CN101325459A

CN101325459A - 用于保护光无源网络的光纤线路保护仪

Info

Publication number: CN101325459A
Application number: CNA2007100420652A
Authority: CN
Inventors: 高义河; 刘浩锋
Original assignee: Shanghai B Star Co Ltd
Current assignee: Shanghai B Star Co Ltd
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明涉及用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，包括备用光纤输入端、主光纤输入端、光开关矩阵、微处理器、AD采样单元、备用光纤输出端、主光纤输出端，所述的光开关矩阵、微处理器、AD采样单元依次连接，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别连接有光处理单元。与现有技术相比，本发明具有成本低、使用方便等特点。

Description

用于保护光无源网络的光纤线路保护仪

技术领域

本发明涉及光无源网络，特别是涉及用于保护光无源网络的光纤线路保护仪。

背景技术

目前的接入技术中，PON(光无源网络)是最为受到关注的。随着用户规模的扩大，网络的可靠性变得非常重要。在主干光纤链路上的保护和光网络终端(OLT)设备的故障恢复尤其重要。

传统的光纤保护设备是基于SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)设备点对点的光纤保护。SDH设备中光收发模块在无论任何时候只要工作正常，不管有没有信息传送都是有光输出的，传统的光纤保护仪可以根据这个探测经过主干光纤后的光功率来判定光纤是否工作正常，如果探测到的光功率小于阈值，那么就判定光纤链路出现故障，并且同步切换倒备用光纤。和传统的SDH网络不一样，PON网络是单点对多点的网络架构，OLT对光网络单元(ONU)的访问是时分复用的机制。ONU对OLT传送数据采用突发的方式。在网络的下行方向OLT是类似SDH设备进行常发光状态，在上传方向ONU往OLT传输是基于突发模式，就是说存在一定的时间区域中没有光信号，在这段时间上如果采用传统的光线保护仪进行PON网络的保护，由于传统的光线保护仪没有探测到光信号会误以为光纤故障并切换到备用光纤，从而造成故障误判。另外由于PON网络中ONU的光信号在经过1∶X如(1∶32)的分路器后，其光信号衰减严重，因此光纤线路保护仪需要具有更加灵敏的探测和电路放大功能。

由于PON网络的OLT的特性，需要对OLT设备进行备份，当OLT主设备出现故障时候，光纤线路保护仪需要将光链路切换到备用的OLT设备中，保证网络的正常运行。

图1为传统的点对点的SDH设备的保护方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供用于保护光无源网络的光纤线路保护仪。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，包括备用光纤输入端、主光纤输入端、光开关矩阵、微处理器、AD采样单元、备用光纤输出端、主光纤输出端，所述的光开关矩阵、微处理器、AD采样单元依次连接，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别连接有光处理单元，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别通过光处理单元与光开关矩阵及AD采样单元连接，所述的备用光纤输入端、备用光纤输出端分别与光开关矩阵连接，所述的光处理单元将大部分光信号传送给光开关矩阵，并将剩余光信号进行光电转换、I/V转换及放大后传送给AD采样单元，所述的微处理器控制AD采样单元进行采样及分析，并控制光开关矩阵进行光路切换。

所述的光处理单元均包括光分路器、光电转换单元、I/V转换及放大单元，所述的光分路器的高光强输出端与光开关矩阵连接，低光强输出端与光电转换单元的输入端连接，所述的光电转换单元的输出端与I/V转换及放大单元的输入端连接，所述的I/V转换及放大单元的输出端与AD采样单元连接。

所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别与各自的光处理单元的光分路器连接。

所述的光处理单元还包括滤波器，所述的I/V转换及放大单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与AD采样单元连接。

所述的AD采样单元连接有参考电压模块，该模块为AD采样单元提供参考电压。

所述的AD采样单元包括多通道的数模转换器。

所述的光分路器为光分比95％/5％的光分路器，其95％光强的输出端与光开光矩阵连接，5％光强的输出端与光电转换单元的输入端连接。

所述的光电转换单元包括PIN管，该PIN管将光信号转换为电流信号。

所述的I/V转换及放大单元包括斩波器稳零程控放大器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.当OLT遭遇断电或者其他故障时候，本发明设备能够自动探测并切换到备用的OLT中，同时光路也实行自动切换。

