RU2483446C2 - Fibre monitoring in optical networks - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: method of monitoring (200) an optical fibre involves modulating (210) an optical signal with a traffic signal; modulating (220) the optical signal with an incoherent optical frequency domain reflectometry (IOFDR) test signal; transmitting (230) the doubly modulated optical signal to an optical fibre at the first end of the fibre; detecting (240) scattered radiation output from the first end of the fibre; and analysing (250) the detected scattered radiation using incoherent optical frequency domain reflectometry to determine a distance to a break in the optical fibre. Apparatus suitable for carrying out the method is also described, as well as an optical communication network employing the method.

EFFECT: high accuracy of determining location of faults in optical channel.

31 cl, 15 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Данная заявка относится к мониторингу волокна в оптических сетях и, в частности, но не только, к устройствам и способам для обнаружения и определения местоположения разрывов волокна в рамках оптической сети.This application relates to monitoring fiber in optical networks and, in particular, but not only to devices and methods for detecting and determining the location of fiber breaks within the optical network.

Уровень техникиState of the art

Оптическая сеть обычно состоит из множества узлов, соединенных между собой посредством участков оптического волокна, известных как «сегменты». Типичная оптическая сеть проиллюстрирована схематично на фиг.1. Сеть 50 содержит множество узлов 20, соединенных посредством сегментов 30 волокна. Только три узла 20 показаны для ясности. Тем не менее, следует принимать во внимание, что сеть обычно содержит гораздо больше узлов. Каждый сегмент может содержать два (или более) волокна, например, исходящее волокно, чтобы осуществлять передачу трафика (в форме модулированного оптического сигнала) из узла, и обратное волокно, чтобы переносить трафик в узел. Хотя показанные сегменты соединяют два соседних узла, следует принимать во внимание, что «сегмент» может в равной степени упоминаться как соединение между двумя несмежными узлами, если имеются промежуточные узлы.An optical network usually consists of many nodes interconnected by sections of optical fiber, known as “segments”. A typical optical network is illustrated schematically in FIG. The network 50 comprises a plurality of nodes 20 connected by fiber segments 30. Only three nodes 20 are shown for clarity. However, it should be noted that a network usually contains many more nodes. Each segment can contain two (or more) fibers, for example, an outgoing fiber to transmit traffic (in the form of a modulated optical signal) from a node, and a reverse fiber to transfer traffic to a node. Although the segments shown connect two adjacent nodes, it should be appreciated that a “segment” may equally be referred to as a connection between two non-adjacent nodes if there are intermediate nodes.

Сеть 50 может содержать много различных типов узлов, каждый из которых имеет одну или более функций. Например, узлы 20a и 20c являются узлами добавления/извлечения, в которых оптические сигналы трафика добавляются или извлекаются из сети 50. Такие узлы содержат источники лазерного оптического излучения, на выходе которых модулируется электрический сигнал, чтобы создавать сигнал трафика, а также оборудование для демодуляции, которое позволяет восстанавливать информацию в форме электрического сигнала из принимаемого оптического излучения. Узел 20b является узлом повторителя, который не добавляет и не извлекает сигналы из сети 50, а вместо этого перенаправляет принимаемые оптические сигналы далее, обычно с дополнительным усилением, чтобы повышать мощность сигнала. Другие узлы могут выполнять обе из этих функций узла и могут иметь возможность добавлять/удалять сигналы из трафика, а также усиливать и повторно передавать принимаемые сигналы трафика.The network 50 may contain many different types of nodes, each of which has one or more functions. For example, the nodes 20a and 20c are add / remove nodes in which optical traffic signals are added or removed from the network 50. Such nodes contain laser optical radiation sources, at the output of which an electrical signal is modulated to create a traffic signal, as well as demodulation equipment, which allows you to recover information in the form of an electrical signal from the received optical radiation. The node 20b is a repeater node that does not add or remove signals from the network 50, but instead redirects the received optical signals further, usually with additional gain, to increase the signal power. Other nodes may perform both of these node functions and may be able to add / remove signals from traffic, as well as amplify and retransmit received traffic signals.

Передача сигналов по сети управляется из центральной станции 40. Центральная станция 40 наблюдает за маршрутизацией сигналов и обнаружением повреждений в рамках сети.Signaling over the network is controlled from the central station 40. The central station 40 monitors the routing of signals and the detection of damage within the network.

Когда оптическое волокно в рамках сети повреждается, обычно можно обнаруживать сегмент, в котором возникает разрыв, из того факта, что узел/усилитель приемного устройства не принимает оптическую мощность из узла удаленного передающего устройства (иногда также называемого линейным усилителем). Когда используется термин «разрыв», подразумевается то, что волокно повреждено так, что оптические сигналы вообще не передаются по волокну в приемное устройство, удаленное от источника оптических сигналов.When an optical fiber within a network is damaged, it is usually possible to detect a segment in which a break occurs from the fact that the receiving unit / amplifier is not receiving optical power from a remote transmitting unit (sometimes also called a linear amplifier). When the term “tearing" is used, it is understood that the fiber is damaged so that the optical signals are not transmitted at all to the receiving device remote from the optical signal source.

Каждый сегмент в рамках сети может иметь протяженность во множество километров (обычно до 100 км). Таким образом, когда разрыв волокна возникает, желательно обнаруживать позицию разрыва волокна вдоль сегмента с подходящей точностью, чтобы давать персоналу, который должен восстанавливать сбой, максимально возможно точную информацию о позиции разрыва, чтобы не допускать необходимости выполнять поиск разрыва по всему сегменту. Тем не менее, хотя, как пояснено выше, довольно просто определять то, какой сегмент волокна поврежден, нелегко точно обнаруживать место, в котором повреждено волокно.Each segment within the network can have a length of many kilometers (usually up to 100 km). Thus, when a fiber break occurs, it is desirable to detect the break position of the fiber along the segment with suitable accuracy so as to give the personnel who are to repair the failure as accurate as possible information on the break position so that it is not necessary to search for a break in the entire segment. However, although, as explained above, it is quite simple to determine which segment of the fiber is damaged, it is not easy to accurately locate the place where the fiber is damaged.

Наиболее распространенные способы предшествующего уровня техники для определения разрывов волокна запускают оптическую мощность на конце связанного сегмента и затем обрабатывают сигнал обратного рассеяния. Некоторые способы используют OTDR (оптический рефлектометр временной области), интегрированный по-разному в систему связи или используемый как автономный инструментарий, с которым оперирует персонал. Оптическое измерение коэффициента отражения во временной области требует отправки кратковременных импульсов с высоким уровнем мощности излучения в тестируемое волокно и обнаружения сигнала, который обратно рассеивается из разрыва или дефекта в волокне. Расстояние до разрыва может быть определено посредством обработки сигнала известным способом.The most common prior art methods for determining fiber breaks trigger optical power at the end of a connected segment and then process the backscatter signal. Some methods use OTDR (optical time domain reflectometer), which is integrated differently into a communication system or used as a standalone toolbox with which personnel operate. Optical measurement of the reflection coefficient in the time domain requires the sending of short-term pulses with a high level of radiation power to the fiber under test and the detection of a signal that is backscattered from a gap or defect in the fiber. The distance to the gap can be determined by processing the signal in a known manner.

Такие способы OTDR могут быть разделены на способы, подходящие для работающих систем, и способы, которые подходят только для бездействующих систем. Например, рассмотрим систему, которая содержит узел добавления/извлечения сразу после линейного усилителя, когда имеется разрыв после узла добавления/извлечения. Разрыв не оказывает влияния на трафик, извлеченный в узле добавления/извлечения, но на него может оказывать влияние любой диагностический тест, выполняемый из линейного усилителя, который пытается находить разрыв. В случае теста без прерывания связи тест (практически) не оказывает влияния на извлекаемый трафик. В случае теста с прерыванием связи, тем не менее, извлекаемый трафик может серьезно нарушаться, и узел добавления/извлечения и другое оборудование еще ниже может повреждаться, если трафик не прерывается в то время, когда тест выполняется.Such OTDR methods can be divided into methods suitable for operating systems, and methods that are suitable only for idle systems. For example, consider a system that contains an add / remove unit immediately after a linear amplifier when there is a gap after the add / remove unit. The gap does not affect the traffic extracted in the add / remove node, but it can be affected by any diagnostic test performed from a linear amplifier that is trying to find the gap. In the case of a test without interruption, the test (practically) has no effect on the extracted traffic. In the case of a test with interruption of communication, however, the extracted traffic may be seriously disrupted, and the add / remove node and other equipment may be damaged even lower if the traffic is not interrupted while the test is running.

В случае бездействующих систем OTDR-сигнал передается в связанную волоконную линию связи при длинах волн трафика. Этот сигнал обратно рассеивается из разрыва волокна и затем обнаруживается и обрабатывается подходящим способом. Такие системы могут использоваться только тогда, когда вся линия связи в обоих направлениях считается бездействующей, поскольку использование внутриполосного сигнала (т.е. сигнала с идентичной или аналогичной трафику длиной волны) может создавать помехи и нарушать трафик, присутствующий в рассматриваемом сегменте и в сегментах в нисходящем направлении. Необходимо следить за тем, чтобы не допускать выгорания контактов оптики приемного устройства посредством OTDR-сигнала, поскольку внутриполосный OTDR-сигнал усиливается посредством оптических повторителей способом, аналогичным каналам трафика, и поэтому есть риск его демультиплексирования и отправки в дорогую и чувствительную оптику приемного устройства.In the case of dormant systems, the OTDR signal is transmitted to the connected fiber link at traffic wavelengths. This signal is backscattered from the fiber break and then detected and processed in a suitable manner. Such systems can be used only when the entire communication line in both directions is considered inactive, since the use of an in-band signal (i.e., a signal with identical or similar wavelength traffic) can interfere with and disrupt traffic present in the considered segment and in segments in downward direction. Care must be taken to prevent burn-out of the optics of the receiver via the OTDR signal, since the in-band OTDR signal is amplified by optical repeaters in a manner similar to traffic channels, and therefore there is a risk of its demultiplexing and sending to the expensive and sensitive optics of the receiver.

Работающие системы преодолевают эти проблемы посредством использования тестового сигнала с отличной от трафика длиной волны, например, внеполосного тона или оптического контрольного канала, для OTDR (так, что этот сигнал не усилен или демультиплексирован). Тем не менее, такие системы являются более дорогими, поскольку они требуют дополнительного оборудования, чтобы осуществлять тестирование волокна, в форме дополнительного линейного усилителя и иногда даже дополнительного «резервного» волокна.Operating systems overcome these problems by using a test signal with a wavelength other than traffic, such as an out-of-band tone or optical control channel, for OTDR (so that this signal is not amplified or demultiplexed). However, such systems are more expensive because they require additional equipment to test the fiber, in the form of an additional linear amplifier and sometimes even an additional “backup” fiber.

Необходимость установки дорогого дополнительного оборудования в каждом узле может преодолеваться при помощи автономного инструментария OTDR. Тем не менее, недостаток этого заключается в том, что он требует использования персонала, который должен сначала обнаруживать местоположение разрыва с одного конца волокна, отправляться к месту разрыва волокна, чтобы восстанавливать разрыв, что приводит к повышению трудовых затрат и вероятности дополнительных неисправностей вследствие того факта, что персонал должен носить оборудование в станции/узле линии связи.The need to install expensive additional equipment in each node can be overcome with the help of stand-alone OTDR tools. However, the drawback of this is that it requires the use of personnel who must first locate the gap at one end of the fiber, go to the fiber break point to repair the gap, which leads to increased labor costs and the likelihood of additional malfunctions due to the fact that personnel should carry equipment in the station / node of the communication line.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы облегчать некоторые или все вышеуказанные проблемы.An object of the present invention is to alleviate some or all of the above problems.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно первому аспекту изобретения предусмотрен способ мониторинга оптического волокна, при этом способ содержит: модуляцию оптического сигнала с помощью сигнала трафика; модуляцию оптического сигнала с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR; передачу дважды модулированного оптического сигнала в оптическое волокно в первом конце волокна; обнаружение рассеянного излучения, выводимого из первого конца волокна; и анализ обнаруженного рассеянного излучения с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определять расстояние до разрыва в оптическом волокне.According to a first aspect of the invention, there is provided a method for monitoring an optical fiber, the method comprising: modulating an optical signal with a traffic signal; modulation of the optical signal using a test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR; transmitting the double-modulated optical signal to the optical fiber at the first end of the fiber; detection of scattered radiation output from the first end of the fiber; and analysis of the detected scattered radiation using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain to determine the distance to the gap in the optical fiber.

С помощью этого способа местоположение разрыва волокна может быть определено в то время, когда волокно используется, без нарушения трафика в волокне или в волокнах в нисходящем направлении и без риска повреждения оптики приемного устройства в нисходящем направлении.Using this method, the location of the fiber break can be determined while the fiber is being used, without disrupting traffic in the fiber or in the fibers in the downstream direction and without risking damage to the optics of the receiving device in the downstream direction.

Обычно оптический сигнал должен иметь заданную длину волны или диапазон длин волн. Этот диапазон длин волн может центрироваться вокруг 1550 нм.Typically, an optical signal should have a given wavelength or wavelength range. This wavelength range can be centered around 1550 nm.

