Волоконно-оптическая сеть, содержащая датчики
FIBRE-OPTIC NETWORK CONTAINING SENSORS

Область техники
Настоящее изобретение относится к волоконно-оптической сети, содержащей пассивные оптические сети и датчики.
Уровень техники
Пассивные волоконно-оптические сети применяются для передачи оптических сигналов по оптическим волокнам. В пассивных волоконно-оптических телекоммуникационных сетях оптические телекоммуникационные сигналы передаются от центрального офиса провайдера телекоммуникационных услуг к некоторому количеству потребителей телекоммуникационных услуг или абонентов. Типовая пассивная оптическая сеть (ПОС) соединяет с центральным офисом примерно тридцать абонентов, однако существуют ПОС осуществляющие соединения с меньшим или намного большим количеством абонентов. Типовая ПОС содержит устройство совмещенного источника/приемника оптического излучения, иногда называемое «Оптический Линейный Терминал» (ОЛТ), оптические волокна, сплиттеры и абонентские устройства (АУ) в местах размещения абонентов. ОЛТ формирует телекоммуникационные сигналы, которые передаются по оптическим волокнам к абонентам, подключенным к ПОС, и он принимает телекоммуникационные сигналы, проступающие от абонентов. На одном или двух уровнях типовой ПОС, оптический сплиттер разделяет сигнал из одного оптического волокна на несколько сигналов, которые передаются по раздельным оптическим волокнам. Таким образом, телекоммуникационные сигналы каскадно направляются к АУ нескольких абонентов. Для того, чтобы обеспечить предоставление телекоммуникационных услуг тысячам абонентов, требуется большое количество ПОС, каждая из которых передает раздельные телекоммуникационные сигналы от центрального офиса провайдера к некоторому количеству абонентов.
Для того, чтобы обнаружить внешние воздействия, такие как, например, повреждение, вандализм, несанкционированный доступ к элементам ПОС, или воздействия окружающей среды, некоторые ПОС содержат волоконно-оптические датчики. Такие датчики, в большинстве случаев, представляют собой пассивные датчики, т.е. для функционирования они не требуют электроэнергии. Такие оптические датчики часто подключаются к центральному офису оператора сети посредством оптических волокон ПОС, либо посредством выделенных для датчиков оптических волокон, которые не передают никаких дополнительных телекоммуникационных сигналов («темные оптические волокна»), либо посредством оптических волокон, которые используются для передачи телекоммуникационных сигналов. Под влиянием внешнего воздействия, такие волоконно-оптические датчики могут менять, например, уровень ослабления сигнала в оптическом волокне, посредством которого они соединены с центральным офисом. Волоконно-оптические датчики в ПОС можно опрашивать или «считывать» их состояние при помощи приемопередатчика тестовых сигналов, например, при помощи Оптического Временного Рефлектометра (ОВР). Для считывания состояния волоконно-оптического датчика, ОВР излучает в ПОС оптический запросный сигнал и измеряет интенсивность сигнала отклика, который формируется из запросного сигнала. Запросные сигналы и/или сигналы отклика могут называться тестовыми сигналами. Для того, чтобы получить более сильный сигнал отклика, оптическое волокно, посредством которого волоконно-оптический датчик соединен с другими элементами ПОС («оптическое волокно датчика»), нередко оснащается отражателем, размещенным на конце оптического волокна датчика и вблизи от датчика. Таким образом, сигнал отклика формируется благодаря изменению, например, ослаблению датчиком запросного сигнала. При «нормальном» состоянии волоконно-оптического датчика, сигнал отклика имеет, например, интенсивность в 100%, а при «активированном» состоянии датчика, сигнал отклика имеет интенсивность в 30%. Задержка времени между излучением запросного сигнала и поступлением на ОВР сигнала отклика указывает на местоположение волоконно-оптического датчика в ПОС и может быть использована для идентификации конкретного датчика. Преимуществом опроса волоконно-оптических датчиков в ПОС таким способом, при помощи ОВР, является то, что ОВР традиционно используются для определения местоположения дефектов оптических волокон в волоконно-оптических сетях, и, в частности, в ПОС. Такой традиционный процесс определения местоположения дефектов оптических волокон использует тот факт, что в месте повреждения оптического волокна, т.е. в месте расположения дефекта оптического волокна, характеристики передачи сигнала оптического волокна ухудшаются, а ослабление сигнала оказывается высоким. Таким образом, на дефекте оптического волокна запросный сигнал ОВР ослабляется, а сигнал отклика оказывается слабее, чем сигнал отклика из неповрежденного оптического волокна. ОВР определяет местоположения дефекта оптического волокна исходя из задержки времени между излучением запросного сигнала и приемом сигнала отклика. Быстрое измерение при помощи ОВР занимает около одной секунды, поскольку ОВР требуется определенное время для приема сигнала отклика и последующей обработки данных. Однако, из-за ограничений динамического диапазона, стандартные измерения при помощи ОВР, для определения местоположения дефекта оптического волокна, занимают существенно больше времени, поскольку нужно произвести многочисленные отдельные измерения, а затем произвести усреднение их результатов. Поскольку дефекты оптического волокна возникают достаточно редко, такая задержка во времени, обычно, не является критической. В принципе, такое же устройство ОВР и такая же методика могут быть использованы и для опроса волоконно-оптических датчиков в ПОС.
Некоторые волоконно-оптические датчики в ПОС, например, датчик затопления, описанный в патенте Японии JP 2010-212767 А2, можно опрашивать нечасто. Поэтому такие датчики можно опрашивать, используя традиционный «медленный» способ, предназначенный для мониторинга оптических волокон в ПОС. Один из таких традиционных «медленных» способов мониторинга оптических волокон описан в Европейском патенте ЕР 1980834 A1, в котором устройство для мониторинга сети определяет поврежденное оптическое волокно, а для выбора тестируемого оптического волокна используется оптический переключатель. ОВР направляет через оптический переключатель в оптическое волокно импульсный оптический сигнал и принимает световое излучение, отраженное от рефлекторов в АУ пассивной оптической сети, в которой находится поврежденное оптическое волокно. В патенте указывается, что выполнение измерения с достаточно высоким соотношением сигнал/шум, необходимым для облегчения определения местоположения дефекта оптического волокна, занимает около 90 секунд, для каждой ПОС.
Для эффективной защиты инфраструктуры сети, некоторые из датчиков ПОС следует опрашивать чаще. Например, состояние датчика, определяющего факт открывания двери шкафа для размещения сращиваний оптических волокон в ПОС, следует опрашивать не реже, чем каждые 5-10 секунд. В противном случае, дверь может быть открыта, несанкционированные действия в шкафу могут быть осуществлены и дверь может быть снова закрыта в промежутке между двумя опросными обращениями к датчику, в этом случае открывание и закрывание двери остались бы незамеченными. Традиционный способ, использующий оптическое подключение одного приемопередатчика тестовых сигналов, в частности ОВР, к одной ПОС, посредством переключателя, опрос датчиков в ПОС, затем подключение ОВР к следующей ПОС и опрос датчиков в этой, следующей, ПОС и т.д., до тех пор пока все ПОС не будут подключены к ОВР и все датчики не будут опрошены, не может обеспечить достаточную частоту опроса конкретного датчика в конкретной ПОС. С другой стороны, подключение отдельного приемопередатчика тестовых сигналов, например, ОВР, к каждой ПОС, с тем, чтобы все датчики можно было опрашивать достаточно часто, было бы очень дорогостоящим решением. Необходимо иметь возможность опрашивать волоконно-оптические датчики в двух или более ПОС с высокой частотой и при использовании только одного приемопередатчика тестовых сигналов. Настоящее изобретение направлено на решение этой проблемы.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, предлагается волоконно-оптическая сеть для опроса волоконно-оптических датчиков в первой пассивной оптической сети (ПОС) и второй ПОС, причем волоконно-оптическая сеть содержит:
- приемопередатчик тестовых сигналов, излучающий запросные сигналы и принимающий сигналы отклика, причем сигналы отклика формируются из запросных сигналов,
- первую ПОС, содержащую первый источник светового излучения, предназначенный для формирования первых телекоммуникационных сигналов и содержащую первый волоконно-оптический датчик,
причем первая ПОС предназначена для передачи первых телекоммуникационных сигналов ко множеству абонентов, и, при этом, первая ПОС оптически подключена к приемопередатчику тестовых сигналов, таким образом, что запросные сигналы от приемопередатчика тестовых сигналов могут быть введены в первую ПОС и распространяться по первой ПОС к первому волоконно-оптическому датчику, и, при этом, приемопередатчик тестовых сигналов может принимать сигналы отклика от первого волоконно-оптического датчика, поступающие по первой ПОС,
- вторую ПОС, содержащую второй источник светового излучения, предназначенный для формирования вторых телекоммуникационных сигналов и содержащую второй волоконно-оптический датчик,
причем, вторая ПОС предназначена для передачи вторых телекоммуникационных сигналов ко множеству абонентов, и, при этом, вторая ПОС оптически подключена к приемопередатчику тестовых сигналов, таким образом, что запросные сигналы от приемопередатчика тестовых сигналов могут быть введены во вторую ПОС и распространяться по второй ПОС ко второму волоконно-оптическому датчику, и, при этом, приемопередатчик тестовых сигналов может принимать сигналы отклика от второго волоконно-оптического датчика, поступающие по второй ПОС,
и при этом
волоконно-оптическая сеть дополнительно содержит сплиттер запросного сигнала, предназначенный для введения запросного сигнала, излучаемого приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС и во вторую ПОС одновременно, и для подведения сигналов отклика из первой ПОС и из второй ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов, причем, сплиттер запросного сигнала оптически подключен к приемопередатчику тестовых сигналов и первой ПОС и второй ПОС, таким образом, что сплиттер запросного сигнала может вводить запросный сигнал, излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС и во вторую ПОС одновременно, и таким образом, что сплиттер запросного сигнала может подводить сигналы отклика из первой ПОС и из второй ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов.
Конфигурация волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, направлена на решение проблемы достаточной частоты опроса датчика, как это указано выше, путем опроса волоконно-оптических датчиков в двух (или более) ПОС одновременно, при помощи единственного приемопередатчика тестовых сигналов. Приемопередатчик тестовых сигналов может представлять собой, например, оптический временной рефлектометр («ОВР»). Опрос волоконно-оптического датчика, в контексте настоящего изобретения, означает посылку запросного сигнала к этому датчику и прием сигнала отклика от этого датчика. В известных волоконно-оптических сетях, датчики во множестве ПОС, подключенных к одному приемопередатчику тестовых сигналов, опрашивались последовательно, например, с использованием оптического переключателя, для подключения приемопередатчика тестовых сигналов к одной ПОС, вслед за другой. В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, т.е. в волоконно-оптической сети, имеющей сплиттер запросного сигнала, к которому оптически подключены две ПОС, приемопередатчик тестовых сигналов может посылать запросные сигналы одновременно в обе ПОС, и принимать сигналы отклика без использования переключателя. Одновременный опрос волоконно-оптических датчиков в различных ПОС обеспечивает более высокие частоты опроса при использовании единственного приемопередатчика тестовых сигналов, чем последовательный опрос. Одновременный опрос становится возможным благодаря использованию сплиттера запросного сигнала.
