СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ ВОЛОКОННОЙ ЛИНИИ, А ТАКЖЕ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА
METHOD OF REPARING MALFUNCTION OF FIBRE LINE, AS WELL AS DEVICE AND SYSTEM TO THIS END

Область техники
Настоящее изобретение относится к технологиям оптической связи. Более конкретно, изобретение относится к способу устранения неисправности волоконной линии, способу восстановления оптической системы связи на основе указанного способа устранения неисправности волоконной линии, устройствам и оптической системе связи для блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии.
Уровень техники
Из-за высокой степени направленности лазерного излучения плотность его мощности в выходном направлении является очень значительной, что представляет серьезную опасность для глаз человека. Длины волн лазеров, используемых в существующих системах связи, обычно составляют около 870 нм, 1310 нм и 1550 нм. Все эти значения находятся за пределами диапазона длин волн видимого света. Поскольку световой луч невидим, вероятность повреждения таким лучом человеческих глаз возрастает. После изобретения оптического усилителя на волоконном кабеле, легированном эрбием (усилителя УВКЛЭ), и создания технологии уплотнения с разделением по длине волны (технологии WDM), выходная мощность оптических сигналов, проходящих по волоконному кабелю, стала даже превышать выходную мощность оптических сигналов стандартных устройств синхронной цифровой иерархии (иерархии SDH). Кроме того, в существующие системы связи можно включать устройства типа рамановского усилителя. В этом случае мощность оптических сигналов, проходящих по волоконному кабелю некоторых систем, будет достигать или даже превышать 30 дБм. Такая высокая мощность оптического сигнала создает серьезную угрозу безопасности операторов и обслуживающего персонала системы связи.
Уровень безопасности лазерного оборудования определен в стандарте IEC60825, где указаны конкретные рабочие показатели, а также идентификатор безопасности. Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (ITU-T) разработал стандарт G.664 по лазерной безопасности в системе связи и установил, что в случае утечки лазерного сигнала оборудование оптической связи должно автоматически уменьшать выходную мощность до безопасного уровня или вообще выключать лазер. В стандарте G.664 эти действия называются Автоматическим Уменьшением Мощности (процедура АУМ) и Автоматическим Отключением Питания (процедура АОП).
Процедура АУМ реализуется за счет ввода в оптические устройства связи компонентов определения состояния канала и компонентов управления выходным сигналом лазера. При опасности утечки лазерного сигнала из-за неисправности волоконного кабеля компонент определения состояния канала на нижерасположенной станции обнаруживает потерю оптической мощности и определяет, что в восходящем канале существует опасность утечки лазерного сигнала. Выходную мощность в восходящем направлении нижерасположенной станции уменьшают при помощи соответствующего компонента управления выходным сигналом лазера. Вышерасположенная станция обнаруживает уменьшение мощности нижерасположенной станции и соответственно уменьшает выходную мощность в нисходящем направлении, чтобы уменьшить опасность, обусловленную утечкой лазерного сигнала.
В качестве примера ниже описана процедура АУМ обычного оптического усилителя в оптической системе связи.
Как показано на фиг.1, в случае опасности утечки лазерного сигнала из-за неисправности в волоконном кабеле западного направления от станции В к станции А оптический усилитель западного направления станции А с помощью компонента определения состояния канала обнаруживает потерю оптического сигнала, посылаемого от станции В, и определяет, что в волоконном кабеле от станции В к станции А существует опасность утечки лазерного сигнала. Опасность утечки лазерного сигнала может также существовать в волоконном кабеле от станции А к станции В. Поэтому оптический усилитель западного направления станции А дает указание оптическому усилителю восточного направления станции А снизить выходную мощность, чтобы привести утечку лазерного сигнала в волоконном кабеле от станции А к станции В в соответствие с уровнем безопасности, определенным стандартом IEC60825, защитив тем самым операторов и обслуживающий персонал. Оптический усилитель восточного направления станции В обнаруживает уменьшение мощности или потерю оптического сигнала восточного направления. Оптический усилитель восточного направления станции В выполняет ту же процедуру, что описана выше. Другими словами, оптический усилитель восточного направления станции В дает указание оптическому усилителю западного направления станции В снизить выходную мощность, чтобы привести утечку лазерного сигнала от станции А к станции В в соответствие с уровнем безопасности, определенным стандартом IEC60825.
