RU2362271C1 - Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access - Google Patents
Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362271C1 RU2362271C1 RU2007140602/09A RU2007140602A RU2362271C1 RU 2362271 C1 RU2362271 C1 RU 2362271C1 RU 2007140602/09 A RU2007140602/09 A RU 2007140602/09A RU 2007140602 A RU2007140602 A RU 2007140602A RU 2362271 C1 RU2362271 C1 RU 2362271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- output
- input
- cable
- communication
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике волоконно-оптической связи и может быть использовано для передачи информации на участках систем связи, на которых необходимо выявление не только факта, но и предпосылок возникновения аварийных ситуаций различной природы происхождения.The invention relates to fiber-optic communication technology and can be used to transmit information in areas of communication systems where it is necessary to identify not only the fact, but also the prerequisites for emergencies of various origins.
В частности, к таким участкам системы связи относятся:In particular, such areas of the communication system include:
- линии привязки к сетевым узлам связи единой системы электросвязи Российской федерации (ЕСЭ РФ) стационарных узлов связи пунктов управления различных ведомств и органов исполнительной власти;- binding lines to network communication nodes of the unified telecommunication system of the Russian Federation (ESE RF) of stationary communication nodes of control centers of various departments and executive authorities;
- линии привязки и внутриузловые линии связи мобильных узлов связи, используемых для резервирования стационарных узлов связи или развертывания мобильных (полевых) пунктов управления в чрезвычайных условиях и др.- binding lines and intra-site communication lines of mobile communication nodes used to reserve stationary communication nodes or deploy mobile (field) control points in emergency conditions, etc.
Повышение живучести и разведзащищенности самих мобильных (полевых) средств и узлов связи в целом достигается рассредоточением на местности их аппаратных, при этом резко увеличивается количество и длина внутриузловых кабельных линий связи и резко усложняется задача охраны этих линий связи и обнаружения попыток несанкционированного доступа к информации, передаваемой по этим линиям связи. В этих условиях значение решения задач обнаружения и предотвращения возможных попыток несанкционированного доступа к кабелям связи и информации, передаваемой по этим кабелям, резко возрастает (Рунеев А.Ю. и др. Некоторые взгляды на построение системы пунктов управления общевойсковыми объединениями в начале XXI века, "Телекоммуникационные технологии", 1999 г., выпуск 1. Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций: электронное учебное пособие, www.obzh.ru).An increase in the survivability and intelligence protection of the mobile (field) means and communication nodes themselves is generally achieved by dispersing their hardware on the ground, while the number and length of intra-node cable communication lines increases sharply and the task of protecting these communication lines and detecting attempts of unauthorized access to information transmitted is sharply complicated. on these lines of communication. Under these conditions, the importance of solving the problems of detecting and preventing possible attempts of unauthorized access to communication cables and information transmitted through these cables is growing sharply (A. Runev and others. Some views on the construction of a system of control centers for combined arms associations at the beginning of the XXI century, " Telecommunication technologies ", 1999,
В условиях протяженных линий привязки и внутриузловых волоконно-оптических линий связи выявление источников и мест возникновения аварийных ситуаций крайне затруднено, так как охрана на всем их протяжении практически не может быть организована. В известных волоконно-оптических системах передачи (ВОСП), используемых для оснащения линий привязки и внутриузловых линий мобильных (полевых) узлов связи, системы контроля технического состояния и обнаружения попыток НСД к кабелям связи отсутствуют.Under the conditions of long tie lines and intra-node fiber-optic communication lines, identifying the sources and places of emergencies is extremely difficult, since protection along their entire length can hardly be organized. In the known fiber-optic transmission systems (FOTS) used to equip the tie lines and intra-node lines of mobile (field) communication nodes, there are no systems for monitoring the technical condition and detecting tamper attempts to communication cables.
Внешние воздействия нарушителя на волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) могут быть разделены на две группы - воздействия с целью прекращения функционирования линий связи и воздействия с целью несанкционированного доступа к передаваемой информации или/и ее искажения.External actions of the intruder on the fiber-optic communication line (FOCL) can be divided into two groups - impacts with the aim of terminating the functioning of communication lines and impacts with the aim of unauthorized access to the transmitted information or / and its distortion.
Прекращение функционирования ВОЛС может быть:The termination of the operation of the FOCL may be:
- путем механического разрушения кабелей связи;- by mechanical destruction of communication cables;
- за счет радиационно-наведенных потерь, превысивших допустимые для данной линии связи значения.- due to radiation-induced losses that exceed the permissible values for a given communication line.
В принципе, прекращение функционирования ВОЛС возможно также вследствие статической усталости материала в ходе процесса развития трещин в оптическом волокне во времени.In principle, the termination of the FOCL is also possible due to the static fatigue of the material during the process of development of cracks in the optical fiber over time.
При развертывании мобильных (полевых) средств связи для организации связи между аппаратными используют полевые оптические кабели связи. При каждом развертывании эти кабели испытывают значительные механические нагрузки, статическая усталость волокон развивается значительно быстрее, чем в стационаре и, как следствие ее, возможно увеличение затухания в них до критического.When deploying mobile (field) communication equipment, field optical communication cables are used to organize communication between hardware. During each deployment, these cables experience significant mechanical stresses, the static fatigue of the fibers develops much faster than in a hospital, and as a result of it, the attenuation in them can increase to critical.
Попытки несанкционированного доступа к информации, передаваемой по оптическому кабелю, обнаружить крайне затруднительно, так как современным измерительным устройствам достаточно извлечь из волокна всего 1-5% передаваемой мощности для получения нужной злоумышленникам информации. Этому способствует также и то, что приемопередающее оборудование ВОСП имеет запас по передаваемой мощности и систему автоматического регулирования усиления в аналоговой части станционного оборудования.Attempts to unauthorized access to information transmitted via an optical cable are extremely difficult to detect, since it is sufficient for modern measuring devices to extract only 1-5% of the transmitted power from the fiber to obtain the information that the attackers need. This is also facilitated by the fact that the VOSP transceiver equipment has a reserve of transmitted power and a system of automatic gain control in the analog part of the station equipment.