Приемопередатчик тестовых сигналов, например, ОВР, излучает в оптическое волокно оптические сигналы, «запросные сигналы», с определенным набором длин волн и с определенной формой сигнала во временной области. Запросный сигнал может иметь определенную длину волны, он может содержать две или более отдельных длины волны, или он может иметь определенный спектр длин волн, в котором одна или более длин волн имеют существенно более высокую интенсивность, чем остальные длины волны. Обычно запросный сигнал претерпевает изменения во время прохождения по оптическому волокну, например, он может ослабляться и/или частично рассеиваться в обратном направлении, при распространении по оптическому волокну, он может быть частично отражен на дефектах оптического волокна, он может ослабляться в тех местах, где оптическое волокно имеет изгиб с радиусом менее определенного значения, или он может быть частично или полностью отражен на конце оптического волокна. Приемопередатчик тестовых сигналов регистрирует сигналы, поступающие обратно из оптического волокна в ответ на запросный сигнал, т.е. «сигналы отклика». Каждый из сигналов отклика формируется из запросного сигнала, т.к. он формируется путем изменения, например, ослабления, рассеивания, отражения или преобразования спектра запросного сигнала. Приемопередатчик тестовых сигналов принимает сигналы отклика и может их анализировать. Он может, например, определять величину задержки между излучением запросного сигнала и поступлением сигнала отклика, или определять интенсивность, длительность или форму сигнала отклика во временной области, или спектральный состав сигнала отклика. Эти параметры позволяют определить характеристики оптического волокна или оптических волокон, по которым проходил запросный сигнал и взаимосвязанный с ним сигнал отклика между излучением и приемом приемопередатчиком тестовых сигналов. Эти параметры могут также позволить определить характеристики любого датчика или датчиков, расположенных по длине оптического волокна.
В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, ПОС используются для телекоммуникационных задач. Они содержат соответствующие источники оптического излучения, которые могут формировать телекоммуникационные сигналы. Источники оптического излучения могут представлять собой Оптические Линейные Терминалы (ОЛТ), которые могут также применяться для приема оптических телекоммуникационных сигналов. ПОС могут дополнительно содержать, например, оптические волокна, сплиттеры, отражатели, волоконно-оптические датчики, мультиплексоры с разделением по длине волны, или Абонентские Устройства (АУ).
ПОС предназначены для передачи телекоммуникационных сигналов от источника оптического излучения, расположенного, например, в центральном офисе, по оптическим волокнам, к абонентам. В месте расположения абонента, оптическое волокно ПОС может быть подвергнуто оконцеванию в АУ. АУ может содержать отражатель или отражатель может быть связан с АУ. Отражатель, находящийся в АУ или связанный с АУ, модет быть того же типа, что и отражатель, содержащийся в волоконно-оптическом датчике. ПОС может быть предназначена для передачи телекоммуникационных сигналов между абонентами и центральным офисом, например, в обоих направлениях. Телекоммуникационные сигналы отличаются от запросных сигналов и сигналов отклика тем, что они излучаются источником оптического излучения в ПОС, в то время как, запросные сигналы и взаимосвязанные с ними сигналы отклика излучаются приемопередатчиком тестовых сигналов. Длина волны запросных сигналов и/или сигналов отклика может отличаться от длин волн телекоммуникационных сигналов, передаваемых по тем же оптическим волокнам. Запросный сигнал или сигнал отклика могут иметь иной спектр длин волн оптического излучения, иную длительность и/или иную форму во временной области, чем телекоммуникационный сигнал. Таким образом, запросный сигнал и/или сигнал отклика можно отличить от телекоммуникационного сигнала. Запросный сигнал и телекоммуникационный сигнал можно передавать по одному и тому же оптическому волокну ПОС.
В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, ПОС может быть оптически подключена к приемопередатчику тестовых сигналов, таким образом, что запросные сигналы от приемопередатчика тестовых сигналов могут быть введены в ПОС и распространяться по ПОС к волоконно-оптическому датчику, и таким образом, что приемопередатчик тестовых сигналов может принимать сигналы отклика от волоконно-оптического датчика, поступающие по ПОС. Как правило, такое оптическое соединение между приемопередатчиком тестовых сигналов и ПОС может быть выполнено при помощи оптического волокна. Это оптическое волокно («оптическое волокно тестового сигнала»), оптически подключенное к приемопередатчику тестовых сигналов, первым своим концом принимает запросные сигналы от приемопередатчика тестовых сигналов, и передает запросные сигналы далее к своему второму, противоположному концу, который может быть оптически подключен к еще одному оптическому волокну, или ко входной стороне устройства сопряжения сигнала. Устройство сопряжения сигнала также оптически подключено к сетевому оптическому волокну той ПОС, в которую следует ввести запросный сигнал. Это сетевое оптическое волокно может быть предназначено для передачи телекоммуникационных сигналов. Устройство сопряжения сигнала оптически объединяет телекоммуникационные сигналы в сетевом оптическом волокне и запросный сигнал. Объединенный сигнал передается далее по оптическому волокну ПОС.
Источник оптического излучения ПОС вводит телекоммуникационные сигналы в одно оптическое волокно ПОС, называемое «корневое волокно». Это корневое волокно может передавать телекоммуникационные сигналы к сплиттеру, который разделяет сигналы и передает их во множество сетевых оптических волокон. Эти сетевые оптические волокна могут передавать телекоммуникационные сигналы к АУ индивидуальных абонентов. ПОС, имеющая только один сплиттер, оптически расположенный между концом корневого оптического волокна и любым абонентом, может называться одноуровневой ПОС. В другом случае, сетевое оптическое волокно может передавать телекоммуникационные сигналы ко второму сплиттеру, где они разделяются опять. Дополнительные сетевые оптические волокна могут передавать телекоммуникационные сигналы от второго сплиттера к АУ индивидуальных абонентов. Такая ПОС, имеющая два сплиттера, оптически расположенных между концом корневого оптического волокна и любым абонентом, может называться двухуровневой ПОС. В ПОС обоих типов, телекоммуникационные сигналы каскадно передаются от корневого оптического волокна к АУ индивидуальных абонентов. Предпочтительно, вводить запросный сигнал в корневое оптическое волокно ПОС, поскольку такая конфигурация позволяет опрашивать волоконно-оптические датчики во всех сетевых оптических волокнах ПОС. Однако можно вводить запросный сигнал только в одну из нескольких ветвей ПОС. В этом случае, опрашивать можно только волоконно-оптические датчики, находящиеся в данной ветви.
В целом, сшгаттеры в волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, могут не только разделять один входящий сигнал на несколько исходящих сигналов, но также могут объединять несколько входящих сигналов в один исходящий сигнал. Возвратные телекоммуникационные сигналы, передаваемые по сетевым оптическим волокнам одноуровневой ПОС по направлению к ОЛТ, могут быть объединены при помощи сплиттера и введены в корневое оптическое волокно ПОС, которое передает их к ОЛТ. Аналогично, в двухуровневой ПОС, возвратные телекоммуникационные сигналы, передаваемые по нескольким сетевым оптическим - волокнам ПОС по направлению к ОЛТ, могут быть объединены при помощи второго сплиттера, а затем при помощи первого сплиттера и введены при помощи первого сплиттера в корневое оптическое волокно ПОС, которое передает их к ОЛТ данной ПОС.
Волоконно-оптическая сеть, в соответствии с настоящим изобретением, содержит сплиттер запросного сигнала. Сплиттер запросного сигнала может быть делителем мощности, т.е. он может разделять входящий оптический сигнал на множество исходящих оптических сигналов меньшей интенсивности. Исходящие сигналы могут иметь, в сущности, идентичные составы длин волн.
Обычно, сплиттер запросного сигнала содержит восходящую сторону и нисходящую сторону и сигнальные порты. Термины «восходящий» и «нисходящий» относятся к направлению передачи сигнала от источника оптического излучения в ПОС к АУ этой ПОС. Один сигнальный порт на восходящей стороне («восходящий порт») оптически подключен ко множеству портов на нисходящей стороне («нисходящим " портам»). Для разделения входящего оптического сигнала, оптический сигнал вводится в восходящий порт. Сплиттер разделяет входящий сигнал на множество исходящих сигналов меньшей интенсивности, т.е. на более слабые сигналы. Исходящие сигналы выходят из сплиттера через нисходящие порты одновременно. Исходящие сигналы могут иметь, в сущности, идентичные составы длин волн.
Сплиттер запросного сигнала может также принимать множество входящих оптических сигналов через свои нисходящие порты, и объединять их в один исходящий сигнал. Исходящий сигнал выходит из сплиттера через восходящий порт. Таким образом, сплиттер запросного сигнала может объединять множество входящих оптических сигналов в один исходящий сигнал.
Восходящий порт сплиттера запросного сигнала может быть оптически подключен к концу оптического волокна, например, к концу оптического волокна тестового сигнала. Противоположный конец оптического волокна тестового сигнала " может быть оптически подключен к приемопередатчику тестовых сигналов. Таким образом, сплиттер запросного сигнала оказывается оптически подключенным к приемопередатчику тестовых сигналов. Излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов запросный сигнал, может быть подведен посредством оптического волокна тестового сигнала к сплиттеру запросного сигнала. Сигнал отклика может быть подведен посредством оптического волокна тестового сигнала от сплиттера запросного сигнала к приемопередатчику тестовых сигналов.
Первый нисходящий порт сплиттера запросного сигнала может быть оптически подключен к концу еще одного оптического волокна, например, к концу первого «оптического волокна разделенного тестового сигнала». Противоположный конец первого оптического волокна разделенного тестового сигнала может быть оптически подключен к первому устройству сопряжения сигнала, например, к МДВ, которое имеет возможность вводить запросный сигнал в оптическое волокно первой ПОС. Таким образом, первое устройство сопряжения сигнала оказывается оптически подключенным к оптическому волокну первой ПОС. Поэтому оно оказывается оптически подключенным к первой ПОС. Таким образом, сплиттер запросного сигнала может быть оптически подключен, например, посредством оптического волокна тестового сигнала, к приемопередатчику тестовых сигналов и, посредством первого оптического волокна разделенного тестового сигнала, к первой ПОС, таким образом, что сплиттер запросного сигнала может вводить запросный сигнал, излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС, и таким образом, что сплиттер запросного сигнала может подводить сигнал отклика от первой ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов.
