CN101018090B - 在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法，该装置主要包括：分光器：从光通信网络中的光接收机接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并传递给光电转换器；光电转换器：将接收到的分光器传递过来的光信号转换为电流或电压信号，并传递给逻辑控制电路；逻辑控制电路：根据设置的阈值，对接收到的光电转换器传递过来的电流或电压信号进行判断，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率是否过载，并输出相应的控制信号。利用本发明，可以快速地检测出来光通信网络中的光接收机的光接收功率过载，并判断该过载的光接收功率是否会损坏光接收机的光接收模块。并可检测出上行时隙的冲突。

Description

在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法

技术领域

本发明涉及光通信网络领域，尤其涉及一种在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法。 

背景技术

一个光纤接入的点到多点的光网络包含了一个OLT(局端设备)、一个Splitter(无源光分路器)、多个远端ONT(光网络终端)或ONU(光网络单元)和多根光纤。OLT和Splitter是通过一根光纤连接，该光纤是光网络的主干光纤。Splitter通过多根分支光纤分别与多个远端ONT或ONU相连接。在不引起歧义的情况下，以下ONU和ONT统称为ONT。 

PON(无源光网络)的典型网络拓扑示意图如图1所示。在PON中，OLT与远端ONT之间的上行数据流的传输，是通过OLT对各个远端ONT进行业务调度来实现。OLT根据每个ONT的带宽请求，给每个ONT进行授权，为每个ONT分配上行传输数据流的授权信息，该授权信息包括每个ONT的带宽信息，OLT通过该授权信息对ONT进行上行传输业务的调度。 

PON中的OLT、ONT中的光接收机的基本结构示意图如图2所示。 

上述光接收机中的光电器件在强光下将发生响应信号饱和，光电器件将发生损伤。光电器件发生响应信号饱和后将不能探测信号光的变化，对信号光的响应会在长时间内不能恢复，故光电器件的饱和阈值对某些应用而言也是一个重要参量。在实际应用中，可用激光前后辐照光电器件，根据光电器件对信号光的响应幅度变化来判断光电器件是否发生了损伤。

上述图2所示的光接收机的缺点为：该光接收机的光接收模块上没有光接收功率过载检测和保护电路，因此，当光接收机发生功率过载时会出现以下问题： 

1、光接收机的误码率会急剧升高，并可能产生其它错误，触发进行一些不当操作。 

2、光接收机的光接收器件可能会被损伤。 

3、光接收机不能确定是哪个ONT发送的高功率上行光信号。 

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法，从而可以快速地检测出来PON中的光接收机的光接收功率过载。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种在光通信网络中检测光接收功率的装置，包括： 

分光器：从光通信网络中的光接收机接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并传递给光电转换器； 

光电转换器：将接收到的分光器传递过来的光信号转换为电流或电压信号，并传递给逻辑控制电路； 

逻辑控制电路：根据设置的阈值，对接收到的光电转换器传递过来的电流或电压信号进行判断，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率是否过载，并输出相应的控制信号； 

协议芯片：记录逻辑控制电路接收到的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，将记录的上行时隙和局端设备给每个光网络终端ONT或光网络单元ONU分配的上行时隙互相比较； 

所述的逻辑控制电路还包括： 

光接收机损坏阈值设置模块：设定判断光通信网络中的光接收机的光接收模块是否会损坏的电流或电压信号的阈值； 

光接收机损坏判定模块：当光电转换器传递过来的电流或电压信号大于光接收机损坏阈值设置模块中设置的阈值时，输出相应的控制信号； 

所述的协议芯片具体包括： 

光接收机损坏记录模块：记录逻辑控制电路接收到的会损坏光接收机的光接收模块的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙； 

光接收机损坏定位模块：将光接收机损坏记录模块记录的上行时隙和局端设备给每个远端ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了会损坏光接收机的上行光信号。 

所述的逻辑控制电路具体包括： 

过载阈值设置模块：设定判断光通信网络中的光接收机的光接收功率是否过载的电流或电压信号的阈值； 

过载判定模块：当光电转换器传递过来的电流或电压信号大于过载阈值设置模块中设置的阈值时，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率已经过载，并输出相应的控制信号。 

所述的协议芯片具体包括： 

过载记录模块：记录逻辑控制电路接收到的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙； 

过载定位模块：将过载记录模块记录的导致光通信网络中的光接收机的光接收功率过载的上行时隙和局端设备给每个光网络终端ONT或光网络单元ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了导致光接收机的光接收功率过载的上行光信号； 

时隙冲突判定模块：将过载记录模块记录的上行时隙和局端设备给ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，当有ONT或ONU在非OLT分配的上行时隙内 发送上行光信号，则确定所述OLT的上行通信发生了时隙冲突。 