Реализация процедуры АОП подобна реализации процедуры АУМ. Различие состоит в том, что при процедуре АОП необходимо выключать лазер или оптический усилитель, а не уменьшать выходную мощность до заранее заданного значения.
Процедуры АУМ и АОП существующих устройств связи реализуются путем определения оптической мощности. Другими словами, если оптическая мощность в направлении приема становится ненормальной, выходную оптическую мощность в обратном направлении сразу же уменьшают или отключают. В результате утечка лазерного сигнала в обратном направлении будет гарантированно удовлетворять требованиям стандарта безопасности. При этом на устройство противоположной стороны тоже поступает указание выполнить процедуру защиты. Основная цель процедур АУМ и АОП заключается в определении того, ниже или нет мощность принимаемого оптического сигнала некоторого заданного порога, чтобы на основании этого установить, существует ли опасность утечки лазерного сигнала в волоконном кабеле. Однако в тех случаях, когда применяются рамановские усилители или усилители с удаленной накачкой, выполнение процедуры АУМ только путем определения оптической мощности становится невозможным.
Как показано на фиг.2, в случае использования рамановского усилителя или усилителя с удаленной накачкой, в передающий волоконный кабель в направлении, обратном распространению светового сигнала, обычно вводится световой пучок накачки рамановского усилителя или усилителя с удаленной накачкой. Если волоконный кабель западного направления от станции В к станции А выходит из строя (например, из-за обрыва), создавая опасность утечки лазерного сигнала, то на стороне приема западного направления станции А всегда обнаруживается высокая оптическая мощность, поскольку часть введенного светового пучка накачки отражается назад, и, кроме того, станция А принимает обратное вынужденное рамановское излучение, генерируемое в том же направлении, что и оптические сигналы. В этом случае для того, чтобы правильно определить, есть ли обрыв в сети и существует ли опасность утечки лазерного сигнала, определения оптической мощности недостаточно.
Для устранения проблем безопасности, связанных с утечкой лазерного сигнала в оптических системах связи, где используются дополнительные усилительные устройства, например рамановские усилители или усилители с удаленной накачкой, разработано несколько технических решений. Типовые решения включают обнаружение неисправности волоконной линии при помощи оптического канала контроля, оценку неисправности волоконной линии связи посредством механизма мажоритарного голосования оптических каналов и даже оценку неисправности волоконной линии на основании отношения "оптический сигнал/шум" (отношение ОСШ) и отношения "электрический сигнал/шум" (отношение ЭСШ).
Решение проблем безопасности, обусловленных утечкой лазерного сигнала, включает в себя не только инициирование процедуры АУМ или АОП при наличии опасности утечки лазерного сигнала, но и безопасную активизацию процедуры перезапуска для восстановления нормального рабочего состояния системы связи после устранения неисправности волоконной линии. Процедура восстановления оптической системы связи описана в стандарте ITU-T G.664 и рассматривается ниже.
В случае повреждения волоконной линии вышерасположенные станции и нижерасположенные станции инициируют таймирование процедуры восстановления и после завершения таймирования восстановления запускают процедуру самовосстановления. Вышерасположенный терминал или нижерасположенный терминал, завершивший таймирование восстановления первым, посылает импульс обнаружения. При получении этого импульса обнаружения усилитель, расположенный в направлении его передачи, определяет, что восходящий канал в данном направлении возвращен в нормальное состояние, и пересылает импульс обнаружения в том же направлении, предварительно его усилив. В итоге импульс обнаружения достигает нижерасположенного терминала в данном направлении. Получив импульс обнаружения, нижерасположенный терминал в данном направлении восстанавливает выходную мощность в обратном направлении. Аналогично, световой сигнал в обратном направлении также усиливается усилителями обратного направления. Если волоконная линия возвращена в нормальное состояние, то терминал, посылающий импульс обнаружения, обнаруживает световой сигнал в обратном направлении и, таким образом, определяет, что сеть вернулась в нормальное состояние. Этим процедура восстановления завершается.