Второй нисходящий порт сигнала низкой интенсивности сплиттера запросного сигнала может быть оптически подключен к концу еще одного оптического волокна, например, к концу второго оптического волокна разделенного тестового сигнала. Противоположный конец второго оптического волокна разделенного тестового сигнала может быть оптически подключен к второму устройству сопряжения сигнала, например, к МДВ, которое имеет возможность вводить запросный сигнал в оптическое волокно второй ПОС. Таким образом, второе устройство сопряжения сигнала оказывается оптически подключенным к оптическому волокну второй ПОС. Поэтому оно оказывается оптически подключенным к второй ПОС. Таким образом, сплиттер запросного сигнала может быть оптически подключен, например, посредством оптического волокна тестового сигнала, к приемопередатчику тестовых сигналов и, посредством второго оптического волокна разделенного тестового сигнала, к второй ПОС, таким образом, что сплиттер запросного сигнала может вводить запросный сигнал, излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов, во вторую ПОС, и таким образом, что сплиттер запросного сигнала может подводить сигнал отклика от второй ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов.
Таким образом, сплиттер запросного сигнала может быть оптически подключен к приемопередатчику тестовых сигналов и к первой ПОС и второй ПОС. Он может быть оптически подключен к приемопередатчику тестовых сигналов и к первой ПОС и второй ПОС таким образом, что он может вводить запросный сигнал, излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС и во вторую ПОС одновременно, и таким образом, что он может подводить сигналы отклика от первой ПОС и от второй ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов.
Сплиттер запросного сигнала может быть пассивным оптическим компонентом. Поскольку сплиттер запросного сигнала может быть пассивным оптическим компонентом, т.е. для его функционирования не требуется электропитание, то его установка в волоконно-оптической сети может быть проще, чем установка оптического переключателя, для работы которого, обычно, необходимо электропитание. Сплиттер запросного сигнала может быть, например, установлен в таких местах, где электропитание недоступно, например, в сплиттерной коробке волоконно-оптической сети. Кроме того, сплиттеру не требуется схема управления и он работает автономно, в то время как работа переключателя подразумевает активное управление. Это является дополнительным преимуществом волоконно-оптической сети, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.
Для увеличения длины, оптическое волокно тестового сигнала, первое оптическое волокно разделенного тестового сигнала и/или второе оптическое волокно разделенного тестового сигнала могут быть составлены из множества отрезков оптических волокон. Отрезки оптических волокон могут быть, например, соединены своими соответствующими концами, при помощи сращивания, и образовывать оптическое волокно тестового сигнала, первое оптическое волокно разделенного тестового сигнала и/или второе оптическое волокно разделенного тестового сигнала.
Запросный сигнал может передаваться по нескольким оптическим волокнам, через несколько сплиттеров и устройств сопряжения сигнала, на своем пути от приемопередатчика тестовых сигналов к волоконно-оптическому датчику и, после отражения, на своем обратном пути - в виде сигнала отклика - к приемопередатчику тестовых сигналов. Каждое прохождение через сплиттер уменьшает интенсивность сигнала в соответствии с коэффициентом деления. При прохождении от нисходящего порта к восходящему порту сплиттера сигнал объединяется с некоторым количеством других, не связанных с ним сигналов, их количество, возможно, является обратной величиной коэффициента деления сплиттера. Таким образом, перед тем как сигнал поступает обратно на приемопередатчик тестовых сигналов для анализа, сигнал ослабляется и к нему добавляется шум. Чувствительность приемопередатчика тестовых сигналов ограничена. Чем чаще запросный сигнал разделяется, тем выше общий коэффициент деления, и/или чем больше запросный сигнал смешивается или объединяется с не связанными с ним сигналами («шумом»), тем сложнее обнаружить и проанализировать при помощи приемопередатчика тестовых сигналов соответствующий сигнал отклика. Волоконно-оптическая сеть в соответствии с настоящим изобретением, будет разработана таким образом, чтобы сигнал отклика, сформированный из запросного сигнала, который излучается приемопередатчиком тестовых сигналов, после разделения, ослабления, отражения, смешивания и объединения можно было, по прежнему, уверенно обнаружить при помощи приемопередатчика тестовых сигналов. Такие параметры, как интенсивность запросного сигнала и спектр излучения запросного сигнала, качество оптического волокна, длина оптического волокна, коэффициенты деления, ослабление в волоконно-оптическом датчике, отражающая способность отражателя и избирательность по длине волны, возможно, потребуют регулировки, как это обычно бывает в полевых условиях, с тем, чтобы сигналы отклика имели соответствующую интенсивность и соотношение сигнал/шум для их уверенного обнаружения приемопередатчиком тестовых сигналов.
В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, первая ПОС или вторая ПОС могут быть выполнены таким образом, чтобы запросный сигнал и первый телекоммуникационный сигнал распространялись по одному и тому же оптическому волокну первой ПОС на протяжении, по меньшей мере, участка оптического волокна, или таким образом, чтобы запросный сигнал и второй телекоммуникационный сигнал распространялись по одному и тому же оптическому волокну второй ПОС на протяжении, по меньшей мере, участка оптического волокна. В данном воплощении настоящего изобретения, по меньшей мере, участок одной из ПОС используется для передачи как телекоммуникационных сигналов, так и запросного сигнала. Таким образом, по меньшей мере, участок ПОС может быть использован для выполнения двух задач, а именно, телекоммуникационных задач и для опроса датчика в ПОС. Для существующей телекоммуникационной волоконно-оптической сети, это может сделать необязательным наличие отдельного оптического волокна или отдельной сети для опроса датчиков.
В соответствии с одним из примеров воплощения настоящего изобретения, запросный сигнал и первые телекоммуникационные сигналы могут распространяться по одному и тому же оптическому волокну первой ПОС на протяжении, по меньшей мере, участка оптического волокна одновременно, и/или запросный сигнал и вторые телекоммуникационные сигналы могут распространяться по одному и тому же оптическому волокну второй ПОС на протяжении, по меньшей мере, участка оптического волокна одновременно. В дополнение к тому преимуществу, что участок одной из ПОС используется для выполнения двух различных задач, одновременная передача может исключить необходимость в прерывании выполнения телекоммуникационных задач на время опроса волоконно-оптического датчика в ПОС, или в прерывании выполнения опроса датчика на время передачи телекоммуникационных сигналов. Это может увеличить время готовности для выполнения телекоммуникационных задач и/или для опроса датчика.
Обычно, сплиттер запросного сигнала волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, может быть симметричным сплиттером. Иными словами, он может разделять входящий сигнал на множество исходящих сигналов с одинаковой интенсивностью. Симметричные сплиттеры просто устанавливать, поскольку все выходные порты обеспечивают сигналы одинаковой мощности, и оптическое волокно может быть подключено к любому из выходных портов сплиттера запросного сигнала, при этом нет необходимости осознанно выбирать какой-то конкретный из выходных портов. Кроме того, симметричные сплиттеры оказываются экономически более выгодными при закупке. Коэффициент деления симметричного сплиттера запросного сигнала может быть определен как отношение интенсивности исходящего сигнала к интенсивности входящего сигнала. Коэффициент деления сплиттера запросного сигнала может быть 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64 или выше, например 1:128. Более высокий коэффициент деления означает, что запросный сигнал разделяется на меньшие части и запросный сигнал с меньшей интенсивностью подводится к каждой из ПОС, подключенных к сплиттеру запросного сигнала, но при этом, к сплиттеру запросного сигнала может быть оптически подключено большее количество ПОС. В некоторых воплощениях волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, при общем коэффициенте деления 1:256, может быть обеспечена достаточная интенсивность сигналов отклика, поступающих на приемопередатчик тестовых сигналов, для того, чтобы их можно было уверенно обнаруживать и анализировать.
Однако, в альтернативном воплощении, сплиттер запросного сигнала может быть выполнен так, чтобы вводить в первую ПОС запросный сигнал, излучаемый приемопередатчиком тестовых сигналов, и имеющий более высокую мощность, чем, оптический запросный сигнал, который он вводит во вторую ПОС. Иными словами, сплиттер запросного сигнала может быть несимметричным сплиттером, т.е. не все исходящие сигналы имеют одинаковую мощность, интенсивность или силу. Это может быть предпочтительным для волоконно-оптической сети, в которой одна из ПОС намного больше по размерам, чем какая-либо другая из ПОС. Размер ПОС может быть определен, например, количеством абонентов, которым эта ПОС передает телекоммуникационные сигналы. Введение в более крупную ПОС более сильного исходящего запросного сигнала может позволить получать из этой более крупной ПОС сигнал отклика, достаточно сильный для того, чтобы он мог быть обнаружен приемопередатчиком тестовых сигналов. Введение в менее крупную ПОС менее сильного исходящего запросного сигнала может позволить, тем не менее, получать из этой менее крупной ПОС сигнал отклика, достаточно сильный для того, чтобы он мог быть обнаружен приемопередатчиком тестовых сигналов. Для ПОС, имеющих одинаковые размеры, но различные характеристики ослабления сигнала, введение более сильного исходящего запросного сигнала в ПОС с большим ослаблением сигнала, может позволить получать из этой ПОС сигнал отклика, достаточно сильный для того, чтобы он мог быть обнаружен приемопередатчиком тестовых сигналов. Таким образом, несимметричный сплиттер запросного сигнала может обеспечить распределение интенсивности запросного сигнала в соответствии с размером или характеристиками ослабления ПОС, подключенных к сплиттеру запросного сигнала.
В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, первый или второй волоконно-оптический датчик может быть оптически подключен к элементу ПОС, которая содержит соответствующий датчик, посредством оптического волокна датчика. Оптическое волокно датчика может быть оптически подключено к ПОС таким образом, что запросные сигналы могут распространяться по ПОС и по оптическому волокну датчика к соответствующему волоконно-оптическому датчику, и таким образом, что сигналы отклика от этого датчика могут распространяться по оптическому волокну датчика, по ПОС и через сплиттер запросного сигнала к приемопередатчику тестовых сигналов, к которому оптически подключена эта ПОС. Оптическое волокно датчика может быть оптическим волокном, которое оптически подключено к элементу соответствующей ПОС, таким образом, что оптическое волокно датчика не может передавать телекоммуникационные сигналы абоненту. Оптическое волокно датчика может оптически подключать волоконно-оптический датчик к сплиттеру ПОС, содержащей датчик. Оптическое волокно датчика может оптически подключать волоконно-оптический датчик к устройству сопряжения сигнала, расположенному в ПОС, содержащей датчик. Подключение волоконно-оптического датчика к его ПОС посредством оптического волокна датчика может позволить размещать датчик независимо от маршрутов прокладки сетевых оптических волокон ПОС, по которым передаются телекоммуникационные сигналы. Это также может позволить использовать оптическое волокно датчика для передачи только запросных сигналов и сигналов отклика, но не использовать его для передачи телекоммуникационных сигналов. Таким образом, волоконно-оптический датчик, работа которого основана на изменении характеристик ослабления оптического волокна датчика может изменять ослабление запросных сигналов и сигналов отклика, не внося изменений в ослабление каких-либо телекоммуникационных сигналов. Это повышает надежность обнаружения телекоммуникационных сигналов.