包括： 

光开关：根据光接收机损坏判定模块输出的控制信号，关闭通往光通信网络中的光接收机的光路，使光接收机不能接收上行光信号。 

一种在光通信网络中检测光接收功率的方法，包括步骤： 

A、从光通信网络中的光接收机接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并转换为电流或电压信号； 

B、根据设定的阈值对所述转换的电流或电压信号进行判断，确定光接收机的光接收功率是否过载； 

所述的步骤B包括： 

B1、设定判断光通信网络中的光接收机的光接收模块是否会损坏的电流或电压信号的阈值； 

B2、当所述转换后的电流或电压信号大于所述设置的阈值时，输出相应的控制信号； 

所述的步骤B2还包括： 

B21、记录会损坏光接收机的光接收模块的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙； 

B22、将该上行时隙和局端设备给每个ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了会损坏光接收机的光接收模块的的上行信号。 

所述的步骤A具体包括： 

将分光器和光通信网络中的光接收机的上行光信号接收光纤相连，通过该分光器从光接收机接收到的上行光信号中分离出设定比例的光信号，通过光电转换器将分离出的光信号转换为电流或电压信号。 

所述的步骤B具体包括： 

B3、设定判断光接收机的光接收功率是否过载的电流或电压信号的阈值； 

B4、当所述转换后的电流或电压信号大于所述设置的阈值时，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率已经过载，并输出相应的控制信号。 

所述的步骤B4还包括： 

B41、记录导致光接收机的光接收功率过载的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙； 

B42、将该上行时隙和局端设备给每个ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了导致光接收机的光接收功率过载的上行信号。 

所述的步骤B4还包括： 

B43、记录各个ONT或ONU的转换后的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，将该记录的上行时隙和OLT给每个ONT或ONU分配的上行时隙进行比较； 

B44、确定每个ONT或ONU是否都在OLT分配的上行时隙内发送上行光信号，当有一个或多个ONT或ONU在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号，则确定所述OLT的上行通信发生时隙冲突。 

所述的步骤B44还包括： 

当有一个或多个ONT或ONU的上行光功率在对应的时隙内有突变时，则确定有ONT或ONU在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号。 

所述的步骤B2还包括： 

在光通信网络中设置光开关，该光开关接收到所述输出的控制信号后，关闭通往光通信网络中的光接收机的光路，使光接收机不能接收上行光信号。 

所述的光通信网络包括无源光网络PON。 

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过在光通信网络中设置光电转换器件和逻辑控制器件，从而可以快速地检测出来PON中的光接收机的光接收功率过载，并判断该过载的光接收功率是否会损坏光接收机的光接收模块，采取相应的措施保护光接收机。本发明还可以快速定位出PON中发生了故障的发送了高功率上行信号的ONT。 

附图说明

图1为PON的典型网络拓扑示意图； 

图2为PON中的OLT、ONT中的光接收机的基本结构示意图； 

图3为本发明所述装置在PON中的实施例的结构示意图； 

图4为本发明所述装置在PON中的另一个实施例的结构示意图； 

图5为本发明所述光功率检测时间表和OLT给每个ONT分配的上行时隙表的对应关系示意图； 

图6为一个OLT下的多个ONT的正常的TDMA(时分多址)上行发送示意图； 

图7为一个OLT下的多个ONT发生时隙冲突时的TDMA上行发送示意图； 

图8为所述上行光功率发生了突变的ONT1和ONT2的上行光功率示意图； 

图9为本发明所述方法的实施例的处理流程图。 

具体实施方式

本发明提供了一种在光通信网络中检测光接收功率的装置和方法，本发明的核心为：在PON的光接收机的上行光信号接收光纤上连接光电转换器件 和逻辑控制器件，对PON接收到的上行光信号的功率进行检测，判断是否发生了光接收功率过载和时隙冲突。 

下面结合附图来详细描述本发明，本发明所述装置在PON中的一种实施例的结构如图3所示，包括如下模块： 

分光器：和PON的光接收机的上行光信号接收光纤相连，对PON接收到的上行光信号进行分功率，从该上行光信号中分离出大约5％的光信号，传递给光电转换器。 

光电转换器：将接收到的分光器传递过来的光信号转换为电流或电压信号，并将该电流或电压信号传递给逻辑控制电路。 

逻辑控制电路：根据设定的阈值I₀，对接收到的光电转换器传递过来的电流或电压信号进行判断，当光电转换器传递过来的电流或电压超过了设定的阈值I₀时，则判定PON接收到的光功率过载，输出控制信号给PON协议芯片。逻辑控制电路还将光电转换器传递过来的电流或电压传递给PON协议芯片。 

