СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ
COMMUNICATION SYSTEM USING FIBRE OPTICS

Изобретение относится к области электрорадиотехники, в частности к средствам внутриобъектовой проводной связи.
Известна система передачи данных (Патент Великобритании №1581803, кл. H04B 9/00). Система содержит устройства приема-передачи, оканчивающимися соединителями. Волоконные линии связи подключаются к этим соединителям. Система содержит по меньшей мере две соединительные цепи из волоконных линий между любой парой станций. При повреждении одной линии связи в такой системе происходит потеря информации.
Наиболее близкой по технической сущности является система связи с использованием волоконной оптики (Патент США №4249266, кл. Н04В 9/00).
Эта система связи состоит из приемопередатчиков и волоконно-оптических линий связи.
Приемопередатчики предназначены для передачи и приема синхронной или асинхронной информации через канал связи, который выполнен с использованием волоконной оптики и связан с идентичными приемопередатчиками, подсоединенными к другому концу канала связи. Поток сигналов представляет собой последовательность положительных импульсов, соответствующих логическому состоянию «1», и последовательности отрицательных импульсов, соответствующих логическому состоянию «0».
Недостатками как аналога, так и прототипа являются:
- невозможность передачи и распределения аналоговой и дискретной информации одновременно между различными техническими средствами комплексов и систем связи через единое коммутационное устройство, устанавливаемых на различных объектах;
- необходимость устройств сопряжения при вводе разноскоростной информации.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и помехозащищенности передачи дискретной и аналоговой информации между различными внешними источниками сигналов.
Указанная цель достигается за счет того, что в систему, содержащую приемопередатчики различного назначения, соединенные волоконно-оптическими линиями связи, введены мультиплексные устройства, коммутационные модули, устройства местного управления, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), при этом коммутационная схема разделена на несколько коммутационных модулей, соединенных между собой дуплексными мультиплексными каналами в двунаправленное кольцо, причем каждый модуль имеет местное управляющее устройство, которое через схему сопряжения соединено с микроЭВМ, низкоскоростные входы-выходы мультиплексных устройств соединены через аналого-цифровые преобразователи и цифроаналоговые преобразователи с источниками аналоговых сигналов, а высокоскоростные входы-выходы мультиплексных устройств - волоконно-оптическими линиями связи с несколькими коммутационными модулями
Совокупность существенных признаков заявляемой системы связи с использованием волоконной оптики обеспечивает повышение надежности и помехозащищенности обмена дискретной и аналоговой информацией между различными внешними техническими средствами за счет соединения коммутационных модулей в двунаправленное кольцо. Поэтому появляются широкие возможности резервирования и перераспределения функций.
Использование мультиплексирования значительно повышает эффективность использования волоконно-оптических линий связи.
На Фиг.1 показан общий вид системы. На Фиг.2 представлена блок-схема системы связи с использованием волоконной оптики, она содержит: 1 - схему сопряжения; 2 - микроЭВМ; 3 - устройство местного управления коммутации; 4 - коммутационные модули; 5 - мультиплексные устройства; 6 - аналого-цифровые преобразователи; 7 - цифроаналоговые преобразователи; 8 - волоконно-оптические линии связи; 9 - оконечные устройства системы, т.е. приемопередатчики.
Схема сопряжения 1 предназначена для обеспечения сопряжения волоконно-оптических линий связи 8 с коммутационными модулями 4.
МикроЭВМ 2 предназначена для управления взаимодействием оконечных устройств системы.
Устройство местного управления коммутации 3 предназначено для управления работой коммутационного модуля системы с динамическим распределением каналов связи по заданному алгоритму с микроЭВМ 2, а также для автоматического контроля и отображения состояния оконечных устройств системы. Устройство местного управления коммутации 3 включает в себя местный процессор, пульт управления системой связи. Этот пульт предназначен для управления оконечными устройствами системы, контроля и отображения их технического состояния, а также для оперативного ввода и изменения исходных данных.
Коммутационные модули 4 предназначены для пространственно-временной коммутации n-уплотненных световодных входов на n-уплотненных световодных выходов.