Как правило, для увеличения длины, оптическое волокно датчика может быть составлено по длине из множества отрезков оптических волокон. Отрезки оптических волокон могут быть, например, соединены на своих соответствующих концах при помощи сращивания и образовывать оптическое волокно датчика.
Оптическое волокно датчика может иметь два конца. Один конец, «ближний» конец, оптического волокна датчика может быть оптически подключен к элементу ПОС, которая содержит соответствующий волоконно-оптический датчик. Другой, «дальний» конец может быть расположен вблизи от элемента волоконно-оптического датчика, и/или он может быть оптически подключен к элементу волоконно-оптического датчика. Оптическое волокно датчика может содержать отражатель на дальнем конце оптического волокна датчика, например, вблизи от волоконно-оптического датчика. Отражатель может представлять собой торец дальнего конца оптического волокна датчика. Отражатель может представлять собой полированный или имеющий покрытие торец дальнего конца оптического волокна датчика. Использование отражателя на дальнем конце оптического волокна датчика может позволить увеличить интенсивность сигнала отклика и, таким образом, повысить соотношение сигнал/шум, и, следовательно, повысить надежность обнаружения сигнала отклика. Это, в свою очередь, позволяет размещать волоконно-оптический датчик, подключенный посредством оптического волокна датчика, на конце длинного маршрута прохождения оптического волокна, при измерении от источника оптического излучения ПОС. Это также может позволить размещать волоконно-оптический датчик после сплиттера с высоким коэффициентом деления. Это также может позволить размещать датчик после сплиттера в одноуровневой ПОС или после второго сплиттера в двухуровневой ПОС. Использование отражателя на дальнем конце оптического волокна датчика также может позволить использовать волоконно-оптический датчик, который сильно ослабляет запросный сигнал, поскольку сигнал отклика может, тем не менее, иметь достаточную интенсивность для его надежного обнаружения. Запросный сигнал может иметь определенный спектр длин волн, а отражатель может быть выполнен таким образом, чтобы избирательно отражать оптическое излучение, имеющее длины волн, попадающие в этот спектр длин волн запросного сигнала, но пропускать оптическое излучение, имеющее длины волн за пределами спектра длин волн запросного сигнала. Это позволяет размещать отражатель на пути прохождения телекоммуникационного сигнала, для того, чтобы он избирательно отражал запросный сигнал и беспрепятственно пропускал телекоммуникационные сигналы. Отражатель может быть выполнен таким образом, чтобы он избирательно отражал проходящее по оптическому волокну датчика оптическое излучение с одной или двумя длинами волны. В этом случае, отражатель выполняет роль фильтра, который отражает только избранные длины волн. Таким образом, запросный сигнал, имеющий более широкий спектр длин волн, может быть подвергнут фильтрации с тем, чтобы в результате он содержал только одну или две длины волны.
В соответствии с одним из примеров воплощения настоящего изобретения, геометрическое расстояние между отражателем и волоконно-оптическим датчиком, который подключен при помощи оптического волокна датчика к другим элементам соответствующей ПОС, при измерении по длине оптического волокна датчика, менее чем 300 метров. Общая длина оптического волокна между приемопередатчиком тестовых сигналов и отражателем на дальнем конце оптического волокна датчика влияет на временную задержку между излучением запросного сигнала и поступлением связанного с ним сигнала отклика на приемопередатчик тестовых сигналов. В некоторых воплощениях волоконно-оптических сетей, в соответствии с настоящим изобретением, положение волоконно-оптического датчика в сети определяется исходя из временной задержки между излучением запросного сигнала и поступлением связанного с ним сигнала отклика из оптического волокна датчика. Если два волоконно-оптических датчика в одной ПОС или в различных ПОС имеют одинаковую длину оптического волокна между приемопередатчиком тестовых сигналов и отражателем на дальнем конце их соответствующих оптических волокон датчиков, при измерении по длине их соответствующих оптических волокон датчиков, то временные задержки между их соответствующими запросными сигналами и сигналами отклика будут одинаковыми, и может возникнуть неопределенность при определении того, каким из датчиков сформирован сигнал отклика. Дополнительное увеличение длины одного из оптических волокон датчиков может исключить такую неопределенность. Дополнительная длина оптического волокна может быть размещена между волоконно-оптическим датчиком и отражателем на дальнем конце оптического волокна датчика.
В альтернативном воплощении, волоконно-оптический датчик может не быть подключен к ПОС при помощи оптического волокна датчика. Датчик может быть оптически расположен на корневом оптическом волокне ПОС или на сетевом оптическом волокне ПОС.
В некоторых воплощениях волоконно-оптических сетей, в соответствии с настоящим изобретением, запросный сигнал может иметь определенный спектр длин волн. Он может иметь определенную длину волны, например, 1625 нм или 1650 нм.
Как правило, волоконно-оптическая сеть в соответствии с настоящим изобретением, может дополнительно содержать устройство сопряжения сигналов, выполненное таким образом, и оптически расположенное в первой ПОС или во второй ПОС таким образом, что устройство сопряжения сигналов может вводить запросный сигнал в оптическое волокно датчика в направлении соответствующего первого или второго волоконно-оптического датчика. Таким образом, устройство сопряжения может отводить запросный сигнал от элемента ПОС и вводить его в оптическое волокно датчика в направлении соответствующего датчика. Обычно, устройство сопряжения сигналов имеет сторону «раздельных сигналов» и сторону «объединенных сигналов». Сторона раздельных сигналов имеет множество портов раздельных сигналов, а сторона объединенных сигналов имеет порт объединенных сигналов. Устройство сопряжения сигналов может объединять первый оптический сигнал, входящий через первый из портов раздельных сигналов и второй оптический сигнал, входящий через второй из портов раздельных сигналов, в единый объединенный третий оптический сигнал, исходящий через порт объединенных сигналов. Устройство сопряжения сигналов также может разделять четвертый оптический сигнал, входящий через порт объединенных сигналов, на пятый оптический сигнал и шестой оптический сигнал, исходящие через два различных порта раздельных сигналов. В соответствии с одним из примеров воплощения настоящего изобретения, устройство сопряжения сигналов может разделять и объединять мощность или интенсивность оптических сигналов. В данном воплощении, его работа может иметь сходство с работой сплиттера мощности.
В альтернативном воплощении, устройство сопряжения сигналов может представлять собой устройство сопряжения сигналов с характеристиками, зависящими от длины волны, т.е. оно может разделять и объединять компоненты оптических сигналов с различными длинами волн. В этом случае, его работа может иметь сходство с работой мультиплексора с разделением по длине волны («МДВ»). Устройство сопряжения сигналов может представлять собой мультиплексор с разделением по длине волны. Устройство сопряжения сигналов с характеристиками, зависящими от длины волны, может изолировать компоненты с определенной длиной волны четвертого входящего оптического сигнала от компонентов входящего сигнала с другими длинами волн. На выходе такого устройства сопряжения сигналов могут присутствовать два сигнала: пятый сигнал, содержащий компоненты с определенной длиной волны из четвертого входящего оптического сигнала и шестой сигнал, содержащий компоненты из четвертого входящего оптического сигнала с другими, например, оставшимися длинами волн. Устройство сопряжения сигналов с характеристиками, зависящими от длины волны, может также использоваться для объединения компонентов первого входящего оптического сигнала с определенными длинами волн с компонентами длин волн второго входящего оптического сигнала, при этом, на выходе будет присутствовать третий оптический сигнал, который содержит спектральные компоненты как первого сигнала, так и второго сигнала.
Волоконно-оптическая сеть, содержащая устройство сопряжения сигналов, может позволить особенно эффективно вводить запросный сигнал от приемопередатчика тестовых сигналов в ПОС, в которой расположено устройство сопряжения сигналов. Она также может позволить эффективно отводить запросный сигнал от элемента ПОС. Поэтому, устройство сопряжения сигналов позволяет использовать элементы ПОС для передачи телекоммуникационных сигналов и, одновременно либо последовательно, запросных сигналов и сигналов отклика, для опроса волоконно-оптического датчика в ПОС. Устройство сопряжения сигналов с характеристиками, зависящими от длины волны, может позволить приемопередатчику тестовых сигналов и датчикам работать на определенных «тестовых» длинах волн. В соответствии с некоторыми из примеров воплощения настоящего изобретения, запросный сигнал и связанный с ним сигнал отклика имеют определенную длину волны. Эта длина волны может быть названа «тестовой» длиной волны. Такие «тестовые» длины волн могут отличаться от длин волн оптического излучения, используемых для передачи телекоммуникационных сигналов. Поэтому опрос датчиков в ПОС может выполняться с использованием области спектра, отличной от области спектра, предназначенной для передачи телекоммуникационных сигналов. Это снижает вероятность возникновения помех между двумя типами сигналов и повышает надежность всей волоконно-оптической сети.
Как правило, волоконно-оптический датчик в волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, содержащей оптическое волокно датчика, как это описано выше, может дополнительно содержать приводной механизм, который может быть предназначен для деформирования, по меньшей мере, участка оптического волокна датчика. Деформация оптического волокна датчика может быть такой, что она вызывает изменение величины оптического ослабления запросного сигнала и/или сигнала отклика, распространяющихся по оптическому волокну датчика. Оптическое волокно датчика может, например, содержать участок, который может быть изогнут при помощи приводного механизма таким образом, что радиус изгиба будет меньше определенного минимально допустимого значения радиуса изгиба. Запросный сигнал или сигнал отклика, передаваемые по оптическому волокну датчика, и проходящие через изогнутый участок, могут претерпеть ослабление. В целом, ослабление оптического сигнала представляет собой уменьшение интенсивности сигнала. Приводной механизм может быть механически связан с дверью волоконно-оптического шкафа, таким образом, что когда дверь открыта, то приводной механизм деформирует оптическое волокно датчика и, следовательно, вызывает изменение величины оптического ослабления запросного сигнала и/или сигнала отклика, распространяющихся по оптическому волокну датчика, и это изменение может быть обнаружено при помощи приемопередатчика тестовых сигналов. Таким образом, приводной механизм может преобразовывать внешнее воздействие в изменение характеристик ослабления оптического волокна датчика. Это изменение может быть обнаружено и величина его может быть измерена при помощи приемопередатчика тестовых сигналов.
