Устройство для автоматизированного тестирования многоканальных оптических функциональных модулей оборудования цифровых волоконно-оптических систем передачи информации

Предложенная полезная модель относится к классу измерительных устройств и может быть использована при проведении тестирования функциональных блоков или модулей оборудования цифровых многоканальных волоконно-оптических систем.
Из уровня техники известна «Система автоматизированного контроля работоспособности и диагностики радиоэлектронной аппаратуры», патент РФ на изобретение №2504828, содержащая объект контроля, в состав которого введен идентификатор объекта контроля, комплект программно-управляемых источников входных тестовых сигналов, комплект измерителей параметров сигналов отклика, ЭВМ, сменный адаптер, в состав которого введен идентификатор адаптера, входы идентификатора подключены к выходам дополнительных тестовых каналов программно-управляемых источников входных тестовых сигналов, а выходы идентификатора подключены к входам дополнительных каналов измерителей параметров сигнала отклика.
Известен патент РФ на изобретение №2257604 «Автоматизированный комплекс контроля и диагностики (варианты)». Первый вариант комплекса включает управляющий компьютер, блок сопряжения, коммутатор, локальную магистраль обмена данными, блок формирования тестов, логический анализатор, сигнатурный анализатор, блок синхронизации, блок цифровых осциллографов, блок программируемых генераторов сигналов специальной формы, блок программируемых источников электропитания. Второй вариант комплекса дополнительно включает блок формирования высокочастотных тестовых сигналов и блок измерения высокочастотных сигналов.
Недостатками этих изобретений, являются:
- избыточность оборудования в схемах, влекущая высокую стоимость комплексов контроля;
- учет в описаниях только применений к радиоэлектронному оборудованию, без вариантов объектов контроля из области оптической многоканальности.
Наиболее близким к заявляемому устройству и принятому за прототип, является патент РФ на полезную модель №123612 «Устройство для автоматической диагностики работоспособности волоконно-оптической линии передачи цифровой информации при воздействии внешних возмущающих факторов». В прототипе устройство содержит последовательно соединенные блок программируемой логической интегральной схемы, передающей тестовую информацию в блок интерфейсного передатчика; блок интерфейсного передатчика, передающий полученную тестовую информацию в блок оптического передатчика; блок оптического передатчика, преобразующий полученную в виде электрических сигналов тестовую информацию в оптические сигналы и передающий их в блок диагностируемой волоконно-оптической линии передачи; блок волоконно-оптической линии передачи; блок оптического приемника, получающий тестовую информацию, прошедшую волоконно-оптическую линию передачи и преобразующий полученные оптические сигналы в электрические сигналы для передачи в блок интерфейсного приемника; блок интерфейсного приемника, передающий полученную информацию в программируемую логическую интегральную схему, для сравнения принятой тестовой информации с отправленной и выдачи результатов сравнения тестовой информации, отличающееся наличием блока формирования телеметрического отчета, соединенного с каждым блоком устройства для непрерывного контроля их работоспособности посредством их опроса и получения от них сигналов, подтверждающих их работоспособность, а также для формирования отчетов о наличии ошибок при передаче тестовой информации через волоконно-оптическую линию передачи за различные интервалы времени и передачи сформированных отчетов по тестированию волоконно-
оптической линии передачи, а также отчетов о работоспособности каждого из блоков устройства на выход устройства.
Недостатками этого устройства являются:
- функциональная ограниченность применения, обусловленная назначением полезной модели-прототипа, а именно: только диагностикой ВОЛС в штатном режиме работы системы при условии воздействия внешних возмущающих факторов;
- отсутствие возможности оперативно тестировать функциональные модули цифрового DWDM оборудования.
- необходимость разработки специализированных оптических передатчиков и приемников, программируемых на диагностические тесты для контроля именно тестируемой системы.
В совокупности это определяет высокую стоимость и сложность устройства.
Задачей предлагаемой полезной модели является автоматизированное тестирование параметров оптических функциональных блоков оборудования многоканальных DWDM систем (Dense Wavelength Division Multiplexing - плотное мультиплексирование с разделением по длине волны)
Техническим результатом является значительное снижение трудоемкости и уменьшение времени процесса измерений с одновременным уменьшением вероятности некорректных результатов при измерениях параметров оптических функциональных модулей оборудования многоканальных DWDM систем.
Указанная задача достигается тем, что устройство для автоматизированного тестирования многоканальных оптических функциональных модулей оборудования цифровых волоконно-оптических систем передачи информации характеризуется наличием коммутатора оптических сигналов, источника тест-сигналов, оптического переключателя, интерфейса, причем источник тест-сигналов и оптический переключатель соединены с коммутатором
оптических сигналов, а интерфейс соединен с входами управления коммутатора, источника тест-сигналов и оптического переключателя.
