Устройство контроля цифровых световодных систем передачи информации

Изобретение относится к техникесвязи и является усовершенствованиемизобретения по авт. св, У 1319290.Цель изобретения - повышение до 5стоверности контроля.На чертеже представлена Функцио"нальная электрическая схема устройства контроля цифровых световодныхсистем передачи информации вместе с 1 Оэлементами световодных систем.К элементам световодных системотносятся оптическое волокно 1, лавинный Фотодиод 2, резистор 3, первый 4 и второй 5 усилители и выпрямитель 6,Устройство контроля содержит первый элемент 7 задержки, первый сумматор 8, с первого по седьмой элементы 9 - 15 опорного напряжения, 2 Опервый 16, второй 17 и третий 18 интеграторы, первый элемент И 19, с первого по четвертый элементы 20 - 23вычитания, первый 24 и второй 25ключи, элемент ИЛИ 26, первый 27 и 25второй 28 элементы запрета, с первого по пятый компараторы 29 - 33, пороговый элемент 34, детектор 35, блок36 отображения, блок 37 управленияуровнем шума, генератор 38 шума, тре Отий 39, четвертый 40, пятый 41., шестой 42 ключи, второй сумматор 43,восьмой 44 и девятый 45 элементыопорного напряжения, четвертый интегратор 46, шестой 47 и седьмой 48 компараторы, формирователь 49 временныхинтервалов, второй элемент 50 задержки, второй элемент И 51.Устройство работает следующим образом. 40Падающий с оптического волокна 1на чувствительную поверхность лавинного фотодиода 2 цифровой оптическийсигнал преобразуется в последовательность электрических импульсов, которые создают падение напряжения нарезисторе 3. Это напряжение усиливается первым усилителем 4 до уровня,при котором возможна обработка сигнала, Система автоматической регулиров Оки усиления (АРУ), включающая в себявыпрямитель 6 и второй усилитель 5,поддерживает постоянный средний уровень сигнала на выходе первого усилителя 4. Сигнал с выхода первогоусилителя 4 поступает на пороговыйэлемент 34, где реализуется процедура обнаружения информационных посылок на основе метода однократного отсчета, Одновременно сигнал с выхода первого усилителя 4 подается на элемент 7 задержки, где происходит задержка сигнала на время д, заключенное в пределах тактового интервала, и на вход четвертого интегратора 46.Четвертый интегратор 46 и шестойкомпаратор 47 предназначены для регистрации сигнала "Нажатие, который возникает при вхождении в связь оконечной аппаратуры (телеграфный аппарат, устройство обработки сигналов передачи данных и т,д,) в начале сеанса связи по причине отказа оптического передатчика, неправильной коммутации световодных линий, появления помех и т.д. Формирователь 49 интервала времени предназначен для формирования сигналов управления интегратором 46, Интервал времени формирователя 49 выбирается исходя из требований, предъявляемых к точности регистрации сигнала Нажатие . При появлении на выходе усилителя 4 смеси сигнала и шума пороговый элемент 34 формирует сигнал, который запускает формирователь 49 интервала времени и разрешает интегрирование интегратором 46. Окончание интегрирования происходит по сигналу, поступающему с выхода Формирователя 49 на второй управляющий вход интегратора 46. Сигнал, с выхода четвертого интегратора 46 поступает на первый вход шестого компаратора 47, на второй вход которого поступает пороговое напряжение от восьмого элемента опорного напряжения,Таким образом, если в начале сеан" са связи при вхождении в связь появляется сигнал "Нажатие 1, то на выходе шестого компаратора 47 появляется сигнал логической "1", закрывающий третий и четвертый ключи 39 и 40, и локализация неисправностек ЦССПИ не производится, Логическая "1" с выхода компаратора 47 сигнализирует о необходимости осуществить проверку оконечной аппаратуры, проконтролировать правильность коммутации при необходимости измерить характеристики световодных линий. По восстановлении ЦССПИ на управляющий вход устройства поступает сигнал "ЦССПИ восстановлена", который опрокидывает Формирова" тель 49 интервала времени, При отсутствии сигнала "Нажатие" ключи 39 и10 15 20 г 5 30 35 40 45 50 55 5 15940 открыты. Запуск формирователя 49интервала времени не осуществляется,так как его элементы счета заполненытактовыми импульсами, Задержанный на,1 с сигнал поступает на вход второгоключа 25, на другой его вход поступает управляющее напряжение с выходапорогового элемента 34, Второй ключ25 разделяет сигнал на входе на двепоследовательности сигналов, соответствующие реализациям смеси сигнала ишума при приеме единичной и нулевойинформационных посылок.С первого выхода второго ключа 25сигнал поступает на вход первого интегратора 16, на выходе которого появляется напряжение, соответствующеесреднему значению его входного напряжения, т.е. математическое ожиданиесигнала щ при приеме единичной информационной посылки. С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает на вход второго интегратора 17,па выходе которого появляется напряжение, соответствующее среднему значению сигнала, т.