ПРИЕМНИК ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ УСТРОЙСТВ СЕТЕВОГО СТЫКА ЦИФРОВЫХ АТС И АБОНЕНТСКИХ ЦИФРОВЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ

Предлагаемая полезная модель относится к телекоммуникационным технологиям и, в частности, к цифровым АТС, абонентским цифровым концентраторам (АЦК) и к их устройствам сетевого стыка (УСС), имеющим волоконно-оптический интерфейс. Кроме этого она может быть использована в устройствах любого назначения, имеющих волоконно-оптический интерфейс, предназначенный для передачи цифровых сигналов на скоростях до 100 Мбит/с, использующих линейный код CMI или другие подобные ему коды.
На ее основе предлагается усовершенствовать приемник волоконно-оптического интерфейса, таким образом, чтобы посредством таких приемников стало возможным не только передавать по оптическим линиям на большие расстояния сигнал цифрового потока, но и диагностировать обрыв линии и снижение мощности на входе приемника ниже допустимого порога, возникающее вследствие любых причин, что в свою очередь позволит упростить техническое обслуживание оборудования сетевого стыка цифровых АТС и АЦК в части диагностики аварийных состояний.
В качестве прототипа выбран оптический приемник, описанный в книге: Волоконно-оптические системы передачи. Учебное пособие для техникумов связи. Гитин В.Я., Кочановский Л.Н., - М.: Радио и связь, 2003 - 128 с.: ил., на с.72, см. рис.4.12. Данное устройство обеспечивает прием оптического сигнала из волоконно-оптической линии связи, имеет приемный оптический модуль (ПРОМ) преобразующий оптический сигнал в электрический, осуществляющий первичную обработку электрического сигнала, поступающего от фотоприемника и его усиление с минимальными искажениями. Кроме этого устройство-прототип имеет главный усилитель, обеспечивающий усиление электрического сигнала до уровня, необходимого для работы решающих схем, решающее устройство, производящее оценку принимаемого сигнала по уровню и принимающее решение о том, нулевой или единичный символ двоичного сообщения передается в текущий момент времени. Также в состав устройства-прототипа входят схема тактовой синхронизации, восстанавливающая синхроимпульсы тактовой частоты и формирователь сигнала, восстанавливающий длительность принимаемых единичных элементов двоичного сообщения. При этом стробирование (регистрация)
принимаемых единичных элементов тактовым сигналом производится в решающем устройстве.
Таким образом, в устройстве-прототипе осуществляется преобразование оптического сигнала, принимаемого из волоконно-оптической линии в электрический сигнал, усиление и обработка электрического сигнала, выделение тактовой частоты, восстановление формы и длительности единичных элементов передаваемого цифрового потока.
Недостатками прототипа является то, что он не имеет средств диагностики снижения уровня мощности принимаемого оптического сигнала ниже установленного допустимого порога, снижение мощности ниже которого приводит к резкому повышению коэффициента ошибок в принимаемом цифровом потоке, а также он не имеет блокировки принимаемого сигнала при снижении входного уровня мощности, исключающей работу линейного тракта с повышенным коэффициентом ошибок.
Целью данной полезной модели является создание такого приемника волоконно-оптического интерфейса, который имел бы стабильную и надежную систему диагностики снижения входного уровня оптической мощности ниже заданного порога, обеспечивая тем самым облегчение технического обслуживания оборудования сетевого стыка цифровых АТС и АЦК, а также оптических сетей доступа, построенных на основе этого оборудования и локализацию сетевых повреждений. Кроме этого создаваемый приемник должен иметь средства для предотвращения повышения коэффициента ошибок при снижении входного уровня из-за снижения отношения сигнал/шум.
Для достижения поставленной цели предлагается использовать оптический приемник, дополненный вспомогательной высокоскоростной решающей схемой (третьей), делителем частоты и одновибратором. Причем вход третьей решающей схемы должен быть связан с выходом фильтра нижних частот и потенциометром, задающим порог ее срабатывания, а выход - с делителем частоты, связанным со входом одновибратора, выход которого соединен с первой решающей схемой и выдает аварийный сигнал в сторону потребителя.
На основе предлагаемого оптического приемника могут быть реализованы УСС цифровых АТС и АЦК, а также построенные на их основе оптические сети доступа, обеспечивающие локализацию обрывов линий, отказов оптических кроссов и другого оборудования.
Также приемники могут применяться и в любых других устройствах с оптическими цифровыми интерфейсами, требующих диагностики снижения входного уровня оптической мощности, при условии применения линейного кодирования CMI-кодом или другими подобными ему кодами, обеспечивающими передачу импульсной последовательности в линии при любых значениях передаваемого информационного сигнала.
На фиг.1 приведена структура одного из вариантов построения приемника волоконно-оптического интерфейса для устройств сетевого стыка цифровых АТС и АЦК, где:
1 - приемный оптический модуль (ПРОМ);
2 - усилитель-корректор (УК);
3 - фильтр нижних частот (ФНЧ);
4 - первая решающая схема (РС-1);
5 - выделитель тактовой частоты (ВТЧ);
6 - вторая решающая схема (РС-2);
7 - третья решающая схема (РС-3);
8 - делитель частоты (ДЧ);
9 - одновибратор (OВ).