Допустим, что первым инициирует запрос на восстановление вышерасположенный терминал. Он посылает импульс обнаружения в момент времени t1 (показано на фиг.3). Мощность импульса обнаружения не превышает пороговое значение безопасной мощности. Если оптический канал восстановлен, нижерасположенный терминал обнаруживает импульс обнаружения и в момент времени t2, спустя некоторую временную задержку, восстанавливает нормальную выходную мощность в обратном оптическом канале. Вышерасположенный терминал, обнаружив в момент времени t3 выходную мощность в обратном направлении, понимает, что сеть восстановлена, и восстанавливает выходную мощность импульса обнаружения до нормального значения. Таким образом, весь оптический канал возвращается в нормальное состояние. Если оптический канал не восстановлен, нижерасположенный терминал не может обнаружить импульс обнаружения и не открывает световой путь в обратном направлении. Следовательно, вышерасположенный терминал не получает ответа и поэтому по истечении некоторого времени ожидания прекращает передачу импульса обнаружения. Если обратный оптический канал не восстановлен, оптический сигнал с выхода нижерасположенного терминала не может достичь вышерасположенного терминала, и по истечении некоторого времени ожидания вышерасположенный терминал выключает оптический выход. В результате нижерасположенный терминал выключает оптический выход, поскольку никакого оптического сигнала не принимается.
Процедура восстановления, описанная в стандарте ITU-T G.664, выполняется между вышерасположенным терминалом и нижерасположенным терминалом. Очевидно, что в случае обрыва в одном сегменте волоконной линии все усилители между вышерасположенным терминалом и нижерасположенным терминалом переходят в состояние отказа. Поскольку при обнаружении неисправности соседние для поврежденного сегмента усилители выключают оптический выход, оптический выход выключают и несоседние усилители. А поскольку для восстановления нормального выходного сигнала каждому усилителю необходимо некоторое время, то для самовосстановления всей оптической системы связи требуется очень длительный период времени, который при подключении дополнительных каскадных усилителей увеличивается еще больше. Кроме того, в случае обрыва оптического сегмента все соседние усилители выключают выходы, вследствие чего все нижерасположенные усилители обнаруживают неисправность сети и выдают аварийный сигнал, поскольку не получают оптического сигнала. В результате все узлы сети выдают аварийные сигналы, из-за чего локализовать неисправный оптический сегмент становится очень трудно, а непредвиденные аварийные сигналы приводят к перегрузке служебных каналов и серверов системы, и вся сеть переходит в ненормальное состояние.
Сущность изобретения
В данном изобретении предложен способ устранения неисправности волоконной линии, блокировки аварийных сигналов от нижерасположенных станций и усилителей, не являющихся соседними для неисправного сегмента, а также блокировки процедур АУМ или АОП, соответствующих аварийным сигналам. Изобретение позволяет сократить время, необходимое для самовосстановления после процедур АУМ или АОП.
Этот способ устранения неисправности волоконной линии включает следующие этапы: ввод станцией сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в оптический сигнал, направляемый по нисходящему волоконному кабелю, при обнаружении неисправности в восходящем волоконном кабеле; и поддержание, при приеме этого оптического сигнала с указанным сигналом индикации, нормального рабочего состояния нижерасположенной станции.
В изобретении также предложен способ восстановления оптической системы связи, сокращающий время, необходимое для самовосстановления системы после процедур АУМ или АОП.
Этот способ восстановления оптической системы связи включает следующие этапы:
a) при обнаружении неисправности волоконной линии ввод, посредством соседней для неисправного канала станции, сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в оптический сигнал, направляемый по нисходящему волоконному кабелю данной станции;
b) поддержание нормального рабочего состояния нижерасположенной станции при приеме этого оптического сигнала с указанным сигналом индикации;
c) при установлении того, что поврежденная волоконная линия восстановлена, прекращение ввода, посредством соседней для неисправного канала станции, сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в оптический сигнал, с обеспечением тем самым восстановления нормального рабочего состояния.
Кроме того, в изобретении предложено устройство, предназначенное для блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии, блокировки аварийных сигналов от нижерасположенных станций и усилителей, не являющихся соседними для неисправного сегмента, а также блокировки процедур АУМ или АОП, соответствующих этим аварийным сигналам.