IOFDR-сигнал предпочтительно модулируется в оптический сигнал в усилителе посредством модуляции выходного сигнала лазера, используемого для того, чтобы накачивать активную среду усилителя. Таким образом, IOFDR-сигнал может модулироваться в оптический сигнал с использованием усилителя, идентичного усилителю, который используется для того, чтобы усиливать и/или инициировать сигнал трафика, и при длине волны, идентичной длине волны сигнала трафика. Таким образом, только один усилитель/лазер необходим, чтобы формировать сигнал трафика и IOFDR-сигнал.The IOFDR signal is preferably modulated into an optical signal in the amplifier by modulating the output of the laser used to pump the active medium of the amplifier. Thus, the IOFDR signal can be modulated into an optical signal using an amplifier identical to that used to amplify and / or initiate a traffic signal, and at a wavelength identical to the wavelength of the traffic signal. Thus, only one amplifier / laser is needed to generate a traffic signal and an IOFDR signal.

Сигнал трафика может модулироваться в оптический сигнал перед тестовым IOFDR-сигналом (например, в случае, если IOFDR введено в оптический сигнал в усилителе повторителя, который выполнен с возможностью усиливать входящий оптический сигнал и повторно передавать усиленный оптический сигнал). Следует принимать во внимание, что, альтернативно, сигнал трафика может модулироваться в оптический сигнал после тестового IOFDR-сигнала (например, в случае, если оптический сигнал, включающий в себя тестовый IOFDR-сигнал, сформирован посредством линейного усилителя/лазера, причем этот сигнал затем модулируется с помощью сигнала трафика).The traffic signal can be modulated into an optical signal before the test IOFDR signal (for example, if IOFDR is inserted into the optical signal in a repeater amplifier, which is configured to amplify the incoming optical signal and retransmit the amplified optical signal). It will be appreciated that, alternatively, the traffic signal may be modulated into an optical signal after the test IOFDR signal (for example, if an optical signal including the test IOFDR signal is generated by a linear amplifier / laser, and this signal is then modulated with a traffic signal).

IOFDR-сигнал может быть синусоидальным сигналом, имеющим известную частоту и амплитуду. Этапы модуляции выходного сигнала лазера, передачи дважды модулированного оптического сигнала и обнаружения рассеянного излучения могут повторяться многократно, причем частота тестового IOFDR-сигнала изменяется, по меньшей мере, в одном из этих случаев и предпочтительно в каждом из множества случаев, при этом частота увеличивается с шагами с первого раза до последнего раза.The IOFDR signal may be a sinusoidal signal having a known frequency and amplitude. The steps of modulating the laser output signal, transmitting the double-modulated optical signal and detecting scattered radiation can be repeated many times, the frequency of the test IOFDR signal changing in at least one of these cases and preferably in each of the many cases, the frequency increasing in steps from the first time to the last time.

Анализ обнаруженного рассеянного излучения может содержать сравнение обнаруженного рассеянного излучения с дважды модулированным оптическим сигналом. Сравнение включает в себя комбинирование обнаруженного рассеянного сигнала со сдвинутой по фазе копией дважды модулированного оптического сигнала, чтобы формировать комбинированный сигнал, и фильтрацию этого комбинированного сигнала с помощью фильтра нижних частот. Вышеуказанная обработка может выполняться для того, чтобы определять частоту (f_max), которая соответствует максимуму комбинированного сигнала.An analysis of the detected scattered radiation may comprise comparing the detected scattered radiation with a twice modulated optical signal. The comparison includes combining the detected scattered signal with a phase-shifted copy of the double-modulated optical signal to form a combined signal, and filtering this combined signal with a low-pass filter. The above processing may be performed in order to determine the frequency (f_max) that corresponds to the maximum of the combined signal.

Анализ обнаруженного рассеянного излучения дополнительно может включать в себя определение длины волокна или набора длин волокна, ассоциированных с отражениями, из частоты (f_max). В случае, если набор длин волокна соответствует частоте (f_max), этап анализа дополнительно может включать в себя различение реального расстояния до разрыва волокна из набора длин.Analysis of the detected scattered radiation may further include determining a fiber length or a set of fiber lengths associated with reflections from a frequency (f_max). If the set of fiber lengths corresponds to the frequency (f_max), the analysis step may further include distinguishing the real distance to the fiber break from the set of lengths.

Длина волокна или набор длин волокна предпочтительно определяется посредством решения уравненияThe fiber length or set of fiber lengths is preferably determined by solving the equation

В случае если набор длин волокна соответствует частоте (f_max), чтобы различать реальное расстояние до разрыва волокна из набора длин, решения уравнения f(L), которые не касаются абсолютного максимума уравненияIf the set of fiber lengths corresponds to the frequency (f_max) in order to distinguish the real distance to the fiber break from the set of lengths, solutions of equation f (L) that do not concern the absolute maximum of the equation

,

,

могут быть исключены.may be excluded.

Способ мониторинга оптического волокна дополнительно может содержать: модуляцию второго оптического сигнала с помощью второго тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR; передачу модулированного второго оптического сигнала в оптическое волокно или ассоциированное оптическое волокно на втором конце этого оптического волокна; обнаружение второго рассеянного излучения, выводимого из второго конца оптического волокна; и анализ второго рассеянного излучения, а также первого рассеянного излучения с помощью некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определять расстояние до разрыва в оптическом волокне.The optical fiber monitoring method may further comprise: modulating the second optical signal with a second test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR; transmitting a modulated second optical signal to an optical fiber or an associated optical fiber at a second end of the optical fiber; detecting a second scattered radiation output from the second end of the optical fiber; and analysis of the second scattered radiation, as well as the first scattered radiation using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, in order to determine the distance to the gap in the optical fiber.

Под «ассоциированным волокном» подразумевается волокно, которое следует физическому маршруту, идентичному маршруту первого оптического волокна, например волокно, которое находится в одном кабелепроводе или канале с первым волокном. Одним примером ассоциированных волокон является пара волокон, идущих между двумя сетевыми узлами, причем пара содержит исходящее волокно для переноса трафика между узлами в первом направлении и обратное волокно для переноса трафика между узлами во втором направлении, противоположном первому направлению.By “associated fiber” is meant a fiber that follows a physical route identical to that of the first optical fiber, for example, a fiber that is in the same conduit or channel with the first fiber. One example of associated fibers is a pair of fibers extending between two network nodes, the pair comprising an outgoing fiber for transporting traffic between nodes in a first direction and a reverse fiber for transporting traffic between nodes in a second direction opposite to the first direction.

Такой модифицированный способ фактически требует осуществления способа первого аспекта изобретения дважды с противоположных концов волокна. С помощью этого модифицированного способа может быть возможным более точно определять местоположение разрыва волокна, в частности, в случае более длинных волокон. В частности, анализ может содержать сравнение набора возможных расстояний до разрыва, которые определены из первого рассеянного излучения, с набором возможных расстояний до разрыва, которые определены из второго рассеянного излучения, чтобы определять реальное расстояние до разрыва.Such a modified method actually requires the implementation of the method of the first aspect of the invention twice from opposite ends of the fiber. Using this modified method, it may be possible to more accurately determine the location of the fiber break, in particular in the case of longer fibers. In particular, the analysis may include comparing a set of possible distances to the gap, which are determined from the first scattered radiation, with a set of possible distances to the gap, which are determined from the second scattered radiation, to determine the actual distance to the gap.

Обнаруженный рассеянный сигнал может быть фильтрован, чтобы уменьшать содержимое шума сигнала.The detected scattered signal can be filtered to reduce the noise content of the signal.

Согласно второму аспекту изобретения предусмотрен усилитель для оптической сети связи, выполненный с возможностью усиливать оптический сигнал, модулируемый с помощью сигнала трафика, принимаемого из выхода первого оптического волокна, и повторно передавать усиленный сигнал в первый конец второго оптического волокна. Усилитель содержит модулятор, выполненный с возможностью дополнительно модулировать оптический сигнал с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, и первый детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое, по меньшей мере, из одного из первого конца второго оптического волокна или выхода первого оптического волокна.According to a second aspect of the invention, there is provided an amplifier for an optical communication network, configured to amplify an optical signal modulated by a traffic signal received from the output of the first optical fiber and retransmit the amplified signal to the first end of the second optical fiber. The amplifier comprises a modulator configured to further modulate the optical signal using a test signal based on an incoherent optical measurement of the frequency reflection coefficient, IOFDR, and a first detector configured to detect scattered radiation received from at least one of the first end a second optical fiber or an output of a first optical fiber.

Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрено передающее устройство для оптической сети связи. Передающее устройство содержит оптический источник, выполненный с возможностью формировать оптический сигнал для передачи в первый конец оптического волокна, первый модулятор, выполненный с возможностью модулировать оптический сигнал с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, второй модулятор, выполненный с возможностью дополнительно модулировать оптический сигнал с помощью сигнала трафика, и детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое из первого конца оптического волокна. Оптическим источником может быть лазер и/или усилитель.According to a third aspect of the invention, there is provided a transmitter for an optical communication network. The transmitting device comprises an optical source configured to generate an optical signal for transmission to the first end of the optical fiber, a first modulator configured to modulate the optical signal using a test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, a second modulator made with the ability to further modulate the optical signal using a traffic signal, and a detector configured to detect diffuse nd the radiation received from the first end of the optical fiber. The optical source may be a laser and / or amplifier.

С помощью устройства в соответствии со вторым или третьим аспектом тестовый IOFDR-сигнал может передаваться с использованием физического оборудования, идентичного оборудованию, которое используется для того, чтобы усиливать сигнал трафика, в случае второго аспекта, или формировать оптический сигнал, к которому сигнал трафика должен применяться, в случае третьего аспекта. Эта компоновка снижает сложность и, следовательно, затраты, возникающие при предоставлении средства для определения местоположения разрыва волокна. IOFDR-сигнал может передаваться одновременно с сигналом трафика без нарушения сигнала трафика. Предпочтительно, IOFDR-сигнал передается при длине волны, идентичной длине волны сигнала трафика (например, при длине волны, равной точно или примерно 1550 нм).Using the device in accordance with the second or third aspect, the test IOFDR signal can be transmitted using physical equipment identical to the equipment that is used to amplify the traffic signal, in the case of the second aspect, or to form an optical signal to which the traffic signal should be applied , in the case of the third aspect. This arrangement reduces complexity and, therefore, the costs involved in providing means for locating a fiber break. The IOFDR signal can be transmitted simultaneously with the traffic signal without disturbing the traffic signal. Preferably, the IOFDR signal is transmitted at a wavelength identical to the wavelength of the traffic signal (for example, at a wavelength equal to exactly or about 1550 nm).

Модулятор (или первый модулятор) может содержать лазер накачки усилителя, так что IOFDR-сигнал применяется к оптическому сигналу, идентичному сигналу трафика.The modulator (or first modulator) may comprise an amplifier pump laser so that the IOFDR signal is applied to an optical signal identical to the traffic signal.

Усилитель/передающее устройство дополнительно может содержать второй детектор, выполненный с возможностью обнаруживать сигнал, который должен передаваться посредством усилителя/передающего устройства, причем этот сигнал модулируется с помощью тестового IOFDR-сигнала. Сигнал также может модулироваться с помощью сигнала трафика.The amplifier / transmitter may further comprise a second detector configured to detect a signal to be transmitted by the amplifier / transmitter, which signal is modulated using a test IOFDR signal. The signal can also be modulated using a traffic signal.

Вывод из детектора или детекторов может предоставляться в анализатор на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, который выполнен с возможностью определять расстояние до разрыва в оптическом волокне посредством анализа выхода детектора(ов) с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области. Анализатор может быть выполнен с возможностью комбинировать вывод первого детектора со сдвинутой по фазе копией второго выхода второго детектора, чтобы формировать комбинированный сигнал, и фильтровать этот комбинированный сигнал с помощью фильтра нижних частот.The output from the detector or detectors can be provided to the analyzer based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, which is configured to determine the distance to the gap in the optical fiber by analyzing the output of the detector (s) using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain . The analyzer may be configured to combine the output of the first detector with a phase-shifted copy of the second output of the second detector to form a combined signal, and filter this combined signal using a low-pass filter.

Усилитель/передающее устройство дополнительно может содержать микропроцессор, программируемый, чтобы управлять работой лазера накачки. Микропроцессор может содержать анализатор, упоминаемый выше.The amplifier / transmitter may further comprise a microprocessor programmable to control the operation of the pump laser. The microprocessor may comprise an analyzer as mentioned above.

В случае второго аспекта изобретения усилитель дополнительно может содержать третий детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое из выхода первого оптического волокна. Это дает возможность усилителю обнаруживать разрыв в первом оптическом волокне (т.е. волокне, из которого он принимает сигнал, который должен быть усилен), а также (или вместо этого) дает возможность усилителю обнаруживать разрыв во втором оптическом волокне (т.е. волокне, в которое он передает усиленный оптический сигнал).In the case of the second aspect of the invention, the amplifier may further comprise a third detector configured to detect scattered radiation received from the output of the first optical fiber. This allows the amplifier to detect a break in the first optical fiber (i.e., the fiber from which it receives the signal to be amplified), and also (or instead) allows the amplifier to detect a break in the second optical fiber (i.e. fiber into which it transmits an amplified optical signal).

Согласно пятому аспекту изобретения предусмотрен усилитель для оптической сети связи, причем усилитель содержит лазер накачки, выполненный с возможностью при использовании накачивать активную среду усилителя, и микропроцессор для управления работой усилителя, при этом микропроцессор выполнен с возможностью модулировать выход лазера накачки с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, и при этом усилитель дополнительно содержит детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое в усилителе, причем это излучение модулировано с помощью тестового IOFDR-сигнала.According to a fifth aspect of the invention, there is provided an amplifier for an optical communication network, the amplifier comprising a pump laser capable of pumping the active medium of the amplifier when using, and a microprocessor for controlling the operation of the amplifier, wherein the microprocessor is configured to modulate the output of the pump laser using a test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, and the amplifier further comprises a detector made with the ability to detect scattered radiation received in the amplifier, and this radiation is modulated using a test IOFDR signal.

