УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

Предложенная полезная модель относится к технике связи, а именно к устройствам передачи информации по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) со спектральным уплотнением, и предназначена для эксплуатации на сетях связи с CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing - грубое спектральное мультиплексирование), DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - плотное спектральное мультиплексирова-ние) и HDWDM (High Dense Wavelength Division Multiplexing - высокоплотное спектральное мультиплексирование) спектральным уплотнением.
В последнее время заметного удешевления оптических каналов удалось достичь за счет мультиплексирования с делением по длине волны. Волновое мультиплексирование WDM (Wave Division Multiplexing) это технология передачи в оптических системах, где различные источники используют разную длину волны. Эта технология позволяет объединить передачу нескольких потоков данных по одному физическому волоконно-оптическому кабелю. Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких оптических длин волн для передачи отдельного потока данных на каждой из них. (Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - С.16. - С359-377)
Данная технология заложена в известную систему связи со спектральным уплотнением и способ управляемого разделения выходных каналов, состоящую из средства генерирования передаваемых сигналов по меньшей мере с двумя длинами волн, средства для спектрального уплотнения передаваемых сигналов в единственную волоконно-оптическую линию, станцию, принимающую упомянутые оптические сигналы, разделитель входного многоволнового оптического сигнала (патент на изобретение №2172073, кл.Н04В 10/12, опубл. 10.08.2001 г.).
В оптических линиях передачи чтобы передать клиентские оптические сигналы методом спектрального уплотнения необходимо преобразовать «серую» оптику от клиентских устройств в «цветную» для WDM мультиплексирования. Для этого используют преобразование «оптический сигнал - электрический сигнал - оптический сигнал».
Данное решение заложено в заявке на изобретение «Оптический мультиплексор и способ регенеративного повторения в сети со спектральным уплотнением» (заявка на изобретение №2009130256, Н04j 4/00 (2006.01), опубл. 20.02.2011 г.). В известном техническом решении представлен ретранслятор, выполняющий функцию передачи, когда сигнал, переданный от клиентского устройства, принимается в форме оптического сигнала, который преобразуется в электрический сигнал, а затем в оптический сигнал, который передается на вход устройства со спектральным уплотнением каналов (WDM-устройство) и ретранслятор, выполняющий функцию приема, когда сигнал, выведенный WDM-устройством, принимается в форме оптического сигнала, принятый сигнал преобразуется в электрический сигнал, а затем в оптический сигнал, и преобразованный оптический сигнал выводится на вход клиентского устройства.
Известна волоконно-оптическая линия передачи информации, состоящая из 2n лазеров с различными длинами волн излучения, мультиплексора, волоконной линии, демультиплексора, 2 n фотоприемников (патент на изобретение №2462820, кл. Н04J 4/02, опубл. 27.09.2012 г.). Так как при передаче оптического сигнала на большие расстояния возникают значительные затухания излучения в волокне, то в данном патенте предлагается усиливать амплитуду оптического сигнала с помощью оптического усилителя, установленного между мультиплексором и демультиплексором. Недостатком данного технического решения является то, что вместе с амплитудой полезного сигнала усиливается и амплитуда шумовой составляющей сигнала. К тому же оптические усилители сами вносят дополнительный шум к оптическому сигналу, обусловленный усилением спонтанного излучения, вследствие нагрева оптического усилителя.(Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000. - С.311)
В сетях дальней связи даже при использовании оптических усилителей, восстанавливающих амплитуду сигнала, накапливаются искажения формы и девиация относительной задержки сигналов (потеря синхронизации). Поэтому обычно требуется периодическая регенерация (от англ. regeneration - восстановление) для восстановления первоначальной формы и синхронизации сигналов. Полная регенерация (3R регенерация) предполагает выполнение трех восстанавливающих операций по отношению к сигналу: восстановление амплитуды (усиление), восстановление формы и восстановление синхронизации.
В основу полезной модели положена задача создания устройства, как для местных, так и для магистральных сетей связи, позволяющего на передаче преобразовывать широкополосные «серые» оптические сигналы от клиентских устройств в электрические сигналы, с полной 3R регенерацией полученных электрических сигналов, с последующим преобразованием каждого из электрических сигналов в отдельный «цветной» WDM оптический сигнал, спектральное мультиплексирование «цветных» оптический сигналов для передачи по одному волоконно-оптическому тракту, а на приеме осуществляющего обратное преобразование принятого оптического сигнала из волоконно-оптического тракта, кроме того осуществляющего контроль качества группового сигнала.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышение качества связи оптической линии.
Указанная задача достигается тем, что устройство преобразования оптических сигналов со спектральным уплотнением, содержит как минимум два оптических транспондера и один WDM мультиплексор / демультиплексор, причем каждый из оптических транспондеров включает в себя компонентный трансивер, соединенный с 3R регенератором, который в свою очередь соединен с WDM трансивером и генератором / анализатором тестового сигнала, при этом WDM трансивер соединен с WDM мультиплексором / демультиплексором.
Указанные признаки устройства являются существенными для решения поставленной задачи и получения требуемого технического результата.
На фигуре представлена блок-схема устройства преобразования оптических сигналов со спектральным уплотнением.