Деформация оптического волокна датчика может вызывать изменение характеристик ослабления оптического волокна датчика только для одной или более, определенных длин волн или для одного или более, определенных интервалов длин волн. Как указано выше, запросный сигнал может иметь определенную длину волны или он может иметь определенную спектр длин волн, в котором излучение с одной или более длинами волн имеет существенно более высокую интенсивность, чем излучение с остальными длинами волн. В волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, в первом или во втором волоконно-оптическом датчике приводной механизм может быть выполнен таким образом, чтобы деформировать, по меньшей мере, участок оптического волокна датчика, таким образом, что деформация оптического волокна датчика вызывает изменение оптического ослабления запросного сигнала в оптическом волокне датчика, по меньшей мере, на одной длине волны из спектра длин волн запросного сигнала. Это может обеспечить ослабление компонентов с одной или более длинами волн из спектра длин волн запросного сигнала, в то время как компоненты с другими длинами волн могут не претерпевать ослабления. Это может сделать возможной работу двух различных волоконно-оптических датчиков на одном и том же оптическом волокне датчика. Один из датчиков может ослаблять компоненты с первой длиной волны из спектра длин волн запросного сигнала, а другой датчик может ослаблять компоненты со второй длиной волны из спектра длин волн запросного сигнала. Соответствующий приемопередатчик тестовых сигналов может различать ослабление, вносимое этими двумя датчиками.
Первый и/или второй волоконно-оптический датчик может быть пассивным датчиком. Для работы пассивных датчиков не требуется электропитание. Поэтому пассивные датчики можно использовать в таких местах, где электроэнергия недоступна или где присутствие электроэнергии может создать опасность или помехи для других устройств или нанести вред окружающей среде. Использование пассивного датчика может исключить необходимость подачи электроэнергии в то место волоконно-оптической сети, где он установлен, например, в сплайс-коробку или сплиттерную коробку ПОС. Однако, в альтернативном воплощении, первый и/или второй волоконно-оптический датчик может быть активным датчиком. Иными словами, для работы датчика требуется электропитание.
Как привило, в волоконно-оптической сети, в соответствии с настоящим изобретением, приемопередатчик тестовых сигналов, первая ПОС, вторая ПОС, первый волоконно-оптический датчик, второй волоконно-оптический датчик и/или сплиттер запросного сигнала могут быть выполнены таким образом, что приемопередатчик тестовых сигналов может периодически производить опрос первого волоконно-оптического датчика или второго волоконно-оптического датчика, при этом интервалы между двумя последовательными обращениями к одному и тому же датчику составляют 10 секунд или менее. Для этого необходимо предпринять определенные меры. Например, приемопередатчик тестовых сигналов может излучать запросные сигналы, имеющие достаточную интенсивность для того, чтобы соответствующие сигналы отклика имели достаточную интенсивность и соотношение сигнал/шум при их поступлении обратно на приемопередатчик тестовых сигналов, для быстрого и надежного их обнаружения. ПОС могут разделять запросный сигнал не чаще, чем необходимо для того, чтобы соответствующие сигналы отклика, приходящие из ПОС, имели достаточную интенсивность и соотношение сигнал/шум при их поступлении обратно на приемопередатчик тестовых сигналов, для быстрого и надежного их обнаружения. Волоконно-оптические датчики могут вносить ослабление любой величины. Ослабление может быть таким, чтобы обеспечить возможность сравнения поступающих на вход приемопередатчика тестовых сигналов ослабленного сигнала отклика от датчика с сигналом отклика без ослабления от этого же датчика. Ослабление может быть таким, чтобы поступающий на вход приемопередатчика тестовых сигналов ослабленный сигнал отклика от одного датчика имел существенно меньшую интенсивность, чем сигнал отклика без ослабления от этого же датчика. Волоконно-оптический датчик может ослаблять запросный сигнал и/или сигнал отклика настолько сильно, что на вход приемопередатчика тестовых сигналов не будет поступать никакого сигнала отклика, который возможно было бы обнаружить. В альтернативном воплощении, волоконно-оптический датчик может ослаблять запросный сигнал и/или сигнал отклика настолько, что сигналы отклика на выходе датчика имеют достаточную интенсивность и соотношение сигнал/шум для того, чтобы при их поступлении обратно на приемопередатчик тестовых сигналов обеспечивалось их быстрое и надежное обнаружение. Сплиттер запросного сигнала может иметь достаточно низкий коэффициент деления, для того чтобы сигналы отклика на выходе из одной из ПОС, подключенной к сплиттеру запросного сигнала, имели достаточную интенсивность и соотношение сигнал/шум для того, чтобы при их поступлении обратно на приемопередатчик тестовых сигналов обеспечивалось их быстрое и надежное обнаружение. В соответствии с некоторыми из примеров воплощения настоящего изобретения, приемопередатчик тестовых сигналов может быть предназначен для сравнения ослабленного сигнала отклика от волоконно-оптического датчика с сигналом отклика без ослабления от этого же датчика. Ослабленный сигнал отклика может быть принят приемопередатчиком тестовых сигналов раньше, чем сигнал отклика без ослабления или наоборот. Интервал времени между двумя последовательными обращениями к одному и тому же датчику, составляющий 10 секунд или менее, обеспечивает быстрое и надежное обнаружение нештатной ситуации, после того как ее обнаружил и указал на это один из датчиков. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность быстрого реагирования на ситуацию и, таким образом, способствует защите и/или обеспечению безопасности элементов волоконно-оптической сети.
Как привило, волоконно-оптическая сеть в соответствии с настоящим изобретением, может содержать одну или более дополнительных ПОС. Каждая дополнительная ПОС может содержать соответствующий источник оптического излучения для формирования соответствующих телекоммуникационных сигналов и может содержать соответствующий волоконно-оптический датчик. Каждая дополнительная ПОС может быть предназначена для передачи соответствующих телекоммуникационных сигналов множеству абонентов. Каждая дополнительная ПОС может быть оптически подключена к приемопередатчику тестовых сигналов таким образом, что запросные сигналы от приемопередатчика тестовых сигналов могут быть введены в дополнительную ПОС и распространяться по дополнительной ПОС к соответствующему волоконно-оптическому датчику, и таким образом, что приемопередатчик тестовых сигналов может принимать сигналы отклика от соответствующего волоконно-оптического датчика. Сплиттер запросного сигнала может быть предназначен для введения запросного сигнала, который излучается приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС, во вторую ПОС и в дополнительные ПОС одновременно, и для подведения сигналов отклика из первой ПОС, из второй ПОС и из дополнительных ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов. Сплиттер запросного сигнала может быть оптически подключен к приемопередатчику тестовых сигналов и к первой ПОС, к второй ПОС и к дополнительным ПОС таким образом, что сплиттер запросного сигнала может вводить запросный сигнал, который излучается приемопередатчиком тестовых сигналов, в первую ПОС, во вторую ПОС и в дополнительные ПОС одновременно, и таким образом, что сплиттер запросного сигнала может подводить сигналы отклика из первой ПОС, из второй ПОС и из дополнительных ПОС к приемопередатчику тестовых сигналов. Выполнение опроса датчиков в первой ПОС, во второй ПОС и в дополнительных ПОС одновременно может позволить сократить время между двумя последовательными обращениями к любому из датчиков в любой из ПОС. Выполнение опроса в дополнительных ПОС при помощи того же приемопередатчика тестовых сигналов и того же сплиттера запросного сигнала может сделать наличие дополнительных приемопередатчиков тестовых сигналов и/или сплиттеров запросного сигнала ненужным и, таким образом, может снизить стоимость волоконно-оптической сети.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится подробное описание примеров воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи:
фиг. 1. Структурная схема волоконно-оптической сети, содержащей ПОС;
фиг. 2. Структурная схема волоконно-оптической сети в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3. Структурная схема еще одного примера воплощения волоконно-оптической сети в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4. Структурная схема еще одного примера воплощения волоконно-оптической сети в соответствии с настоящим изобретением, содержащей переключатель;
фиг. 5а. Эскизный вид сверху волоконно-оптического датчика, установленного на двери, причем дверь находится в закрытом положении; и
фиг. 5b. Эскизный вид сверху волоконно-оптического датчика, показанного на фиг. 5а, причем дверь находится в открытом положении.
Подробное описание изобретения
Ниже приводится подробное описание различных вариантов воплощения настоящего изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых сходным элементам присвоены одинаковые позиционные обозначения. При упоминании оптического волокна, подразумевается, что это оптическое волокно может быть составлено из нескольких оптических волокон, соединенных друг с другом на их концах, и образующих одну волоконно-оптическую линию. Например, на фиг. 1 и фиг. 2, корневое оптическое волокно 40 может физически быть образовано тремя оптическими волокнами, соединенными на их концах при помощи сращивания.
На фиг. 1 приведена структурная схема волоконно-оптической сети, содержащей две пассивных оптических сети (ПОС) 10, 20. Первая ПОС 10, т.е. верхняя ПОС по фиг. 1, представляет собой одноуровневую ПОС 10. Первая ПОС 10 содержит источник 30 оптического излучения, оптические волокна 40, 50, сплиттер 60 и множество Абонентских Устройств (АУ) 70. ОЛТ 30 расположен в центральном офисе оператора волоконно-оптической сети, а АУ 70 расположены в помещениях абонентов.