Отсюда вытекает, что в волоконно-оптических линиях связи специального назначения, создаваемых (развертываемых) для привязки, и стационарных и мобильных узлов связи пунктов управления ведомств к ЕСЭ РФ и на внутриузловых линиях связи рассредоточенных пунктов управления необходимо непрерывно контролировать состояние оптических волокон и на основании результатов этого контроля выявлять внезапно появившиеся неоднородности затухания и идентифицировать причину возникновения этих неоднородностей.It follows that in fiber-optic communication lines for special purposes, created (deployed) for binding, and fixed and mobile communication centers of control points of departments of the RF ESE and on intra-site communication lines of distributed control points, it is necessary to continuously monitor the state of optical fibers and based on the results of this control, to reveal suddenly appeared attenuation inhomogeneities and to identify the cause of these inhomogeneities.
Известны технические решения (например, патент РФ №2128885 от 10.04.99 - "Волоконно-оптическая информационно-диагностическая система передачи"), позволяющие наряду с передачей информации осуществить контроль состояния оптического кабеля, выявить несанкционированный доступ, идентифицировать возникающие дефекты и воздействующие на него внешние факторы, определить место их возникновения и позволяющие обеспечить повышенную надежность в условиях воздействия ионизирующих излучений.Known technical solutions (for example, RF patent No. 2188885 dated 04/10/999 - "Fiber-optic information-diagnostic transmission system"), which, along with the transmission of information, monitor the state of the optical cable, identify unauthorized access, identify emerging defects and external influences factors determining the place of their occurrence and allowing to provide increased reliability under conditions of exposure to ionizing radiation.
Недостатком такой системы является то, что метод фотообесцвечивания волокна путем включения достаточно мощного рубинового лазера резко усложняет процесс фотообесцвечивания, делая его практически труднореализуемым.The disadvantage of this system is that the method of photobleaching of the fiber by turning on a sufficiently powerful ruby laser dramatically complicates the process of photobleaching, making it practically difficult to implement.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому решению является волоконно-оптическая система передачи для чрезвычайных условий (патент РФ №2230435 от 10.06.2004). Наличие рефлектометра, решающего устройства и управляемого оптического усилителя позволяет выявить появление локальных изменений затухания в оптическом волокне и, в случае необходимости, компенсировать его путем увеличения коэффициента усиления управляемого оптического усилителя. Решающее устройство сравнивает результаты последней рефлектограммы с предыдущими, что позволяет оценить причину выявленных неоднородностей и сделать более объективный вывод. Однако возможности по хранению результатов рефлектограмм ограничиваются возможностями самого рефлектометра, что не позволяет выявить все закономерности и динамику изменения затухания в волокне из-за появления его собственных дефектов вследствие деградации волокна. Это может повлиять на принятие решения о наличии или отсутствии попытки несанкционированного доступа (съема информации с оптического волокна) и, вследствие этого, вызвать неправильные действия оперативного состава.Closest in its technical essence to the claimed solution is a fiber-optic transmission system for emergency conditions (RF patent No. 2230435 dated 06/10/2004). The presence of an OTDR, a solver, and a controlled optical amplifier makes it possible to detect the appearance of local changes in the attenuation in the optical fiber and, if necessary, compensate for it by increasing the gain of the controlled optical amplifier. The solver compares the results of the last trace with the previous ones, which allows us to assess the cause of the identified heterogeneities and make a more objective conclusion. However, the possibilities for storing the results of OTDRs are limited by the capabilities of the OTDR itself, which does not allow revealing all the laws and dynamics of attenuation in the fiber due to the appearance of its own defects due to fiber degradation. This can affect the decision on the presence or absence of an attempt of unauthorized access (information retrieval from the optical fiber) and, as a result, cause incorrect actions of the operational staff.
Большинство известных технических решений по обнаружению попыток НСД и изменений затухания в кабеле при воздействии на него механических нагрузок и ионизирующего излучения основаны на измерении с помощью рефлектометров рэлеевского рассеивания - рассеивания оптического излучения на оптических неоднородностях вдоль оптического волокна и микроскопических изменениях плотности волокна (И.Г.Бакланов, Тестирование и диагностика систем связи. ЭКО-ТРЕНДЗ. Москва, 2001 г., А.В.Боос, О.Н.Шухардин, Анализ проблем обеспечения безопасности информации, передаваемой по оптическим каналам связи, и путей их решения, Россия, г.Ростов-на-Дону, Ростовский военный институт РВ; А.Манько, В.Каток, М.Задорожний, Защита информации на волоконно-оптических линиях связи от несанкционированного доступа. Правовое, нормативное и метрологическое обеспечение защиты информации, выпуск 2, 2001 г.).Most of the well-known technical solutions for detecting NSD attempts and changes in attenuation in a cable when exposed to mechanical loads and ionizing radiation are based on measurements using Rayleigh scattering reflectometers - scattering of optical radiation by optical inhomogeneities along the optical fiber and microscopic changes in fiber density (I.G. Baklanov, Testing and diagnostics of communication systems. ECO-TRENDZ. Moscow, 2001, A.V. Boos, O.N. Shukhardin, Analysis of information security problems and transmitted via optical communication channels, and ways to solve them, Rostov-on-Don, Rostov Military Institute of the Russian Federation; A. Manko, V. Katok, M. Zadorozhny, Information protection on fiber-optic communication lines from unauthorized access Legal, regulatory and metrological support for information protection,
Основанные на этих явлениях методы измерения позволяют определить уже произошедшее изменение затухания, появление отражения от неоднородностей, образовавшихся в результате попытки отвода части оптической мощности, т.е. это все обнаружение уже свершившегося факта.Measurement methods based on these phenomena make it possible to determine the change in attenuation that has already occurred, the appearance of reflection from inhomogeneities resulting from an attempt to divert part of the optical power, i.e. this is all a discovery of an accomplished fact.