Заявляемое устройство преобразования оптических сигналов со спектральным уплотнением состоит как минимум из двух оптических транспондеров 1-N, одного WDM мультиплексора / демультиплексора (на фигуре обозначен WDM MUX/DMUX) 2, причем каждый из оптических транспондеров 1-N включает в себя компонентный трансивер 3, соединенный с 3R регенератором 4, который в свою очередь соединен с трансивером 5 и генераторомом / анализаторомом тестовых сигналов 6, при этом WDM трансивер 5 соединен с WDM MUX/DMUX 2, при этом на передаче: компонентный трансивер 3 предназначен для приема от клиентского устройства (на фигуре не обозначено) широкополосного оптического сигнала с последующим преобразованием в электрический сигнал; 3R регенератор 4 предназначен для восстановления по форме, амплитуде, синхронизации полученного от компонентного трансивера 3 электрического сигнала; генератор/анализатор тестового сигнала 6 предназначен для генерации замещающего тестового сигнала в незагруженный клиентским сигналом канал; WDM трансивер 5 предназначен для преобразования электрического сигнала в «цветной» оптический сигнал; WDM MUX/DMUX 2 предназначен для объединения «цветных» оптических сигналов от WDM трансиверов 5 в групповой оптический сигнал способом спектрального уплотнения, при этом на приеме: WDM MUX/DMUX 2 предназначен для разделения группового оптического сигнала на «цветные» оптические сигналы; WDM трансивер 5 предназначен для преобразования «цветного» оптического сигнала в электрический сигнал; ЗК регенератор 4 предназначен для восстановления по форме, амплитуде, синхронизации электрического сигнала; генератор/анализатор тестовых сигналов 6 предназначен для анализа выделенного замещающего тестового сигнала; компонентный трансивер 3 предназначен для преобразования электрического сигнала в оптический сигнал для передачи на клиентское устройство.
Техническое решение, заложенное в полезной модели, а именно: ЗR регенерация, повышающая качество передаваемой информации за счет восстановления сигнала, WDM технология, повышающая качество использования оптической линии за счет спектрального уплотнения, использование тестовых сигналов для контроля качества передачи сигнала, а также позволяющих оставаться неизменному спектру группового сигнала при пропадании входных клиентских сигналов, направлено на достижение технического результата, а именно на повышение качества связи оптической линии.
Настоящая полезная модель устройства преобразования оптических сигналов со спектральным уплотнением поясняется конкретным примером исполнения и демонстрирует возможность достижения технического результата.
Современные WDM системы можно подразделить на три группы:
грубые WDM (Coarse WDM-CWDM) системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц (промежуток между каналами 20 нм), позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов (Частотный план для CWDM систем определяется стандартом ITU G.694.2);
- плотные WDM (Dense WDM - CWDM) системы с разносом каналов не менее 100 ГГц (промежуток между каналами 0,8 нм), позволяющие мультиплексировать не более 40 каналов (частотный план для CWDM систем определяется стандартом ITU G.694.1);
-  высокоплотные WDM (High Dense WDM - HDWDM) системы с разносом каналов 50 ГГц, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.
Заявляемое устройство преобразования оптических сигналов со спектральным уплотнением может работать в любых из выше перечисленных систем.
Рассмотрим работу заявляемого устройства с использованием CWDM технологии. На входы компонентных трансиверов 3 из числа транспондеров 1-N от клиентских устройств подаются широкополосные оптические сигналы, при этом тип любого из поданных оптических сигналов для CWDM технологии может быть STM-0 (STM - synchronous transport module -синхронный транспортный модуль), и/или STM-1, и/или STM-4, и/или STM-16, и/или Fast Ethernet, и/или Гигабитный Ethernet. В компонентном трансивере 3 оптический сигнал преобразуются в электрический сигнал, который поступает на вход 3R регенератора 4. Каждый 3R регенератор 4 восстанавливает по форме, амплитуде, синхронизации принятый электрический сигнал и передает его на WDM трансивер 5. В WDM трансивере 5 принятый электрический сигнал преобразуется в оптический сигнал, причем каждый из установленных в устройстве WDM трансиверов 5 имеет свою длину волны, отличную от остальных. Так как для упрощения процесса инсталляции сети для каждой длины волны была принята цветовая маркировка, то и оптический сигнал на выходе WDM трансиверов 5 называют «цветными». Затем оптические сигналы со всех WDM трансиверов 5 поступают на вход WDM MUX/DMUX 2, в котором объединяются методом спектрального уплотнения в один оптический групповой сигнал. Если на какой либо из компонентных трансиверов 3 не поступает оптического сигнала от клиентского устройства, то автоматически в незагруженный канал на место информационного (клиентского) сигнала в ЗК регенератор 4 вводится тестовый сигнал с генератора / анализатора тестовых сигналов 6. Ввод тестового сигнала способствует независимости спектра группового сигнала от пропадания оптических сигналов от клиентских устройств.
На приеме в WDM MUX/DMUX 2 групповой оптический сигнал разделяется на «цветные» оптические сигналы. Каждая из выделенных длин волн оптического сигнала поступает на свой трансивер 5, в котором оптический сигнал преобразуется в электрический сигнал. Затем электрический сигнал передается на 3R регенератор 4, в котором восстанавливается по форме, амплитуде и синхронизации. Прошедший ЗК регенерацию электрический сигнал поступает на вход компонентного трансивера 3, в котором электрический сигнал преобразуется в оптический сигнал для передачи на клиентское устройство. Если какой либо из каналов вместо информационного сигнала загружен тестовым сигналом, то тестовый сигнал выделяется и передается на генератор / анализатор тестовых сигналов, который анализирует принятый сигнал на степень ошибок в нем.
Настоящая полезная модель изготовлена и промышленно применима на сетях связи.