропитания на перегонном узле доступа сигнал проходит транзитом мимо отключенного от электропитания перегонного узла доступа. Каждый коммутатор выполнен с обеспечением возможности ретрансляции принимаемого линейного сигнала с последующей его передачей, а также ввода и вывода информации. Устройство для организации перегонной связи выполнено таким образом, что при прохождении сигнала слева направо сигнал идет по одному из пары магистральных оптико-волоконных кабелей, а при прохождении сигнала справа налево - по другому. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предшествующий уровень техники

Известен патент РФ на изобретение № 2713776, МПК B61L 27/00, H04M 3/56 (2006.01) «СИСТЕМА ПЕРЕГОННОЙ СВЯЗИ».

Система перегонной связи содержит станционные устройства доступа, установленные на станциях, ограничивающих перегон, переговорно-вызывные устройства перегонной связи, устройства доступа перегонные, взаимодействующие по цифровой сети с использованием первичного цифрового канала в формате Е1, волоконно-оптическая линия связи, выполненная на основе технологии пассивных оптических сетей, для обеспечения связи устройств доступа перегонных с устройствами доступа станционными, в оптическое волокно волоконно-оптической линии связи включены сплиттеры, каждое станционное устройство доступа выполнено в виде первичного мультиплексора. Изобретение решает задачу уменьшения потребляемой энергии электропитания устройств доступа перегонных.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент РФ на изобретение № 2719318, МПК Н04В 10/25, «СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ЛИНИЯМ СВЯЗИ C РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ УЗЛАМИ ДОСТУПА».

Технический результат состоит в снижении потерь энергетического бюджета ВОЛС, что обеспечивает значительное уменьшение требуемого числа оптических волокон для связи оконечных станций участка ВОЛС с распределенными узлами доступа и сокращение объема станционного оборудования ВОЛС. Для этого введены оптические переключатели, соединенные с выходами источников электропитания узлов доступа и выполняющие передачу линейных сигналов в обход узлов доступа при выключенном электропитании или подключение линейных сигналов двух направлений связи к первому и второму портам узлов доступа при включенном электропитании.

Недостатком данного способа является использование SFP-модулей с совмещенным приемником/передатчиком, что сильно снижает возможность регулирования уровней мощности и чувствительности, т.к. при уменьшении чувствительности (для защиты от пересвета со стороны соседнего SFP-модуля) одновременно снизится и мощность передатчика и увеличивает стоимость оборудования, также при длине участка более 20 км между оконечными станциями снижается количество узлов доступа, которые можно подключить к одному волокну, причем описанный способ предполагает использование двух длин волн, что усложняет работы по пусконаладке системы.

Раскрытие изобретения

Технической задачей данного изобретения является

• Повышение эффективности работы перегонной связи на расстояниях между оконечными станциями более 20 км.

• Упрощение пусконаладочных работ и эксплуатации системы перегонной связи.

• Повышение эффективности расхода оптических волокон.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что устройство для организации перегонной связи включает: первую и вторую оконечную станцию, 1+n перегонный узел доступа и волоконно-оптическую линию связи. Каждая оконечная станция содержит двухволоконный SFP-модуль, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда. Волоконно-оптическая линия связи содержит 1+n пар оптических волокон магистрального волоконно-оптического кабеля и 1+n блоков оптических переключателей. Каждый перегонный узел доступа содержит по два двухволоконных SFP-модуля, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда, коммутатор, дополнительное перегонное оборудование, источник электропитания и переговорно-вызывное устройство. Каждый блок оптических переключателей соединен с источником электропитания соответствующего перегонного узла доступа, причем при отсутствии электропитания на перегонном узле доступа сигнал проходит транзитом мимо отключенного от электропитания перегонного узла доступа. Каждый коммутатор выполнен с обеспечением возможности ретрансляции принимаемого линейного сигнала с последующей его передачей, а также ввода и вывода информации. Устройство для организации перегонной связи выполнено таким образом, что при прохождении сигнала слева направо, сигнал идет по одному из пары магистральных оптико-волоконных кабелей, а при прохождении сигнала справа налево по другому.

Способ организации перегонной связи, реализуемый по п. 1.