Источником 30 оптического излучения является Оптический Линейный Терминал («ОЛТ») 30. ОЛТ 30 может формировать оптические телекоммуникационные сигналы и может передавать эти сигналы в корневое оптическое волокно 40 первой ПОС 10. Корневое оптическое волокно 40 представляет собой волоконно-оптическое соединение между ОЛТ 30 и сплиттером 60, на который сигнал, предаваемый ОЛТ 30, поступает в первую очередь. ОЛТ 30 может также принимать оптические телекоммуникационные сигналы из корневого оптического волокна 40. Сплиттер 60 представляет собой сплиттер с коэффициентом деления 1:32, т.е. он разделяет телекоммуникационные сигналы, поступающие по корневому оптическому волокну 40 на тридцать два идентичных, но более слабых исходящих телекоммуникационных сигнала. Эти исходящие сигналы передаются далее по тридцати двум сетевым оптическим волокнам 50 к тридцати двум АУ 70. Таким образом, оптические телекоммуникационные сигналы можно передавать от ОЛТ 30, по оптическим волокнам 40, 50 и через сплиттер 60 к АУ 70. Для обратной с центральным офисом, АУ 70 также могут формировать оптические телекоммуникационные сигналы. Телекоммуникационный сигнал от АУ 70 может передаваться по сетевому оптическому волокну 50 на сплиттер 60. Сплиттер 60 оптически объединяет, т.е. накладывает друг на друга оптические телекоммуникационные сигналы, входящие по тридцати двум сетевым оптическим волокнам. Сплиттер 60 передает объединенный сигнал далее в корневое оптическое волокно 40, и, по корневому оптическому волокну 40, на ОЛТ 30. Таким образом, оптические телекоммуникационные сигналы можно передать от АУ 70, по оптическим волокнам 40, 50 и через сплиттер 60 на ОЛТ 30. Первая ПОС 10 представляет собой одноуровневую ПОС поскольку сигнал от ОЛТ 30, перед тем, как он поступит на АУ 70, разделяется только одним единственным сплиттером 60.
Вторая ПОС 20 представляет собой двухуровневую ПОС 20. Также как и первая ПОС 10 она содержит источник 30 оптического излучения, оптические волокна 40, 50, 51, сплиттеры 61, 62 и множество Абонентских Устройств (АУ) 70. Оптические телекоммуникационные сигналы можно передавать от ОЛТ 30, по оптическим волокнам 40, 50, 51 и через сплиттеры 61, 62 к АУ 70, как это описано выше, применительно к первой ПОС 10. Однако в двухуровневой ПОС 20 оптический телекоммуникационный сигнал от ОЛТ 30, перед тем, как он поступит на АУ 70, разделяется дважды, сначала первым сплиттером 61, а затем вторым сплиттером 62. Первый сплиттер 61 представляет собой сплиттер с коэффициентом деления 1:8, т.е. он разделяет телекоммуникационные сигналы, поступающие по корневому оптическому волокну 40 на восемь идентичных, но более слабых исходящих телекоммуникационных сигналов. Вторые сплиттеры 62 представляет собой сплиттеры с коэффициентом деления 1:5. Таким образом, оптический телекоммуникационный сигнал от ОЛТ 30 один раз разделяется с коэффициентом деления 1:8 сплиттером 61 первого уровня, а разделенный сигнал разделяется опять с коэффициентом деления 1:5 в одном из сплиттеров 62 второго уровня. Если не принимать во внимание ослабление сигнала в оптических волокнах 40, 50, потери в местах соединений и потери в сплиттерах, то примерно 1/40 часть мощности сигнала, который излучает ОЛТ 30, поступает на соответствующие АУ 70. Все сорок АУ 70 получают одинаковые разделенные телекоммуникационные сигналы от ОЛТ 30. Иными словами, телекоммуникационные сигналы каскадно направляются от ОЛТ 30 к АУ 70. Телекоммуникационные сигналы от ОЛТ 30 передаются по оптическим волокнам 40, 50, 51 и через сплиттеры 61, 62 одновременно.
В двухуровневой ПОС 20 также можно передавать телекоммуникационные сигналы в противоположном направлении, т.е. от АУ 70 к ОЛТ 30: сигнал от АУ 70 передается по сетевому оптическому волокну 51 второго уровня, к которому подключено АУ 70, к одному из сплиттеров 62 второго уровня, и далее, по соответствующему сетевому оптическому волокну 50 первого уровня, к сплиттеру 61 первого уровня и далее, по корневому оптическому волокну 40, к ОЛТ 30. Сплиттер 62 второго уровня оптически объединяет, т.е. накладывает друг на друга оптические телекоммуникационные сигналы, поступающие от пяти АУ 70 по пяти соответствующим сетевым оптическим волокнам 51. Объединенный сигнал передается от сплиттера 62 второго уровня к сплиттеру 61 первого уровня. Сплиттер 61 первого уровня оптически объединяет, т.е. накладывает друг на друга объединенные оптические телекоммуникационные сигналы, поступающие от восьми сплиттеров 62 второго уровня по пяти сетевым оптическим волокнам 50. Сплиттер 61 первого уровня передает объединенный сигнал далее по корневому оптическому волокну 40 к ОЛТ 30.
На фиг. 2 приведена структурная схема волоконно-оптической сети 1 в соответствии с одним из примеров воплощения настоящего изобретения. Волоконно-оптическая сеть 1 содержит две одноуровневые ПОС 10, 11. Обе ПОС 10, 11 имеют идентичную структуру или архитектуру: каждая из ПОС 10, 11 имеет ОЛТ 30, корневое оптическое волокно 40, сплиттер 60, сетевые оптические волокна 50 и АУ 70. Функции ОЛТ 30, корневого оптического волокна 40, сплиттеров 60, сетевых оптических волокон 50 и АУ 70 аналогичны указанным при описании фиг. 1. Эти элементы используются для передачи, в пределах соответствующих ПОС 10, 11, телекоммуникационных сигналов от ОЛТ 30, входящих в ПОС 10, 11 к АУ 70, входящих в соответствующие ПОС 10, 11, которые оптически подключены к ОЛТ 30. Телекоммуникационные сигналы имеют длины волн 1310 нм, 1490 нм и/или 1550 нм и передаются по одинаковому корневому оптическому волокну 40 и одинаковым сетевым оптическим волокнам 50.
Первая ПОС 10 содержит волоконно-оптический датчик 100, который будет более подробно описан ниже при описании фиг. 5а и фиг. 5b. Датчик 100 оптически подключен к другим элементам первой ПОС 10 при помощи оптического волокна 110 датчика. Один конец, «ближний» конец, оптического волокна 110 датчика оптически подключен к другим элементам первой ПОС 10, в частности, к Мультиплексору 250 с разделением по Длине Волны. Противоположный, «дальний» конец, оптического волокна 110 датчика содержит отражатель 120. Волоконно-оптическая сеть 1 дополнительно содержит приемопередатчик тестовых сигналов, который в данном воплощении настоящего изобретения, представляет собой Оптический Временной Рефлектометр (ОВР) 200, который предназначен для выполнения опроса волоконно-оптических датчиков 100 в первой ПОС 10 и во второй ПОС 11. Для этого ОВР 200 формирует и излучает оптические запросные сигналы с определенной длиной волны, равной 1625 нм. Такая длина волны обычно используется для тестирования и мониторинга волоконно-оптических сетей. ОВР 200 излучает запросные сигналы в оптическое волокно 210 тестового сигнала, которое передает сигнал к сплиттеру 220 запросного сигнала. Сплиттер 220 запросного сигнала разделяет запросные сигналы, поступающие от ОВР 200 на два идентичных, но более слабых запросных сигнала. Эти разделенные запросные сигналы имеют такой же спектр длин волн, как и исходные, неразделенные запросные сигналы. Запросные сигналы не используются для передачи телекоммуникационных данных, но они предназначены для опроса волоконно-оптических датчиков 100, расположенных в ПОС 10, 11, к которым оптически подключен ОВР 200.
Излучаемые ОВР 200 запросные сигналы, передаются далее, в направлении первой ПОС 10 по оптическому волокну 215 разделенного тестового сигнала и вводятся в корневое оптическое волокно 40 первой ПОС 10 при помощи устройства сопряжения сигналов, которое, в данном воплощении настоящего изобретения, представляет собой Мультиплексор 240 с разделением по Длине Волны («МДВ»). МДВ 240 объединяет световое излучение, имеющее спектр длин волн запросного сигнала, т.е. световое излучение с длиной волны 1625 нм, со световым излучением, имеющим спектр длин волн телекоммуникационных сигналов, т.е. длины волн, равные 1310 нм, 1490 нм и 1550 нм, и поступающим от ОЛТ 30. На выход МДВ 240 поступает объединенный сигнал, который имеет компоненту телекоммуникационного сигнала с определенным спектром длин волн и компоненту запросного сигнала с другим спектром длин волн. Таким образом, МДВ 240 является устройством сопряжения сигналов с характеристиками, зависящими от длины волны сигнала. Объединенный сигнал предается по корневому оптическому волокну 40 в направлении АУ 70 первой ПОС 10. Перед поступлением на сплиттер 60, компонента со спектром длин волн запросного сигнала отделяется от компонент со спектром длин волн телекоммуникационных сигналов при помощи второго МДВ 250. Второй МДВ 250 отделяет световое излучение с длиной волны запросного сигнала, т.е. 1625 нм, от светового излучения с другими длинами волн, в частности, от светового излучения телекоммуникационных сигналов. Второй МДВ 250 вводит световое излучение со спектром длин волн запросного сигнала в оптическое волокно 110 датчика, которое оптически подключено ко второму МДВ 250, при этом остальные компоненты длин волн объединенного сигнала, т.е. компоненты с длинами волн телекоммуникационных сигналов, передаются далее по корневому оптическому волокну 40 к сплиттеру 60. Сплиттер 60 представляет собой сплиттер мощности с коэффициентом деления 1:32, который разделяет телекоммуникационные сигналы и передает разделенные сигналы по сетевым оптическим волокнам 50 на тридцать два АУ 70, находящихся в местах расположения абонентов.
В альтернативном воплощении, не показанном на фиг. 2, запросный сигнал, распространяющийся по оптическому волокну 110 датчика, разделяется дополнительным сплиттером. При помощи этого, дополнительного, сплиттера часть мощности запросного сигнала передается к волоконно-оптическому датчику 100 для выполнения опроса этого датчика 100, а остальная часть мощности запросного сигнала передается к сплиттеру 60, который снова объединяет эту часть запросного сигнала с телекоммуникационными сигналами в корневом оптическом волокне 40 и вводит объединенный сигнал в сетевые оптические волокна 50, проходящие в направлении АУ 70.
