Устройство контроля волоконно-оптических линий

Устройство контроля волоконно-оптических линий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройствам контроля потерь в волоконно-оптических линиях передачи (ВОЛП) и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации (ТСЗИ) ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории.

Известен «Приемо-передающий блок волоконно-оптической системы передачи информации» (см. патент России №2239286 опубликован в БИ №30 от 27.10.2004 г.) Устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству контроля и поэтому выбрано в качестве прототипа. Приемо-передающий блок содержит устройство управления излучателем, контрольный фотодетектор, последовательно соединенные приемный оптоэлектронный модуль, полосовой фильтр, усилитель с автоматической регулировкой усиления, детектор уровня, микроконтроллер, устройство сигнализации, а также последовательно соединенные передающий оптоэлектронный модуль и цифровой генератор. Устройство работает следующим образом. Входные информационные сигналы поступают на вход устройства управления излучателем, где формируется ток модуляции излучателя информационными сигналами. Величина тока может регулироваться по управляющему входу. Выходной сигнал устройства суммируется с током постоянного смещения и контрольным сигналом. Полученная сумма поступает на излучатель, который излучает оптический сигнал. Часть оптического сигнала поступает на контрольный фотодетектор, который преобразует входной оптический сигнал в электрический сигнал. С выхода фотодетектора сигнал поступает в две цепи: стабилизации средней оптической мощности излучателя и стабилизации амплитуды информационного и контрольного сигналов. Цепь стабилизации средней мощности содержит интегратор и регулятор-сумматор. Интегратор формирует сигнал рассогласования средней излучаемой мощности от заданной величины. Выходной сигнал поступает на вход устройства, которое регулирует ток через излучатель, стремясь уменьшить рассогласование до минимума. Одновременно с этим устройство производит модуляцию постоянного тока переменным током контрольного сигнала, который формируется цифровым генератором и преобразуется в аналоговую форму цифроаналоговым преобразователем (ЦАП). Цепь стабилизации амплитуды информационного и контрольного сигналов состоит из полосового фильтра, детектора, блока управления. Полосовой фильтр выделяет из сигнала контрольного фотодетектора контрольный сигнал, который детектором преобразуется в постоянный сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде контрольного сигнала на входе. По входному уровню блок управления формирует постоянные уровни управления опорным напряжением ЦАП и устройством управления излучателем. Токи модуляции излучателя изменяются таким образом, чтобы свести к минимуму рассогласование входного постоянного сигнала с заданным напряжением. Кроме того, блок имеет управляющий вход, по которому поступает постоянный сигнал разрешения передачи из устройства контроля. В случае отсутствия этого сигнала блок не подает на ЦАП и устройство контроля постоянные уровни, блокируя тем самым передачу информационных и контрольных сигналов. После прохождения по волоконно-оптической линии передачи оптические сигналы попадают на приемный оптоэлектронный модуль (ПРОМ), который имеет в своем составе фотодетектор и усилитель фототока. На выходе ПРОМ формируется аналоговый сигнал, пропорциональный входному оптическому сигналу, который поступает на усилитель информационных сигналов и фильтр нижних частот. Усилитель представляет собой полосовой усилитель, полоса которого соответствует полосе информационных сигналов и может иметь в своем составе автоматическую регулировку усиления (АРУ). На выходе устройства - усиленные до требуемой амплитуды информационные сигналы. Устройство решения формирует на выходе цифровые информационные сигналы в требуемом формате.

Сигнал, поступающий на фильтр нижних частот, фильтруется таким образом, чтобы отделить контрольный сигнал от информационного сигнала. Далее, после усиления и фильтрации верхних частот, выделенный контрольный сигнал поступает на детектор уровня, который преобразует амплитуду контрольного сигнала в сигнал постоянного уровня. После этого с помощью фильтра выделяется требуемая полоса контроля. С выхода фильтра сигнал постоянного уровня поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который формирует цифровой сигнал, поступающий для анализа в цифровой блок контроля. Блок анализирует изменения входного цифрового сигнала таким образом, что выделяется опасный сигнал, соответствующий попытке съема информации с волоконно-оптической линии передачи. В этом случае формируется сигнал тревоги, который поступает на звуковой излучатель и световой индикатор. На выходе блока снимается постоянный сигнал разрешения. В случае отсутствия опасного сигнала на выходе блока поддерживается постоянный уровень разрешения. Световой индикатор отражает текущее состояние контролируемых параметров.

Недостатком вышеуказанного устройства является отсутствие универсальности к параметрам передаваемых информационных сигналов.

Решаемой технической задачей является создание универсального по отношению к стандартам и скоростям передачи устройства контроля волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) информации ограниченного доступа.

Достигаемым техническим результатом является создание устройства контроля ВОЛП, независимого от параметров информационных сигналов: скорости передачи и способа кодирования.

Для достижения технического результата в устройстве контроля волоконно-оптических линий, содержащем передающий оптоэлектронный модуль, вход которого соединен с выходом цифрового генератора и последовательно соединенные приемный оптоэлектронный модуль, усилитель с автоматической регулировкой усиления, полосовой фильтр, детектор уровня, микроконтроллер, устройство сигнализации, новым является то, что дополнительно введены оптический коммутатор, первый и второй оптические ответвители, согласующее устройство, выход которого соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, а вход - с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен с входом управления оптического коммутатора, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, а оптический вход соединен с выходом первого оптического ответвителя, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом передающего оптоэлектронного модуля, оптический вход второго оптического ответвителя является оптическим входом устройства с волоконно-оптической линии, первый выход второго оптического ответвителя соединен со входом приемного оптоэлектронного модуля, а выход является выходом устройства.

Введение оптического коммутатора, первого и второго оптических ответвителей и согласующего устройства позволяет сделать устройство контроля волоконно-оптических линий универсальным за счет того, что оно пропускает через себя транзитом передаваемые и принимаемые с волоконно-оптической линии информационные оптические сигналы с минимальными потерями, при этом в полной мере осуществляет контроль волоконно-оптических линий.

На фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого устройства. Устройство контроля волоконно-оптических линий содержит последовательно соединенные приемный оптоэлектронный модуль 10, усилитель с автоматической регулировкой усиления 11 полосовой фильтр 12, детектор уровня 13, микроконтроллер 14, устройство сигнализации 15, а также последовательно соединенные передающий оптоэлектронный модуль 5 и цифровой генератор 6, оптический коммутатор 2, первый и второй оптические ответвители 3 и 8, согласующее устройство 16, выход которого соединен со вторым входом усилителя 12 с автоматической регулировкой усиления, а вход - с первым выходом микроконтроллера 14, второй выход которого соединен с входом управления оптического коммутатора 2, оптический выход которого является выходом 4 устройства в волоконно-оптическую линию, а оптический вход соединен с выходом первого оптического ответвителя 3, первый вход которого является входом 1 устройства, а второй вход соединен с выходом передающего оптоэлектронного модуля 5, оптический вход второго оптического ответвителя является оптическим входом 7 устройства с волоконно-оптической линии, первый выход второго оптического ответвителя соединен со входом приемного оптоэлектронного модуля 10, а выход является выходом 9 устройства.

На фиг.2 представлена схема включения заявляемого устройства в состав защищенной ВОСП: 17 - приемное (R) и передающее (Т) устройства ВОСП; 18 - волоконно-оптические линии (ВОЛ); 19 - устройства контроля; 20 - оптические шнуры.

Заявляемое устройство работает следующим образом. На оптический вход 1 (фиг.1) от передатчика ВОСП поступают информационные оптические сигналы, которые через оптические ответвитель 3 и коммутатор 2 поступают на оптический выход в линию 4. Одновременно в ВОЛП через ответвитель 3 поступают контрольные оптические сигналы, которые формируются цифровым генератором 6 и ПОМ 5. После прохождения по ВОЛП оптические сигналы поступают на вход устройства 7 и через ответвитель 8, из которого 99-90% мощности сигнала поступает на оптический выход устройства - 9. От 1 до 10% мощности сигнала поступает на оптический вход ПРОМ 10, где преобразуется в электрический сигнал. Из сигнала с помощью полосового фильтра 12 выделяется одночастотный контрольный сигнал, который усиливается усилителем 11 и детектируется детектором 13. В результате на вход микроконтроллера 14 поступает контрольный уровень, величина которого пропорциональна амплитуде контрольного сигнала. Микроконтроллер 14 через устройство 16 управляет величиной коэффициента усиления усилителя 12, устанавливая заданную величину контрольного уровня на своем входе вне зависимости от коэффициента передачи ВОЛП. После установки уровня и включения в режим контроля на электрический вход управления оптического коммутатора 2 подается сигнал разрешения передачи информационных сигналов. Если микроконтроллер 14 обнаруживает попытку отвода оптического сигнала из ВОЛП, то он снимает сигнал разрешения с коммутатора 2 и включает устройство тревожной сигнализации 15.

Для подтверждения работоспособности заявляемого устройства и экспериментального определения параметров были собраны два макета. В качестве передающего и приемного модулей были использованы ПОМ-360 и ПРОМ-364, генератор на микроконтроллере PIC16C622, оптический коммутатор OSW-11-135-09-0,3-FC/PC оптические ответвители WBC-12-135-50-0-00-FC-D, WBC-12-135-02-0-00-FC-D, фильтр, усилитель и детектор на операционных усилителях 140УД17, микроконтроллер PIC16C717, устройство сигнализации на пъезозвонке SMA-24. Макеты устройств были включены в соответствии со схемой (фиг.2) в состав ВОСП, осуществляющую дуплексную связь двух компьютеров со скоростью 125 Мбит/с. Испытания макета устройства подтвердили его работоспособность в составе ВОСП.

Устройство контроля волоконно-оптических линий, содержащее передающий оптоэлектронный модуль, вход которого соединен с выходом цифрового генератора, и последовательно соединенные приемный оптоэлектронный модуль, усилитель с автоматической регулировкой усиления, полосовой фильтр, детектор уровня, микроконтроллер, устройство сигнализации, отличающееся тем, что дополнительно введены оптический коммутатор, первый и второй оптические ответвители, согласующее устройство, выход которого соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, а вход - с первым выходом микроконтроллера, второй выход которого соединен с входом управления оптического коммутатора, оптический выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, а оптический вход соединен с выходом первого оптического ответвителя, первый вход которого является входом устройства, а второй вход соединен с выходом передающего оптоэлектронного модуля, оптический вход второго оптического ответвителя является оптическим входом устройства с волоконно-оптической линии, первый выход второго оптического ответвителя соединен со входом приемного оптоэлектронного модуля, а выход является выходом устройства.