Генерируют электрический аналоговый сигнал на устройстве с аналоговым интерфейсом, этот сигнал передают на автоматическую телефонную станцию оконечной станции, сигнал преобразовывают в электрический цифровой, передают в коммутатор, где преобразовывают его в оптический цифровой сигнал. Затем через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон. Активизируют переговорно-вызывное устройство перегонного узла доступа посредством подачи электропитания в переговорно-вызывное устройство и в блок оптических переключателей. Затем через активированный блок оптических переключателей и гнездо приема первого SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа получают оптический цифровой сигнал на коммутатор перегонного узла доступа, а в коммутаторе преобразовывают оптический цифровой сигнал в цифровой электрический сигнал и передают в переговорно-вызывное устройство, а также, при необходимости, на дополнительное перегонное оборудование перегонного узла доступа. После чего в переговорно-вызывном устройстве генерируют ответный цифровой электрический сигнал и передают этот сигнал на коммутатор перегонного узла доступа, в коммутаторе преобразовывают этот сигнал в оптический цифровой и передают его через гнездо передачи этого же SFP-модуля на второе из пары оптических волокон. Затем через активированный блок оптических переключателей, принимают сигнал на оконечной станции, с которой пришел сигнал, через гнездо приема SFP-модуля коммутатора. Принятый оптический цифровой сигнал в коммутаторе оконечной станции преобразовывают в цифровой и передают данный сигнал на цифровую автоматическую телефонную станцию, где преобразовывают его в электрический аналоговый и передают его на устройство с аналоговым интерфейсом (Вариант 1).

Способ организации перегонной связи, реализуемый по п. 1. При условии, когда не активируют переговорно-вызывное устройство любого из 1+n перегонного узла доступа. Генерируют электрический аналоговый сигнал на устройстве с аналоговым интерфейсом и передают этот сигнал на автоматическую телефонную станцию оконечной станции, где сигнал преобразовывают в электрический и передают в коммутатор. В коммутаторе преобразовывают его в оптический цифровой сигнал и через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон. Получают сигнал на противоположной оконечной станции через гнездо приема SFP-модуля коммутатора оконечной станции. Принятый оптический цифровой сигнал в коммутаторе противоположной оконечной станции преобразовывают в цифровой и передают на цифровую автоматическую телефонную станцию, где преобразовывают его в электрический аналоговый сигнал. После этого передают его на устройство с аналоговым интерфейсом. При необходимости обратной передачи сигнала, сигнал преобразовывают и передают в обратном порядке через второе оптическое волокно (Вариант 2).

Способ организации перегонной связи, реализуемый по п. 1. Генерируют электрический цифровой сигнал в IP-телефонеи передают его в коммутатор оконечной станции, где через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон. После чего активизируют переговорно-вызывное устройство перегонного узла доступа посредством подачи электропитания в переговорно-вызывное устройство и в блок оптических переключателей. Через данный блок оптических переключателей и гнездо приема первого SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа получают оптический цифровой сигнал на коммутатор и преобразовывают его в цифровой электрический сигнал, а затем передают в переговорно-вызывное устройство, а также, при необходимости, на дополнительное перегонное оборудование перегонного узла доступа. В переговорно-вызывном устройстве генерируют ответный цифровой электрический сигнал, затем передают этот сигнал на коммутатор где преобразовывают его в оптический цифровой и передают через гнездо передачи этого же SFP-модуля на второе из пары оптических волокон через этот же активированный блок оптических переключателей. Далее принимают сигнал на оконечной станции, с которой пришел сигнал, через гнездо приема SFP-модуля коммутатора оконечной станции, затем принятый оптический цифровой сигнал передают в IP-телефон (Вариант 3).

На фиг. 1. Представлена схема устройства для организации перегонной связи.

На фиг. 2. Представлен сравнительный график расхода оптических волокон в зависимости от увеличения расстояния участка.