为了能够在有恶意大功率上行光信号情况下保护PON的光接收机，还可在图3所示的结构中增加光开关。本发明所述装置在PON中的另一个实施例的结构如图4所示。 

在图4所示的结构中分光器和光电转换器的功能和图3所示的结构中的功能相同。 

在图4所示的结构中的逻辑控制电路：根据设定的两个阈值I₀和I₁，对接收到的光电转换器传递过来的电流或电压信号进行判断。当光电转换器传递过来的电流或电压超过了设定的阈值I₀时，则判定PON接收到的光功率过载，但还不会损坏光接收机的光接收模块，输出控制信号给PON协议芯片；当光电转换器传递过来的电流或电压超过了设定的阈值I₁时，则判定PON接 收到的光功率过大，并且可能会损坏光接收机的光接收模块，输出控制信号给光开关。逻辑控制电路还将光电转换器传递过来的电流或电压传递给PON协议芯片。 

光开关：和PON的光接收机的上行光信号接收光纤相连，当接收到逻辑控制电路传递过来的控制信号时，快速关断该光开关，关闭通往光接收机的光路，使PON的光接收机不能接收上行光信号，以保护PON的光接收机。 

PON中的上行光信号是采用时分复用多址方式，由OLT给每个ONT分配不同的上行时隙，以避免发生冲突。 

因此，上述图3和图4所示的结构中的PON协议芯片：将光电转换器传递过来的电流或电压信号以及对应的上行光信号的上行时隙记录在一个光功率检测时间表中。该光功率检测时间表和OLT给每个ONT分配的上行时隙表的对应关系如图5所示。将光功率检测时间表和OLT给每个ONT分配的上行时隙表互相对比就可定位出是哪个ONT发生了故障，发送了高功率上行信号。 

根据上述图5，PON协议芯片还可以判断是否发生了时隙冲突。下面我们介绍一下时隙冲突的概念。 

时隙冲突是指一个OLT下的两个或多个ONT发送的上行帧发生重叠。一个OLT下的多个ONT的正常的TDMA(时分多址)上行发送示意图如图6所示。从图6可以看出，在正常情况下，各个ONT在OLT分配的上行时隙分别依次进行发送，各个ONT的上行时隙内的光功率一直是不变化的。 

一个OLT下的多个ONT发生时隙冲突时的TDMA上行发送示意图如图7所示。从图7可以看出，两个ONT(ONT1和ONT2)的上行帧发生了重叠，两个ONT的上行通信发生了时隙冲突，其中一个ONT在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号。所述ONT1和ONT2的上行光功率示意图如图8所示，从图8可以看出，ONT1和ONT2的上行光功率发生了突变。

因此，PON协议芯片根据如图5所示的光功率检测时间表和OLT给每个ONT分配的上行时隙表的对应关系，确定每个ONT是否都在OLT分配的上行时隙内发送上行光信号，如果有一个或多个ONT在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号，并且该非OLT分配的时隙与其它ONT的发送时隙发生了重叠，则确定该OLT的上行通信发生了冲突，即发生了时隙冲突。 

本发明所述方法的实施例的处理流程如图9所示，包括如下步骤： 

步骤9-1、从PON接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并转换为电流或电压信号。 

对PON接收到的上行光信号进行探测，从该上行光信号中分离出部分光信号。比如，可以将分光器和PON的光接收机的上行光信号接收光纤相连，通过该分光器从该上行光信号中分离出大约5％的光信号。 

然后，将分离出的光信号转换为电流或电压信号。该转换过程可以通过光电转换器来完成。 

步骤9-2、根据设定的阈值对转换的电流或电压信号进行判断，确定PON接收到的光功率是否过载，并进而确定是哪个ONT发射了高功率的上行信号。 

将分离出的光信号转换为电流或电压信号后，便根据设定的阈值对转换的电流或电压信号进行判断。 

首先设置两个阈值I₀和I₁，当上述转换后的电流或电压信号大于I₀时，则判定PON接收到的光功率过载，但还不会损坏光接收机的光接收模块，输出控制信号给PON协议芯片。PON协议芯片还记录导致光接收功率过载(大于I₀的)的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙。 

当上述转换后的电流或电压信号大于I₁时，则判定PON接收到的光功率过大，并且可能会损坏光接收机的光接收模块，于是，需要采取措施来保护 PON的光接收机。比如，通过光开关关闭通往光接收机的光路，使PON的光接收机不能接收上行光信号，以保护PON的光接收机。PON协议芯片还记录可能会损坏光接收机(大于I₁的)的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙。 

PON协议芯片将上述记录的导致光接收功率过载的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，以及记录的会损坏光接收机的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙和OLT给每个ONT分配的上行时隙互相比较，便可以确定是哪个ONT发生了故障，发射了导致光接收功率过载或者会损坏光接收机的高功率的上行信号。 

