ПОЛНОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к оптическим узлам, работающим в оптико-коаксиальных сетях с резервированием оптического канала, и может быть использована для поддержания заданного выходного уровня радиочастотного сигнала в широкополосных сетях доступа с функцией IP мониторинга основных параметров узлов.
Известные оптические узлы содержат преобразователь оптического сигнала в электрический, блок автоматической регулировки усиления, микроконтроллер, устройство отображения входной оптической мощности, входной аттенюатор и эквалайзер, широкополосный усилитель и блок питания.
Среди них можно выделить оптические узлы фирм Planar (Россия) (www.planar.ru), Telmor (Польша) (www.telmor.pl), Maiwei, Beite (Китай) и многие другие.
Однако данные оптические узлы в случае пропадания мощности в оптической линии связи не обеспечивают дальнейшую передачу телевизионных сигналов абонентам, работу узлов при пропадании питающего напряжения, контроль состояния оптико-волоконной сети передачи информации.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности широкополосной оптико-коаксиальной сети передачи телевизионных сигналов.
Поставленная цель достигается тем, что в полнофункциональный оптический узел, содержащий первый преобразователь оптического сигнала в электрический, устройство отображения входной оптической мощности,входной аттенюатор и эквалайзер, широкополосный усилитель, микроконтроллер, детектор широкополосного RF(Radio Frequency) сигнала, вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя, а выход - со вторым входом микроконтроллера, блок автоматической регулировки усиления, второй вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, дополнительный усилитель, вход которого соединен с выходом блока автоматического регулирования усиления, а выход - с первым входом аттенюатора, второй вход которого соединен со вторым выходом микроконтроллера, а выход - с первым входом эквалайзера, второй вход которого соединен с третьим выходом микроконтроллера, а выход - с входом широкополосного усилителя, четвертый выход микроконтроллера соединен с входом устройства отображения входной оптической мощности, блок питания, питающий все элементы устройства, второй преобразователь оптического сигнала в электрический, высокочастотный переключатель, первый вход которого соединен с первым выходом первого, преобразователя оптического сигнала в электрический, второй вход - с первым выходом второго преобразователя оптического сигнала в электрический, третий вход - с пятым выходом микроконтроллера, а первый выход - с первым входом микроконтроллера и первым входом блока автоматической регулировки усиления, дополнительно введены
транспондер, первый вход которого соединен со вторым выходом высокочастотного переключателя, второй вход - со вторым выходом второго преобразователя оптического сигнала в электрический, третий вход - со вторым выходом первого преобразователя оптического сигнала в электрический, четвертый вход - с выходом блока питания, пятый вход - с выходом широкополосного усилителя, десятый вход/выход - с LAN сетью;
блок ввода исходных данных, выход которого соединен с шестым входом транспондера;
блок вычисления CSO, выход которого соединен с седьмым входом транспондера, первый вход - с двенадцатым выходом транспондера, а второй вход - с выходом широкополосного усилителя;
блок вычисления СТВ, выход которого соединен с восьмым входом транспондера, первый вход - с двенадцатым выходом транспондера, а второй вход - с выходом широкополосного усилителя;
блок вычисления S/N, выход которого соединен с девятым входом транспондера, а вход - с выходом широкополосного усилителя;
блок WiFi, вход/выход которого соединен с одиннадцатым входом/выходом транспондера;
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к решению новой задачи автоматического регулирования выходной мощности оптических узлов. Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг.1 показана общая блок-схема предлагаемого оптического узла, содержащего первый и второй преобразователи оптического сигнала в электрический 1, 10, устройство отображения входной оптической мощности 2, входной аттенюатор 3, эквалайзер 4, широкополосный усилитель 5, микроконтроллер 6, блок АРУ 7, детектор RF сигнала 8, дополнительный усилитель 9, высокочастотный переключатель 11, транспондер 12, блок питания 13, блок WiFi 14, блок вычисления S/N 15, блок вычисления СТВ 16, блок вычисления CSO 17, блок ввода исходных данных 18.
На фиг.2 представлена реализация транспондера 12, содержащего микроконтроллер 12-1, оперативное Запоминающее устройство (ОЗУ) 12-2, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 12-3, кнопки управления 12-4, блок индикации 12-5, порты ввода информации 12-6, первый и второй порты ввода/вывода информации 12-7, 12-8; порт вывода информации 12-9, Ethernet модуль 12-10, шину адреса и данных 12-11.
На фиг.3 представлена реализация блока вычисления S/N 15, содержащего первый и второй селективные приемники 15-1, 15-2 и арифметическо-логическое устройство (АЛУ 1) 15-3.
На фиг.4, 5 дана информация по реализации блоков вычисления СТВ, CSO, содержащих соответственно АЛУ 2 и АЛУ 3, а на фиг.6 - реализация блока WiFi.