Метод оптической рефлектометрии наряду с несомненными достоинствами имеет и ряд недостатков, которые в определенных условиях могут сделать невозможным их использование.The method of optical reflectometry, along with the undoubted advantages, also has a number of disadvantages, which under certain conditions can make their use impossible.
Например, зондирующие сигналы рефлектометра могут быть источниками помех для информационного сигнала. При работе рефлектометра на длине волны, отличной от длины волны информационного сигнала, возможно необнаружение внешних воздействий при их целенаправленном воздействии только на длине волны информационного сигнала. Метод оптической рефлектометрии не применим в разветвленных сетях и линиях связи, использующих однонаправленные оптические усилители. Кроме того, рефлектометр является прецизионным дорогостоящим прибором, не предназначенным для постоянного непрерывного использования, что очень важно для ведомственных систем связи, особенно разворачиваемых в чрезвычайных условиях.For example, the OTDR sounding signals can be sources of interference to the information signal. When the OTDR operates at a wavelength different from the wavelength of the information signal, it is possible that external influences cannot be detected when they are targeted only at the wavelength of the information signal. The optical reflectometry method is not applicable in branched networks and communication lines using unidirectional optical amplifiers. In addition, the OTDR is a high-precision precision device, not intended for continuous continuous use, which is very important for departmental communication systems, especially deployed in emergency conditions.
Все известные методы диагностики оптических кабелей, в том числе метод рефлектометрии, имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому оптимальным является комплексное использование нескольких методов, взаимно компенсирующих недостатки каждого.All known methods for diagnosing optical cables, including reflectometry, have their own advantages and disadvantages. Therefore, the optimal is the integrated use of several methods that mutually compensate for the shortcomings of each.
Наиболее перспективными являются методы, обеспечивающие заблаговременное обнаружение действий, в результате которых возможны попытки НСД и обнаружение критического состояния самого оптического волокна вследствие увеличения его затухания еще до допустимых пределов. Увеличение затухания сигналов в оптических волокнах происходит вследствие его старения или вследствие нарушения его механических свойств в процессе сматывания и разматывания полевого кабеля при его прокладке при развертывании мобильного (полевого) узла связи.The most promising methods are those that provide early detection of actions, as a result of which possible tampering and detection of a critical state of the optical fiber itself due to an increase in its attenuation even to acceptable limits. An increase in the attenuation of signals in optical fibers occurs due to its aging or due to a violation of its mechanical properties during the winding and unwinding of the field cable when it is laid when the mobile (field) communication center is deployed.
Обе задачи могут быть решены сходными методами и практически с помощью одних и тех же технических средств. При воздействии на оптический кабель механических нагрузок или сейсмических волн оптическое волокно испытывает деформации, вызывающие изменения в условиях внутреннего отражения распространяющегося оптического излучения, приводящее к изменению частотных, фазовых и геометрических параметров луча на выходе их волокна. Измерения интерференционных изменений и структуры спектра выходящего из оптического волокна излучения позволяют получить полезную информацию, использование которой лежит в основе построения ряда систем охраны периметров объектов. (Системы охраны периметров на выставке IFSEC′2004; Б.С.Введенский. Волоконно-оптические технологии в системах видеонаблюдения и охраны периметра; В.И.Щербина и Ю.А.Русаков. Оптоволокно. В охране протяженного периметра альтернативы нет. "Системы безопасности", №4 (58), август - сентябрь 2004 г.; Звежинский С.С. Периметровые маскируемые сейсмические средства. "Специальная техника". - 2004 г. №2, №3; Иванченко П., Красовский В. Распределенная волоконно-оптическая система для охраны периметра: перспективные технологии. "Алгоритм безопасности", №4, 2003 г.).Both tasks can be solved by similar methods and practically using the same technical means. When an optical cable is subjected to mechanical loads or seismic waves, the optical fiber experiences strains that cause changes in the internal reflection conditions of the propagating optical radiation, leading to a change in the frequency, phase, and geometric parameters of the beam at the output of their fiber. Measurements of interference changes and the structure of the spectrum of the radiation emanating from the optical fiber provide useful information, the use of which underlies the construction of a number of object perimeter protection systems. (Perimeter security systems at IFSEC'2004; B.S. Vvedensky. Fiber-optic technologies in video surveillance and perimeter security systems; V.I.Shcherbin and Yu.A. Rusakov. Optical fiber. There is no alternative to protecting an extended perimeter. "Systems Security ", No. 4 (58), August - September 2004; Zvezhynsky S. S. Perimeter maskable seismic means." Special equipment. "- 2004 No. 2, No. 3; Ivanchenko P., Krasovsky V. Distributed fiber optical system for perimeter security: advanced technologies. "Security Algorithm", No. 4, 2003).
Кроме того, известно, что в оптическом волокне возникают неоднородности, обусловленные тепловыми колебаниями атомов. В оптическом волокне, подобно инфракрасному излучению, всегда присутствуют гиперзвуковые волны. Рассеяние света на вызванных этими волнами подвижных неоднородностях показателя преломления называются бриллюэновским рассеянием. Главным отличием бриллюэновского рассеяния от рэлеевского является то, что вызывающие его неоднородности двигаются. Вследствие этого частота рассеянного оптического сигнала отличается от зондирующего и, как следствие, от рэлеевского рассеяния. Измерив величину бриллюэновского сдвига частоты вдоль волокна, можно понять состояние оптического волокна и характер внешних воздействий. Для оценки состояния оптического волокна и характера внешних воздействий на основе измерения сдвига несущей частоты оптического сигнала в состав технических средств ВОСП должен быть включен анализатор спектра.In addition, it is known that inhomogeneities arise in an optical fiber due to thermal vibrations of atoms. In an optical fiber, like infrared radiation, hypersonic waves are always present. The scattering of light by the moving inhomogeneities of the refractive index caused by these waves is called Brillouin scattering. The main difference between Brillouin scattering and Rayleigh scattering is that the inhomogeneities that cause it are moving. As a result, the frequency of the scattered optical signal differs from the probing one and, as a consequence, from Rayleigh scattering. By measuring the magnitude of the Brillouin frequency shift along the fiber, we can understand the state of the optical fiber and the nature of external influences. To assess the state of the optical fiber and the nature of external influences based on measuring the shift of the carrier frequency of the optical signal, a spectrum analyzer should be included in the FOTS hardware.