Коммутационные модули 4 включают в себя: электрическое коммутационное поле (КП); местное устройство управления (МУУ); местный пульт управления (МПУ); схему контроля (СК); n - мультиплексоров-демультиплексоров; КП - производит коммутацию m - цифровых и аналоговых каналов; МУУ - предназначено для управления КП по сигналам, поступающим от микроЭВМ либо с МПУ. СК осуществляет оперативный контроль функционирования КМ4, мультиплексных устройств 5 и волоконно-оптических линий связи 8.
Коммутационные модули 4 соединены между собой дуплексными мультиплексными каналами в двунаправленное кольцо, а каждый модуль имеет местное управляющее устройство, которое соединено с микроЭВМ 2.
Мультиплексные устройства 5 предназначены для обеспечения распределения каналов связи по алгоритму, заданному с микроЭВМ 2, и обмена информацией внешних абонентских устройств между собой через систему связи.
Мультиплексные устройства 5 состоят из:
- блоков мультиплексирования-демультиплексирования (М-ДМ);
- блока управления (БУ).
Блоки М-ДМ включают в себя мультиплексор (МП), демультиплексор (ДМП), передатчик (П) и фотоприемное устройство (ФУ).
Электрические сигналы, поступающие от n-абонентов, уплотняются мультиплексором и преобразуются передатчиком в оптические для передачи по волоконно-оптическим линиям связи 8.
В М-ДМ выполняется также обратная операция: детектирование оптических сигналов в ФУ, далее разделение электрических сигналов демультиплексором для передачи абонентам.
Блок управления осуществляет управление сопряжением и контролем абонентских каналов с мультиплексными устройствами и контроль волоконно-оптических линий связи 8.
Аналого-цифровые преобразователи 6 предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровые.
Цифроаналоговые преобразователи 7 предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые.
Волоконно-оптические линии связи 8 предназначены для связи оконечных устройств системы по световодам и для обеспечения групповой скорости передачи информации между системой.
Система связи с использованием волоконной оптики работает следующим образом. Совокупность управляющих сигналов на соединение между собой определенного списка абонентов поступает из микроЭВМ 2. Управляющие сигналы поступают в схему сопряжения 1, где уплотняются и преобразуются в оптическую форму для передачи по волоконно-оптическим линиям связи 8 через устройство местного управления коммутации 3 в КМ 4.
Устройство местного управления коммутации 3 преобразует и управляющие сигналы из оптической формы в электрическую и ретранслирует их на соответствующий коммутационный модуль 4. Принимая и расшифровывая сигналы управления, коммутационный модуль 4 производит необходимое соединение каналов.
В случае отказа микроЭВМ 2 сигналы управления на каждый из коммутационных модулей 4 могут быть поданы с устройства местного управления коммутации 3.
Таким образом, необходимые каналы подготовлены. При этом абоненты, подключаемые к каждому из мультиплексных устройств 5, оказываются соединенными через коммутационные модули 4 и волоконно-оптические линии связи 8 по выбранному алгоритму соединений.
При прохождении информации по рассмотренному пути абонент-абонент, волоконно-оптические линии связи 8, мультиплексные устройства 5, коммутационные модули 4 не происходит задержки сигналов, соизмеримой с тактом передачи информации абонентам. Расчеты показывают, что среднее время задержки фронта не превышает 5 мкс. Следовательно, можно считать, что канал, используемый для соединения абонентов с учетом скорости передачи, является прозрачным. В случае коммутации источников аналоговой информации в тракт передачи последовательно включаются АЦП-6 и ЦАП-7.
Для обеспечения надежности и живучести система связи обладает гибкой организацией резервирования. По сигналам схемы контроля (СК) при выходе из строя какого-либо цифрового канала формируется сигнал неисправности, который поступает по волоконно-оптическим линиям связи 8 в устройство местного управления коммутации 3, которое анализирует информацию, вырабатывает управляющие сигналы на включение резервных путей.
Эффективность заявляемой системы заключается в том, что по сравнению с прототипом система имеет высокую надежность, так как при выходе любой волоконно-оптической линии связи имеются обходные пути для ее восстановления.
Расширяются функциональные возможности системы. Предлагаемая система обладает большой универсальностью, так как она может коммутировать как цифровые, так и аналоговые сигналы. Это в свою очередь позволяет сократить массогабаритные характеристики коммутационных устройств и обеспечить высокий уровень унификации.