Устройство блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии, содержит:
блок управления, выполненный с возможностью ввода управляющего сигнала в ток накачки посредством регулировки тока накачки при обнаружении неисправности в восходящей волоконной линии;
блок лазера накачки, выполненный с возможностью генерации светового пучка накачки и управления этим пучком для его изменения в соответствии с заранее определенным правилом, основанным на токе накачки от блока управления;
усиливающий блок, выполненный с возможностью ввода сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в оптический сигнал в соответствии со световым пучком накачки от блока лазера накачки, а также с возможностью усиления и вывода оптических сигналов.
Другое заявленное устройство блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии, содержит:
усиливающий блок, выполненный с возможностью усиления и вывода входного оптического сигнала;
блок управления, выполненный с возможностью генерации тока накачки и управления этим током;
блок лазера накачки, выполненный с возможностью генерации светового пучка накачки на основе тока накачки от блока управления;
причем усиливающий блок содержит на выходной стороне модуль модуляции интенсивности сигнала, предназначенный для ввода сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в оптический сигнал посредством управления изменением интенсивности оптического сигнала в соответствии с входным управляющим сигналом.
В изобретении также предложена оптическая система связи, предназначенная для блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии, блокировки аварийных сигналов от нижерасположенных станций и усилителей, не являющихся соседними для неисправного сегмента, а также сокращения времени, необходимого для самовосстановления после процедур АУМ или АОП.
Указанная оптическая система связи, предназначенная для блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии, содержит по меньшей мере две усилительные станции, соединенные волоконным кабелем, причем:
вышерасположенная станция выполнена с возможностью ввода сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов, в выходной оптический сигнал при обнаружении неисправности волоконной линии в соседнем для себя сегменте волоконного кабеля;
нижерасположенная станция выполнена с возможностью поддержания нормального рабочего состояния при приеме указанного сигнала индикации, содержащего информацию о блокировке аварийных сигналов.
Как видно из описания изобретения, усилители, соседние для неисправного сегмента, указывают нижерасположенным усилителям на наличие неисправности в вышерасположенном оптическом сегменте, устраняя тем самым проблемы известного уровня техники, включающие проблему того, что неисправность одного волоконного кабеля приводит к закрытию всех усилителей мультиплексной секции, в результате чего время восстановления становится очень большим, и к выдаче всеми усилителями аварийных сигналов, из-за чего очень затрудняется локализация неисправности в сети. При использовании настоящего изобретения блокируются аварийные сигналы нижерасположенных станций, не являющихся соседними для неисправного сегмента; также блокируются процедуры АУМ или АОП, соответствующие этим аварийным сигналам. В результате закрываются не все нижерасположенные усилители, и время, необходимое для самовосстановления после процедур АУМ или АОП, сокращается. При использовании настоящего изобретения предотвращается одновременная выдача аварийных сигналов множеству станций, в результате чего канал аварийной сигнализации не перегружается, рабочая нагрузка сетевых администраторов снижается, эффективность их работы повышается, неисправности волоконных кабелей локализуются быстрее и точнее, а также сокращается время, необходимое для самовосстановления после неисправности.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 схематически иллюстрирует процедуру АУМ, проводимую в отношении оптических усилителей.
Фиг.2 схематически иллюстрирует процедуру АУМ, проводимую в отношении оптических усилителей, включающих рамановские усилители или усилители с удаленной накачкой.
Фиг.3 схематически иллюстрирует процесс самовосстановления после завершения процедуры АУМ или АОП.
Фиг.4 схематически изображает заявленную оптическую систему связи, предназначенную для блокировки аварийных сигналов о неисправности волоконной линии, поступающих от нижерасположенных станций.
Фиг.5 схематически иллюстрирует структуру усилителя УВКЛЭ.
Фиг.6 схематически изображает заявленный оптический усилитель, предназначенный для ввода сигнала индикации в главный оптический канал посредством модуляции тока накачки.
Фиг.7 схематически иллюстрирует базовый принцип изобретения, относящийся ко вводу сигнала индикации в главный оптический канал с помощью переменного аттенюатора.