Известны технические решения по использованию оптических кабелей в качестве датчиков, регистрирующих по изменению параметров излучения (фазы, спектр, пространственное распределение проходящего по волокну оптического сигнала) под воздействием сейсмических волн от движущихся в зоне прокладки кабеля машин, людей, животных. На основе этого свойства оптических волокон строят системы охраны объектов, обеспечивающие определение местоположения нарушителя с точностью не менее 100 метров. Например, сейсмические средства обнаружения (ССО) FD-205 (FFS, США) применяются в ВВС США для охраны аэропортов и баз. В настоящее время они используются при переоснащении систем охраны тюрем, объектов нефтегазового комплекса.Known technical solutions for the use of optical cables as sensors that record changes in radiation parameters (phase, spectrum, spatial distribution of the optical signal passing through the fiber) under the influence of seismic waves from cars, people, animals moving in the cable laying area. On the basis of this property of optical fibers, object security systems are built to ensure the location of the intruder with an accuracy of at least 100 meters. For example, FD-205 seismic detection equipment (MTR) (FFS, USA) is used by the US Air Force to guard airports and bases. Currently, they are used in the re-equipment of prison security systems, oil and gas facilities.
Оптоволоконные ССО компании TSS (Израиль) применялись для охраны подходов к газовым терминалам и АЭС всемирно известного центра безопасности Sandia Lab. (США), что говорит о высочайшем уровне его сигнализационной надежности. Средство обнаружения Sabreline (Remsdaq) применялось для охраны тоннеля Великобритания - Франция, ССО FOSL (FTI) для охраны нефтепровода в Малайзии от диверсий и "врезок".TSS fiber optic MTRs (Israel) were used to protect approaches to gas terminals and nuclear power plants of the world famous Sandia Lab safety center. (USA), which indicates the highest level of its signaling reliability. Sabreline (Remsdaq) was used to protect the UK-France tunnel, and CCO FOSL (FTI) to protect the pipeline in Malaysia from sabotage and tapping.
Известны волоконно-оптические системы по охране трубопроводов от диверсий террористов. Характеристики некоторых таких систем приведены, например, на сайтах www.anti-terrorism.com (фирмы FOIDS, ECSI International, США) и www. fft.com.au (FOSL, FTT, Австрия).Known fiber optic systems for protecting pipelines from sabotage of terrorists. The characteristics of some of these systems are given, for example, at www.anti-terrorism.com (FOIDS, ECSI International, USA) and www. fft.com.au (FOSL, FTT, Austria).
Имеется также отечественная разработка - волоконно-оптическая система обнаружения «Ворон» (разработчик - ЗАО «НПО Прикладная радиофизика - ОС», сертификат ГУВО МВД POCC. RU. ОСО3. ВО 1002 от 04.03.2003 г.).There is also a domestic development - the Voron fiber-optic detection system (developer - NPO Applied Radiophysics - OS CJSC, certificate of the Ministry of Internal Affairs POCC. RU. OSO3. VO 1002 dated 03.03.2003).
Известен ряд патентов РФ на способ регистрации акустических волн с помощью волоконно-оптического кабеля, например, патент РФ №2184050 от 10.09.2002 г., патент РФ №2158007 от 20.10.2000 г., патент РФ №2189050, от 10.09.2002 г.A number of patents of the Russian Federation are known for a method for registering acoustic waves using a fiber optic cable, for example, RF patent No. 2184050 dated 09/10/2002, RF patent No. 2158007 dated 10/20/2000, RF patent No. 2189050, dated 10/10/2002 .
Эти способы позволяют обнаружить место нарушения, вычислить траекторию движения подвижного объекта и идентифицировать его. Однако, все известные способы обнаружения движущихся объектов ориентированы на создание специализированных охранных систем и, как правило, используют оптический кабель со специфической для охранных систем прокладкой и не могут быть напрямую использованы для охраны кабельных линий связи и обнаружения движущихся объектов в районе их прокладки.These methods allow you to detect the place of violation, calculate the trajectory of the moving object and identify it. However, all known methods of detecting moving objects are focused on the creation of specialized security systems and, as a rule, use an optical cable with a gasket specific to security systems and cannot be directly used to protect cable communication lines and detect moving objects in the area of their installation.
Целью заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей волоконно-оптической системы передачи для чрезвычайных условий и обеспечение:The purpose of the proposed technical solution is to expand the functionality of the fiber-optic transmission system for emergency conditions and ensure:
- обнаружения факта и места появления в зоне прокладки полевого кабеля внутриузловой линии связи рассредоточенного пункта управления движущихся объектов, могущих совершить попытку НСД, нарушить работоспособность ВОЛС и т.п.,- detecting the fact and place of occurrence in the zone of laying the field cable of the intra-site communication line of the dispersed control center of moving objects that could attempt an unauthorized access, disrupt the performance of the FOCL, etc.,
- обнаружения факта попыток НСД к линиям связи стационарных узлов связи пунктов управления путем вскрытия грунта, в котором проложен кабель связи и попыток вскрытия оболочки кабеля связи на линиях привязки;- detecting the fact of attempts to read the NSD to the communication lines of stationary communication nodes of control points by opening the ground in which the communication cable was laid and attempts to open the sheath of the communication cable on the binding lines;
- контроля процесса старения оптического волокна с выдачей данных обслуживающему персоналу при достижении предельных (критических) уровней.- control of the aging process of the optical fiber with the issuance of data to maintenance personnel upon reaching the limit (critical) levels.