Полнофункциональный оптический узел с двумя оптическими входами, высокочастотным переключателем, системой автоматической регулировки усиления (АРУ), системой IP мониторинга на базе транспондера (приемопередатчика) работает следующим образом.
Оптический сигнал заданного уровня мощности поступает на вход преобразователя оптического сигнала в электрический 1 и далее через высокочастотный переключатель 11 на первые входы блока АРУ 7 и микроконтроллера 6, который управляет блоком автоматической регулировки усиления 7, аттенюатором 3 и эквалайзером 4 в зависимости от выходного уровня широкополосного усилителя 5, выход которого также контролируется микроконтроллером 6 через детектор RF сигнала 8. При отсутствии оптического сигнала на входе первого преобразователя оптического сигнала в электрический 1 микроконтроллер 6 передает сигнал управления в высокочастотный переключатель 11 на переключение на резервную оптическую линию связи с подключением второго преобразователя оптического сигнала в электрический 10. Основная задача устройства - поддержание заданного уровня выходной мощности широкополосного усилителя 5 при изменении входной оптической мощности на входе преобразователей оптического сигнала в электрический 1, 10. В микроконтроллере 6 осуществляется анализ выходных уровней детектора RF сигнала 8 и преобразователя оптического сигнала в электрический 1, то есть выполняется функция компаратора (сравнение уровней сигналов). При изменении уровня входной оптической мощности (как уменьшение, так и увеличение) микроконтроллером 6 вырабатывается управляющее напряжение, которое подается на второй вход блока автоматической регулировки усиления (АРУ) 7, который поддерживает RF выход на заданном уровне. При этом электронная регулировка, также осуществляемая микроконтроллером 6 по входным данным RF сигнала (блок 8), аттенюатора 3 и эквалайзера 4 позволяет сохранить заданные параметры сигнал/шум (S/N), СТВ (Composite Triple Beat) и CSO (Composite Second Order) (композитные биения третьего и второго порядков). Четвертый выход микроконтроллера 6 соединен с устройством отображения 2, на котором индицируются показания уровня входной оптической мощности, выходной мощности RF сигнала, уровни регулировки аттенюатора 3 и эквалайзера 4. Дополнение оптического узла транспондером 12 позволяет осуществлять мониторинг таких параметров, как входная оптическая мощность основной и резервной оптических линий, состояние высокочастотного переключателя, уровень RF сигнала на выходе оптического приемника, напряжения питания, а также основных параметров, качественно характеризующих состояние сети, в которую включен данный оптический узел: S/N, СТВ, CSO. Введение блока WiFi позволяет монтажникам дистанционно в локальной области установки оптического узла контролировать (регулировать) основные его параметры.
max
min
Вычисление текущих параметров S/N осуществляется в блоке 15, на который подается выходной уровень RF сигнала с выхода оптического приемника. В данном блоке широкополосный сигнал селектируется двумя приемниками, настроенным на частоты 450 МГц, и 452,5 МГц. Методика оценки S/N взята по ГОСТ Р 52023-2003. Согласно данной методики селективным приемником 1 (15-1) измеряется уровень сигнала на частоте 450 МГц (U), а селективным приемником 2 (15-2) - уровень сигнала (U) на частоте 452,5 МГц, то есть сдвинутым на 2,5 МГц от основной частоты 450 МГц. Данные уровни сигналов поступают на вход АЛУ 1 (15-3), на выходе которого формируется значение S/N, определяемое формулой
Это значение по входу 9 подается в транспондер, где осуществляется его дальнейшая передача через LAN сеть оператору, контролирующему общее состояние сети.
maxCTB(CSO)
вых
вых
Для вычисления СТВ, CSO на входы блоков 16 и 17 поступают из транспондера (выход 12) данные о числе N передаваемых каналов, паспортные данные о максимальных значениях СТВ, CSO U, а также текущий выходной уровень RF сигнала U. Данные, кроме U, вводятся через блок ввода исходных данных 18 в ПЗУ (12-3) транспондера 12. В АЛУ 2, 3 вычисления производятся по формулам:
Эти данные поступают, соответственно, на входы 8 и 7 транспондера и далее в LAN сеть.
Кроме этого, в данном оптическом узле используется бесперебойный блок питания с добавлением в основной блок питания аккумуляторной батареи и блока ее зарядки. Это обеспечивает бесперебойную работу узла при пропадании основного питающего напряжения 220 В.
Таким образом, предлагаемый полнофункциональный оптический узел с двумя оптическими входами, высокочастотным переключателем, системой АРУ и транспондером позволяет осуществлять переключение на резервную оптическую линию, поддерживать заданный выходной уровень RF сигнала в гибридных оптико-коаксиальных сетях, осуществлять контроль параметров сети и мониторинг основных параметров узла и его бесперебойную работу.