Усилитель дополнительно может содержать входной разъем для приема оптического сигнала, который должен быть усилен, при этом детектор выполнен с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое во входном разъеме.The amplifier may further comprise an input connector for receiving an optical signal, which must be amplified, while the detector is configured to detect the scattered radiation received in the input connector.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрена оптическая сеть связи, содержащая усилитель и/или передающее устройство по любому из второго, третьего или четвертого аспектов изобретения.According to another aspect of the invention, there is provided an optical communication network comprising an amplifier and / or transmitting device according to any one of the second, third or fourth aspects of the invention.

Оптическая сеть связи может содержать первый такой усилитель/передающее устройство, расположенный в первом конце оптического волокна, и второй усилитель/передающее устройство, расположенный во втором конце оптического волокна или в ассоциированном оптическом волокне (как задано выше). Оптическая сеть связи дополнительно может содержать менеджера сети, выполненного с возможностью принимать данные из детекторов первого и второго усилителей/передающих устройств и определять расстояние до разрыва в оптическом волокне или волокнах посредством анализа данных, предоставленных посредством первого и второго усилителей/передающих устройств, с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области.An optical communication network may comprise a first such amplifier / transmitter located at the first end of the optical fiber and a second amplifier / transmitter located at the second end of the optical fiber or in the associated optical fiber (as defined above). The optical communication network may further comprise a network manager configured to receive data from the detectors of the first and second amplifiers / transmitters and determine the distance to the gap in the optical fiber or fibers by analyzing data provided by the first and second amplifiers / transmitters using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 является схематическим представлением оптической сети.Figure 1 is a schematic representation of an optical network.

Фиг.2 показывает один вариант осуществления усилителя в соответствии с изобретением.Figure 2 shows one embodiment of an amplifier in accordance with the invention.

Фиг.2a является блок-схемой последовательности операций способа, схематично излагающей этапы способа определения местоположения разрыва в оптическом волокне в одном варианте осуществления настоящего изобретения.FIG. 2a is a flowchart schematically describing the steps of a method for determining a fracture location in an optical fiber in one embodiment of the present invention.

Фиг.2b является блок-схемой последовательности операций способа, схематично излагающей этапы способа определения местоположения разрыва в оптическом волокне в одном варианте осуществления настоящего изобретения.FIG. 2b is a flowchart schematically describing the steps of a method for determining a fracture location in an optical fiber in one embodiment of the present invention.

Фиг.2c показывает один вариант осуществления передающего устройства в соответствии с изобретением.Fig. 2c shows one embodiment of a transmitter in accordance with the invention.

Фиг.3 показывает постобработанную оптическую мощность, проиллюстрированную в зависимости от частоты для (1) теоретических данных, (2) измеренных данных и (3) фильтрованных измеренных данных.Figure 3 shows the post-processed optical power illustrated as a function of frequency for (1) theoretical data, (2) measured data, and (3) filtered measured data.

Фиг.4 показывает график уравнения 1.Figure 4 shows a graph of equation 1.

Фиг.5 показывает (a) как ложные, так и допустимые решения функции f(L) (уравнение 2), и (b) крупно показывает в деталях график (a) между длинами волокна в 40 км и 100 км.Figure 5 shows (a) both false and valid solutions to the function f (L) (equation 2), and (b) shows in large detail a graph (a) between fiber lengths of 40 km and 100 km.

Фиг.6 показывает (a) взаимосвязь между частотой, в которой максимальная оптическая мощность обратного рассеяния обнаруживается, и расстоянием до разрыва волокна для множества коэффициентов затухания волокна, и (b) варьирование порогового значения X расстояния с коэффициентом затухания.FIG. 6 shows (a) the relationship between the frequency at which the maximum optical backscatter power is detected and the distance to fiber break for a plurality of fiber attenuation coefficients, and (b) variation of the distance threshold X value with the attenuation coefficient.

Фиг.7 является схематическим представлением части оптической сети связи.7 is a schematic representation of part of an optical communication network.

Фиг.8 показывает взаимосвязь между амплитудой рассеянного сигнала (после обработки в соответствии с этапами по фиг.2a) и частотой для двух выбранных расстояний.Fig. 8 shows the relationship between the amplitude of the scattered signal (after processing in accordance with the steps of Fig. 2a) and the frequency for two selected distances.

Фиг.9 является графиком, аналогичным фиг.5, показывающим ложные и допустимые решения функции f(L).Fig.9 is a graph similar to Fig.5, showing false and acceptable solutions to the function f (L).

Фиг.10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей один способ отличать реальное решение от ложных и/или нескольких допустимых решений.10 is a flowchart illustrating one method for distinguishing a real solution from false and / or multiple valid solutions.

Фиг.11 является графиком, аналогичным фиг.6, и иллюстрирует максимальный сегмент волокна, для которого изобретение может выполняться, согласно одному варианту осуществления для множества различных оптических коэффициентов затухания волокна.11 is a graph similar to FIG. 6 and illustrates the maximum fiber segment for which the invention can be performed, according to one embodiment, for a plurality of different optical fiber attenuation coefficients.

Фиг.12 иллюстрирует «мертвые точки», в которых невозможно быть уверенным в расстоянии до разрыва волокна без дополнительного анализа рассеянного оптического сигнала.12 illustrates “dead spots” at which it is impossible to be sure of the distance to the fiber break without additional analysis of the scattered optical signal.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение использует оптическое измерение коэффициента отражения в частотной области и, в частности, некогерентное оптическое измерение коэффициента отражения в частотной области (IOFDR), чтобы обнаруживать наличие разрыва волокна и определять местоположение разрыва посредством измерения расстояния до разрыва. Способ работает как для работающих, так и для бездействующих систем.The present invention uses optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain and, in particular, incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain (IOFDR) to detect the presence of a fiber break and determine the location of the gap by measuring the distance to the gap. The method works both for working and inactive systems.

В IOFDR, при использовании в данном документе, тестовый IOFDR-сигнал передается вдоль оптического волокна в диапазоне частот. Для каждой частоты запускаемая (т.е. передаваемая) оптическая мощность IOFDR-сигнала обнаруживается (или иным образом определяется, например, из мощности, при которой лазер накачки возбуждается, если лазер является простым лазером, который не вводит сдвиг фаз в выходную мощность, как в EDFA), как и оптическая мощность обратного рассеяния (возвращаемая из волокна после отражения вдоль всего остаточного сегмента волокна). Сам разрыв волокна отражает небольшую оптическую мощность (таким образом, если нет разрыва, способ IOFDR должен обнаруживать длину всего неразорванного сегмента волокна). Оптическая мощность обратного рассеяния обычно примерно на 40-45 дБ ниже падающей оптической мощности.In IOFDR, as used herein, a test IOFDR signal is transmitted along an optical fiber in a frequency range. For each frequency, the triggered (i.e., transmitted) optical power of the IOFDR signal is detected (or otherwise determined, for example, from the power at which the pump laser is excited if the laser is a simple laser that does not introduce a phase shift in the output power, as in EDFA), as well as the optical backscatter power (returned from the fiber after reflection along the entire residual fiber segment). The fiber break itself reflects a small optical power (thus, if there is no break, the IOFDR method should detect the length of the entire unbroken fiber segment). The optical backscatter power is typically about 40-45 dB below the incident optical power.

Вышеуказанные измерения преобразуются в электрические сигналы и заключительно обрабатываются, как подробно поясняется ниже. Зная коэффициент затухания волокна и эффективный показатель преломления волокна, информация о расстоянии разрыва из усилителя может извлекаться из измерения разности фаз мощности запускаемого сигнала и мощности сигнала обратного рассеяния.The above measurements are converted into electrical signals and are finally processed, as explained in detail below. Knowing the fiber attenuation coefficient and the effective refractive index of the fiber, information about the gap distance from the amplifier can be extracted from measuring the phase difference of the power of the triggered signal and the power of the backscattering signal.

В варианте осуществления изобретения, поясненном ниже, тестовый IOFDR-сигнал является синусоидальным сигналом с очень небольшим индексом амплитудной модуляции (также известным как глубина модуляции). IOFDR-сигнал передается при длине волны, идентичной длине волны сигнала трафика, предпочтительно с использованием лазера, идентичного лазеру, который используется для того, чтобы формировать сигнал трафика. Тестовый сигнал передается одновременно с сигналом трафика в форме небольшой модуляции сигнала трафика.In an embodiment of the invention explained below, the test IOFDR signal is a sinusoidal signal with a very small amplitude modulation index (also known as modulation depth). The IOFDR signal is transmitted at a wavelength identical to the wavelength of the traffic signal, preferably using a laser identical to the laser that is used to generate the traffic signal. The test signal is transmitted simultaneously with the traffic signal in the form of a small modulation of the traffic signal.

Синусоидальная форма сигнала обеспечивает, что сигнал обратного рассеяния также является синусоидальным (хотя сдвинутым по фазе относительно исходного IOFDR-сигнала). Этого не будет происходить, если IOFDR имеет другую (несинусоидальную) форму. Под «небольшим» коэффициентом модуляции подразумевается «достаточно небольшой для того, чтобы не возмущать прием сигнала трафика посредством транспондеров или оптики приемного устройства». Например, в случае типичного усилителя, имеющего вывод приблизительно 10-20 дБм, надлежащим образом небольшой коэффициент модуляции может быть сигналом с варьированием 0,5 дБ по полному размаху. Следует принимать во внимание, что в вариантах осуществления, в которых способ должен использоваться, когда сегмент бездействует, вышеуказанное требование «небольшой» глубины модуляции не обязательно должно соблюдаться.The sinusoidal waveform ensures that the backscatter signal is also sinusoidal (although phase shifted relative to the original IOFDR signal). This will not happen if the IOFDR has a different (non-sinusoidal) shape. By a "small" modulation coefficient is meant "small enough so as not to disturb the reception of the traffic signal by means of transponders or optics of the receiving device." For example, in the case of a typical amplifier having an output of approximately 10-20 dBm, a suitably small modulation factor may be a signal varying 0.5 dB over the full scale. It will be appreciated that in embodiments where the method is to be used when the segment is idle, the above requirement of a “small” modulation depth does not have to be met.

Фиг.2 показывает схематично внутреннюю структуру усилителя 1, который может находиться на карте 10, установленной в узле в рамках оптической сети. В этом примере узел является узлом повторителя типа, показанного на фиг.1 как узел 20b. В таком узле 20b повторителя усилитель 1 выполнен с возможностью усиливать оптический сигнал 19, который принимается из первого оптического волокна 12 во входном разъеме 21 усилителя, до повторной передачи этого усиленного сигнала во второе оптическое волокно 11 через выходной разъем 23.Figure 2 shows schematically the internal structure of an amplifier 1, which can be located on a card 10 installed in a node within the optical network. In this example, the assembly is a repeater assembly of the type shown in FIG. 1 as assembly 20b. In such a repeater assembly 20b, the amplifier 1 is configured to amplify the optical signal 19, which is received from the first optical fiber 12 in the input connector 21 of the amplifier, before retransmitting this amplified signal to the second optical fiber 11 through the output connector 23.

Усилитель 1 содержит активную среду 3, такую как волокно, легированное эрбием, которая накачивается из лазера 5 накачки, управляемого посредством микропроцессора 7. Любой сигнал 19, принимаемый во входном разъеме 21, усиливается в активной среде 3 таким образом, что модуляция, присутствующая в сигнале (например, сигнале трафика), сохраняется в выводимом усиленном сигнале.The amplifier 1 contains an active medium 3, such as an erbium-doped fiber, which is pumped from a pump laser 5 controlled by a microprocessor 7. Any signal 19 received at the input connector 21 is amplified in the active medium 3 so that the modulation present in the signal (e.g., traffic signal) is stored in the output amplified signal.

Усилитель дополнительно содержит первый, второй и третий оптические делители (расщепители), соответственно, номера 9, 15 и 17 на фиг.2, а также первый, второй и третий фотодетекторы (например, фотодиоды), соответственно, номера 8, 14 и 18. Третий делитель и третий фотодетектор могут служить в качестве альтернативы или дополнения ко второму делителю и второму фотодетектору.The amplifier further comprises first, second and third optical dividers (splitters), respectively, numbers 9, 15 and 17 in FIG. 2, as well as first, second and third photodetectors (for example, photodiodes), respectively, numbers 8, 14 and 18. The third divider and the third photodetector can serve as an alternative or addition to the second divider and the second photodetector.

Небольшая часть (к примеру, 1-10%) усиленного светового выхода из активной среды 3 направляется в первый фотодиод 8 посредством первого делителя 9. Таким образом, первый фотодиод 8 формирует электрический сигнал, который является пропорциональным оптической мощности усиленного сигнала, который выводится из усилителя. Этот электрический сигнал подается в микропроцессор 7.A small part (for example, 1-10%) of the amplified light output from the active medium 3 is directed to the first photodiode 8 by means of the first divider 9. Thus, the first photodiode 8 generates an electric signal that is proportional to the optical power of the amplified signal that is output from the amplifier . This electrical signal is supplied to the microprocessor 7.

Аналогично, практически весь свет, обратно рассеянный из волокна 11, направляется во второй фотодиод 14 посредством второго делителя 15, так что второй фотодиод формирует электрический сигнал, пропорциональный оптической мощности света обратного рассеяния. Вывод из этого второго фотодиода 14 также подается в микропроцессор 7.Similarly, almost all of the light backscattered from the fiber 11 is directed to the second photodiode 14 by the second divider 15, so that the second photodiode generates an electrical signal proportional to the optical power of the backscattered light. The output from this second photodiode 14 is also supplied to the microprocessor 7.

Когда присутствует, третий делитель 17 направляет небольшую часть (например, 1%, 5%, 10%) света, поступающего в усилитель, в третий фотодиод 18 и подает вывод третьего фотодиода в микропроцессор 7.When present, the third divider 17 directs a small portion (e.g., 1%, 5%, 10%) of the light entering the amplifier to the third photodiode 18 and supplies the output of the third photodiode to the microprocessor 7.

Оптическая мощность, обратно рассеянная из волокна 11, главным образом обусловлена рэлеевским обратным рассеянием. Направленность делителя 15 должна выбираться в зависимости от обратных потерь волокна (которые обычно указываются производителем волокна). В общем, разность между направленностью делителя и обратными потерями волокна должна составлять, по меньшей мере, 10 дБ. Например, для волокна G652 (которое в настоящее время обычно используется в данной области техники), поскольку обратные потери составляют приблизительно 30 дБ, хорошее значение для направленности составляет, по меньшей мере, 40 дБ. По идентичной причине способ работает корректно, если обратные потери разрыва волокна составляют приблизительно 40 дБ. Это имеет место для всех видов волокон, используемых в области техники связи (поверхность разрыва является нерегулярной, так что она имеет плохие характеристики отражения), за исключением случая обреза, выполненного с помощью очень острого и твердого лезвия, применяемого для сращивания двух волокон: но в этом случае зачастую инженер уже находится в месте разрыва волокна и восстанавливает его, и в этом случае зачастую нет причины измерять расстояние до разрыва.The optical power backscattered from the fiber 11 is mainly due to Rayleigh backscattering. The directionality of the splitter 15 should be selected depending on the return fiber loss (which is usually indicated by the fiber manufacturer). In general, the difference between the directivity of the divider and the return fiber loss should be at least 10 dB. For example, for G652 fiber (which is currently commonly used in the art), since the return loss is approximately 30 dB, a good directivity is at least 40 dB. For an identical reason, the method works correctly if the return loss of fiber break is approximately 40 dB. This is the case for all types of fibers used in the field of communication technology (the rupture surface is irregular, so that it has poor reflection characteristics), except for the case of a cut made with a very sharp and hard blade used to splicing two fibers: but in In this case, often the engineer is already in the place of the fiber break and restores it, and in this case there is often no reason to measure the distance to the break.

При использовании лазер 5 накачки формирует сигнал непрерывных волн (CW), чтобы накачивать активную среду 3. Оптический сигнал 19, принимаемый во входном разъеме усилителя 21, усиливается в рамках активной среды 3 и передается в волокно 11 через выходной разъем 23 усилителя. Как пояснено выше, когда система связи передает информацию, оптический сигнал 19 должен содержать трафик в форме модуляции для этого сигнала. Эта модуляция должна сохраняться, когда сигнал усиливается, аналогично традиционному усилителю.In use, the pump laser 5 generates a continuous wave (CW) signal to pump the active medium 3. The optical signal 19 received at the input terminal of the amplifier 21 is amplified within the active medium 3 and transmitted to the fiber 11 through the output terminal 23 of the amplifier. As explained above, when the communication system transmits information, the optical signal 19 must contain traffic in the form of modulation for this signal. This modulation should be maintained when the signal is amplified, similarly to a traditional amplifier.

Тем не менее, в отличие от традиционного усилителя микропроцессор управляет лазером накачки так, чтобы вводить синусоидальную модуляцию в CW-сигнал, так что (в отсутствие сигналов трафика) выходная мощность усилителя, измеренная из первого фотодиода 8, имеет обычный компонент CW плюс синусоидальный сигнал в несколько десятых частей дБ. В случае если сигнал содержит трафик, сигнал, выводимый из усилителя 1, содержит усиленный сигнал трафика, а также содержит дополнительный синусоидальный тестовый сигнал: тестовый IOFDR-сигнал.However, unlike a traditional amplifier, the microprocessor controls the pump laser so as to introduce sinusoidal modulation into the CW signal, so that (in the absence of traffic signals) the output power of the amplifier, measured from the first photodiode 8, has the usual CW component plus a sinusoidal signal in a few tenths of a dB. If the signal contains traffic, the signal output from amplifier 1 contains an amplified traffic signal and also contains an additional sinusoidal test signal: test IOFDR signal.

В альтернативном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.2c, изобретение используется в линейном передающем устройстве (усилителе) 102, когда IOFDR-сигнал модулируется в оптический сигнал перед сигналом трафика. Передающее устройство 102 содержит оптический источник 104, который формирует оптический сигнал для передачи в первый конец оптического волокна 106, и первый модулятор 108 модулирует оптический сигнал с помощью тестового IOFDR-сигнала. Передающее устройство 102 также содержит второй модулятор 110, дополнительно модулирующий оптический сигнал с помощью сигнала трафика, и детектор 112 для обнаружения рассеянного излучения, принимаемого из первого конца оптического волокна 106.In an alternative embodiment illustrated in FIG. 2c, the invention is used in a linear transmitter (amplifier) 102 when an IOFDR signal is modulated into an optical signal before a traffic signal. The transmitting device 102 comprises an optical source 104 that generates an optical signal for transmission to the first end of the optical fiber 106, and the first modulator 108 modulates the optical signal using an IOFDR test signal. The transmitting device 102 also comprises a second modulator 110, further modulating the optical signal with a traffic signal, and a detector 112 for detecting scattered radiation received from the first end of the optical fiber 106.

Способ 200 IOFDR в соответствии с изобретением проиллюстрирован схематично на фиг.2a. Способ включает в себя модуляцию оптического сигнала с помощью сигнала трафика (этап 210) и модуляцию оптического сигнала с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области (IOFDR) (этап 220). Как сигнал трафика, так и оптический сигнал модулируются в один оптический сигнал, так что оба сигнала передаются в сеть по одному каналу. Этапы 210 и 220 могут выполняться в любом порядке. Таким образом, IOFDR-сигнал может модулироваться в оптический сигнал, который уже модулирован с помощью сигнала трафика (как пояснено выше), или, альтернативно, IOFDR может модулироваться на «пустой» оптический сигнал, и сигнал трафика затем может модулироваться в этот сигнал поверх IOFDR-сигнала.The IOFDR method 200 in accordance with the invention is illustrated schematically in FIG. 2a. The method includes modulating an optical signal with a traffic signal (step 210) and modulating an optical signal with a test signal based on incoherent optical frequency domain reflection coefficient (IOFDR) measurement (step 220). Both the traffic signal and the optical signal are modulated into one optical signal, so that both signals are transmitted to the network via one channel. Steps 210 and 220 may be performed in any order. Thus, the IOFDR signal can be modulated into an optical signal that is already modulated with a traffic signal (as explained above), or, alternatively, IOFDR can be modulated to a “blank” optical signal, and the traffic signal can then be modulated into this signal on top of IOFDR -signal.

Дважды модулированный оптический сигнал затем передается в оптическое волокно на первом конце волокна (этап 230). Излучение, которое выводится из первого конца волокна, обнаруживается на этапе 240. Если имеется разрыв в волокне, то значение рассеянного излучения, которое принимается, должно служить признаком расстояния до разрыва (остаточной длины сегмента волокна). В завершении на этапе 250 обнаруженное рассеянное излучение анализируется с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определять расстояние до разрыва в оптическом волокне.The doubly modulated optical signal is then transmitted to the optical fiber at the first end of the fiber (step 230). The radiation that is output from the first end of the fiber is detected at step 240. If there is a gap in the fiber, then the value of the scattered radiation that is received should be a sign of the distance to the gap (the residual length of the fiber segment). Finally, at step 250, the detected scattered radiation is analyzed using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain to determine the distance to the gap in the optical fiber.

Способ 200 в предпочтительном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.2b, дополнительно содержит модуляцию 260 второго оптического сигнала с помощью второго тестового IOFDR-сигнала и передачу 270 модулированного второго оптического сигнала в оптическое волокно или ассоциированное оптическое волокно на втором конце этого оптического волокна. Второе рассеянное излучение, выводимое из второго конца оптического волокна, обнаруживается 280, и на заключительном этапе этот вариант осуществления содержит этап анализа 290 второго рассеянного излучения. В результате, как первое, так и второе рассеянное излучение анализируются с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определять расстояние до разрыва в оптическом волокне.The method 200 in the preferred embodiment illustrated in FIG. 2b further comprises modulating the second optical signal 260 with a second IOFDR signal and transmitting the modulated second optical signal 270 to the optical fiber or associated optical fiber at the second end of this optical fiber. A second scattered radiation outputted from the second end of the optical fiber is detected 280, and in a final step, this embodiment comprises the step of analyzing 290 second scattered radiation. As a result, both the first and second scattered radiation are analyzed using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain in order to determine the distance to the gap in the optical fiber.

Способ IOFDR и то, как сигнал обратного рассеяния обрабатывается для того, чтобы определять местоположение разрыва волокна, далее подробнее описывается со ссылкой на чертежи.The IOFDR method and how the backscatter signal is processed in order to determine the location of the fiber break, is described in more detail below with reference to the drawings.

Чтобы получать информацию о местоположении разрыва волокна, операции, которые должны осуществляться (в цифровой форме или посредством эквивалентных аналоговых схем, либо в усилителе посредством микропроцессора, либо в удаленном местоположении, таком как центральная станция), следующие:In order to obtain information about the location of a fiber break, the operations to be carried out (digitally or by means of equivalent analog circuits, either in an amplifier by a microprocessor or in a remote location such as a central station) are as follows:

1) Сдвиг фаз на 90 градусов вводится в исходящий сигнал (измеряемый в первом фотодиоде 8). Он требуется для того, чтобы иметь четкую измеримую максимальную мощность обратного рассеяния в интересующем частотном диапазоне.1) A phase shift of 90 degrees is introduced into the outgoing signal (measured in the first photodiode 8). It is required in order to have a clear measurable maximum backscatter power in the frequency range of interest.

2) Сдвинутый по фазе сигнал точки 1) умножается на показание второго фотодиода 14 (представляющее оптическую мощность обратного рассеяния). Результат фильтруется с помощью фильтра нижних частот (например, шириной 100 Гц), чтобы удалять двойной частотный спектр, являющийся результатом умножения (демодуляции).2) The phase-shifted signal of point 1) is multiplied by the reading of the second photodiode 14 (representing the optical power of backscattering). The result is filtered using a low-pass filter (for example, 100 Hz wide) to remove the double frequency spectrum resulting from multiplication (demodulation).

3) Операции в пунктах 1) и 2) повторяются с диапазоном различных частот синусоидального тестового сигнала, разделяемых посредством надлежащего шага частоты (например, 100 Гц) в подходящем диапазоне частот (например, с увеличением от 300 до 10000 Гц или наоборот). Глубина модуляции и мощность тестового сигнала сохраняются постоянными для каждой из различных частот.3) The operations in paragraphs 1) and 2) are repeated with a range of different frequencies of the sinusoidal test signal, separated by an appropriate frequency step (e.g. 100 Hz) in a suitable frequency range (e.g., from 300 to 10,000 Hz or vice versa). The modulation depth and power of the test signal are kept constant for each of the different frequencies.

4) Результатом операции в пункте 3) является схема, показанная схематично на фиг.3 (для сегмента протяженностью 25 км). На фиг.3 принимаемая оптическая мощность, после обработки согласно этапу 2, иллюстрируется в зависимости от передаваемой частоты для теоретических данных (график 1) и измеренных данных (показанных на графике 2). График 3 показывает измеренные данные графика 2 после фильтрации с помощью подходящего фильтра нижних частот, чтобы очищать шум из измеренных данных, чтобы делать максимум более очевидным.4) The result of the operation in paragraph 3) is the diagram shown schematically in FIG. 3 (for a segment with a length of 25 km). In Fig. 3, the received optical power, after processing according to step 2, is illustrated depending on the transmitted frequency for theoretical data (graph 1) and measured data (shown in graph 2). Graph 3 shows the measured data of graph 2 after filtering with a suitable low-pass filter to clear the noise from the measured data to make the maximum more obvious.

Хотя амплитуда мощности обратного рассеяния имеет некоторое изменение вместе с длиной сегмента, оно является очень небольшим для того, чтобы обнаруживаться. Числовая обработка в вышеуказанных пунктах 1) и 2) выполнена с возможностью также (и особенно) принимать во внимание изменение фазы мощности обратного рассеяния. Оба этих изменения вместе с остаточной длиной сегмента способствуют тому, чтобы создавать измеримый максимум по фиг.3.Although the amplitude of the backscatter power has some variation along with the segment length, it is very small in order to be detected. The numerical processing in the above paragraphs 1) and 2) is configured to also (and especially) take into account the change in the phase of the backscatter power. Both of these changes, together with the residual length of the segment, contribute to creating a measurable maximum in FIG.

Частота (f_max), при которой возникает эта максимальная оптическая мощность, зависит от расстояния до разрыва, эффективного показателя преломления волокна и коэффициента затухания волокна остаточного сегмента. При знании коэффициента затухания и эффективного показателя преломления волокна (которые обычно указываются для данного типа волокна или которые могут быть определены экспериментально традиционным способом) можно вычислять остаточную длину волокна (т.е. расстояние до разрыва) после того, как f_max определена.The frequency (f_max) at which this maximum optical power occurs depends on the distance to the gap, the effective refractive index of the fiber, and the attenuation coefficient of the fiber of the residual segment. By knowing the attenuation coefficient and the effective refractive index of the fiber (which are usually indicated for a given type of fiber or which can be experimentally determined by the traditional method), the residual fiber length (i.e., distance to break) after f_max is determined can be calculated.

5) Чтобы вычислять остаточную длину сегмента, используется отношение, которое существует между частотой тестового сигнала, оптической мощностью обратного рассеяния и длиной сегмента. Эта взаимосвязь управляется посредством следующего уравнения, которое иллюстрируется в трехмерном представлении на фиг.4:5) To calculate the residual length of the segment, the relationship that exists between the frequency of the test signal, the optical power of backscattering and the length of the segment is used. This relationship is controlled by the following equation, which is illustrated in a three-dimensional representation in figure 4:

уравнение 1equation 1

- где G(f, L, a) - это нормализованная оптическая мощность обратного рассеяния,- where G (f, L, a) is the normalized optical power of backscattering,

L - это расстояние до разрыва волокна, a - это коэффициент затухания в непер/км и k - это волновой вектор, соответствующий частоте синусоидального IOFDR-сигнала (k связан с частотой f традиционным способом с использованием отношения k=2nf/v, где v - это фазовая скорость тестового сигнала).L is the distance to the fiber break, a is the attenuation coefficient in neper / km, and k is the wave vector corresponding to the frequency of the sinusoidal IOFDR signal (k is connected to frequency f in the traditional way using the ratio k = 2nf / v, where v is this is the phase velocity of the test signal).

Чтобы находить расстояние до разрыва, необходимо находить расстояние, которое соответствует максимальной частоте, f_max. Чтобы выполнять это, находится нуль следующей нелинейной функции:To find the distance to the gap, it is necessary to find the distance that corresponds to the maximum frequency, f_max. To accomplish this, the zero of the following nonlinear function is found:

уравнение 2equation 2

- где k_max - это волновой вектор, соответствующий частоте максимума по фиг.3, f_max.- where k _max is the wave vector corresponding to the frequency of the maximum in Fig. 3, f_max.

Эта функция f(L) является пропорциональной первой производной трехмерной функции G(f, L, a), показанной на фиг.4, относительно частотной оси, где L и a фиксированы.This function f (L) is proportional to the first derivative of the three-dimensional function G (f, L, a) shown in FIG. 4, with respect to the frequency axis, where L and a are fixed.

Решение уравнения f(L)=0 для L дает расстояние до разрыва (или набор возможных расстояний, как пояснено ниже).Solving the equation f (L) = 0 for L gives the distance to the gap (or a set of possible distances, as explained below).

Следует отметить, что нуль функции f(L) (который соответствует максимуму постобработанной принимаемой оптической мощности, показанной на фиг.3) перемещается к более высоким частотам по мере того, как остаточная длина сегмента уменьшается. Это означает, что имеется минимальная остаточная длина сегмента L, которая может быть определена из усилителя, что означает то, что имеется «мертвая зона» рядом с усилителем, в которой разрывы не могут обнаруживаться из этого усилителя. Протяженность мертвой зоны зависит от динамического диапазона усилителя (который ограничен, в общем, несколькими десятками кГц) и от параметров волокна. Например, при использовании максимальной частоты в 10 кГц мертвая зона имеет протяженность в несколько километров. В случае если разрыв возникает в рамках мертвой зоны, может быть возможным определять местоположение этого разрыва из другого усилителя, подключенного к этому сегменту, например, из усилителя на противоположном конце сегмента.It should be noted that the zero of the function f (L) (which corresponds to the maximum of the post-processed received optical power shown in FIG. 3) moves to higher frequencies as the residual segment length decreases. This means that there is a minimum residual segment length L that can be determined from the amplifier, which means that there is a “dead zone” next to the amplifier in which gaps cannot be detected from this amplifier. The length of the dead zone depends on the dynamic range of the amplifier (which is limited, in general, to several tens of kHz) and on the parameters of the fiber. For example, when using a maximum frequency of 10 kHz, the dead zone has a length of several kilometers. In the event that a gap occurs within the dead zone, it may be possible to determine the location of this gap from another amplifier connected to this segment, for example, from an amplifier at the opposite end of the segment.

Точность измерения расстояния также ограничена посредством оптического и электрического шума во время измерения. Тем не менее, использование двух фильтров нижних частот (одного после умножителя на этапе 2 и другого, который фильтрует набор показателей, показанных на фиг.3) и использование нескольких частот дает возможность получения достаточно точного измерения расстояния до разрыва волокна.Distance measurement accuracy is also limited by optical and electrical noise during measurement. Nevertheless, the use of two low-pass filters (one after the multiplier in step 2 and the other, which filters the set of indicators shown in Fig. 3) and the use of several frequencies makes it possible to obtain a sufficiently accurate measurement of the distance to the fiber break.

Измерение является независимым от полной выходной мощности усилителя (таким образом, IOFDR-сигнал может иметь меньший уровень мощности, чем сигнал трафика), а также от глубины модуляции синусоидального сигнала. Если между качаниями частоты (т.е. между тестами, а не в рамках одного теста) синусоидальный сигнал или полная оптическая мощность изменяет свою амплитуду, эффект состоит в том, что схема, показанная на фиг.3, сдвигается вдоль оси ординат, но форма схемы остается неизменной и является частотой максимума, так что по прежнему можно определять местоположение разрыва с использованием вышеописанного способа. Тем не менее, глубина модуляции и мощность должны сохраняться постоянными в рамках качания частоты (т.е. в ходе операции по вышеприведенному пункту 3), чтобы не допускать искажение внешнего вида графика, показанного на фиг.3, и, в частности, не допускать возможности того, что на этом графике могут появляться другие максимумы, которые могут вносить путаницу в определение местоположения разрыва.The measurement is independent of the total output power of the amplifier (thus, the IOFDR signal may have a lower power level than the traffic signal), as well as the modulation depth of the sinusoidal signal. If between the frequency swings (i.e. between tests, and not within the framework of one test) the sinusoidal signal or the total optical power changes its amplitude, the effect is that the circuit shown in Fig. 3 is shifted along the ordinate, but the shape The circuit remains unchanged and is the maximum frequency, so that you can still determine the location of the gap using the above method. However, the modulation depth and power should be kept constant within the frequency sweep (i.e. during the operation of paragraph 3 above) so as not to distort the appearance of the graph shown in FIG. 3, and in particular to prevent the possibility that other highs may appear on this graph, which may confuse the determination of the location of the gap.

Способ, поясненный выше, предполагает, что функция f(L) имеет только один нуль, но на практике это не всегда так. Определено то, что для данного волокна имеется пороговое расстояние X, которое зависит от коэффициента затухания волокна. Ниже порогового значения X функция f(L) имеет только один нуль. Тем не менее, выше порогового значения X функция f(L) может иметь несколько нулей. Таким образом, решение f(L)=0 зачастую должно давать несколько ответов, один - ниже X и один или более - выше X.The method explained above assumes that the function f (L) has only one zero, but in practice this is not always the case. It is determined that for a given fiber there is a threshold distance X, which depends on the attenuation coefficient of the fiber. Below the threshold value of X, the function f (L) has only one zero. However, above the threshold X, the function f (L) may have several zeros. Thus, the solution f (L) = 0 often has to give several answers, one below X and one or more above X.

Фиг.5(a) показывает все решения уравнения f(L)=0 для каждой f_max (на оси ординат). Эти решения могут быть разделены на два набора: допустимые решения (показанные посредством сплошной линии 55) и недопустимые решения (или ложные решения, точки из сплошной линии, обведенной кругом в 60). Ложные решения должны обнаруживаться и исключаться, поскольку они не имеют физической релевантности. Помимо этого для данной f_max набор допустимых решений (каждое из которых соответствует возможному реальному расстоянию до разрыва) не всегда является однозначным: иногда он содержит несколько решений. Это означает то, что, как показано на нижнем подграфике (b), для некоторых частот f_max может быть несколько возможных допустимых расстояний до разрыва.5 (a) shows all solutions of the equation f (L) = 0 for each f_max (on the ordinate axis). These solutions can be divided into two sets: valid solutions (shown by solid line 55) and invalid solutions (or false solutions, points from a solid line circled in 60). False decisions should be detected and excluded because they do not have physical relevance. In addition, for a given f_max, the set of feasible solutions (each of which corresponds to a possible real distance to the gap) is not always unique: sometimes it contains several solutions. This means that, as shown in the lower subgraph (b), for some frequencies f_max there may be several possible permissible distances to the gap.

Пороговое значение X показывается на фиг.6 и получается посредством взятия точек, в которых схема допустимых нулей f(L) имеет минимум, помеченный с помощью линии 70 на фиг.6(a).The threshold value X is shown in FIG. 6 and is obtained by taking points at which the permissible zero scheme f (L) has a minimum marked with line 70 in FIG. 6 (a).

Конечно, расстояние до разрыва не известно, следовательно, только тогда, когда общая длина сегмента меньше X, можно достоверно определять расстояние до разрыва с помощью этого способа. В таком случае, если совокупная длина сегмента меньше порогового значения X, показанного на фиг.6, можно просто брать минимальное решение (L_min), поскольку только это решение меньше X. Таким образом, только это решение будет физически возможным. Это автоматически исключает все ложные решения (поскольку они имеют большую длину, чем L_min), а также автоматически разрешает неоднозначность в случае нескольких допустимых решений (в том смысле, что если общая длина сегмента меньше X, (L) имеет только допустимое решение, как показано на фиг.6).Of course, the distance to the gap is not known, therefore, only when the total length of the segment is less than X, it is possible to reliably determine the distance to the gap using this method. In this case, if the total segment length is less than the threshold value X shown in FIG. 6, you can simply take the minimum solution (L_min), since only this solution is less than X. Thus, only this solution will be physically possible. This automatically eliminates all false decisions (since they are longer than L_min), and also automatically resolves the ambiguity in the case of several feasible solutions (in the sense that if the total segment length is less than X, (L) has only a feasible solution, as shown figure 6).

Если общая длина сегмента превышает пороговое значение X, следует предположить, что функция f(L)=0 может иметь несколько допустимых решений. В этом случае необходимо применять модифицированный способ, чтобы определять однозначно корректную остаточную длину сегмента посредством выбора между двумя потенциально допустимыми решениями и/или отклонения ложных решений уравнения f(L)=0, как описано в следующих параграфах.If the total segment length exceeds the threshold value X, it should be assumed that the function f (L) = 0 may have several feasible solutions. In this case, it is necessary to use a modified method in order to determine the uniquely correct residual segment length by choosing between two potentially feasible solutions and / or rejecting false solutions of the equation f (L) = 0, as described in the following paragraphs.

Если общая длина сегмента превышает пороговое значение X, критерий минимальной длины является недостаточным для того, чтобы предоставлять надежные решения, и требуется некоторый другой критерий для того, чтобы обнаруживать ложные решения и различать допустимые решения, как показано в следующих подразделах. Например, это ограничение означает, что на фиг.6 для волокна с коэффициентом затухания a=0,2 дБ/км пороговое значение X составляет приблизительно 50 км, что означает то, что максимальный полный сегмент должен быть меньше приблизительно 50 км, чтобы надежно вычислять единственное решение.If the total segment length exceeds the threshold value X, the minimum length criterion is not sufficient to provide reliable solutions, and some other criterion is required in order to detect false solutions and distinguish valid solutions, as shown in the following sections. For example, this limitation means that in FIG. 6, for a fiber with an attenuation coefficient of a = 0.2 dB / km, the threshold value X is approximately 50 km, which means that the maximum total segment must be less than approximately 50 km in order to reliably calculate only decision.

Чтобы преодолевать это ограничение, модифицированный способ может быть реализован одним или более, по меньшей мере, из трех способов:To overcome this limitation, the modified method can be implemented in one or more of at least three ways:

a) В общем, линия оптической связи является двунаправленной, т.е. состоит из двух ассоциированных волокон (каждое из которых предназначено только для одного направления), помещенных в уникальный кабель. Таким образом, если разрыв волокна возникает в одном таком волокне, очень вероятно, что весь кабель поврежден, и в таком случае оба волокна повреждены, как показано на фиг.7.a) In general, the optical link is bi-directional, i.e. consists of two associated fibers (each of which is intended for only one direction), placed in a unique cable. Thus, if a fiber break occurs in one such fiber, it is very likely that the entire cable is damaged, in which case both fibers are damaged, as shown in FIG.

Усовершенствованный способ содержит вычисление возможных расстояний до разрыва с обеих сторон сегмента (т.е. расстояния(й), измеряемого посредством линейных усилителей 1 и 4, как показано на фиг.7) и последующее сравнение этих двух наборов измеренных расстояний, чтобы определять фактическое местоположение разрыва. Таким образом, можно покрывать более 100 км полного сегмента для волокна с коэффициентом затухания 0,2 дБ/км (и до 140-150 км для волокон с более низким коэффициентом затухания) при формировании только одного решения.The improved method comprises calculating the possible distance to the gap on both sides of the segment (i.e., the distance (s) measured by linear amplifiers 1 and 4, as shown in Fig. 7) and then comparing the two sets of measured distances to determine the actual location the gap. Thus, it is possible to cover more than 100 km of the full segment for a fiber with a damping factor of 0.2 dB / km (and up to 140-150 km for fibers with a lower damping coefficient) when only one solution is formed.

Чтобы реализовывать способ при общих длинах сегмента, превышающих пороговое значение X, сначала необходимо обнаруживать ложные решения, а далее различать допустимые решения уравнения f(L)=0. На следующих двух этапах это осуществляется.To implement the method with total segment lengths exceeding the threshold value of X, it is first necessary to detect false solutions, and then to distinguish between feasible solutions of the equation f (L) = 0. In the next two stages, this is done.

Чтобы обнаруживать ложные решения, необходимо понимать причину их возникновения. Как описано выше, решение уравнения f(L)=0 дает в результате все точки, где первая производная среза f=constant=f_max функции G(f, L, a) (показана на фиг.4) является нулем, включающим в себя все максимумы и минимумы, локальные и абсолютные. Пример возникновения ложного решения приведен на фиг.8, на котором показаны две теоретические схемы, полученные согласно процедуре, описанной в пятиэтапном способе, приведенном выше, для двух расстояний до разрыва, 11 км и 35 км. В случае пунктирной трассы (35 км), помеченной 80, частота максимума f_max составляет 3700 Гц. Решение уравнения f(L, f_max, a)=0 дает в результате L=35 км, но также и L=11 км, поскольку схема для 11 км (показана с помощью сплошной линии, помеченной 90) имеет локальный максимум на частоте 3700 Гц. Таким образом, можно обнаруживать и исключать это ложное решение с учетом того, что максимум, который отыскивается, является абсолютным для каждого среза f(L)=constant функции G(f, L, a). Дополнительно, этот абсолютный максимум также имеет свойство нахождения при минимальной частоте, как показано на фиг.8 и на фиг.9.To detect false decisions, you need to understand the reason for their occurrence. As described above, solving the equation f (L) = 0 results in all points where the first derivative of the slice f = constant = f_max of the function G (f, L, a) (shown in Fig. 4) is zero, which includes all highs and lows, local and absolute. An example of a false solution is shown in Fig. 8, which shows two theoretical schemes obtained according to the procedure described in the five-step method above for two distances to the gap, 11 km and 35 km. In the case of a dashed track (35 km) marked 80, the maximum frequency f_max is 3700 Hz. The solution of the equation f (L, f_max, a) = 0 results in L = 35 km, but also L = 11 km, since the scheme for 11 km (shown by the solid line marked 90) has a local maximum at a frequency of 3700 Hz . Thus, it is possible to detect and exclude this false solution, taking into account the fact that the maximum that is sought is absolute for each slice f (L) = constant of the function G (f, L, a). Additionally, this absolute maximum also has the property of being at the minimum frequency, as shown in Fig. 8 and Fig. 9.

На практике при обращении к блок-схеме последовательности операций способа на фиг.10, если L=L(x) (где x=1, 2, 3...) обозначает набор всех решений, ложные решения легко обнаруживаются посредством решения идентичного уравнения f(L, f_max, a)=0, где теперь L фиксирована (наряду с a), а частота f не известна. Решение для каждого L(x) может быть одной или несколькими частотами, обозначенными с помощью f_max(x, y), где y=1,2, 3... Если y=1 и частота f_max(x,1) не равна реальному измеренному f_max, решение L(x) исключается. Если y>1, L(x) исключено, если в наборе f_max(x, y) имеется частота ниже f_max (поскольку это означает, что f_max является локальным минимумом или максимумом для среза L(x)=constant функции G(f, L, a)). Таким образом, ложные решения могут находиться и исключаться.In practice, when referring to the flowchart of FIG. 10, if L = L (x) (where x = 1, 2, 3 ...) denotes a set of all solutions, false solutions are easily detected by solving the identical equation f (L, f_max, a) = 0, where now L is fixed (along with a), and the frequency f is not known. The solution for each L (x) can be one or more frequencies indicated by f_max (x, y), where y = 1,2, 3 ... If y = 1 and the frequency f_max (x, 1) is not equal to the real measured f_max, the solution L (x) is excluded. If y> 1, L (x) is excluded, if the set f_max (x, y) has a frequency lower than f_max (since this means that f_max is a local minimum or maximum for the slice L (x) = constant of the function G (f, L , a)). Thus, false decisions can be found and excluded.

Например, если остаточный сегмент равен 35 км, посредством осуществления способа IOFDR, поясненного выше, определяется то, что максимальная постобработанная принимаемая оптическая мощность соответствует передаваемой частоте f=f_max=3700 Гц. Тем не менее, когда решаются уравнения f(L, f_max, a)=0, в качестве решений находятся 35 км и также 11 км. Таким образом, набор возможных решений - это 35 и 11 км. Чтобы определять то, какое из тех решений является корректным, решается уравнение f(35 км, f, a)=0, f(11 км, f, a)=0, где неизвестной теперь является частота f. Для первого уравнения в качестве решений находятсяFor example, if the residual segment is 35 km, by implementing the IOFDR method explained above, it is determined that the maximum post-processed received optical power corresponds to the transmitted frequency f = f_max = 3700 Hz. Nevertheless, when the equations f (L, f_max, a) = 0 are solved, 35 km and also 11 km are found as solutions. Thus, the set of possible solutions is 35 and 11 km. To determine which of those solutions is correct, the equation f (35 km, f, a) = 0, f (11 km, f, a) = 0 is solved, where the frequency f is now unknown. For the first equation, the solutions are

f=f_max=3700 Гц и f=10 кГц, тогда как для второго уравнения находятся три решения,f = f_max = 3700 Hz and f = 10 kHz, while for the second equation there are three solutions,

f=1400 Гц, f=f_max=3700 Гц и f=7100 Гц. Поскольку для первого уравнения (f(35 км, f, a)=0), f=f_max является решением при минимальной частоте, известно то, что 11 км должны быть ложным решением и могут исключаться.f = 1400 Hz, f = f_max = 3700 Hz and f = 7100 Hz. Since for the first equation (f (35 km, f, a) = 0), f = f_max is a solution at the minimum frequency, it is known that 11 km should be a false solution and can be excluded.

Вторая проблема состоит в том, чтобы различать истинное решение в случае, что f(L)=0 имеет несколько допустимых решений. Тем не менее, перед выполнением этого поясняется диапазон, в котором может применяться способ.The second problem is to distinguish the true solution in the case that f (L) = 0 has several feasible solutions. However, before doing this, the range in which the method can be applied is explained.

Можно отметить (например, на фиг.6), что функция f(L) более не изменяется за пределами определенной длины L, т.е. дополнительная информация о состоянии сегмента не может получаться за пределами этого расстояния. Например, для волокна с a=0,2 дБ/км f(L) не изменяется, если L превышает приблизительно 70-80 км. Кроме того, на фиг.6 можно находить подходящий диапазон для L и f_max, в котором функция f(L) имеет одно или не более двух допустимых решений. Этот диапазон показывается на фиг.11, и поскольку он только немного меньше диапазона, если информация более не поступает из волокна, удобно устанавливать в качестве допустимого диапазона применения для каждого измерения это пороговое значение, показанное на фиг.11. Таким образом, общая длина сегмента, с которой способ может использоваться для того, чтобы получать одно решение, может получаться посредством простого увеличения вдвое максимального расстояния разрыва волокна, показанного на фиг.6, при этом максимальное расстояние до разрыва, измеримого из усилителя, показывается на фиг.11. Следует отметить, что этот выбор гарантирует перекрывающуюся зону, которая дает возможность идентификации реального решения в случае нескольких допустимых решений (как описано ниже).It can be noted (for example, in FIG. 6) that the function f (L) no longer changes beyond a certain length L, i.e. additional information about the state of the segment cannot be obtained outside this distance. For example, for a fiber with a = 0.2 dB / km, f (L) does not change if L exceeds approximately 70-80 km. In addition, in FIG. 6, it is possible to find a suitable range for L and f_max in which the function f (L) has one or no more than two feasible solutions. This range is shown in FIG. 11, and since it is only slightly smaller than the range, if the information no longer comes from the fiber, it is convenient to set the threshold value shown in FIG. 11 as an acceptable range for each measurement. Thus, the total segment length with which the method can be used to obtain one solution can be obtained by simply doubling the maximum fiber break distance shown in FIG. 6, while the maximum distance to the gap measured from the amplifier is shown in 11. It should be noted that this choice guarantees an overlapping zone, which makes it possible to identify a real solution in the case of several valid solutions (as described below).

Следует отметить, что в этих диапазонах может быть не более двух допустимых решений (ложное, обнаруженное и исключенное согласно этапам, показанным на фиг.10). Предусмотрено три возможных случая:It should be noted that in these ranges there can be no more than two acceptable solutions (false, detected and excluded according to the steps shown in Fig. 10). There are three possible cases:

1) В диапазонах применения имеется только одно допустимое решение.1) There is only one valid solution in the application ranges.

2) В диапазонах применения имеется два допустимых решения.2) There are two acceptable solutions in the application ranges.

3) Допустимое решение/решения находится за пределами диапазонов применения. Очевидно, если расстояние разрыва находится за пределами допустимых диапазонов, то измерение IOFDR также находится за пределами диапазонов, и, таким образом, вариант 3) может сразу отклоняться. Таким образом, может быть одно или не более двух допустимых расстояний. Таким образом, чтобы различать возможные два решения, в качестве истинного измерения берутся измерения из двух противостоящих усилителей, которые дополняют друг друга, относительно общей длины сегмента. Таким образом, процедура предоставляет значение расстояния разрыва (из любого усилителя).3) A valid solution / solutions is outside the range of application. Obviously, if the gap distance is outside the acceptable ranges, then the IOFDR measurement is also outside the ranges, and thus option 3) can be immediately rejected. Thus, there can be one or no more than two permissible distances. Thus, in order to distinguish between two possible solutions, the measurements from two opposing amplifiers, which complement each other, relative to the total segment length, are taken as a true measurement. Thus, the procedure provides the value of the gap distance (from any amplifier).

Например, на фиг.7, если a=0,2 дБ/км и общая длина сегмента равна 100 км, и разрыв волокна возникает в 70 км от усилителя 1, усилитель 1 должен измерять 50 км и 70 км в качестве двух возможных допустимых расстояний до разрыва. Усилитель на другом конце кабеля, например, усилитель 4, должен измерять 30 км и 90 км в качестве допустимых расстояний до разрыва. При сравнении измерений, проведенных посредством обоих усилителей, расстояния в 50 км и 90 км могут легко отклоняться, поскольку они не являются дополнением общей длины сегмента в 100 км.For example, in FIG. 7, if a = 0.2 dB / km and the total segment length is 100 km and a fiber break occurs 70 km from amplifier 1, amplifier 1 should measure 50 km and 70 km as two possible allowable distances before the break. An amplifier at the other end of the cable, such as amplifier 4, should measure 30 km and 90 km as allowable distance to break. When comparing measurements made with both amplifiers, distances of 50 km and 90 km can easily be deviated, since they are not a complement to the total segment length of 100 km.

Эта улучшенная процедура дает возможность определения реальной длины сегмента. Тем не менее, она требует определенного обмена данными между двумя усилителями и удаленным объектом, например, друг с другом, так что измерения могут комбинироваться, по меньшей мере, посредством одного из микропроцессоров усилителей. Альтернативно или дополнительно, каждый усилитель может предоставлять свои измерения (или даже только свои показания датчика) в центральную станцию, которая определяет местоположение разрыва.This improved procedure makes it possible to determine the actual segment length. However, it requires a certain exchange of data between two amplifiers and a remote object, for example, with each other, so that measurements can be combined using at least one of the microprocessors of the amplifiers. Alternatively or additionally, each amplifier can provide its measurements (or even only its sensor readings) to a central station that determines the location of the gap.

Предусмотрен один случай, когда вышеуказанная процедура сама не предоставляет достаточно информации для того, чтобы определять местоположение разрыва. Это происходит, когда сумма двух решений, определенных посредством одного усилителя, равна длине сегмента (поскольку другой усилитель определяет идентичные два решения, так что невозможно различать их между собой). Таким образом, для сегмента с общей длиной, равной Z=(A+B), если разрыв возникает точно в одной из этих двух точек A или B, два решения, определенные посредством обоих усилителей, являются абсолютно идентичными (A и B). Таким образом, в этом случае предыдущий усовершенствованный способ завершается неудачно. Очевидно, что эта общая длина Z сегмента превышает уже упомянутое пороговое значение X, показанное на фиг.6 (иначе f(L) должна иметь только допустимое решение, которое является физически возможным).There is one case where the above procedure itself does not provide enough information to determine the location of the gap. This occurs when the sum of the two solutions determined by one amplifier is equal to the length of the segment (since the other amplifier determines two identical solutions, so it is impossible to distinguish between them). Thus, for a segment with a total length of Z = (A + B), if a gap occurs exactly at one of these two points A or B, the two solutions defined by both amplifiers are absolutely identical (A and B). Thus, in this case, the previous improved method fails. Obviously, this total length Z of the segment exceeds the already mentioned threshold value X shown in FIG. 6 (otherwise f (L) should have only a feasible solution that is physically possible).

Например, обращаясь к фиг.12 и 7, 60 км и 40 км являются неразличимыми точками для сегмента протяженностью 100 км. Если разрыв волокна возникает в 40 км от усилителя 1, и общая длина сегмента составляет 100 км, то усилитель 1 должен измерять в качестве допустимых решений уравнения f(L)=0 40 км и 60 км, и усилитель 4 также должен измерять эти два решения (поскольку разрыв составляет 60 км от усилителя 4).For example, referring to FIGS. 12 and 7, 60 km and 40 km are indistinguishable points for a 100 km segment. If a fiber break occurs 40 km from amplifier 1, and the total segment length is 100 km, then amplifier 1 must measure f (L) = 0 40 km and 60 km as valid solutions, and amplifier 4 must also measure these two solutions (since the gap is 60 km from amplifier 4).