Поставленная цель достигается тем, что в состав передающего оборудования системы введено:The goal is achieved by the fact that the composition of the transmission equipment of the system introduced:
- устройство генерации тестового сигнала, электронно-оптический преобразователь и оптический разветвитель, обеспечивающие введение этого сигнала в оптический кабель связи;- a device for generating a test signal, an electron-optical converter and an optical splitter, providing the introduction of this signal into an optical communication cable;
- устройство управления, обеспечивающее управление и синхронизацию работы рефлектометра и генератора тестового сигнала;- a control device that provides control and synchronization of the OTDR and the test signal generator;
- устройство ввода внешних сигналов управления, обеспечивающее изменение алгоритмов управления рефлектометром, генератором тестовых сигналов и устройством обработки и хранения рефлектограмм и результатов измерения спектров;- an input device for external control signals, providing a change in the control algorithms for the OTDR, the test signal generator, and the device for processing and storing OTDR and spectral measurement results;
- устройство отображения, обеспечивающее визуальное отображение результатов измерения рефлектограмм и спектрограмм. А в состав приемного оборудования введены:- a display device that provides a visual display of the measurement results of reflectograms and spectrograms. And the composition of the receiving equipment includes:
- анализатор спектров сигналов генератора тестовых сигналов на выходе оптического кабеля;- analyzer of spectra of signals of the generator of test signals at the output of the optical cable;
- устройство (база данных) хранения эталонных спектров сигналов;- device (database) for storing reference signal spectra;
- устройство обработки и сравнения спектров сигналов на выходе оптического кабеля и эталонных.- a device for processing and comparing the spectra of signals at the output of an optical cable and reference.
Волоконно-оптическая система передачи для чрезвычайных ситуаций содержит передающее оборудование, включающее последовательно соединенные источник информации 1, электронно-оптический преобразователь 2, управляемый оптический усилитель мощности 3, устройство ввода оптического сигнала в кабель связи - устройство спектрального уплотнения 4 и оптический соединитель станционного и линейного кабелей 5, подключенный к линейному оптическому кабелю связи 9. Ко входу устройства ввода оптического сигнала в кабель связи 4 через оптический разветвитель 16 подключен оптический выход рефлектометра 6 и оптический выход электронно-оптического преобразователя 15, вход которого соединен с выходом формирователя (генератора) тестового сигнала 14.The fiber-optic transmission system for emergencies includes transmitting equipment, including a series-connected
Электрические выходы рефлектометра 6 подключены к входам решающего устройства 7 и устройства обработки и хранения результатов диагностики 8 оптического кабеля 9, а вход рефлектометра подключен к выходу устройства управления 22, второй выход которого подключен к управляющему входу формирователя тестового сигнала 14, а вход подключен к первому выходу устройства внешнего управления 20, второй и третий выходы которого подключены к управляющим входам устройства обработки и сравнения спектров 18 и устройства обработки и хранения результатов диагностики 8, выход которого подключен к устройству отображения информации 21.The electrical outputs of the
Приемное оборудование системы передачи включает последовательно соединенные оптический соединитель 10, спектрально-селективный элемент (оптический демультиплексор) 11, фотоприемное устройство 12 и приемник информации 13, при этом оптический соединитель 10 подключен к линейному оптическому кабелю 9.The receiving equipment of the transmission system includes a series-connected
Спектрально-селективный элемент 11 вторым выходом подключен к анализатору спектра 17, выход которого соединен с устройством обработки и сравнения спектров сигналов 18, один из входов которого подсоединен к выходу устройства хранения эталонных спектров сигналов (баз данных спектров сигналов), а другой - к выходу устройства внешнего ввода 20 передающего оборудования.The spectrally
Рефлектометр 6, решающее устройство 7 и устройство обработки и хранения результатов диагностики 8 выполняют функции оборудования диагностики оптического кабеля и обеспечивают:A
- дистанционный автоматический контроль волокон кабеля с определением распределения потерь вдоль линии связи;- remote automatic control of cable fibers with determination of the distribution of losses along the communication line;
- документирование результатов контроля;- documentation of control results;
- автоматическое обнаружение неисправностей в кабельной линии связи с указанием его точного местоположения на основе сравнения текущих и эталонных результатов измерения параметров кабеля;- automatic fault detection in a cable communication line with an indication of its exact location based on a comparison of current and reference results of measuring cable parameters;
- автоматический анализ изменения параметров оптических волокон во времени на основе накапливаемых в процессе диагностики данных.- automatic analysis of changes in the parameters of optical fibers over time based on the data accumulated during the diagnostic process.
Устройство обработки и хранения результатов диагностики 8 предназначено для накопления результатов диагностики оптического кабеля, статической обработки этих результатов и выдачи эталонных рефлектограмм на решающее устройство 7 для сравнения с текущими измерениями и, кроме того, решает задачу привязки рефлектограмм к географической карте местности с указанием не только трассы кабельной линии связи и мест расположения коммутационно-распределительных устройств, но и кратчайших путей и вариантов доставки, в случае необходимости, ретрансляторов к месту их подключения.A device for processing and storing
Решающее устройство 7 сравнивает эталонные (или предшествующие) рефлектограммы, поступающие из устройства обработки и хранения результатов диагностики оптического кабеля связи 8, и результаты текущих измерений с помощью стандартного рефлектометра 6 и принимает решение на увеличение или уменьшение величины управляющих сигналов на оптический усилитель мощности 3.The
Рефлектометр 6 измеряет потери в оптическом волокне и определяет распределение этих потерь вдоль кабельной линии. Рефлектометр может работать в режиме персонального компьютера, в том числе в составе контрольно-измерительного комплекса (в частности, системы автоматического мониторинга и администрирования кабельной сети, элементом которой является оборудование диагностики оптического кабеля).