Реализация изобретения

Устройство для организации перегонной связи 1 включает: первую оконечную станцию 2 и вторую оконечную станцию 3, 1+n перегонный узел доступа 4 и волоконно-оптическую линию связи. Каждая оконечная станция 2 и 3 содержит двухволоконный SFP-модуль 6, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда 11 и 12. Волоконно-оптическая линия связи содержит 1+n пар оптических волокон магистрального волоконно-оптического кабеля 10 и 1+n блоков оптических переключателей 5. Каждый перегонный узел доступа 4 содержит по два двухволоконных SFP-модуля 6, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда - гнездо передачи 11 и гнездо приема 12, коммутатор 7, источник электропитания 8, дополнительное перегонное оборудование 13 и переговорно-вызывное устройство 9. Каждый блок оптических переключателей 5 соединен с источником электропитания 8 соответствующего перегонного узла доступа 4, причем при отсутствии электропитания на перегонном узле доступа 4 сигнал проходит транзитом мимо отключенного от электропитания перегонного узла доступа 4. Каждый коммутатор 7 выполнен с обеспечением возможности ретрансляции принимаемого линейного сигнала с последующей его передачей, а также ввода и вывода информации. Устройство для организации перегонной связи 1 выполнено таким образом, что при прохождении сигнала слева направо, сигнал идет по одному из пары магистральных оптико-волоконных кабелей 10, а при прохождении сигнала справа на лево по другому. Каждый перегонный узел доступа подключается к оптическим волокнам магистрального волоконно-оптического кабеля 10, по которым осуществляется обмен данными с оборудованием оконечных станций 2 и 3, через блок оптических переключателей5. При подаче питания с переговорно-вызывного устройства 9 на блок оптических переключателей 5, блок оптических переключателей 5 автоматически переходит в активное состояние. В этом положении любой сигнал, передаваемый по оптическим волокнам, будет проходить через перегонный узел доступа 4, который будет выполнять его ретрансляцию. В случае, если перегонный узел доступа 4 выключен, блок оптических переключателей 5 находится в пассивном состоянии, пропуская сигнал транзитом, в обход перегонного узла доступа 4.

Преимуществами предлагаемого решения является:

1. Использование двух волокон. По сравнению с одноволоконной системой перегонной связи, построенной на оптических переключателях, двухволоконная система обладает большими возможностями регулировки чувствительности приема и мощности передачи сигнала, что является критичным при необходимости применения системы на участках большой протяженности. Кроме того, за счет этого повышается эффективность расходования оптических волокон в магистральном волоконно-оптическом кабеле. Сравнительный график расхода оптических волокон в зависимости от увеличения расстояния участка представлен на фиг. 2, где красным показана зависимость для одноволоконной схемы, и зеленым - для двухволоконной.

2. Возможность регулировки чувствительности приема и мощности передачи за счет использования двухволоконных SFP-модулей, где гнездо приема и гнездо передачи - это отдельные гнезда. Это позволяет регулировать уровень мощности и уровень чувствительности отдельно друг от друга, благодаря чему становится возможным избежать потери чувствительности при искусственном снижении мощности, и наоборот.

3. Увеличение расстояния между оконечной станцией и перегонным узлом доступа. При длине участка более 20 км предлагаемое решение более эффективно по количеству используемых оптических волокон. (для сравнения с прототипом: на больших расстояниях требуется использовать более мощные SFP-модули. Из-за этого на SFP-модули ближайших устройств - перегонных узлов доступа придется ставить аттенюаторы (для защиты от пересвета. Но, т.к. отдельно мощность приема и передачи в системе прототипа регулировать нельзя, то мощность SFP-модулей тоже снизится, следовательно, на одно оптическое волокно можно будет подключить уже меньшее количество устройств - перегонных узлов доступа. И с увеличением расстояния ситуация будет только ухудшаться (см. фиг. 2).

4. Для увеличения расстояния устройству прототипа будут необходимы более дорогие SFP-модули чем в предлагаемом устройстве, а следовательно, предлагаемое устройство организации перегонной связи экономически выгоднее.

5. В предлагаемом устройстве перегонной связи, за счет использования двух волокон, можно использовать всего одну длину волны - это упрощает эксплуатацию и закупку запасных частей.

Все приведенные описания функционирования устройства подтверждают выполнение технической задачи данного изобретения, а именно, повышение эффективности работы перегонной связи на расстояниях между оконечными станциями более 20 км, упрощение пусконаладочных и эксплуатации системы перегонной связи, повышение эффективности расхода оптических волокон.

Промышленная применимость

Все вышеизложенное говорит о промышленной применимости устройство для организации перегонной связи и способа организации перегонной связи.

Перечень позиций.

1. Устройство для организации перегонной связи

2. Первая оконечная станция

3. Вторая оконечная станция

4. Перегонный узел доступа

5. Блок оптических переключателей

6. Двухволоконный SFP-модуль

7. Коммутатор

8. Источник электропитания

9. Переговорно-вызывное устройство

10. Пара оптических волокон магистрального волоконно-оптического кабеля

11. Гнездо передачи SFP-модуля

12. Гнездо приема SFP-модуля

13. Дополнительное перегонное оборудование

14. Автоматическая телефонная станция

15. IP телефон

16. Устройство с аналоговым интерфейсом

1. Устройство для организации перегонной связи, содержащее первую и вторую оконечные станции, соединенные посредством волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с 1+n перегонными узлами доступа, волоконно-оптическая линии связи содержит 1+n блоков оптических переключателей, при этом каждый перегонный узел доступа содержит по два SFP-модуля для связи с оконечными станциями, коммутатор, источник электропитания и переговорно-вызывное устройство, а каждый блок оптических переключателей ВОЛС соединен с источником электропитания соответствующего перегонного узла доступа, причем при отсутствии электропитания на перегонном узле доступа сигнал проходит транзитом мимо отключенного от электропитания перегонного узла доступа через коммутатор, который выполнен с обеспечением возможности ретрансляции принимаемого линейного сигнала от оконечной станции с последующей его передачей, а также ввода и вывода сигнала информации, относящейся к абонентскому терминалу данного перегонного узла доступа, отличающееся тем, что волоконно-оптическая линия связи содержит 1+n пар оптических волокон магистрального волоконно-оптического кабеля, а каждая оконечная станция содержит автоматическую телефонную станцию, IP телефон и устройство с аналоговым интернетом, а также SFP-модуль для связи с перегонными узлами доступа и противоположной оконечной станцией и коммутатор, при этом каждый SFP-модуль выполнен двухволоконным, где прием сигнала и передачу сигнала обеспечивают отдельные гнезда, причем устройство для организации перегонной связи выполнено таким образом, что при прохождении сигнала от одной оконечной станции к другой сигнал идет по одному из пары магистральных оптико-волоконных кабелей, а при прохождении сигнала в обратном направлении - по другому волоконно-оптическому кабелю.

2. Способ организации перегонной связи, заключающийся в том, что на оконечной станции предварительно генерируют электрический аналоговый сигнал в устройстве с аналоговым интерфейсом, после чего этот электрический сигнал передают на автоматическую телефонную станцию оконечной станции, затем в автоматической телефонной станции электрический аналоговый сигнал преобразовывают в электрический цифровой, после чего его передают в коммутатор, где преобразовывают его в оптический цифровой сигнал, затем через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон, выделенное для передачи сигнала, после чего на перегонном узле доступа активизируют переговорно-вызывное устройство посредством подачи электропитания в переговорно-вызывное устройство и в блок оптических переключателей ВОЛС, затем через активированный блок оптических переключателей ВОЛС и гнездо приема первого SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа получают оптический цифровой сигнал с первого из пары оптических волокон на коммутатор перегонного узла доступа, после чего в коммутаторе преобразовывают оптический цифровой сигнал в цифровой электрический сигнал и передают в переговорно-вызывное устройство, а также, при необходимости, на абонентский терминал дополнительного перегонного оборудования перегонного узла доступа, после чего в переговорно-вызывном устройстве генерируют ответный цифровой электрический сигнал, затем передают этот сигнал на коммутатор перегонного узла доступа, где преобразовывают в оптический цифровой сигнал и передают его через гнездо передачи этого же SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа на второе из пары оптических волокон, после чего через активированный блок оптических переключателей ВОЛС принимают сигнал на оконечной станции, с которой пришел сигнал, через гнездо приема SFP-модуля коммутатора, затем принятый оптический цифровой сигнал в коммутаторе оконечной станции преобразовывают в цифровой электрический сигнал и передают данный сигнал на цифровую автоматическую телефонную станцию, где преобразовывают его в электрический аналоговый сигнал и передают его на устройство с аналоговым интерфейсом.

3. Способ организации перегонной связи, заключающийся в том, что, на перегонном узле доступа при условии, когда не активируют переговорно-вызывное устройство любого из 1+n перегонного узла доступа, предварительно генерируют электрический аналоговый сигнал в устройстве с аналоговым интерфейсом, после чего этот электрический сигнал передают на автоматическую телефонную станцию оконечной станции, где электрический аналоговый сигнал преобразовывают в электрический цифровой сигнал и его передают в коммутатор, далее в коммутаторе преобразовывают его в оптический цифровой сигнал, затем через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон, выделенное для передачи сигнала, и получают его на противоположной оконечной станции через гнездо приема SFP-модуля коммутатора оконечной станции, затем принятый оптический цифровой сигнал в коммутаторе противоположной оконечной станции преобразовывают в цифровой электрический сигнал, после чего передают данный сигнал на цифровую автоматическую телефонную станцию, где преобразовывают его в электрический аналоговый сигнал, а после этого передают его в устройство с аналоговым интерфейсом, при этом при необходимости обратной передачи сигнала, сигнал преобразовывают и передают в обратном порядке через второе оптическое волокно.