Фиг.8 схематически изображает заявленный оптический усилитель, который вводит сигнал индикации в главный оптический канал с помощью переменного аттенюатора.
Подробное описание изобретения
Основной принцип заявленного способа блокировки аварийных сигналов о неисправности волоконной линии, принимаемых от нижерасположенных станций, заключается в следующем. В случае обрыва некоторого сегмента волоконного кабеля соседняя с этим неисправным сегментом нижерасположенная станция при обнаружении неисправности волоконной линии вводит в оптические сигналы, направляемые в нисходящий канал, сигнал индикации неисправности, обозначая таким образом наличие неисправности в восходящем канале. В результате этого аварийные сигналы нижерасположенных станций, не являющихся соседними для неисправного сегмента, блокируются, и процедуры АУМ или АОП, активизируемые при отсутствии принимаемых оптических сигналов на нижерасположенных станциях, не проводятся. Кроме того, поскольку усилители, не являющиеся соседними для неисправного сегмента, во время ремонта оптического сегмента не закрываются, то время, необходимое для самовосстановления, является существенно более коротким.
Когда происходит обрыв в каком-либо сегменте волоконной линии, соседний для неисправного сегмента нижерасположенный усилитель обнаруживает потерю сигнала (ПС) и определяет, что, возможно, случился обрыв в восходящем канале и существует опасность утечки лазерного сигнала. Поэтому он выключает выход в обратном направлении, т.е. в направлении неисправного сегмента. Нижерасположенный усилитель вводит в оптические сигналы специальный сигнал индикации (например, сигнал Прямой Индикации Неисправности, ПИН) со специальной информацией и направляет такие оптические сигналы в нисходящий канал для оповещения нижерасположенных усилительных станций о неисправности в вышерасположенном оптическом сегменте, чтобы подавить аварийные сигналы в нижерасположенных усилительных станциях. Поскольку соседняя для неисправного сегмента станция должна передавать оптические сигналы в нисходящий канал, нижерасположенные станции всегда обнаруживают оптические сигналы (без потери мощности) и в результате не определяют, что сигналы восходящего направления потеряны, и не выполняют процедуры АУМ или АОП. Таким образом, достигаются цели данного изобретения.
Ниже со ссылкой на соответствующие чертежи подробно описан способ блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконной линии.
Фиг.4 схематически иллюстрирует заявленную оптическую систему связи, предназначенную для блокировки аварийных сигналов нисходящего направления, обусловленных неисправностью волоконных линий. Станция А содержит усилитель УВКЛЭ1 восточного направления и усилитель УВКЛЭ6 западного направления, станция В содержит усилитель УВКЛЭ2 восточного направления и усилитель УВКЛЭ5 западного направления, а станция С содержит усилитель УВКЛЭ3 восточного направления и усилитель УВКЛЭ4 западного направления. Предположим, что произошел обрыв в сегменте волоконного кабеля восточного направления между станциями А и В. В этом случае усилитель УВКЛЭ2 на нижерасположенной станции В восточного направления с помощью встроенного устройства определения мощности или контрольного сигнала обнаруживает потерю входных сигналов. Поэтому усилитель УВКЛЭ2 может выключить или уменьшить выходной сигнал усилителя УВКЛЭ5, который находится на той же станции и обслуживает обратное направление, чтобы тем самым исключить опасность утечки лазерного сигнала от станции В к станции А и дать указание станции А выключить или уменьшить выходной сигнал усилителя УВКЛЭ1 для исключения опасности утечки лазерного сигнала от станции А к станции В.
Изложенная выше процедура является стандартной и подробно не описывается. После того как усилитель УВКЛЭ2 на станции В обнаруживает потерю сигналов восходящего направления, он продолжает поддерживать выходную мощность в пределах некоторого уровня и вставляет в выходные оптические сигналы сигнал индикации, содержащий заранее определенную информацию о блокировке аварийных сигналов. Усилитель УВКЛЭ3 на станции С обнаруживает оптические сигналы и вставленный оптический сигнал индикации и по контрольному сигналу определяет, что произошел обрыв в несоседнем сегменте волоконного кабеля. Поэтому станция С сохраняет нормальное рабочее состояние и не выдает аварийного сигнала.
Нижерасположенная станция С может также немного уменьшить выходную мощность или предпринять другие действия, либо передать информацию о блокировке аварийных сигналов нижерасположенным станциям, не выдавая аварийного сигнала. Кроме того, когда в канале западного направления станция А обнаруживает, что станция В выключила выход оптических сигналов, станция А может по-прежнему поддерживать выходную мощность в пределах некоторого уровня, как в канале восточного направления, и вставлять в выходные оптические сигналы сигнал индикации, содержащий заранее определенную информацию о блокировке аварийных сигналов, чтобы нижерасположенные относительно станции А станции канала восточного направления не выдавали аварийных сигналов и оставались в нормальном рабочем состоянии.
Согласно настоящему изобретению благодаря вставке специальной индикации предотвращаются нежелательные действия всех усилителей, расположенных ниже станции В. Во время процесса восстановления нижерасположенные усилители все время находятся в нормальном рабочем состоянии, поэтому как только станции А и В возвращаются в нормальное рабочее состояние, вся сеть сразу восстанавливается. Следовательно, для восстановления требуется намного меньше времени, чем при обычном способе восстановления, согласно которому необходимо осуществлять восстановление всех станций по очереди.
Поскольку при восстановлении усилитель может сгенерировать выброс, если при отсутствии любой входной мощности он сохранял высокую выходную мощность, то нисходящую выходную мощность соседнего для неисправного сегмента усилителя предлагается поддерживать ниже безопасного уровня.
Способ ввода сигнала индикации в оптический сервисный канал в описанной выше процедуре включает в себя вставку в оптический сервисный канал сигнала модуляции интенсивности с низкой амплитудой, т.е. оптический сервисный канал используется в качестве среды передачи сигнала модуляции интенсивности. Сигнал модуляции интенсивности принимается нижерасположенной станцией вместе с другими сигналами в оптическом сервисном канале. При обнаружении сигнала модуляции интенсивности нижерасположенная станция определяет, что сигналы от вышерасположенной станции в норме и что на волоконном кабеле нет неисправностей.
Ниже подробно описаны два предпочтительных варианта данного способа.
Оптический усилитель обычно задействован в создании энергетического потенциала системы WDM для удовлетворения требований оптического мультиплексирования и демультиплексирования. В оптических усилителях, применяемых в системе WDM, обычно используется режим автоматического регулирования усиления или режим автоматического регулирования мощности. Эти режимы гарантируют неизменность мощности оптических сигналов, усиливаемых оптическим усилителем, в каждом оптическом канале, а также отсутствие влияния увеличения или уменьшения длины световой волны на мощность отдельного канала. В обоих этих режимах регулирования оптического усилителя усиление оптических сигналов осуществляется посредством регулировки выходной мощности лазера накачки оптического усилителя.
На фиг.5 показана структура усилителя УВКЛЭ, являющегося одним из самых популярных оптических усилителей. Этот оптический усилитель содержит усиливающий блок 501, блок 502 лазера накачки и блок 503 управления с обратной связью. Жирными линиями на фиг.5 представлены электрические сигналы, а тонкими линиями - оптические сигналы. Усиливающий блок 501 подключен к волоконному кабелю оптического сервисного канала и содержит разветвители, вентили, объединитель и волоконный кабель, легированный эрбием (кабель ВКЛЭ). Основными компонентами блока 502 лазера накачки являются Лазерные Диоды (ЛД) лазера накачки, например полупроводниковые лазеры. Блок 503 управления с обратной связью содержит PIN-диоды и управляющий модуль. Небольшое число входных оптических сигналов, еще не усиленных оптическим усилителем, и небольшое число усиленных выходных оптических сигналов соответственно разделяются разветвителями, подвергаются фотоэлектрическим преобразованиям PIN-диодами и направляются в управляющий модуль. Управляющий модуль анализирует входные и выходные оптические сигналы, чтобы тем самым управлять током накачки и направлять этот ток в диод ЛД лазера накачки. Диод ЛД лазера накачки генерирует световой пучок накачки надлежащей интенсивности, чтобы после прохождения по волоконному кабелю ВКЛЭ световой сигнал и световой пучок накачки имели необходимые улучшенные рабочие характеристики. Определение интенсивности светового пучка накачки на фиг.5 не проиллюстрировано. Однако в практическом исполнении данная схема может дополнительно содержать компонент определения интенсивности света от лазера накачки. Кроме того, в схеме может быть несколько лазеров накачки.
Согласно первому варианту изобретения управление выходным световым пучком накачки от лазера накачки выполняют путем управления управляющим модулем оптического усилителя, осуществляемым для ввода в выходные оптические сигналы оптического усилителя сигнала модуляции интенсивности с низкой амплитудой.
Процедура ввода сигнала модуляции интенсивности с низкой амплитудой, соответствующая данному варианту изобретения, подробно описана ниже на примере усилителя УВКЛЭ. Принцип работы усилителя УВКЛЭ заключается в том, что ионы эрбия, накачиваемые до возбужденного состояния световым пучком накачки, спустя очень короткое время релаксации переходят в метаустойчивое состояние, причем между метаустойчивым и основным состояниями возникает инверсия заселенности, поскольку для перехода из метаустойчивого в основное состояние ионам эрбия требуется длительное время релаксации. Оптические сигналы усиливаются с использованием инверсии заселенности ионов эрбия. В соответствии с этим принципом управляющий модуль может косвенно управлять инверсией заселенности ионов эрбия в волоконном кабеле ВКЛЭ посредством управления током накачки лазера накачки и, таким образом, управлять также изменениями усиления оптических сигналов, усиливаемых оптическим усилителем.
Поскольку время нахождения ионов эрбия в метаустойчивом состоянии относительно большое (около 10 мс), то для выполнения модуляции интенсивности с низкой амплитудой для сигналов в оптическом сервисном канале посредством управления выходной интенсивностью светового пучка накачки лазера накачки период сигнала, используемый для управления лазером накачки, согласно данному варианту изобретения должен быть больше, чем время нахождения ионов эрбия в метаустойчивом состоянии. В противном случае периодические изменения на выходе лазера накачки не будут вызывать периодических изменений ионов эрбия и, таким образом, для сигналов на выходе усилителя не будет обеспечиваться модуляция интенсивности с низкой амплитудой. Это приведет к невозможности достижения цели настоящего изобретения. Поэтому в ток накачки согласно данному варианту изобретения вводится низкочастотный низкоамплитудный управляющий сигнал, период которого превышает 10 мс, и управление изменениями тока накачки лазера накачки осуществляется в режиме модуляции интенсивности или в режиме Широтно-Импульсной Модуляция (ШИМ). В результате интенсивность оптических сигналов, обрабатываемых оптическим усилителем, имеет низкочастотные низкоамплитудные изменения, обеспечивая тем самым передачу сигнала индикации. Описанная выше процедура может быть выполнена путем добавления модуля генерации управляющего сигнала в блок управления оптического усилителя.
Как показано на фиг.6, блок 503 управления с обратной связью содержит также источник сигналов с низкой частотой и низкой амплитудой, действующий в качестве модуля генерации управляющего сигнала. Этот источник сигналов генерирует низкочастотные низкоамплитудные управляющие сигналы, используемые, в соответствии с требованиями, либо для модуляции интенсивности, либо для широтно-импульсной модуляции. Правила изменения, например правила изменения амплитуды и частоты управляющего сигнала с низкими частотой и амплитудой, можно задать заранее посредством вычислений на основе правила модуляции и характеристик сигнала модуляции интенсивности, который требуется вводить в главный оптический канал, например амплитуды и частоты этого сигнала. Правила изменения, например правила изменения амплитуды и частоты управляющего сигнала, можно также заранее задать экспериментальным образом. Источник сигналов с низкими частотой и амплитудой выполнен с возможностью генерации указанного управляющего сигнала. Выходной сигнал этого источника накладывается на исходный выходной сигнал тока накачки от управляющего модуля. Выходной световой пучок накачки от лазера имеет низкую амплитуду и периодически изменяется, а также служит для ввода низкоамплитудного изменения в интенсивность оптического сигнала, направляемого от усилителя УВКЛЭ в оптический сервисный канал. Следовательно, в оптический сервисный канал вводится сигнал модуляции интенсивности. Источник сигналов можно также подключить к управляющему модулю, чтобы управляющий модуль управлял выходом источника сигналов.