Волоконно-оптический датчик 100 первой ПОС 10 может быть датчиком, установленным на двери, пример такого датчика показан на фиг. 5а и фиг. 5b. Датчик 100 вносит в запросный сигнал ослабление, зависящее от внешних условий, которые воспринимает датчик 100. Степень ослабления является показателем наличия этих внешних условий. Ослабленный запросный сигнал передается далее по оптическому волокну 110 датчика к отражателю 120, расположенному на дальнем конце оптического волокна 110 датчика. Отражатель 120 отражает ослабленный запросный сигнал обратно в оптическое волокно датчика в направлении ОВР 200. В зависимости от внешних условий, воспринимаемых датчиком 100, запросный сигнал может быть еще раз ослаблен в оптическом волокне 110 датчика при повторном прохождении датчика 100. Результирующий сигнал, т.е. запросный сигнал, который мог дважды претерпеть ослабление и один раз отражение, представляет собой сигнал отклика. Сигнал отклика передается по оптическому волокну 110 датчика обратно к второму МДВ 250. Второй МДВ 250 объединяет компоненты с длиной волны сигнала отклика со спектром длин волн телекоммуникационных сигналов. Объединенный сигнал передается от второго МДВ 250 по корневому оптическому волокну 40 к первому МДВ 240. Первый МДВ 240 отделяет компоненты с длиной волны сигнала отклика от компонент с длинами волн телекоммуникационных сигналов. Он вводит компоненту с длиной волны сигнала отклика в оптическое волокно 215 разделенного тестового сигнала, которое оптически подключено к второму МДВ 240, в то время как компоненты объединенного сигнала с остальными длинами волн, т.е. компоненты с длинами волн телекоммуникационных сигналов, передаются далее по корневому оптическому волокну 40 к ОЛТ 30. Оптическое волокно 215 разделенного тестового сигнала предает сигнал отклика на сплиттер 220 запросного сигнала. Сплиттер 220 запросного сигнала объединяет сигналы отклика, поступающие из первой ПОС 10 с сигналами отклика, поступающими из второй ПОС 11. Объединенный сигнал отклика передается по оптическому волокну 210 тестового сигнала к ОВР 200.
ОВР 200 анализирует объединенный сигнал отклика. Возможным способом анализа для ОВР является сравнение недавно полученного сигнала отклика с ранее записанным «нормальным» сигналом отклика, который был записан, когда все датчики 100 находились в «нормальном» состоянии, т.е. когда внешние условия для всех датчиков 100 были такими, какими они должны быть: например, все двери закрыты и в местах расположения датчиков не присутствует повышенная влажность или жидкость. Отличие недавно полученного сигнала отклика от «нормального» сигнала отклика указывает на то, что, по меньшей мере, один из датчиков 100 может находиться не в «нормальном» или в активированном состоянии. ОВР 200, известными способами, может определить, какой из датчиков 100 находится в активированном состоянии.
Сплиттер 220 запросного сигнала является сплиттером мощности, который обычно разделяет мощность оптических сигналов независимо от их длин волн, в отличие от МДВ, который напротив, обычно разделяет и объединяет компоненты оптических сигналов с различными длинами волн, независимо от их мощности.
Вторая ПОС 11, показанная на фиг. 2, идентична первой ПОС 10, и, поэтому, отдельно не описывается. Сигнал отклика, поступает из второй ПОС 11 по отдельному оптическому волокну 215 разделенного тестового сигнала к тому же сплиттеру 220 запросного сигнала, что и сигнал отклика, поступающий из первой ПОС 10. Сплиттер 220 запросного сигнала объединяет сигналы отклика, поступающие из второй ПОС 11 с сигналами отклика, поступающими из первой ПОС 10. Объединенный сигнал отклика передается по оптическому волокну 210 тестового сигнала к ОВР 200.
Сплиттер 220 запросного сигнала вводит излучаемый ОВР 200 запросный сигнал в первую ПОС 10 и во вторую ПОС 11 одновременно. Однако, сигналы отклика, поступающие из ПОС 10, 11 могут поступать на сплиттер 220 запросного сигнала в разные моменты времени. Сплиттер 220 запросного сигнала пропускает сигналы отклика в направлении ОВР 200 по мере их поступления. Длительность задержки между излучением запросного сигнала ОВР 200 и поступлением сигналов отклика из ПОС 10, 11 на ОВР 200 может быть использована для определения местоположения датчика 100. ПОС 10, 11 могут содержать более, чем один датчик 100 и связанный с ним отражатель 120. Сигналы отклика, поступающие от двух датчиков 100, находящихся в одной и той же ПОС 10, 11 или в разных ПОС 10, 11, могут поступать на ОВР 200 в различные моменты времени, в зависимости от общей длины оптического волокна между ОВР 200 и соответствующими отражателями 120, связанными с датчиками 100. Величина интервала времени между поступлением двух сигналов отклика может быть использована для идентификации конкретного датчика 100, например, при наладке волоконно-оптической сети 1. Однако, если оказывается, что два датчика 100 имеют одинаковую длину оптического волокна между ОВР 200 и соответствующими отражателями 120, связанными с датчиками 100, то эти два датчика невозможно различить, используя величину задержки между излучением запросного сигнала и поступлением сигналов отклика. Это создает неопределенность. Для устранения такой неопределенности, в оптическое волокно датчика одного или двух не определяемых датчиков 100 может быть введен дополнительный отрезок оптического волокна некоторой длины, таким образом, чтобы отражатель 120 одного из датчиков 100 оказался оптически дальше от ОВР 200, чем отражатель 120 другого датчика 100. В результате, соответствующие им задержки времени окажутся различными, и датчики 100 можно будет различать при помощи ОВР 200.
В показанной на фиг. 2 волоконно-оптической сети 1 ОЛТ 30, первые МДВ 240, ОВР 200 и сплиттер 220 запросного сигнала расположены в центральном офисе 260 оператора сети. Второй МДВ 250, сплиттер 60 и датчик 100 первой ПОС 10 расположены в сплиттерной коробке 270, обычно находящейся в нескольких километрах от центрального офиса 260, и обычно, в нескольких сотнях метров от АУ 70 абонентов, которым первая ПОС 10 передает телекоммуникационные сигналы. Аналогично, второй МДВ 250, сплиттер 60 и датчик 100 второй ПОС 11 расположены в другой сплиттерной коробке 271, также обычно находящейся в нескольких километрах от центрального офиса 260, и обычно, в нескольких сотнях метров от АУ 70 тех абонентов, которым вторая ПОС 11 передает телекоммуникационные сигналы. Датчики 100 в соответствующих сплиттерных коробках 270, 271 представляют собой датчики 100, которые обнаруживают факт открывания двери сплиттерной коробки 270, 271. Они будут более подробно описаны при описании фиг. 5а и фиг. 5b.
Волоконно-оптическая сеть 1, показанная на фиг. 2, может быть расширена таким образом, чтобы она содержала третью ПОС, четвертую ПОС или даже больше дополнительных ПОС (не показаны). В каждой из дополнительных ПОС оптическое волокно 215 разделенного тестового сигнала подключает дополнительную ПОС к одному и тому же сплиттеру 220 запросного сигнала и, посредством оптического волокна 210 тестового сигнала - к ОВР 200. Таким образом, сплиттер 220 запросного сигнала подключен к каждой из ПОС и предназначен для разделения запросного сигнала, поступающего от ОВР 200 на соответствующее число запросных сигналов, которые вводятся во все подключенные ПОС одновременно. Коэффициент деления сплиттера 220 запросного сигнала может быть 1:32, если к ОВР 200 нужно подключить 32 ПОС, или 1:64, если к ОВР 200 нужно подключить 64 ПОС. Разделение сигнала сплиттером 220 запросного сигнала может быть неравным, так, что в одну из нескольких ПОС вводится оптический сигнал большей мощности, в то время как в другую ПОС вводится оптический сигнал меньшей мощности. Такое неравное или асимметричное разделение сигнала оказывается уместным, в частности, если один ОВР 200 одновременно выполняет опрос крупной ПОС (например, ПОС, передающей телекоммуникационные сигналы для шестидесяти четырех абонентов) и небольшой ПОС (например, ПОС, передающей телекоммуникационные сигналы для восьми абонентов). Ограничение на разделение запросного сигнала в волоконно-оптической сети 1, в соответствии с настоящим изобретением, накладывается из-за того, что необходимо, чтобы принимаемый ОВР 200 сигнал отклика, при помощи ОВР 200 можно было отличить от шума. Общий коэффициент деления запросного сигнала, т.е. соотношение мощности самого слабого запросного сигнала, поступающего к окончанию любого из оптических волокон в любой ПОС, подключенной к ОВР 200, и мощности запросного сигнала, излучаемого ОВР 200, может быть 1:16, 1:32, 1:64 или 1:128 или даже выше. Общий коэффициент деления запросного сигнала, при котором принимаемый ОВР 200 сигнал отклика еще может быть надежно обнаружен и проанализирован, определяется, помимо прочего, характеристиками ОВР 200, оптических волокон 40, 50, 210, 215, сплиттеров 220, 50, 60, МДВ 240, 250 и отражателей 120.
В альтернативном воплощении настоящего изобретения, волоконно-оптический датчик 100 может быть расположен «за» сплиттером 60, выходные оптические волокна которого подключены к АУ 70 абонентов. Это воплощение показано на фиг. 3. Так же как и в волоконно-оптической сети, показанной на фиг. 2, запросные сигналы от ОВР 200 одновременно вводятся в при помощи сплиттера 220 запросного сигнала во множество ПОС посредством оптических волокон 215 разделенного тестового сигнала. Коэффициент деления сплиттера 220 запросного сигнала составляет 1:8. В показанном на фиг. 3 воплощении настоящего изобретения, восемь ПОС оптически подключены к сплиттеру 220 запросного сигнала. На фиг. 3 показана только одна из этих ПОС.ОВР 200 излучает запросные сигналы с длиной волны 1625 нм. Эти сигналы вводятся в корневое оптическое волокно 40 ПОС 10 и объединяются при помощи МДВ 240 с телекоммуникационными сигналами, которые излучает ОЛТ 30. Корневое оптическое волокно 40 передает объединенный сигнал на сплиттер 60. Отличие от волоконно-оптической сети, показанной на фиг. 2 заключается в том, что в волоконно-оптической сети 1, показанной на фиг. 3, волоконно-оптический датчик 100 оптически расположен «за» сплиттером 60, при взгляде со стороны ОВР 200. Сплиттер 60 является сплиттером мощности. Он разделяет сигнал, входящий от корневого оптического волокна 40, на тридцать два идентичных сигнала и вводит эти сигналы в тридцать одно сетевое оптическое волокно 50, направляющееся к тридцати одному АУ 70, и в одно оптическое волокно 110 датчика, направляющееся к волоконно-оптическому датчику 100. Датчик 100 идентичен датчику 100, показанному на фиг. 2. Он содержит отражатель 120, который избирательно отражает сигналы с длинами волн запросного сигнала, т.е. 1625 нм, обратно в оптическое волокно 110 датчика, в направлении к сплиттеру 60. Сигнал отклика, имеющий компоненту с длиной волны 1625 нм, проходит через датчик 100 снова. В зависимости от состояния датчика 100 сигнал ослабляется или нет. После этого сигнал отклика передается на сплиттер 60, который объединяет его с телекоммуникационными сигналами, поступающими из одного из тридцати одного сетевого оптического волокна 50. Объединенный сигнал передается от сплиттера 60 по корневому оптическому волокну 40 к МДВ 240. МДВ 240 выделяет компоненты с длинами волн сигнала отклика, т.е. с длиной волны 1625 нм, из объединенного сигнала и направляет сигнал отклика по оптическому волокну 215 разделенного тестового сигнала на сплиттер 220 запросного сигнала. В сплиттере 220 запросного сигнала сигнал отклика, поступающий из ПОС 10, показанной на фиг. 3, объединяется с сигналами отклика, поступающими из остальных семи ПОС, которые не показаны на фиг. 3. После этого, объединенный сигнал передается оптическому волокну 210 тестового сигнала на ОВР 200, который принимает и анализирует этот сигнал.