PON协议芯片还记录各个ONT的转换后的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，将该记录的上行时隙和OLT给每个ONT分配的上行时隙进行比较，确定每个ONT是否都在OLT分配的上行时隙内发送上行光信号，如果有一个或多个ONT在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号，并且该非OLT分配的时隙与其它ONT的发送时隙发生了重叠，即有一个或多个ONT或ONU的上行光功率在对应的时隙内有突变时，则确定该OLT的上行通信发生了冲突，即发生了时隙冲突。 

另外当某个ONU的激光器发生故障，比如长时间拖尾，导致其他ONU全部非正常下线，而仅剩该ONU一个在线的情况下，即可判断该ONU出现了故障。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种在光通信网络中检测光接收功率的装置，其特征在于，包括：

分光器：从光通信网络中的光接收机接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并传递给光电转换器；

光电转换器：将接收到的分光器传递过来的光信号转换为电流或电压信号，并传递给逻辑控制电路；

逻辑控制电路：根据设置的阈值，对接收到的光电转换器传递过来的电流或电压信号进行判断，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率是否过载，并输出相应的控制信号；

协议芯片：记录逻辑控制电路接收到的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，将记录的上行时隙和局端设备给每个光网络终端ONT或光网络单元ONU分配的上行时隙互相比较；

所述的逻辑控制电路具体包括：

光接收机损坏阈值设置模块：设定判断光通信网络中的光接收机的光接收模块是否会损坏的电流或电压信号的阈值；

光接收机损坏判定模块：当光电转换器传递过来的电流或电压信号大于光接收机损坏阈值设置模块中设置的阈值时，输出相应的控制信号；

所述的协议芯片具体包括：

光接收机损坏记录模块：记录逻辑控制电路接收到的会损坏光接收机的光接收模块的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙；

光接收机损坏定位模块：将光接收机损坏记录模块记录的上行时隙和局端设备给每个远端ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了会损坏光接收机的上行光信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的逻辑控制电路具体包括：

过载阈值设置模块：设定判断光通信网络中的光接收机的光接收功率是否过载的电流或电压信号的阈值；

过载判定模块：当光电转换器传递过来的电流或电压信号大于过载阈值设置模块中设置的阈值时，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率已经过载，并输出相应的控制信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括：

光开关：根据光接收机损坏判定模块输出的控制信号，关闭通往光通信网络中的光接收机的光路，使光接收机不能接收上行光信号。

4.一种在光通信网络中检测光接收功率的方法，其特征在于，包括步骤：

A、从光通信网络中的光接收机接收到的上行光信号中分离出部分光信号，并转换为电流或电压信号；

B、根据设定的阈值对所述转换的电流或电压信号进行判断，确定光接收机的光接收功率是否过载；

所述的步骤B包括：

B1、设定判断光通信网络中的光接收机的光接收模块是否会损坏的电流或电压信号的阈值；

B2、当所述转换后的电流或电压信号大于所述设置的阈值时，输出相应的控制信号；

所述的步骤B2具体包括：

B21、记录会损坏光接收机的光接收模块的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙；

B22、将该上行时隙和局端设备给每个ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了会损坏光接收机的光接收模块的的上行信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤A具体包括：

将分光器和光通信网络中的光接收机的上行光信号接收光纤相连，通过该分光器从光接收机接收到的上行光信号中分离出设定比例的光信号，通过光电转换器将分离出的光信号转换为电流或电压信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

B3、设定判断光接收机的光接收功率是否过载的电流或电压信号的阈值；

B4、当所述转换后的电流或电压信号大于所述设置的阈值时，确定光通信网络中的光接收机的光接收功率已经过载，并输出相应的控制信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤B4具体包括：

B41、记录导致光接收机的光接收功率过载的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙；

B42、将该上行时隙和局端设备给每个ONT或ONU分配的上行时隙互相比较，确定是哪个ONT或ONU发射了导致光接收机的光接收功率过载的上行信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的步骤B4还包括：

B43、记录各个ONT或ONU的转换后的电流或电压信号对应的上行光信号的上行时隙，将该记录的上行时隙和OLT给每个ONT或ONU分配的上行时隙进行比较；

B44、确定每个ONT或ONU是否都在OLT分配的上行时隙内发送上行光信号，当有一个或多个ONT或ONU在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号，则确定所述OLT的上行通信发生时隙冲突。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤B44还包括：

当有一个或多个ONT或ONU的上行光功率在对应的时隙内有突变时，则确定有ONT或ONU在非OLT分配的时隙内发送了上行光信号。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B2还包括：

在光通信网络中设置光开关，该光开关接收到所述输出的控制信号后，关闭通往光通信网络中的光接收机的光路，使光接收机不能接收上行光信号。

11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的光通信网络包括无源光网络PON。

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