Назначение этих элементов следующее:
- приемный оптический модуль 1 (ПРОМ) предназначен для приема оптического сигнала из линии, его преобразования в электрический сигнал, обработки сигнала, поступающего от фотоприемника, его предварительного усиления с низким коэффициентом шума и минимальными искажениями;
- усилитель-корректор 2 (УК) предназначен для широкополосного усиления импульсного сигнала, поступающего от ПРОМ 1, до уровня, необходимого для устойчивой работы решающих схем в широком динамическом диапазоне, а также для коррекции формы (улучшения крутизны фронтов) принимаемого импульсного сигнала;
- фильтр нижних частот (ФНЧ) 3 предназначен для ограничения шумовой полосы приемно-усилительного тракта, необходимого для обеспечения высокой чувствительности приемника;
- первая решающая схема 4 (PC-1) предназначена для оценки уровня принимаемого сигнала и принятия первого решения - нулевой или единичный символ цифрового потока передается в текущий момент
- времени, а также она обеспечивает блокировку информационного сигнала при снижении уровня входной оптической мощности, и тем самым предотвращает работу приемного тракта с повышенным коэффициентом ошибок;
- выделитель тактовой частоты (ВТЧ) 5 выделяет сигнал тактовой частоты из принимаемой импульсной последовательности, что необходимо для восстановления длительности принимаемых единичных элементов (символов) цифрового потока, а также для тактового сопровождения принимаемого информационного сигнала;
- вторая решающая схема 6 (PC-2) необходима для стробирования (регистрации) принимаемых единичных элементов цифрового потока, принятия решения о том, единичный или нулевой символ поступил на текущем тактовом (единичном) интервале, для восстановления длительности принимаемых единичных элементов (устранения их краевых искажений) и для обеспечения временной привязки информационного сигнала к сопровождающей его тактовой последовательности;
H
- третья решающая схема 7 (PC-3) необходима для принятия решения о снижении уровня принимаемой оптической мощности ниже установленного потенциометром R порогового значения, для формирования импульсной последовательности с частотой манипуляции передаваемого линейного сигнала в случае, если уровень мощности в норме и прекращения формирования этого сигнала в случае снижения уровня входной мощности ниже установленного порога;
- делитель частоты 8 (ДЧ) необходим для деления частоты сигнала, поступающего с выхода РС-3 до значений, пригодных для повторного запуска OВ 9;
- одновибратор 9 (OВ) работает в режиме повторного запуска и необходим для преобразования импульсной последовательности, поступающей с выхода ДЧ 8 в потенциальный сигнал, активизируемый при снижении уровня мощности на входе приемника ниже установленного порога, используемый для блокировки приемного тракта при снижении мощности и для внешней аварийной сигнализации снижения входной мощности.
Основные преимущества предлагаемого приемника волоконно-оптического интерфейса
- Возможность диагностики в предлагаемом приемнике снижения уровня входной мощности ниже установленного порога.
- Предотвращение работы волоконно-оптического линейного тракта с повышенным коэффициентом ошибок, возможность применения формируемого служебного сигнала о снижении уровня для блокировки приема информации при повышении коэффициента ошибок.
- Возможность локализации обрывов линий или отказов оборудования в оптической сети доступа, за счет передачи аварийного сигнала с места возникновения повреждения на центральную АТС через дублированную (например, кольцевую) оптическую линию.
- Возможность уведомления персонала о возникновении повреждения, посредством централизованной системы технического обслуживания и сбора информации об авариях.
Реализация узлов приемника волоконно-оптического интерфейса
Все узлы приемника волоконно-оптического интерфейса за исключением ПРОМ1 разработаны в ФГУП ЛОНИИС. В качестве ПРОМ1 применен отечественный приемный трансимпедансный модуль ПРОМ364 разработки и производства ЗАО «ТЕЛАЗ» г.Москва. Кроме этого удовлетворительных результатов удавалось достичь при использовании в качестве ПРОМ1 отечественного трасимпеданского приемного модуля PROM-50-34m производства ЗАО «ФТИ-Оптроник», г.С.-Петербург.
Усилитель-корректор (УК) 2 реализован на отечественных транзисторах КТ3144А и КТ316БМ. Он выполнен по двухкаскадной схеме, в первом каскаде которой введена нелинейная отрицательная обратная связь посредством диодного ограничителя на встречно-параллельно включенных диодах КД512. В обоих каскадах в эмиттерных цепях транзисторов введены RC-элементы частотной коррекции.
Фильтр нижних частот (ФНЧ) 3 выполнен по схеме Г-образного LC-фильтра и имеет частоту среза около 50 МГц (для скорости 32 Мбит/с). Катушка индуктивности ФНЧ выполнена на миниатюрном кольцевом сердечнике из высокочастотного феррита. Первая и третья решающие схемы выполнены на
высокоскоростных компараторах сигналов типа AD8561AN фирмы Analog Devices (США). Вторая решающая схема (РС-2) реализована на D-триггере К1554ТМ2 со стробированием.
Выделитель тактовой частоты ВТЧ использует отечественный монолитный кварцевый фильтр ФП2П6 на частоту 32768 кГц, (или на другую частоту) производства ЗАО «Морион», г.С-Петербург. Делитель частоты реализован на микросхеме КР1554ИЕ18. В качестве одновибратора применена микросхема К555АГ3.
Модуль ПОМ1, элементы широкополосного усилителя и решающих схем РС1, РС3 выполнены на отдельных малогабаритных печатных платах и помещены внутрь специального глухого фрезерованного экрана, изготовленного из магний-алюминиевого сплава с электропроводящим покрытием и крышками, закрепляемыми винтами М2. Это позволяет обеспечить порог чувствительности приемника не хуже - 42 дБм, в условиях сложной электромагнитной обстановки АТС и АЦК.