Современные автоматические рефлектометры обеспечивают:Modern automatic reflectometers provide:
- диапазон измеряемых трасс до 320 км;- range of measured routes up to 320 km;
- высокое разрешение: 5 см - по расстоянию; 0,001 дб - по затуханию;- high resolution: 5 cm - by distance; 0.001 dB - attenuation;
- автоматические измерения и паспортизацию всех неоднородностей в оптическом волокне.- automatic measurements and certification of all heterogeneities in the optical fiber.
Генератор (формирователь) тестовых сигналов 14, электронно-оптический преобразователь 15 и оптический разветвитель 16 обеспечивают формирование и ввод через устройство 4 в оптический кабель оптических тестовых сигналов.The generator (generator) of
Устройство управления 22 координирует (задает алгоритмы) работу рефлектометра 6 и генератора (формирователя) тестовых сигналов 14.The
Устройство внешнего ввода сигналов управления 20 обеспечивает ввод в устройство управления команд от внешних устройств (в том числе и с использованием ручного ввода оператором), ввод эталонных рефлектограмм в устройство 8 и, через устройство обработки и сравнения 18 ввод эталонных спектров в устройство 19.The device for external input of control signals 20 provides input to the control device of commands from external devices (including using manual input by the operator), input of reference reflectograms to
Анализатор спектра 17 осуществляет анализ изменения спектра тестового сигнала, возникающего в кабеле связи за счет внешних сейсмических и акустических воздействий.The
Результирующая спектрограмма с анализатора спектра 17 выдается на устройство обработки и сравнения спектров сигналов 18. Устройство 18 сравнивает текущий результат измерения спектра с эталонными спектрами, хранящимися в устройстве 19, и выдает результаты этого сравнения на устройство изображения 21. В устройстве 19 хранятся спектры (результаты воздействий на кабель связи), получающиеся в результате воздействий на кабель связи и передаваемый по нему тестовый сигнал сейсмических и акустических волн, создаваемых различными движущимися объектами - машинами, людьми, животными и т.п., с которыми и сравнивается текущий результат воздействия на тестовый сигнал, проходящий по кабелю связи. По результатам этого сравнения и обработки результата обработки этого сравнения делается вывод об обстановке вдоль трассы кабеля и причинах, вызвавших модуляцию тестового сигнала. Результаты сравнения выдаются на устройство отображения 21.The resulting spectrogram from the
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемой системы передачи.Figure 1 presents the structural diagram of the inventive transmission system.
На фиг.2 представлена объединенная структурная схема для двух направлений передачи (дуплексная система передачи, использующая два волокна в кабеле связи).Figure 2 presents the combined block diagram for two transmission directions (duplex transmission system using two fibers in a communication cable).
Оборудование приема и передачи информации, образующее с линейным оптическим кабелем тракт передачи информации, конструктивно размещается в едином моноблоке аналогичным моноблоком серийной аппаратуры ВОСП, например, моноблоке базовой несущей конструкции БНК-4.Information reception and transmission equipment, forming an information transmission path with a linear optical cable, are structurally located in a single monoblock with the same monoblock of VOSP serial equipment, for example, a monoblock of the BNK-4 basic supporting structure.
Оборудование приема диагностики состояния линейного кабеля связи конструктивно размещается в составе автоматизированного рабочего места диагностики кабеля и контроля НСД. Функциональные модули диагностики линейного кабеля связи могут встраиваться в системный блок ПЭВМ либо размещаться в отдельном конструктиве.The equipment for receiving the diagnostics of the state of a linear communication cable is structurally located as part of an automated workstation for cable diagnostics and monitoring of unauthorized access. Functional modules for diagnosing a linear communication cable can be integrated into a PC system unit or placed in a separate construct.
Внешнее управление оборудованием диагностики может осуществляться с использованием клавиатуры ПЭВМ АРМ или через локальную сеть от внешней системы управления (пункта управления связью, пункта управления узлом связи и т.п.)External control of diagnostic equipment can be carried out using the PC AWP keyboard or through a local area network from an external control system (communication control center, communication center control center, etc.)
Работа заявляемой системы передачи осуществляется по двум независимым функциональным трактам - тракту передачи информации и тракту диагностики состояния линейного кабеля связи и обнаружения попыток НСД к информации, передаваемой по этому кабелю.The operation of the claimed transmission system is carried out in two independent functional paths - the path of information transfer and the path of diagnostics of the status of the linear communication cable and the detection of attempts to read the information transmitted through this cable.
Передача информации осуществляется следующим образом: источник информации (1) - электронно-оптический преобразователь (2) - управляемый оптический усилитель (3) - устройство ввода оптического сигнала в кабель связи (оптический мультиплексор) (4) - оптический соединитель станционного и линейного кабелей (5) - линейный оптический кабель (9) - оптический соединитель линейного и станционного кабелей (10) - спектрально-селективный элемент (оптический демультиплексор) (11) - фотоприемное устройство (12) - приемник информации (13).Information is transmitted as follows: information source (1) - electron-optical converter (2) - controlled optical amplifier (3) - device for inputting an optical signal into a communication cable (optical multiplexer) (4) - optical connector of station and line cables (5 ) - linear optical cable (9) - optical connector of linear and station cables (10) - spectrally selective element (optical demultiplexer) (11) - photodetector (12) - information receiver (13).
Управляемый оптический усилитель (3) под воздействием управляющего сигнала от решающего устройства (7) увеличивает амплитуду информационного сигнала для компенсации увеличения затухания в кабеле в случае его выявления.A controlled optical amplifier (3), under the influence of a control signal from a resolver (7), increases the amplitude of the information signal to compensate for the increase in attenuation in the cable if it is detected.
Устройство ввода оптического сигнала в кабель связи (оптический мультиплексор) (4) обеспечивает объединение (мультиплексирование) сигналов информационного и диагностического трактов и ввод их в кабель связи.A device for inputting an optical signal into a communication cable (optical multiplexer) (4) provides the combination (multiplexing) of signals of the information and diagnostic paths and their input into the communication cable.
На приемном конце спектрально-селективный элемент (оптический демультиплексор) (11) разделяет информационный и диагностический тракты передачи.At the receiving end, a spectrally selective element (optical demultiplexer) (11) separates the information and diagnostic transmission paths.