Таким образом, в данном воплощении настоящего изобретения, запросный сигнал от ОВР 200 до поступления на датчик 100 разделяется дважды, а именно, при помощи сплиттера 220 запросного сигнала и при помощи сплиттера 60. Поэтому, при указанном коэффициенте деления сплиттера запросного сигнала, запросный сигнал, поступающий на датчик 100, оказывается слабее, чем он мог бы быть, если бы МДВ извлекал запросный сигнал из объединенного сигнала в корневом оптическом волокне 40, перед его поступлением на сплиттер 60, как это показано на фиг. 2. Для того, чтобы запросный сигнал, поступающий обратно на ОВР 200 после отражения отражателем 120 датчика 100, имел достаточную интенсивность для его надежного обнаружения и анализа при помощи ОВР 200, сплиттер 220 запросного сигнала может иметь меньший коэффициент деления, чем он мог бы иметь, если бы МДВ извлекал запросный сигнал из объединенного сигнала в корневом оптическом волокне 40, перед его поступлением на сплиттер 60. Несмотря на то, что в показанном на фиг. 3 воплощении настоящего изобретения к ОВР 200 может быть оптически подключено меньшее количество АУ 70, волоконно-оптическая сеть 1 одновременно выполняет опрос волоконно-оптических датчиков 100 в различных ПОС 10 без использования второго МДВ 250.
На фиг. 4 приведена структурная схема еще одного примера воплощения волоконно-оптической сети 1, в соответствии с настоящим изобретением. В волоконно-оптической сети 1, несколько ПОС образуют группу ПОС. Первая группа содержит n ПОС, вторая группа содержит m ПОС, третья группа содержит q ПОС. Волоконно-оптическая сеть содержит к групп ПОС. Каждая группа имеет сплиттер 220, 221, 222 запросного сигнала. Все сплиттеры 220, 221, 222 запросного сигнала оптически подключены через оптический переключатель 280 к ОВР 200 с одной стороны, и к ПОС соответствующей группы, с другой стороны. Каждый сплиттер 220, 221, 222 запросного сигнала может вводить поступающие от ОВР 200 запросные сигналы в ПОС своей группы одновременно, и он может подводить поступающие от ПОС его группы сигналы отклика к ОВР 200. Все ПОС группы подключены к ОВР 200 через единственный сплиттер 220, 221, 222 запросного сигнала. ПОС, входящие в состав группы, могут опрашиваться одновременно, таким же образом, как это показано на фиг. 2 или фиг. 3. Однако группы ПОС опрашиваются, при помощи единственного ОВР 200, последовательно. Это осуществляется при помощи оптического переключателя 280, расположенного оптически между ОВР 200, с одной стороны, и сплиттерами 220, 221, 222 запросного сигнала, с другой стороны. Оптический переключатель 280 может находиться в различных положениях. В каждом из положений переключатель 280 может подводить запросный сигнал от ОВР 200 только к одному из сплиттеров 220, 221, 222 запросного сигнала, и далее, к группе ПОС, оптически подключенных к этому сплиттеру 220, 221, 222 запросного сигнала. Переключатель 280 также может подводить сигналы отклика от этой группы ПОС и от одного из сплиттеров 220, 221, 222 запросного сигнала, к которому подключены ПОС этой группы, к ОВР 200.
Оптический переключатель 280, в каждый конкретный момент времени, может оптически подключать ОВР 200 только к одной единственной группе ПОС. Поэтому ОВР 200 может одновременно выполнять опрос только тех волоконно-оптических датчиков 100, которые принадлежат к одной группе ПОС, которая в этот момент подключена при помощи оптического переключателя 280 к ОВР 200. Для опроса датчиков 100, которые принадлежат к другой группе ПОС, переключатель 280 может быть приведен в действие, чтобы оптически подключить ОВР 200 к сплиттеру 220, 221, 222 запросного сигнала, к которому оптически подключены ПОС этой второй группы. Приведение в действие оптического переключателя 280 занимает некоторое время. Поэтому датчики 100, принадлежащие к одной группе ПОС можно опрашивать только после завершения опроса датчиков, принадлежащих к другой группе ПОС. Для того, чтобы выполнить опрос всех датчиков, во всех к группах ПОС, переключатель необходимо привести в действие к раз. Поэтому показанный на фиг. 4 пример воплощения волоконно-оптической сети 1, особенно подходит для выполнения опроса датчиков 100 в группах ПОС, для которых приемлемо выполнение опроса с меньшей частотой, чем для датчиков 100 волоконно-оптической сети 1, показанной на фиг. 2.
На фиг. 5а приведен эскизный вид сверху одного из примеров воплощения волоконно-оптического датчика 100, показанного на фиг. 2, который может быть использован в волоконно-оптической сети 1 в соответствии с настоящим изобретением. Размеры приведены не в соответствии с масштабом, и некоторые размеры увеличены для большей наглядности. Датчик 100, показанный на фиг. 5а и фиг. 5b, является пассивным волоконно-оптическим датчиком, который устанавливается на двери, и который может обнаруживать, в открытом или в закрытом положении находится дверь 300. Дверь 300 может быть открыта или закрыта поворотом вокруг петли 310. Ось петли расположена вертикально и перпендикулярно плоскости чертежа. На фиг. 5а дверь 300 показана в закрытом положении. Стрелка 320 указывает направление поворота двери 300, в результате которого дверь 300 переводится из закрытого положения в открытое положение. Рычаг 330 закреплен на двери 300 таким образом, что дверь 300 расположена с одной стороны от петли 310, а рычаг 330 расположен с противоположной стороны от петли 310, и таким образом, что когда дверь 300 поворачивается вокруг оси петли 310, то рычаг 330 поворачивается вокруг этой же оси. Рычаг 330 соприкасается с подвижным толкателем 340 датчика. Когда дверь 300 открыта, рычаг 330 продвигает толкатель 340 датчика в направлении элемента 350 задника. Толкатель 340 имеет выпуклую поверхность 360, а элемент 350 задника имеет соответствующую вогнутую поверхность 370, так что выпуклая поверхность 360 толкателя и вогнутая поверхность 370 задника соответствуют друг другу, таким образом, что когда толкатель 340 датчика продвинут к элементу 350 задника в результате открывания двери 300, то большой участок вогнутой поверхности 370 задника соприкасается с большим участком выпуклой поверхности 360 толкателя, и при этом между соприкасающимися участками поверхностей 360, 370 не остается зазора.
Толкатель 340 датчика и элемент 350 задника расположены с противоположных сторон от оптического волокна 110 датчика. Когда дверь 300 закрыта, как показано на фиг. 5а, то рычаг 330 не продвигает толкатель 340 датчика к элементу 350 задника, и находящееся между ними оптическое волокно 110 датчика не деформируется толкателем 340 датчика и элементом 350 задника, поэтому оптическое волокно 110 датчика остается ровным. Благодаря этому, распространяющийся по оптическому волокну 110 датчика в направлении отражателя 120 запросный сигнал не ослабляется. После отражения, запросный сигнал, проходя мимо толкателя 340 датчика и элемента 350 задника, также не подвергается ослаблению. В результате, запросный сигнал становится сигналом отклика, который передается обратно к ОВР 200. Когда дверь 300 закрыта, датчик 100 находится в своем «нормальном» состоянии.
Волоконно-оптический датчик 100, показанный на фиг. 5а, изображен на фиг. 5b, но в этом случае дверь 300 находится в открытом положении. Волоконно-оптический датчик 100 находится в своем «активированном» состоянии. Открывание двери 300 приводит к повороту рычага 330 вокруг петли 310. В результате, рычаг 330 продвигает толкатель 340 датчика и оптическое волокно 110 датчика в направлении элемента 350 задника. Поэтому, оптическое волокно 110 датчика деформируется. Оно принимает форму изогнутой поверхности 370 элемента 350 задника. Кривизна поверхности 360 толкателя и соответствующая кривизна изогнутой поверхности 370 выбраны таким образом, что когда дверь 300 открыта, то оптическое волокно 110 датчика изгибается, и радиус этого изгиба оказывается достаточно малым для того, чтобы вызвать ослабление распространяющегося по оптическому волокну 110 датчика запросного сигнала. Ослабление, вызванное изгибом оптического волокна 110 датчика, воздействует на излучение с длинами волн запросного сигнала. Таким образом, когда дверь 300 открыта, оптическое волокно 110 датчика находится в деформированном состоянии. Поэтому датчик 100 находится в «активированном» состоянии. После того, как ослабленный запросный сигнал отразится от отражателя 120, он распространяется по оптическому волокну 110 датчика обратно, в направлении второго МДВ 250, и, таким образом, второй раз проходит по изогнутому участку оптического волокна 110 датчика, т.е. участку, находящемуся между толкателем 340 датчика и элементом 350 задника. Сигнал повторно ослабляется в этом изогнутом участке. В результате, запросный сигнал становится сигналом отклика, который передается обратно к ОВР 200. Таким образом, запросный сигнал дважды ослабляется волоконно-оптическим датчиком 100. ОВР 200 может определить величину ослабления путем сравнения интенсивности неослабленного сигнала отклика, поступающего от волоконно-оптического датчика 100 (как показано на фиг. 5а) с интенсивностью ослабленного сигнала отклика, поступающего от того же волоконно-оптического датчика 100 (как показано на фиг. 5b). Таким образом, ОВР 200 может определить, указывает ли только что поступивший от волоконно-оптического датчика 100 сигнал отклика на «нормальное» или «активированное» состояние датчика 100.
В альтернативном воплощении, датчик 100 может быть выполнен таким образом, чтобы запросный сигнал в оптическом волокне 110 датчика претерпевал ослабление, когда датчик 100 находится в нормальном состоянии, т.е. когда дверь 300 закрыта, и не ослаблялся, когда датчик 100 находится в активированном состоянии, т.е. когда дверь 300 открыта. Когда дверь 300 переводится из закрытого положения в открытое положение, датчик 100 переводится из нормального состояния в активированное состояние, а ОВР 200, также может обнаружить изменение величины ослабления в оптическом волокне 110 датчика.