Структурная схема полезной модели представлена в виде Фиг. 1.
Структурная схема измерительной установки с использованием полезной модели представлена в виде Фиг. 2.
Устройство для автоматизированного тестирования многоканальных оптических функциональных модулей оборудования цифровых волоконно-оптических систем передачи информации характеризуется наличием коммутатора оптических сигналов 1, источника тест-сигналов 2, оптического переключателя 3, интерфейса 4, причем источник тест-сигналов 2 и оптический переключатель 3 соединены с коммутатором оптических сигналов 1, а интерфейс 4 соединен с входами управления коммутатора оптических сигналов 1, источника тест-сигналов 2 и оптического переключателя 3.
Коммутатор оптических сигналов 1 представляет собой комбинацию оптических переключающих модулей.
Источник тест-сигналов 2 представляет собой блок лазерных излучателей, работа которых управляется командами от интерфейса 4.
Оптический переключатель 3 представляет собой набор переключателей, управляемых командами, поступающими от интерфейса 4.
Интерфейс 4 представляет собой логическую интегральную схему, содержащий унифицированную программу управления коммутатором оптических сигналов 1, источником тест-сигналов 2 и оптическим переключателем 3. Программа обеспечивает реализацию циклического перебора заданных измерительных процедур по всем рабочим длинам волн в тестируемом диапазоне длин волн, а также по всем портам коммутатора оптических сигналов 1.
Полезная модель работает следующим образом.
Первый этап - формируем тест-сигнал. Для этого интерфейс 4 выдает исполнительную команду источнику тест-сигналов 2 на включение лазера с длинной волны λ1 начального канала из диапазона тестируемого длин волн.
Сигнал с длинной волны λ1 от источника тест-сигналов 2 поступает на вход коммутатора оптических сигналов 1.
Одновременно интерфейс 4 передает команду управления на коммутатор оптических сигналов 1 для перенаправления сигнала с длинной волны λ1 через коммутатор оптических сигналов 1 на вход оптического переключателя 3. Интерфейс 4 подает команду на оптический переключатель 3 на его переключение на соответствующий оптический выход.
Второй этап - проводим измерения по 1 порту коммутатора оптических сигналов 1.
Интерфейс 4 подает команду коммутатору оптических сигналов 1 на перенаправление сигнала с длинной волны λ1 на первый выходной порт коммутатора 1. Сигнал отклик на сигнал с длинной волны λ1 пришедший на первый входной порт коммутатора оптических сигналов 1 через коммутатор оптических сигналов 1 перенаправляется на вход оптического переключателя 3. Оптический переключатель 3 перенаправляет сигнал с длинной волны λ1 на соответствующий оптический выход, установленный на 1 этапе.
Третий этап - проводим измерения по 2 порту коммутатора оптических сигналов 1.
Интерфейс 4 подает команду коммутатору оптических сигналов 1 на перенаправление сигнала с длинной волны λ1 на второй выходной порт коммутатора 1. Сигнал отклик на сигнал с длинной волны λ1 пришедший на второй входной порт коммутатора оптических сигналов 1 через коммутатор 1 перенаправляется на вход оптического переключателя 3. Оптический переключатель 3 перенаправляет сигнал с длинной волны λ1 на соответствующий оптический выход, установленный на 1 этапе.
Число измерений определяется необходимостью проведения измерений прохождения сигнала с длинной волны λ1 по всем портам коммутатора оптических сигналов 1, а также по всем оптическим выходам оптического переключателя 3.
На этом 1 цикл работы полезной модели с первой длинной волны λ1 заканчивается.
Для дальнейших измерений начинаем второй цикл с длинной волны λ2.
Интерфейс 4 выдает исполнительную команду источнику тест-сигналов 2 на включение лазера с длинной волны λ2 следующего канала всего диапазона тестируемого длин волн с длинной волны λ2. Затем все процедуры первого цикла повторяются. Число измерений определяется необходимостью проведения измерений прохождения сигнала с длинной волны λ2 по всем портам коммутатора оптических сигналов 1, а также по всем оптическим выходам оптического переключателя 3.
Число циклов измерения определяется необходимостью проведения измерений по всем длинам волн, определенным исходными данными на тестирование, находящейся в памяти логической интегральной схемы интерфейса 4.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения и демонстрирует возможность достижения технического результата.