Тракт диагностики состояния линейного кабеля, в свою очередь, может быть разделен на подсистемы:The path for diagnosing the state of a linear cable, in turn, can be divided into subsystems:
- подсистему диагностики состояния оптического волокна и попыток НСД к нему путем рефлектометрии кабеля (узлы 6, 7, 8 - рефлектометр, решающее устройство и устройство обработки и хранения рефлектограмм);- a subsystem for diagnosing the state of an optical fiber and attempting to unload it using cable reflectometry (
- подсистему предупреждения попыток НСД к кабелю связи (узлы 14, 15, 17, 18, 19 - формирователь (генератор) тестового сигнала, электронно-оптический преобразователь, анализатор спектра, устройство обработки и сравнения спектрограмм, устройство хранения спектрограмм (база данных эталонных спектров);- a subsystem for preventing attempts to tamper with an NSD to a communication cable (
- подсистему управления и отображения (узлы 22, 21, 20 - устройство управления, устройство отображения и устройство ввода сигналов внешнего управления).- a control and display subsystem (
Рефлектометр (6) под воздействием сигнала управления излучает в кабель (оптическое волокно) связи импульс, принимает отраженные от неоднородностей волокон импульсы и формирует рефлектограмму текущего измерения, которая подается на решающее устройство (7), на второй вход которого из устройства обработки и хранения рефлектограмм (8) подаются рефлектограммы предыдущего измерения. В случае обнаружения увеличения затухания в кабеле связи решающее устройство (7) выдает сигнал на увеличение усиления в управляемый оптический усилитель (3).A reflectometer (6), under the influence of a control signal, emits a pulse into a communication cable (optical fiber), receives pulses reflected from fiber inhomogeneities, and forms a trace of the current measurement, which is fed to a solver (7), to the second input of which from the processing and storage of reflectograms ( 8) reflectograms of the previous measurement are submitted. In the case of detecting an increase in attenuation in the communication cable, the deciding device (7) gives a signal to increase the gain in a controlled optical amplifier (3).
Результат измерения распределения затухания в кабеле связи из устройства обработки и хранения рефлектограмм (8) выдается на устройство отображения (дисплей) (21), на котором отображается гистограмма распределения затухания по кабелю с выделением мест изменения затухания по сравнению с предыдущими измерениями. По характеру и величине изменения затухания и времени его появления делается вывод о причинах, вызвавших эти изменения и рекомендации по действиям оперативного состава в сложившейся ситуации.The measurement result of the attenuation distribution in the communication cable from the device for processing and storage of reflectograms (8) is output to a display device (display) (21), which displays a histogram of the attenuation distribution over the cable with highlighting the places of attenuation changes compared to previous measurements. Based on the nature and magnitude of the attenuation change and the time of its appearance, a conclusion is drawn about the reasons that caused these changes and recommendations on the actions of the operational staff in this situation.
Обнаружение и предупреждение попыток НСД к кабелю связи осуществляется следующим образом.The detection and prevention of attempts to unauthorized access to the communication cable is as follows.
Формирователь (генератор) тестового сигнала (14) через электронно-оптический преобразователь (15), оптический разветвитель/соединитель (16) и оптический мультиплексор (4) подает тестовый сигнал в кабель связи (9).The generator (generator) of the test signal (14) through the electron-optical converter (15), the optical splitter / connector (16) and the optical multiplexer (4) supplies the test signal to the communication cable (9).
На приемном конце тестовый сигнал с помощью спектрально-селективного устройства (оптического демультиплексора) (11) выделяется и подается на анализатор спектра (17), обеспечивающий выделение модуляционной составляющей, появившейся вследствие воздействия на кабель связи сейсмических волн от движущихся в районе его прокладки объектов. По характеру модуляционного сигнала и изменениям (сдвигам) частоты оптического сигнала устройство обработки и сравнения спектров (18) (на второй вход которого подаются эталонные спектры из устройства хранения спектров (19)) принимается решение о наличии или отсутствии попыток НСД к кабелю связи.At the receiving end, a test signal using a spectrally selective device (optical demultiplexer) (11) is extracted and fed to a spectrum analyzer (17), which provides the isolation of the modulation component that appeared due to the action of seismic waves from objects moving in the area of its laying. Based on the nature of the modulation signal and changes (shifts) in the frequency of the optical signal, the spectral processing and comparison device (18) (the second input of which is supplied with reference spectra from the spectral storage device (19)) makes a decision on the presence or absence of tamper attempts to the communication cable.
Эталонные спектры, хранимые в устройстве хранения спектров (9), представляют собой спектры сигналов при воздействии на кабель связи различных движущихся объектов - машин, людей, животных и т.п. в различных природных, погодных и климатических условиях, сравнение с которыми и позволяет идентифицировать движущийся объект, находящийся в районе прокладки кабеля связи, попытки вскрытия грунта, оболочки кабеля и т.п.The reference spectra stored in the spectral storage device (9) are signal spectra when various moving objects - machines, people, animals, etc., are exposed to the communication cable. in various natural, weather and climatic conditions, a comparison with which allows you to identify a moving object located in the area of the communication cable, attempts to open the ground, cable sheath, etc.
Результат сравнения выдается на устройство отображения (дисплей) (21), на который выводится трасса прокладки кабеля, место и признаки движущегося объекта.The result of the comparison is displayed on the display device (display) (21), which displays the cable route, the location and signs of a moving object.
Координация (синхронизация) работы рефлектометра и генератора (формирователя) тестовых сигналов осуществляется устройством управления (12). Ввод сигналов от внешней системы управления осуществляется с помощью устройства ввода сигналов внешней системы управления (20). С помощью этого же устройства осуществляется ручное управление оператором диагностического оборудования.Coordination (synchronization) of the OTDR and the generator (shaper) of test signals is carried out by the control device (12). The input of signals from an external control system is carried out using a signal input device of an external control system (20). Using the same device, the operator of the diagnostic equipment is manually controlled.