Кроме того, управляющим модулем можно управлять непосредственно для генерации тока накачки, переносящего управляющий сигнал. В блок 503 управления с обратной связью можно добавить низкоскоростной управляющий модуль в качестве модуля генерации управляющего сигнала. Этот низкоскоростной управляющий модуль может быть модулем с аппаратной логикой или программным модулем. Управляющий модуль поддерживает исходную функцию быстрых реакций на изменения сигнала. Например, когда при добавлении или удалении потока сигналов мощность входного сигнала изменяется, высокоскоростной управляющий модуль немедленно корректирует ток накачки до надлежащего значения на основе изменения мощности сигнала, в результате чего оптический усилитель усиливает сигналы соответствующим образом. Кроме того, низкоскоростной управляющий модуль, управляемый временем, медленно периодически управляет управляющим модулем для изменения тока накачки в небольшом диапазоне, так что управление выходным током накачки одновременно осуществляется программой быстрого управления и программой медленного управления. Такая процедура очень похожа на наложение низкочастотного низкоамплитудного сигнала модуляции на ток накачки лазера накачки и в конечном счете обеспечивает ввод низкоамплитудного сигнала модуляции в оптический сервисный канал.
Способы ввода сигнала индикации в оптический сервисный канал не ограничиваются управлением световым пучком накачки усилителя. Согласно второму варианту изобретения в оптический сервисный канал вводится сигнал идентификатора путем добавления модуля модуляции интенсивности сигнала (например, переменного аттенюатора или компонента с переменным коэффициентом усиления) в оптический сервисный канал.
В варианте изобретения, показанном на фиг.7, используется переменный аттенюатор, в качестве которого можно применять модулятор Маха-Зендера (модулятор МЗ) или Переменный Оптический Аттенюатор (аттенюатор ПОА). Переменный аттенюатор установлен на стороне вышерасположенной станции оптического сервисного канала и управляется управляющим выходным сигналом от блока управления; причем этот управляющий сигнал идентичен необходимому сигналу индикации. Изменения сигнала индикации приводят к изменениям величины ослабления переменного аттенюатора, а также управляют изменениями оптической мощности в оптическом сервисном канале для модулирования сигнала индикации, направляемого в оптический сервисный канал. В предпочтительном случае переменный аттенюатор установлен в месте вывода оптических сигналов в оптическом усилителе и подключен к блоку 503 управления с обратной связью оптического усилителя. Блок 503 управления с обратной связью управляет переменным аттенюатором путем выдачи управляющих сигналов. В этом случае в блок 503 управления с обратной связью оптического усилителя необходимо добавить источник сигналов для вывода управляющего сигнала на сторону управления переменного аттенюатора. Кроме того, как показано на фиг.8, источник сигналов может быть подключен к управляющему модулю блока 503 управления с обратной связью и управляться этим блоком. Можно заметить, что по сравнению с первым вариантом изобретения второй вариант имеет преимущество в том, что управляющий сигнал обычно идентичен сигналу индикации, который требуется вводить, и для управляющего сигнала не нужно выполнять дополнительных вычислений на основе сигнала индикации.
Кроме того, компонент с переменным коэффициентом усиления, добавляемый в оптический сервисный канал, может выполнять точно такую же функцию, что и переменный аттенюатор. В качестве компонента с переменным коэффициентом усиления можно использовать полупроводниковый лазер, волоконный кабель ВКЛЭ и т.п.
Для передачи и обнаружения сигнала индикации, помимо усилителя УВКЛЭ, можно также использовать оптические усилители других типов, например усилители на волоконном кабеле, легированном редкоземельными элементами, и полупроводниковые оптические усилители, если оптические усилители не усиливают оптические сигналы посредством ввода светового пучка накачки в передающие волоконные кабели между станциями.
В заключение следует отметить, что выше описаны только предпочтительные варианты данного изобретения. Их не следует рассматривать как ограничение патентных притязаний изобретения. Все модификации, замены и улучшения данного изобретения, при условии, что они отвечают его сути, должны расцениваться как попадающие под объем его правовой охраны.