Рассмотрим работу предлагаемой полезной модели (смотри фигуру 2) на примере несложного измерительного комплекса, алгоритм которого предусматривает измерения оптических параметров мультиплексора ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer - реконфигурируемый оптический мультиплексор ввода-вывода каналов), как одного из ключевых функциональных блоков в составе узлов высокоскоростных DWDM сетей.
Перед началом измерений собираем измерительную установку.
Для этого к входным (l…m) и выходным портам (1…n) коммутатора оптических сигналов 1 подключаем соответственно выходные и входные порты объекта контроля 5, в данном случае ROADM-1/4, входящий в состав оборудования ОПТИПАК.
Выходные порты оптического переключателя 3 подключаем соответственно к оптическим входам контрольно-измерительной аппаратуры: оптического спектр-анализатор 6, фиксирующего длину рабочей волны, ширину
спектра канального сигнала, оптическое отношение сигнал/шум (OSNR); измерителя оптической мощности (ИМО) 7, фиксирующий уровни оптической мощности на каждом этапе процесса тестирования модуля; измерителя хроматической дисперсии (CD) и поляризационной модовой дисперсии (PMD) 8. Электрические выходы контрольно-измерительной аппаратуры подключаем к входным разъемам переключателя 9. Подключаем ЭВМ 10 к интерфейсу 4 и к переключателю 9. Загружаем в ЭВМ 10 программу «Супертел NMS-v3». Оператор с помощью ЭВМ 10 подает команду старта управляющей программы в интерфейсе 4, установку рабочих параметров тестируемого объекта 5 и контролирует результаты измерения.
Измерительный комплекс, включающий полезную модель, работает следующим образом.
Интерфейс 4 дает команду источнику тест-сигнала 2 на включение процесса первого цикла измерений для длины волны λ1 (для ОПТИПАК 1529.16 нм). Одновременно интерфейс 4 передает команду управления на коммутатор оптических сигналов 1 для перенаправления сигнала с длинной волны λ1 в оптический переключатель 3. С выхода оптического переключателя 3 сигнал с длиной волны λ1 поступает на вход оптического спектр-анализатора 6, в котором производится измерение длины волны, ширины спектральной линии и отношение сигнал/шум (OSNR). Эти результаты в виде электрических сигналов через переключатель 9 направляются на ЭВМ в программу «Супертел NMS-v3» для формирования таблиц. Затем интерфейс 4 подает команду коммутатору оптических сигналов 1 на перенаправление сигнала с длинной волны λ1 на первый выходной порт коммутатора 1, который соединен с 1 входным портом объекта контроля 5. Пройдя объект контроля 5 отклик тест-сигнал λ1 возвращается на 1 входной порт коммутатора оптических сигналов 1. Далее отклик тест-сигнал λ1 поступает на вход оптического переключателя 3. С выхода оптического переключателя 3 отклик тест-сигнал λ1 поступает на вход оптического спектр-анализатора 6, в котором производится измерение длины волны, ширины спектральной линии и
отношение сигнал/шум (OSNR). Эти результаты в виде электрических сигналов через переключатель 9 направляются на ЭВМ в программу «Супертел NMS-v3» для формирования таблиц, в которых отражается разница в измеренных параметров тест-сигнал λ1 и отклика тест-сигнал λ1 сигнала. В зависимости от поставленной задачи интерфейс 4 передает на оптический переключатель 5 команды на перенаправление отклика тест-сигнал λ1 с оптического спектра-анализатора 6, на измеритель оптической мощности (ИМО) 7 или на измеритель хроматической дисперсии (CD) и поляризационной модовой дисперсии (PMD) 8. Измеренные параметры через переключатель 9 направляются в программу «Супертел NMS-v3» для обработки и формирования таблиц.
Мы прошли измерения с длиной волны λ1 и первым портом коммутатора оптических сигналов 1.
Число циклов измерения определяется необходимостью проведения измерений по всем длинам волн, выходным портам коммутатора оптических сигналов 1, выходов оптического переключателя 3, определяемых исходными данными на тестирования, которые находятся в памяти логической интегральной схемы интерфейса 4.
В связи с тем, что только спектр в S-диапазоне DWDM систем состоит из 100 длин волн, применение унифицированного устройства (предложенной полезной модели) вместо ручной коммутации сигналов уменьшает вероятность некорректных результатов при измерениях параметров оптических функциональных модулей оборудования многоканальных DWDM систем.
Все измерения проходятся в автоматическом режиме, чем значительно снижается трудоемкость и уменьшается время процесса измерений.
Это подтверждает целесообразность использования в таких случаях предлагаемой полезной модели. Особенно полезным может стать ее применение при серийном производстве тестируемых изделий.