Вероятность того, что разрыв возникает точно в одной из этих неразличимых точек, является очень небольшой. Тем не менее, при необходимости можно также преодолевать это ограничение, чтобы находить правильное расстояние разрыва, посредством анализа амплитуды сигнала обратного рассеяния: если усилители 1 и 4 по фиг.7 запускаются с абсолютно идентичной оптической мощностью, и рэлеевский коэффициент обратного рассеяния является идентичным для двух остаточных сегментов A и B, то оптическая мощность обратного рассеяния максимума по фиг.3 выше для меньшего остаточного сегмента. Это дает возможность системе определять то, какой усилитель находится ближе к разрыву (поскольку именно он принимает большую рассеянную мощность), и, следовательно, различать эти два решения. Тем не менее, эта модификация приводит к более сложной измерительной системе, с ассоциированными более высокими затратами.The likelihood that a break occurs exactly at one of these indistinguishable points is very small. However, if necessary, you can also overcome this restriction in order to find the correct gap distance by analyzing the amplitude of the backscatter signal: if the amplifiers 1 and 4 in Fig. 7 start up with absolutely identical optical power, and the Rayleigh backscatter coefficient is identical for two of the residual segments A and B, the optical backscattering power of the maximum of FIG. 3 is higher for a smaller residual segment. This allows the system to determine which amplifier is closer to the gap (since it is it that accepts the large dissipated power), and, therefore, distinguish between these two solutions. However, this modification leads to a more complex measurement system, with associated higher costs.

b) Альтернативный способ различать два допустимых решения может достигаться посредством проведения измерений в одном оптическом волокне (например, волокне между усилителями 1 и 2 на фиг.7). Таким образом, этот способ может быть реализован даже в однонаправленном волокне.b) An alternative way to distinguish between two feasible solutions can be achieved by taking measurements in a single optical fiber (for example, the fiber between amplifiers 1 and 2 in FIG. 7). Thus, this method can be implemented even in unidirectional fiber.

Большинство усилителей выводит некоторую оптическую мощность из входного разъема (номер 21 на фиг.2) в форме усиленного спонтанного излучения (ASE). Часть этой оптической мощности должна обратно рассеиваться от любого разрыва, предшествующего усилителю, и может обнаруживаться в усилителе с использованием третьего фотодиода 18 (см. фиг.2). Можно использовать эту остаточную мощность, которая поступает из входного разъема усилителя, при этом следует отметить, что ASE также должно включать в себя тестовый IOFDR-сигнал в качестве небольшой модуляции, поскольку ASE формируется в рамках усилителя, который накачан посредством лазера, модулируемого с помощью тестового IOFDR-сигнала.Most amplifiers output some optical power from the input connector (number 21 in FIG. 2) in the form of amplified spontaneous emission (ASE). Part of this optical power must be backscattered from any gap preceding the amplifier, and can be detected in the amplifier using the third photodiode 18 (see FIG. 2). You can use this residual power, which comes from the input connector of the amplifier, it should be noted that the ASE should also include a test IOFDR signal as a small modulation, since the ASE is formed within the amplifier, which is pumped by a laser modulated with a test IOFDR signal.

Таким образом, процедура, абсолютно идентичная процедуре, поясненной выше, может применяться, чтобы определять местоположение разрыва, но при проведении измерений с использованием третьего фотодиода 18 усилителя 2 вместо использования второго фотодиода 14 усилителя 4. Дополнительные изменения не требуются в процедуре, показанной выше.Thus, a procedure that is absolutely identical to the procedure explained above can be used to determine the location of the gap, but when measuring using the third photodiode 18 of amplifier 2 instead of using the second photodiode 14 of amplifier 4. No further changes are required in the procedure shown above.

Измерения осуществляются одновременно из двух концов неисправного сегмента, из выходного разъема линейного усилителя 1 и из входного разъема усилителя 2 приемного устройства. В этом случае, допущение о разрыве волокна не делается в том смысле, что в этом случае способ является допустимым в случае разрыва только в одном из волокон в кабеле, вместо обязательности разрыва обоих волокон, как в способе, поясненном в пункте (a).Measurements are taken simultaneously from the two ends of the faulty segment, from the output connector of the linear amplifier 1 and from the input connector of the amplifier 2 of the receiving device. In this case, the assumption of breaking the fiber is not made in the sense that in this case the method is valid in the case of breaking in only one of the fibers in the cable, instead of having to break both fibers, as in the method described in point (a).

Следует отметить, что расстояние до разрыва волокна может быть определено посредством использования ASE, испускаемого из входного разъема, как пояснено выше, в случаях, когда сегмент меньше порогового значения X, так что расстояние до разрыва волокна может быть определено посредством микропроцессора усилителя, в рамках усилителя, без необходимости для усилителя обмениваться данными с другим объектом в системе связи, таким как центральная станция. Усилитель может содержать второй и третий фотодиоды, чтобы предоставлять возможность усилителю обнаруживать разрывы волокна выше и ниже себя или только с помощью одного из второго или третьего фотодиодов.It should be noted that the distance to the fiber break can be determined by using the ASE emitted from the input connector, as explained above, in cases where the segment is less than the threshold value X, so that the distance to the fiber break can be determined by the microprocessor of the amplifier, within the amplifier without the need for an amplifier to communicate with another object in a communication system, such as a central station. The amplifier may include second and third photodiodes to enable the amplifier to detect fiber breaks above and below itself or only using one of the second or third photodiodes.

c) Другой вариант способа может заключаться в том, чтобы модифицировать структуру усилителя так, что некоторая выделенная оптическая выходная мощность (в противоположность ASE) испускается из входного разъема. С другой стороны, все соображения, указанные для вышеприведенного пункта a), также являются допустимыми для этого пункта с заменой линейного усилителя 4 на усилитель 2 приемного устройства (ссылаясь на фиг.7). Аналогично случаю в пункте (b), допущение о разрыве волокна не делается в том смысле, что в этом случае способ является допустимым в случае разрыва только одного из волокон кабеля.c) Another variant of the method may be to modify the structure of the amplifier so that some allocated optical output power (as opposed to ASE) is emitted from the input connector. On the other hand, all the considerations indicated for the above item a) are also valid for this item with the replacement of the linear amplifier 4 by the amplifier 2 of the receiving device (referring to Fig. 7). Similarly to the case in paragraph (b), the assumption of a break in the fiber is not made in the sense that in this case the method is valid if only one of the cable fibers is broken.

Вышеописанные способы предоставляют экономически эффективное и безопасное решение по обнаружению и измерению разрыва волокна в оптических сетях. Способ может использоваться как для работающих, так и для бездействующих систем. В случае базовой реализации (если рассматриваемый сегмент меньше порогового значения X) один усилитель имеет возможность предоставлять расстояние до разрыва волокна. В случае если сегмент имеет длину, превышающую пороговое значение X, как пояснено в вариантах a), b) и c), требуются измерения от двух усилителей в противостоящих концах сегмента в вопросах.The above methods provide a cost-effective and safe solution for detecting and measuring fiber breaks in optical networks. The method can be used for both working and inactive systems. In the case of the basic implementation (if the segment under consideration is less than the threshold value X), one amplifier is able to provide a distance to the fiber break. If the segment has a length exceeding the threshold value of X, as explained in options a), b) and c), measurements are required from two amplifiers at the opposite ends of the segment in questions.

Следует принимать во внимание, что в любом из способов, описанных выше, расстояние до разрыва волокна необязательно должно определяться в самом сетевом узле, а может определяться посредством другого системного объекта, такого как центральная станция или менеджер сети.It should be borne in mind that in any of the methods described above, the distance to the fiber break does not have to be determined in the network node itself, but can be determined by another system object, such as a central station or network manager.

Как описано выше, изобретение требует передачи тестового IOFDR-сигнала (который является синусоидальной амплитудной модуляцией) по волокну в канале (т.е. длина волны или набор длин волн), который также модулируется с помощью сигнала трафика, например WDM- или TDM-сигнала трафика. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что сигнал трафика является необязательным для работы изобретения: IOFDR-сигнал может модулироваться, например, в несущий сигнал или сигнал «удержания», который не передает информации, за исключением того, чтобы подтверждать, что усилитель, запускающий этот сигнал, работает. В некоторых случаях IOFDR-сигнал может передаваться по волокну в дополнение к сигналу трафика при длине волны, отличной от длины волны сигнала трафика. Тем не менее, это невыгодно, поскольку аналогично предшествующему уровню техники, поясненному выше, это требует использования выделенного канала, чтобы переносить тестовый сигнал, что повышает затраты в системе обнаружения.As described above, the invention requires the transmission of a test IOFDR signal (which is sinusoidal amplitude modulation) over a fiber in a channel (i.e., a wavelength or a set of wavelengths), which is also modulated using a traffic signal, for example a WDM or TDM signal traffic. However, those skilled in the art should take into account that the traffic signal is not necessary for the operation of the invention: the IOFDR signal can be modulated, for example, into a carrier signal or a “hold” signal that does not transmit information, except that Confirm that the amplifier triggering this signal is working. In some cases, the IOFDR signal may be transmitted along the fiber in addition to the traffic signal at a wavelength other than the wavelength of the traffic signal. However, this is disadvantageous since, like the prior art explained above, this requires the use of a dedicated channel to carry the test signal, which increases the cost of the detection system.

Как пояснено выше, тестовый IOFDR-сигнал может модулироваться в выходную мощность лазера накачки усилителя, который вообще не принимает сигналов, и в этом случае тестовый IOFDR-сигнал должен присутствовать как модуляция ASE усилителя (усиленное спонтанное излучение), которое формируется в рамках большинства усилителей, даже когда сигнал не усиливается, до тех пор пока усилитель накачивается. Следует принимать во внимание, что ASE должно испускаться из выходного разъема усилителя (а также входного разъема, как пояснено в случае (b) выше). Поэтому такое модулированное ASE может использоваться для того, чтобы определять расстояние до разрыва после усилителя, посредством использования оптической мощности обратного рассеяния, записанной во втором фотодиоде 14 способом, идентичным способу, поясненному первоначально, даже когда сигнал трафика отсутствует. Это может быть полезным в случае нескольких разрывов волокна в различных сегментах, когда трафик вообще не может передаваться в усилитель.As explained above, the test IOFDR signal can be modulated to the output power of the amplifier’s pump laser, which does not receive signals at all, in which case the test IOFDR signal must be present as modulation of the ASE amplifier (amplified spontaneous emission), which is generated by most amplifiers, even when the signal is not amplified until the amplifier is pumped. It should be appreciated that the ASE must be emitted from the output connector of the amplifier (as well as the input connector, as explained in case (b) above). Therefore, such a modulated ASE can be used to determine the distance to rupture after the amplifier by using the optical backscatter power recorded in the second photodiode 14 in a manner identical to the method explained initially even when there is no traffic signal. This can be useful in the case of several fiber breaks in different segments, when traffic cannot be transmitted to the amplifier at all.

Следует принимать во внимание, что усилитель 1 может быть включен в узел передающего устройства, такой как узел добавления/извлечения 20a, 20c, а не узел повторителя. В этом случае усилитель может принимать форму оптического источника излучения известной длины волны, такой как лазер, в который может модулироваться сигнал трафика. Как указано выше, лазер накачки такого оптического источника может модулироваться с помощью небольшого синусоидального тестового сигнала, чтобы формировать выходной сигнал, который является по существу незатухающей волной, имеющей небольшую амплитудную модуляцию. Сигнал трафика затем может модулироваться в этот выходной сигнал посредством модулятора (не показан) традиционным способом. Альтернативно, лазер накачки может модулироваться непосредственно как с помощью сигнала трафика, так и с помощью тестового сигнала. В любом случае сигнал, выводимый из узла, должен содержать несущую, модулируемую с помощью как сигнала трафика, так и синусоидального тестового IOFDR-сигнала.It will be appreciated that amplifier 1 may be included in a transmitter assembly, such as add / remove assembly 20a, 20c, rather than a repeater assembly. In this case, the amplifier may take the form of an optical radiation source of known wavelength, such as a laser, into which a traffic signal can be modulated. As indicated above, the pump laser of such an optical source can be modulated with a small sinusoidal test signal to produce an output signal that is a substantially undamped wave having a small amplitude modulation. The traffic signal can then be modulated into this output signal by a modulator (not shown) in a conventional manner. Alternatively, the pump laser can be modulated directly using either a traffic signal or a test signal. In any case, the signal output from the node must contain a carrier modulated using both a traffic signal and a sinusoidal test IOFDR signal.

Хотя изобретение описано, главным образом, относительно WDM-сети (или другой оптической сети, которая, в общем, использует EDFA (оптические усилители в волокне, легированном эрбием) в качестве усилителей повторителя, следует принимать во внимание, что изобретение также может использоваться в других типах оптической сети. Например, изобретение может использоваться в пассивной оптической сети (PON) или в общегородской оптической сети с применением другого типа усилителя, к примеру, полупроводникового усилителя. Фактически предполагается, что изобретение может использоваться в любой оптической сети, которая использует лазеры, чтобы передавать переносящие трафик оптические сигналы.Although the invention has been described mainly with respect to a WDM network (or other optical network that generally uses EDFA (Erbium doped optical amplifiers) as repeater amplifiers, it should be appreciated that the invention can also be used in other types of optical network, for example, the invention can be used in a passive optical network (PON) or in a city-wide optical network using another type of amplifier, for example, a semiconductor amplifier. acquisition can be used on any optical network that uses lasers to transmit traffic-carrying optical signals.

Claims (31)

1. Способ мониторинга оптического волокна, содержащий этапы, на которых
модулируют оптический сигнал с помощью сигнала трафика;
модулируют оптический сигнал с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR;
передают дважды модулированный оптический сигнал в оптическое волокно в первом конце волокна;
обнаруживают рассеянное излучение, выводимое из первого конца волокна; и
анализируют обнаруженное рассеянное излучение с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определить расстояние до разрыва в оптическом волокне.1. A method for monitoring an optical fiber, comprising the steps of:
modulate the optical signal with a traffic signal;
modulating the optical signal with a test signal based on an incoherent optical measurement of the frequency domain reflection coefficient, IOFDR;
transmitting the double-modulated optical signal to the optical fiber at the first end of the fiber;
detect scattered radiation output from the first end of the fiber; and
analyze the detected scattered radiation using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain to determine the distance to the gap in the optical fiber. 2. Способ по п.1, в котором оптический сигнал имеет заданную длину волны или диапазон длин волн.2. The method according to claim 1, in which the optical signal has a predetermined wavelength or a range of wavelengths. 3. Способ по п.1 или 2, в котором сигнал трафика модулируется в оптический сигнал перед тестовым IOFDR-сигналом.3. The method according to claim 1 or 2, in which the traffic signal is modulated into an optical signal before the test IOFDR signal. 4. Способ по любому из п.1 или 2, в котором IOFDR-сигнал модулируется в оптический сигнал в усилителе посредством модуляции выходного сигнала лазера, используемого для того, чтобы накачивать активную среду усилителя.4. The method according to any one of claims 1 or 2, in which the IOFDR signal is modulated into an optical signal in the amplifier by modulating the output of the laser used to pump the active medium of the amplifier. 5. Способ по п.4, в котором выходной сигнал лазера модулируют с помощью синусоидального сигнала, имеющего известную частоту и амплитуду.5. The method according to claim 4, in which the laser output signal is modulated using a sinusoidal signal having a known frequency and amplitude. 6. Способ по п.5, в котором этапы модуляции выходного сигнала лазера, передачи дважды модулированного оптического сигнала и обнаружения рассеянного излучения повторяют многократно, причем частота тестового IOFDR-сигнала изменяется, по меньшей мере, в один из этих раз.6. The method according to claim 5, in which the steps of modulating the laser output signal, transmitting a twice modulated optical signal and detecting scattered radiation are repeated many times, the frequency of the test IOFDR signal changing at least one of these times. 7. Способ по п.6, в котором частота тестового IOFDR-сигнала изменяется в каждый из множества раз, при этом частота пошагово увеличивается с первого раза до последнего раза.7. The method according to claim 6, in which the frequency of the test IOFDR signal changes each of a plurality of times, while the frequency incrementally increases from the first time to the last time. 8. Способ по п.1 или 2, в котором этап анализа (250) обнаруженного рассеянного излучения содержит этап, на котором сравнивают обнаруженное рассеянное излучение с дважды модулированным оптическим сигналом.8. The method according to claim 1 or 2, in which the step of analyzing (250) the detected scattered radiation comprises the step of comparing the detected scattered radiation with a double-modulated optical signal. 9. Способ по п.8, в котором сравнение включает в себя этап, на котором комбинируют обнаруженный рассеянный сигнал со сдвинутой по фазе копией дважды модулированного оптического сигнала, чтобы сформировать комбинированный сигнал, и фильтруют этот комбинированный сигнал с помощью фильтра нижних частот.9. The method of claim 8, wherein the comparison includes combining the detected scattered signal with a phase-shifted copy of the double-modulated optical signal to form a combined signal, and filtering this combined signal with a low-pass filter. 10. Способ по п.9, в котором анализ дополнительно содержит этап, на котором определяют передаваемую частоту (f_max), которая соответствует максимуму комбинированного сигнала.10. The method according to claim 9, in which the analysis further comprises the step of determining the transmitted frequency (f_max), which corresponds to the maximum of the combined signal. 11. Способ по п.10, в котором этап анализа дополнительно включает в себя этап, на котором определяют длину волокна или набор длин волокна, ассоциированных с частотой (f_max).11. The method of claim 10, wherein the analysis step further includes determining a fiber length or a set of fiber lengths associated with a frequency (f_max). 12. Способ по п.11, в котором если набор длин волокна соответствует частоте (f_max), этап анализа дополнительно включает в себя этап, на котором различают реальное расстояние до разрыва волокна из набора длин.12. The method according to claim 11, in which if the set of fiber lengths corresponds to the frequency (f_max), the analysis step further includes distinguishing the actual distance to the fiber break from the set of lengths. 13. Способ по п.11 или 12, в котором длину волокна или набор длин волокна определяют посредством решения уравнения

13. The method according to claim 11 or 12, in which the fiber length or a set of fiber lengths is determined by solving the equation

14. Способ по п.13, в котором решения уравнения f(L), которые не касаются абсолютного максимума уравнения

исключают.14. The method according to item 13, in which the solutions of the equation f (L) that do not concern the absolute maximum of the equation

exclude. 15. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этапы, на которых
модулируют второй оптический сигнал с помощью второго тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR;
передают модулированный второй оптический сигнал в оптическое волокно или ассоциированное оптическое волокно на втором конце этого оптического волокна;
обнаруживают второе рассеянное излучение, выводимое из второго конца оптического волокна; и
анализируют второе рассеянное излучение, а также первое рассеянное излучение с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, чтобы определить расстояние до разрыва в оптическом волокне.15. The method according to claim 1 or 2, further comprising stages, in which
modulating a second optical signal with a second test signal based on an incoherent optical measurement of a frequency domain reflection coefficient, IOFDR;
transmitting the modulated second optical signal to an optical fiber or an associated optical fiber at a second end of the optical fiber;
detecting a second scattered radiation output from the second end of the optical fiber; and
analyze the second scattered radiation, as well as the first scattered radiation using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain to determine the distance to the gap in the optical fiber. 16. Способ по п.15, в котором этап анализа содержит этап, на котором сравнивают набор возможных расстояний до разрыва, определенный из первого рассеянного излучения, с набором возможных расстояний до разрыва, определенным из второго рассеянного излучения, чтобы определить реальное расстояние до разрыва.16. The method according to clause 15, in which the analysis step comprises comparing a set of possible distances to the gap, determined from the first scattered radiation, with a set of possible distances to the gap, determined from the second scattered radiation, to determine the actual distance to the gap. 17. Способ по п.1 или 2, дополнительно содержащий этап, на котором фильтруют обнаруженный рассеянный сигнал, чтобы уменьшить содержимое шума сигнала.17. The method according to claim 1 or 2, further comprising the step of filtering the detected scattered signal to reduce the noise content of the signal. 18. Усилитель для оптической сети связи, выполненный с возможностью усиливать оптический сигнал, модулируемый с помощью сигнала трафика, принимаемого из выхода первого оптического волокна, и повторно передавать усиленный сигнал в первый конец второго оптического волокна, причем усилитель содержит модулятор, выполненный с возможностью дополнительно модулировать оптический сигнал с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, и первый детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое по меньшей мере из одного из первого конца второго оптического волокна или выхода первого оптического волокна.18. An amplifier for an optical communication network, configured to amplify an optical signal modulated by a traffic signal received from the output of the first optical fiber, and to re-transmit the amplified signal to the first end of the second optical fiber, the amplifier comprising a modulator configured to further modulate an optical signal using a test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, and a first detector made with the ability to detect scattered radiation received from at least one of the first end of the second optical fiber or the output of the first optical fiber. 19. Усилитель по п.18, в котором оптический сигнал имеет заданную длину волны или диапазон длин волн.19. The amplifier according to claim 18, wherein the optical signal has a predetermined wavelength or a range of wavelengths. 20. Усилитель по п.18 или 19, в котором модулятор содержит лазер накачки усилителя.20. The amplifier according to claim 18 or 19, wherein the modulator comprises an amplifier pump laser. 21. Усилитель по п.18 или 19, в котором тестовый IOFDR-сигнал является синусоидальным сигналом, имеющим известную частоту и амплитуду.21. The amplifier according to claim 18 or 19, wherein the test IOFDR signal is a sinusoidal signal having a known frequency and amplitude. 22. Усилитель по п.18 или 19, дополнительно содержащий второй детектор, выполненный с возможностью обнаруживать сигнал, который должен передаваться усилителем, причем этот сигнал модулируется с помощью как сигнала трафика, так и тестового IOFDR-сигнала.22. The amplifier according to claim 18 or 19, further comprising a second detector configured to detect a signal to be transmitted by the amplifier, this signal being modulated using both a traffic signal and a test IOFDR signal. 23. Усилитель по п.18 или 19, в котором первый детектор выполнен с возможностью обнаруживать излучение из первого конца второго оптического волокна, и в котором усилитель дополнительно содержит третий детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое из выхода первого оптического волокна.23. The amplifier according to claim 18 or 19, wherein the first detector is configured to detect radiation from a first end of the second optical fiber, and in which the amplifier further comprises a third detector configured to detect scattered radiation received from the output of the first optical fiber. 24. Усилитель по п.18 или 19, в котором выходной сигнал из детектора или детекторов вводится в анализатор на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, выполненный с возможностью определять расстояние до разрыва в оптическом волокне посредством анализа выходного сигнала детектора(ов) с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области.24. The amplifier according to claim 18 or 19, in which the output signal from the detector or detectors is input to the analyzer based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, configured to determine the distance to the gap in the optical fiber by analyzing the output signal of the detector ( o) using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain. 25. Усилитель по п.22, в котором выходной сигнал из детектора или детекторов вводится в анализатор на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, выполненный с возможностью определять расстояние до разрыва в оптическом волокне посредством анализа выходного сигнала детектора(ов) с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области.25. The amplifier according to item 22, in which the output signal from the detector or detectors is input to the analyzer based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, configured to determine the distance to the gap in the optical fiber by analyzing the output signal of the detector (s) using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain. 26. Усилитель по п.25, в котором анализатор выполнен с возможностью комбинировать сигнал, обнаруживаемый первым детектором, со сдвинутой по фазе копией сигнала, обнаруживаемого вторым детектором, чтобы формировать комбинированный сигнал и фильтровать этот комбинированный сигнал с помощью фильтра нижних частот.26. The amplifier of claim 25, wherein the analyzer is configured to combine the signal detected by the first detector with a phase-shifted copy of the signal detected by the second detector to form a combined signal and filter this combined signal using a low-pass filter. 27. Усилитель по п.20, дополнительно содержащий микропроцессор, программируемый, чтобы управлять работой лазера накачки, при этом микропроцессор содержит анализатор по любому из пп.24-25.27. The amplifier according to claim 20, further comprising a microprocessor programmable to control the operation of the pump laser, while the microprocessor contains an analyzer according to any one of paragraphs.24-25. 28. Усилитель по п.18 содержащий лазер накачки, выполненный с возможностью при использовании накачивать активную среду усилителя, микропроцессор для управления работой усилителя и входной разъем для приема оптического сигнала, который должен быть усилен, при этом микропроцессор выполнен с возможностью модулировать выход лазера накачки с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, при этом усилитель дополнительно содержит детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое во входном разъеме, причем это излучение модулировано с помощью тестового IOFDR-сигнала.28. The amplifier according to claim 18, comprising a pump laser configured to pump the active medium of the amplifier, a microprocessor for controlling the operation of the amplifier, and an input connector for receiving an optical signal to be amplified, wherein the microprocessor is configured to modulate the output of the pump laser with using a test signal based on incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain, IOFDR, the amplifier further comprises a detector configured to detect scattered radiation received in the input connector, and this radiation is modulated using a test IOFDR signal. 29. Передающее устройство для оптической сети связи, содержащее оптический источник, выполненный с возможностью формировать оптический сигнал для передачи в первый конец оптического волокна, первый модулятор, выполненный с возможностью модулировать оптический сигнал с помощью тестового сигнала на основе некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области, IOFDR, второй модулятор, выполненный с возможностью дополнительно модулировать оптический сигнал с помощью сигнала трафика, и детектор, выполненный с возможностью обнаруживать рассеянное излучение, принимаемое из первого конца оптического волокна.29. A transmitting device for an optical communication network, comprising an optical source configured to generate an optical signal for transmission to the first end of the optical fiber, a first modulator configured to modulate the optical signal using a test signal based on incoherent optical measurement of reflection coefficient in the frequency domain , IOFDR, a second modulator configured to further modulate the optical signal with a traffic signal, and a detector configured to It is possible to detect scattered radiation received from the first end of the optical fiber. 30. Оптическая сеть связи, содержащая усилитель по любому из пп.18-28 или передающее устройство по п.29.30. An optical communication network comprising an amplifier according to any one of claims 18 to 28 or a transmitting device according to claim 29. 31. Оптическая сеть связи по п.30, содержащая первый усилитель по любому из пп.18-28 или передающее устройство по п.29, расположенное в первом конце оптического волокна, и второй усилитель по любому из пп.18-28 или передающее устройство по п.29, расположенное во втором конце оптического волокна или ассоциированного оптического волокна, и менеджера сети, выполненного с возможностью принимать данные из детекторов первого и второго усилителей и определять расстояние до разрыва в оптическом волокне или волокнах посредством анализа данных, обеспеченных первым и вторым усилителями с использованием некогерентного оптического измерения коэффициента отражения в частотной области. 31. The optical communication network according to claim 30, comprising a first amplifier according to any one of claims 18 to 28 or a transmitting device according to claim 29 located at a first end of the optical fiber and a second amplifier according to any one of claims 18 to 28 or a transmitting device according to clause 29, located at the second end of the optical fiber or associated optical fiber, and a network manager, configured to receive data from the detectors of the first and second amplifiers and determine the distance to the gap in the optical fiber or fibers by analyzing the data, x first and second amplifiers using incoherent optical measurement of the reflection coefficient in the frequency domain.

Images