Все функциональные узлы тракта диагностики состояния линейного кабеля связи и обнаружения попыток НСД к кабелю связи и информации передаваемому по нему комплексируются на автоматизированном рабочем месте (АРМ). АРМ диагностики кабеля связи и обнаружение попыток НСД к нему представляет собой ПЭВМ, а функциональные узлы тракта выполняются в виде печатных плат, вставляемых в гнезда материнской платы ПЭВМ или в отдельном конструктиве, размещаемом рядом с ПЭВМ.All functional units of the path for diagnosing the state of a linear communication cable and detecting tampering attempts to the communication cable and the information transmitted through it are integrated at an automated workstation (AWS). A workstation for diagnosing a communication cable and detecting tampering with it is a personal computer, and the functional nodes of the path are made in the form of printed circuit boards inserted into the slots of the PC motherboard or in a separate construct located next to the PC.
Функциональные узлы информационного тракта, представляющие особенности заявляемой ВОСП (управляемый оптический усилитель мощности (3), оптический мультиплексор (4) и демультиплексор (11)) размещаются в моноблоке основного оборудования ВОСП.Functional nodes of the information path representing the features of the claimed FOTS (controlled optical power amplifier (3), optical multiplexer (4) and demultiplexer (11)) are located in a monoblock of the main equipment of the FOTS.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140602/09A RU2362271C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140602/09A RU2362271C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007140602A RU2007140602A (en) | 2009-05-10 |
| RU2362271C1 true RU2362271C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41019590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007140602/09A RU2362271C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362271C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011031186A1 (en) * | 2009-09-14 | 2011-03-17 | Grishachev Vladimir Vasilievich | Fiber-optic detector for detecting threats of verbal information leaks |
| RU2503879C1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Т8" (ООО "Т8") | Control device of object movement in pipeline |
| RU2506701C1 (en) * | 2012-08-01 | 2014-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of detecting unauthorised signal tapping from single-mode optical fibres |
| RU2595259C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-08-27 | Шамшин Игорь Васильевич | Method of controlling unauthorized access to data optical radiation transmitted over fibre-optic communication lines |
| RU2604817C1 (en) * | 2015-10-02 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Automated radio transmitting unit |
| RU2760513C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-11-25 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Fence with a linear part with an interferometer with two arms |
| RU2769906C2 (en) * | 2020-09-28 | 2022-04-08 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Enclosure with linear part with combined interferometers |
-
2007
- 2007-11-01 RU RU2007140602/09A patent/RU2362271C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011031186A1 (en) * | 2009-09-14 | 2011-03-17 | Grishachev Vladimir Vasilievich | Fiber-optic detector for detecting threats of verbal information leaks |
| RU2506701C1 (en) * | 2012-08-01 | 2014-02-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of detecting unauthorised signal tapping from single-mode optical fibres |
| RU2503879C1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Т8" (ООО "Т8") | Control device of object movement in pipeline |
| RU2595259C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-08-27 | Шамшин Игорь Васильевич | Method of controlling unauthorized access to data optical radiation transmitted over fibre-optic communication lines |
| RU2604817C1 (en) * | 2015-10-02 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Automated radio transmitting unit |
| RU2760513C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-11-25 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Fence with a linear part with an interferometer with two arms |
| RU2769906C2 (en) * | 2020-09-28 | 2022-04-08 | Акционерное Общество "Институт "Оргэнергострой" | Enclosure with linear part with combined interferometers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007140602A (en) | 2009-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2362271C1 (en) | Fibre-optic transmission system for detecting attempts at unauthorised access | |
| RU2446476C2 (en) | Fail-safe distributed fibre-optic intrusion detection | |
| Shaneman et al. | Optical network security: technical analysis of fiber tapping mechanisms and methods for detection & prevention | |
| US6621947B1 (en) | Apparatus and method for monitoring a structure using a counter-propagating signal method for locating events | |
| US5778114A (en) | Fiber analysis method and apparatus | |
| US7173690B2 (en) | Method and apparatus using polarisation optical time domain reflectometry for security applications | |
| JPH04502210A (en) | loss detection | |
| CN113438018A (en) | Optical cable fault detection method and device | |
| Bogachkov et al. | Detection of sections with slightly changed optical characteristics in fiber optical communication lines | |
| Wang et al. | Reliable leak detection in pipelines using integrated DdTS temperature and DAS acoustic fiber-optic sensor | |
| Bogachkov et al. | Early diagnostics of the pre-accident optical fiber sections by using Brillouin reflectometer | |
| Bogachkov et al. | Study of bend influences of optical fibers on Brillouin reflectograms | |
| Yin et al. | Toward establishing a multiparameter approach for monitoring pipeline geohazards via accompanying telecommunications dark fiber | |
| Yurchenko et al. | Passive perimeter security systems based on optical fibers of G 652 standard | |
| Boffi et al. | Real-time surveillance of rail integrity by the deployed telecom fiber infrastructure | |
| Ito et al. | End-reflection assisted brillouin measurement for PON monitoring | |
| Ravet et al. | Retrofiting existing optical fiber infrastructure to mitigate geohazard risk: The TGP case | |
| Ferdinand et al. | Brillouin sensing for perimetric detection: the SmartFence project | |
| Bogachkov et al. | Improvement of the monitoring systems of fiber optical communication lines | |
| Palchun et al. | Monitoring and methods of early diagnostics of damage to optical fibers | |
| Kito et al. | Field measurement of PON branches with end-reflection-assisted Brillouin analysis | |
| Szustakowski et al. | Fiber optic sensors for perimeter security with intruder localisation | |
| Mahmoud et al. | 5G optical sensing technologies | |
| Bogachkov et al. | Methods and Means of Ensuring Information Security in Fiber-Optic Communication Lines | |
| Dejdar et al. | Comparison of Methods for Vibration Detection Using Single-Mode Optical Fiber to Ensuring Information Security |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |