Одноволоконный оптический интерфейс для устройств сетевого стыка цифровых атс и ацк

Авторы патента:

H04M3 - Автоматические и полуавтоматические телефонные станции

Предлагаемая полезная модель относится к телекоммуникационным технологиям и в частности, к цифровым автоматическим телефонным станциям (АТС), абонентским цифровым концентратором (АЦК) и к другим устройствам телекоммуникаций, использующим оптические интерфейсы. На ее основе предлагается усовершенствовать оптические интерфейсы устройств сетевого стыка цифровых АТС, АЦК и другие, таким образом, чтобы вместо традиционно используемых двух оптических волокон для передачи сигнала в обоих направлениях, использовать всего одно оптоволокно, и тем самым сократить объем линейных сооружений, применяемых для строительства оптических сетей доступа, в два раза. Кроме этого, с помощью предлагаемой полезной модели можно высвободить до половины волокон в оптических кабелях уже построенных и находящихся в эксплуатации оптических сетей доступа, с тем, чтобы использовать эти волокна для организации наложенной сети передачи данных (на магистральных участках) и предоставления абонентам широкополосного доступа к сети Интернет на постоянной основе. Основные преимущества предлагаемого одноволоконного оптического интерфейса сводятся к следующему: - возможность построения одноволоконных оптических линий. - экономия оптических волокон при построении оптических сетей доступа на основе устройств сетевого стыка цифровых АТС и АЦК оснащенных предлагаемым одноволонным интерфейсом. - высвобождение оптических волокон в кабелях связи в процессе реконструкции уже построенных сетей доступа с применением предлагаемого одноволоконного интерфейса, возможность использования высвобождающихся волокон, например, для расширения абонентской емкости сети Интернет с возможностью постоянного подключения.

На ее основе предлагается усовершенствовать оптические интерфейсы устройств сетевого стыка цифровых АТС, АЦК и другие, таким образом, чтобы вместо традиционно используемых двух оптических волокон, для передачи сигнала в обоих направлениях использовать всего одно оптоволокно, и тем самым сократить объем линейных сооружений применяемых для строительства оптических сетей доступа в два раза. Кроме этого, с помощью предлагаемой полезной модели можно высвободить до половины волокон в оптических кабелях уже построенных и находящихся в эксплуатации оптических сетей доступа, с тем, чтобы использовать эти волокна для организации наложенной сети передачи данных и предоставления абонентам широкополосного доступа к сети Интернет на постоянной основе.

В качестве прототипа выбрано устройство КЛТ-2С, описанное в книге: Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И.Гроднев, А.Г.Мурадян, Р.М.Шарафутдинов и другие. - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.: ил. На с.152 этой книги, см. рис.7.10.

Данное устройство включает в свой состав плату ПД, плату ПР и плату PC, на которых размещено оборудование, поддерживающее двухволоконный оптический интерфейс, именуемое в указанном литературном источнике «Комплект КЛТ-2С».

Это устройство предназначено для организации линейного световодного тракта вторичной цифровой системы передачи для городских телефонных сетей. Данное оборудование включает в свой состав функциональные узлы, выполняющие следующие функции:

- преобразование стыкового кода в линейный код;

- управление током накачки и модуляция излучения полупроводникового лазера;

- преобразование электрического сигнала в оптический, и ввод оптического сигнала в один из двух используемых для двунаправленной передачи оптоволоконных световодов оптического кабеля связи;

- прием оптического излучения из второго оптоволокна, его преобразование в электрический сигнал, усиление, регенерация и декодирование, а также восстановление тактовой последовательности принимаемого сигнала.

Недостатком данного устройства-прототипа является то, что его волоконно-оптическое линейное окончание (волоконно-оптический интерфейс) предусмает использование двух оптических волокон для передачи сигналов в противоположных направлениях.

Целью данной полезной модели является создание такого оптического интерфейса для устройств сетевого стыка цифровых АТС, АЦК и других телекоммуникационных устройств, который вместо двух волокон имел бы одно волокно, и обеспечивал бы передачу информации по этому волокну в обоих направлениях.

Для достижения поставленной цели предлагается использовать одноволоконный оптический интерфейс, дополненный мультиплексором длин волн и использующий на противоположных концах одноволоконной оптической линии передатчики оптического излучения на разные длины волн, попадающие в разные окна прозрачности оптоволоконного световода (1,3 мкм и 1,55 мкм). При этом приемники должны иметь удовлетворительные пороги чувствительности в используемых диапазонах длин волн. В этом случае мультиплексор длин волн должен иметь затухание в направлении между передатчиком и приемником интерфейса, расположенного на каждой из сторон линии, не менее значения, при котором влияние передатчика на «свой» приемник не приводило бы к срабатыванию сигнализации о наличии сигнала на входе приемника, а при обрыве одноволоконной линии, при работающих передатчиках на обоих концах линии должны активироваться аварийные сигналы «авария приема» (сигнал о снижении уровня мощности на входе приемника ниже заданного порога).

На основе предлагаемой полезной модели станет возможной двукратная экономия волокон в оптических кабелях связи (ОКС) на базе которых строятся линейные сооружения оптических сетей доступа, использующих АТС и АЦК с устройствами сетевого стыка, в которых применяется эта полезная модель.

Кроме этого, использование такой полезной модели при реконструкции уже построенных сетей доступа, использовавших до этого устройства сетевого стыка АТС и АЦК с традиционными двухволоконными интерфейсами, позволит высвободить до половины волокон в ОКС, на основе которых были построены

линейные сооружения этих сетей. Высвободившиеся волокна можно будет использовать, например, для организации широкополосных оптических трактов Ethernet с помощью медиаконвертеров. Такие тракты могут быть использованы на магистральных участках сетей доступа (соединение коммутаторов), например, использующих ADSL-технологии или прокладку до помещений абонентов кабельной проводки 5-й категории, для постоянного доступа абонентов к сети Интернет.

На Фиг.1 приведена структура одного из вариантов одноволоконного оптического интерфейса для устройств сетевого стыка цифровой АТС и АЦК, где:

1. линейный кодер (ЛК);

2. регулируемый модулятор (РМ);

3. лазерный модуль (ЛМ);

4. мультиплексор длин волн (МДВ);

5. оптический приемник (ОПр);

6. линейный декодер (ЛД);

7. выделитель тактовой частоты (ВТЧ).

Назначение этих компонентов следующее:

- линейный кодер (ЛК) 1 предназначен для преобразования двоичного сигнала, поступающего от оборудования сетевого стыка или от другого в коде NRZ, в сигнал, кодированный двоичным линейным кодом (например CMI), пригодный для передачи по волоконно-оптической линии;

- регулируемый модулятор (РМ) 2 предназначен для регулирования средней мощности, излучаемой лазерным модулем (стабилизация оптической мощности, обратная связь по свету), а также для модуляции излучаемого оптического сигнала посредством изменения тока накачки лазерного излучателя по закону передаваемого сигнала;

- лазерный модуль (ЛМ) 3 предназначен для преобразования электрического сигнала в оптический сигнал с заданной длиной волны оптического излучения (в данном случае 1,3 мкм или 1,55 мкм), для контроля мощности оптического излучения посредством фотодиода обратной связи, для обеспечения необходимого температурного режима лазерного излучателя, для ввода мощности в световод оптического кабеля связи;

- мультиплексор длин волн (МДВ) 4 предназначен для заграждения сигнала поступающего от ЛМ 3 в ОПр 5, для пропускания сигнала с длиной волны ЛМ 3-1,3 мкм (1,55 мкм) в линию, для пропускания сигнала из линии 1,55 мкм (1,3 мкм) в ОПр 5;

- оптический приемник (ОПр) 5 необходим для преобразования оптического сигнала, поступающего из линии в электрический сигнал, кодированный линейным кодом;

- линейный декодер 6 (ЛД) нужен для преобразования сигнала, кодированного линейным кодом, в сигнал, кодированный стыковым кодом NRZ;

- выделитель тактовой частоты (ВТЧ) 7 предназначен для восстановления тактового сигнала на приемном конце линии.

Основные преимущества предлагаемого одноволоконного оптического интерфейса

- Возможность построения одноволоконных оптических линий.

- Экономия оптических волокон при построении оптических сетей доступа на основе устройств сетевого стыка цифровых АТС и АПК оснащенных предлагаемым одноволоконным интерфейсом.

- Высвобождение оптических волокон в кабелях связи в процессе реконструкции уже построенных сетей доступа с применением предлагаемого одноволоконного интерфейса. Возможность использования высвобождающихся волокон, например, для расширения абонентской емкости сети Интернет с возможностью постоянного подключения.

Реализация узлов одноволоконного оптического интерфейса

Все узлы предлагаемого одноволоконного интерфейса за исключением ЛМ 3 реализованы в ФГУП ЛОНИИС. В предлагаемом оборудовании в качестве ЛМ 3 используются отечественные лазерные модули ПОМ-664 (1,3 мкм), ПОМ-674 (1,55 мкм) производства ЗАО «ТЕЛАЗ».

Линейный кодер (ЛК) 1, как и декодер (ЛД) 6, может быть реализован как на микросхемах средней степени интеграции, например, серии 74ALS, так и на СБИС

программируемой логики. Регулируемый модулятор 3 может быть реализован, например, на микросхемах операционных усилителей и транзисторах, или может быть выполнен в составе передающего оптического модуля (ПОМ).

Мультиплексор длин волн (МДВ) 4 может быть построен на основе WDM-мультиплексоров AMP 107824-1, 1300/1500. Для обеспечения необходимого ослабления влияния оптического сигнала от ЛМ 3 на ОПр 5 применяется каскадное включение двух мультиплексоров указанного типа на каждой стороне линии.

Оптический приемник ОПр5 реализован на основе отечественных оптических приемных модулей ПРОМ-367 производства ЗАО ТЕЛАЗ или других, рассчитанных на используемый диапазон скоростей передачи и обеспечивающих удовлетворительный порог чувствительности в диапазонах 1,3 мкм и 1,5 мкм. Выделитель тактовой частоты (ВТЧ) 7 реализован на основе монолитных кварцевых фильтров отечественного производства, на центральную частоту, равную битовой скорости передачи, на которую рассчитан интерфейс. Все узлы предлагаемого оптического интерфейса прошли испытания в составе модельных АТС и АЦК на заводских стендах ФГУП ЛОНИИС. Положительные результаты этих испытаний свидетельствуют о работоспособности предлагаемого комплекса технических решений и его пригодности для серийного промышленного производства.

Одноволоконный оптический интерфейс для устройств сетевого стыка цифровых автоматических телефонных станций (АТС) и абонентских цифровых концентраторов (АЦК), включающий линейный кодер, регулируемый модулятор, лазерный модуль, оптический приемник, линейный декодер, выделитель тактовой частоты, причем линейный кодер имеет входной интерфейс информационного и тактового сигналов «Инф» и «такт» в сторону оборудования сетевого стыка, а выход линейного кодера соединен с одним из входов регулируемого модулятора, второй вход которого соединен с выходом напряжения обратной связи ОС лазерного модуля, а выход регулируемого модулятора соединен со входом лазерного модуля, в то время, как выход оптического приемника соединен со входами линейного декодера и выделителя тактовой частоты, выход выделителя тактовой частоты соединен с тактовым входом линейного декодера и выводится на интерфейс в сторону оборудования сетевого стыка внешним выходом «такт», а выход линейного декодера также выводится на этот интерфейс внешним выходом «Инф», отличающийся тем, что он содержит мультиплексор длин волн, причем оптический выход передатчика соединен со входом мультиплексора длин волн, имеющим одноволоконный двунаправленный интерфейс в сторону линии, а выход мультиплексора соединен с оптическим входом приемника, при этом лазерные модули на обеих сторонах линии должны иметь разные длины волн - 1,3 мкм (1,55 мкм), а приемники должны обеспечивать требуемый порог чувствительности на длинах волн, излучаемых лазерными модулями на противоположном конце линии 1,55 мкм (1,3 мкм).