е. математическоеожидание сигнала щ при приеме нулевой информационной посылки, С второго выхода второго ключа 25 сигнал поступает также на вход детектора 35,имеющего квадратичную вольт-амперную характеристику, С выхода детектора 35 сигнал поступает на вход третьего интегратора 18, на выходе которого появляется напряжение, соответствующее дисперсии сигнала 6",", т.е.соответствующее дисперсии шумов приприеме нулевой информационной посылки при увеличении затухания оптического волокна 1. В этом случае среднеезначение напряжения при приеме нулевой информационной посылки щ остаетося неизменным, а величина щ уменьшается. Напряжения, соответствующиещ 1 и що, с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов поступают навходы четвертого элемента 23,Разностный сигнал с его выхода подается на первый вход первого компаратора 29, на второй вход которогоподается пороговое напряжение от первого элемента 9 опорного напряжения.Таким образом, при увеличении затухания оптического волокна 1 разность(щ, - щ) уменьшается и при достижении пороговой величины первый компаратор 29 формирует логическую "1" -сигнал увеличения затухания оптичвс 8184 6 кого волокна 1. Этот сигнал проходит через первый элемент 27 запрета и ре; гистрируется в блоке 36 отображения.Обрыв оптического волокна 1. При обрыве оптическая мощность не попадает на вход лавинного фотодиода 2 и вследствие работы АРУ устанавливается предельно большой коэффициент лавинного умножения. Электронно-дырочные пары, обусловленные темповым током лавинного фотодиода 2, эффективно размножаются посредством механизма ударной ионизации и усиливаются первым усилителем 4. При этом математическое ожидание сигнала щ значительно превышает значение щ прио нормальной работе. Напряжение, соответствующее математическому ожиданию щ , формируется на выходе сумматора +8 при подаче на его входы сигналов с выходов первого 16 и второго 17 интеграторов. Напряжение с. выхода сумматора 8 поступает на первый вход второго компаратора 30На второй вход второго компаратора 30 подается пороговое напряжение с второгоэле мента 10 опорного напряжения, При обрыве оптического волокна 1 вследствие указанных механизмов значение напряжения щ увеличивается до тех пор, пока не достигает порогового значения, При этом второй компаратор 30 формирует сигнал, свидетельствующий об обрыве оптического волокна 1. Неисправность лавинного фотодиода 2, При указанной неисправности темновой ток практически равен нулю и напряжение на выходе первого усилителя 4 обусловлено лишь его тепловымн и собственными шумами. Математическое ожидание що такого шумового напряжения равно нулю, что и может быть признаком неисправности лавинного фотодиода 2. Напряжение, соответствующее математическому ожиданиюнапряжения на выходе первого усилителя 4, формируется на выходе второгоинтегратора 17, Затем это напряжениеподается на первый вход пятого компаратора 33, на второй его вход подается пороговое напряжение от седьмого элемента 15 опорного напряжения.При неисправности в лавинном фотодиоде 2 математическое ожидание при приеменулевой информационной посыпки уменьшается и при достижении величины порогапятый компаратор 33 выдает сигнал вблок 36 отображения о неисправностилавинного Фотодиода 2,Неисправность первого усилителя 4,В этом случае усиление усилителя 45значительно уменьшается и, следовательно, мощность шумов на его выходеблизка к нулю. Это служит признакомнеисправности. Для определения мощности шумов среднеквадратическое отклонение напряжения Ь"+ ) напряжениес выхода пятого компаратора 33 поступает на первый ключ 24, который замыкается и шунтирует лавинный Фотодиод2, При этом на выходе третьего интегратора 18 появляется напряжение, соответствующее среднеквадратичному отклонению напряженияна выходепервого усилителя 4, Это напряжениепоступает на первый вход четвертогокомпаратора 32, на.второй вход кото-рого с пятого элемента 13 опорногонапряжения подается пороговое напряжение. При неисправности первого усилителя 4 среднеквадратическое значение его собственных шумов становитсяменьше порогового напряжения. Четвертый компаратор 32 формирует сигнал,соответствующий неисправности первого усилителя 4. Этот сигнал проходитчерез второй элемент 28 запрета ирегистрируется в блоке 36 отображения.Появление остаточного потока навыходе оптического передатчика. Соответствующие этому случаю математические ожидания при приеме нулевой иединичной информационных посылок щ,и щ, увеличиваются на одну и ту жевеличину, Для определения такого увеличения сигналы с выходов первого 16 4 Ои второго 17 интеграторов подаютсясоответственно на третий и первыйэлементы 22 и 20, На вторые входыпервого и третьего элементов 20 и 22подаются пороговые напряжения соответственно с четвертого 12 и шестого14 элементов опорных напряжений. Припоявлении остаточного потока увеличиваются величины щ и щ . При достижении ими пороговых напряжений с выхода элемента И 19 поступает сигналв блок 36 отображения, свидетельствующий о появлении остаточного потока,Неполное гашение оптического сигнала во внешнем оптическом модуляторе,35При неполном гашении величина щ, увеличивается при неизменной щчто вызывает увеличение количества ошибокпри приеме информационных посылок. Для определения этой неисправности используются первый и третий элементы 2 С и 22,на другие входы которгцх с четвертого 12 и шестого 14 элементов опорного напряжения подаются опорные сигналы. Сигналы с выходов первого и третьего элементов 20 и 22 поступают на входы второго элемента 21, разностный сигнал с выхода которого поступает на первый вход третьего компаратора 31, На второй вход третьего компаратора 31 поступает сигнал с третьего элемента 11 опорного напряжения. При появлении неполного гашения оптического сигнала величина що увеличивается, при достижения порогового значения третий компаратор 31 формирует сигнал неисправности,Прогнозирование неисправностей в основных Функциональных узлах ЦССПИ осуществляется следующим образом.При отсутствии отказов оптического волокна, оптического передатчика и оптического приемника на выходах зле= мента 28 запрета, второго 30, пятого 33 и третьего 31 компараторов, элемента И 19 и первого элемента 27 запрета появляются сигналы "Норка", которые поступают на вход второго элемента И 51. Сигнал с выхода элемента И 51 открывает третий ключ 39 и запускает блок 37 управления уровнем шума, Блок 37 предназначен для управления уровнем шума генератора 38 шума по сигналам "Норма", поступающим с выхода элемента И 51. Изменяемыйступенчато уровень шума поступает через открытый ключ 41 на второй вход сумматора 43, где суммируется с преобразованным оптическим сигналом корреспондента, В дальнейшем локализация неисправностей осуществляется аналогично, При появлении на входах второго элемента И 51 хотя бы одного сигнала "Авария" на его выходе Формируется сигнал, который закрывает ключ 41, останавливает с помощью блока 37 перестройку уровня шума и открывает шестой ключ 42. Сигнал, характеризующий уровень дополнительного шума, при котором возникает отказ, поступает на первый вход седьмого компаратора 48, на второй вход которого поступает пороговое напряжение с выхода девятого элемента 45 опорного напряжения. При превышении уровня дополнительного шума заданным на10 84 Составитель В.КурковРедактор С,Пекарь Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская Заказ 302 Тираж 528 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 9 15981 выходе компаратора 48 формируется сигнал "Прогнозирование аварии", ко-, торый регистрируется блоком 36 отображения. Время задержки второго элемента 50 выбрано исходя из достоверности сравнения уровня дополнительного шума со значением, установленным с помощью элемента 45. По истечении данного времени сигнал с выхода элемента И 51 поступает на вход блока 37, который устанавливает уровень шума, равный нулю.Для последовательного определения неисправностей в, блоках ЦССПИ вводится приоритет: при неисправностях оптического передатчика (проявление остаточного потока или неполное гашение оптического сигнала) с помощью элемента ИЛИ 26 на первый элемент 20 запрета подается сигнал, запрещающий прохождение сигнала "Увеличение затухания оптического волокна 1" на вход блока 36 отображения. На выходе второго элемента 28 запрета сигнал о 25 неисправности первого усилителя 4 может появиться лишь в том случае, если с пятого компаратора 33 на вход второго элемента запрета подан сигнал Неисправность лавинного фотодио да 2". Формула изобретенияУстройство контроля цифровых световодных систем передачи информации по авт. св, У 1319290. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, вход устройства соединен с входом порогового элемента через введенный второй 4 О сумматор, а выходы порогового элемента и первого элемента задержки соединены с первым и вторым входами второго ключа через введенные третий и четвертый ключи, введены последовательно соединенные второй элемент И, второй элемент задержки, блок управления уровнем шума, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, генератор шума и.пятый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход соединен с вторым входом второго сумматора, последовательно соединенные четвертый интегратор, вход и вход запуска которого соединены соответственно с входом и вторым выходом порогового элемента, и шестой компаратор, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, формирователь временных интервалов, вход которого является управляющим входом устройства, второй вход соединен с вторым выходом порогового элемента, а выход соединен с входом остановки четверто го компаратора, последовательно соединенные шестой ключ, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента И, а вход соединен с выходом генератора шума, и седьмой компаратор, выход которого соединен с седьмым входом блока отображения, все входы которого объединены с входами второго элемента И, и восьмой и девятый элементы опорного напряжения, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами шестого и седьмого компараторов.