4. Способ организации перегонной связи, заключающийся в том, что, на оконечной станции предварительно генерируют электрический цифровой сигнал в IP-телефоне, после чего его передают в коммутатор оконечной станции, затем через гнездо передачи SFP-модуля посылают на первое из пары оптических волокон, выделенное для передачи сигнала, после чего активизируют переговорно-вызывное устройство перегонного узла доступа посредством подачи электропитания в переговорно-вызывное устройство и в блок оптических переключателей, затем через данный, активированный блок оптических переключателей и гнездо приема первого SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа получают оптический цифровой сигнал с первого из пары оптических волокон на коммутатор перегонного узла доступа, после чего в коммутаторе преобразовывают оптический цифровой сигнал в цифровой электрический сигнал и передают в переговорно-вызывное устройство, а также, при необходимости, на абонентский терминал дополнительного перегонного оборудования перегонного узла доступа, после чего в переговорно-вызывном устройстве генерируют ответный цифровой электрический сигнал, затем передают этот сигнал на коммутатор перегонного узла доступа, после этого в коммутаторе перегонного узла доступа преобразовывают в оптический цифровой сигнал и передают его через гнездо передачи этого же SFP-модуля коммутатора перегонного узла доступа на второе из пары оптических волокон через этот же активированный блок оптических переключателей, а далее принимают сигнал на оконечной станции, с которой пришел сигнал, через гнездо приема SFP-модуля коммутатора оконечной станции, затем принятый оптический цифровой сигнал передают в IP-телефон.

5. Способ организации перегонной связи по п. 2, или 3, или 4, отличающийся тем, при прохождении сигнала от одной оконечной станции к другой, сигнал идет по одному из пары магистральных оптико-волоконных кабелей, а при прохождении сигнала в обратном направлении по другому волоконно-оптическому кабелю.

Изобретение относится к технике оптической связи. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости к оптическому зондированию модуляторов.

Спутниковая система связи // 2735236

Изобретение относится к области спутниковой связи. Техническим результатом является повышение эффективности использования радиочастотного спектра.

Учебно-научный лабораторный стенд для квантовой оптики и квантовой информатики // 2734455

Изобретение относится к области оптики и квантовой физики и касается учебно-научного лабораторного стенда для проведения исследований поляризационных и корреляционных свойств однофотонных, бифотонных, когерентных и тепловых световых полей, интерференции Хонга-Оу-Манделя и гомодинного детектирования.

Передатчик структурной скрытности с использованием принципа обнаружения нелинейных кодовых последовательностей // 2734431

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания передатчика, обладающего структурной скрытностью и свойством обнаруживать нелинейные последовательности и вскрывать структуру их формирования.

Широкополосная спутниковая система связи, в которой используются оптические фидерные линии связи // 2733805

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах спутниковой связи. Технический результат состоит в повышении качества связи за счет повышения пропускной способности каналов связи.

Система мониторинга состояния дороги, контроля и управления дорожным движением и способ функционирования этой системы // 2733061

Группа изобретений относится к системам контроля с применением сенсорного оптического волокна и предназначено для передачи потоков информации по результатам постоянного мониторинга в том числе и соблюдения Правил дорожного движения (ПДД) протяженного участка дороги с применением минимального количества видеокамер и радаров.

Устройство для приема, усиления, предварительной обработки сигналов оптических каналов передачи данных в инфракрасном диапазоне // 2731528

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для приема, усиления и предварительной обработки сигналов оптических каналов передачи данных в инфракрасном диапазоне.

Способ совместной цифровой линеризации усилителя мощности и квадратурного модулятора // 2731128

Изобретение относится к области обработки сигналов в средствах связи, в частности, к цифровым методам повышения линейности аналогового передающего тракта. Технический результат - повышение качества работы двухблочной цифровой системы линеаризации аналогового радиотракта с квадратурным модулятором и усилителем мощности.

Способ переключения с совмещением группы резервирования, устройством управления и устройством оптической связи // 2730086

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в обеспечении переключения c совмещением группы резервирования, устройством управления и устройством оптической связи.

Способ управления беспилотным летательным аппаратом малого класса // 2729336

Изобретение относится к способу управления беспилотным летательным аппаратом малого класса. Для управления беспилотным летательным аппаратом формируют импульсное модулированное вращающимся растром оптическое излучение с широкой диаграммой направленности, перемещающееся в пространстве, излучают его в направлении беспилотного летательного аппарата, регистрируют его матричным фотоприемником с изменяющейся диаграммой направленности, установленным на беспилотном летательном аппарате, вычисляют линейную скорость вращения растра и длительность модулированного оптического излучения, с использованием которых формируют команды управления беспилотным летательным аппаратом, передают команды управления на исполнительное устройство.