2.整个网络中只需要一个设备，并可以还在中心机房中，节省成本，方便管理。

3.加入滤波器模块能够提高采样精度和探测灵敏度，能够探测到由ONU经过1×32分路器的发出的微弱的光信号。

4.采用内部计时，自动等待数个ONU时隙来判别光纤故障还是由于ONU的突发功能导致的光强变化。

5.本发明重点保护网络中核心部分OLT和主干光纤，忽略每个终端ONU的保护，使网络简单同时成本更加低廉，容易被推广和使用。

附图说明

图1为传统的SDH设备的保护结构示意图。

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的使用示意图；

其中：1-备用光纤输出端，2-主光纤输出端，3-光分路器，4-PIN管，5-斩波器稳零程控放大器，6-滤波器，7-参考电压模块，8-AD采样单元，9-滤波器，10-斩波器稳零程控放大器，11-PIN管，12-光分路器，13-微处理器，14-光开关矩阵，15-备用光纤输入端，16-主光纤输入端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2、图3所示，用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，包括备用光纤输入端15、主光纤输入端16、光开关矩阵14、微处理器13、AD采样单元8、备用光纤输出端1、主光纤输出端2，所述的光开关矩阵14、微处理器13、AD采样单元8依次连接，所述的主光纤输入端16、主光纤输出端2分别连接有光处理单元，所述的主光纤输入端16、主光纤输出端2分别通过光处理单元与光开关矩阵14及AD采样单元8连接，所述的备用光纤输入端15、备用光纤输出端1分别与光开关矩阵14连接，所述的光处理单元将大部分光信号传送给光开关矩阵，并将剩余光信号进行光电转换、I/V转换及放大后传送给AD采样单元，所述的微处理器控制AD采样单元进行采样及分析，并控制光开关矩阵进行光路切换。

所述的光处理单元均包括光分路器、光电转换单元、I/V转换及放大单元，所述的光分路器的高光强输出端与光开关矩阵连接，低光强输出端与光电转换单元的输入端连接，所述的光电转换单元的输出端与I/V转换及放大单元的输入端连接，所述的I/V转换及放大单元的输出端与AD采样单元连接；所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别与各自的光处理单元的光分路器连接；所述的光处理单元还包括滤波器，所述的I/V转换及放大单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与AD采样单元连接；所述的AD采样单元连接有参考电压模块，该模块为AD采样单元提供参考电压；所述的AD采样单元包括多通道的数模转换器；所述的光分路器为光分比95％/5％的光分路器，其95％光强的输出端与光开光矩阵连接，5％光强的输出端与光电转换单元的输入端连接；所述的光电转换单元包括PIN管，该PIN管将光信号转换为电流信号；所述的I/V转换及放大单元包括斩波器稳零程控放大器。

部件1：设备的光纤输出口OUT2，连接备用的OLT的设备。

部件2：设备的光纤输出口OUT1，连接主OLT的设备。

部件3、12：分光比为95％/5％的光分路器，其95％光强的输出端口连接光开关矩阵。5％的光输出端口连接部件4光电转换管。

部件4、11：光电转换管PIN管，主要作用是将光信号转换成电流信号。

部件5、10：斩波稳零程控放大器，主要作用是将PIN管的电流信号放大，并转换成电压信号。

部件6、9：滤波器，其作用是将斩波稳零程控放大器的输出电压进行过滤，除去干扰的非信号电平。

部件7：参考电压模块，其作用是为数模转换器提供参考电压。

部件8：AD采样多通道的数模转换器，其作用将模拟信号采样并转换成数字信号。

部件13：微处理器，其作用控制数模转换器进行采样，并对采样的光信号进行分析，控制光开关矩阵进行光路切换。

部件14：光开关矩阵，其作用通过电信号进行控制光路的切换。

部件15：设备的光纤输入口OUT2，连接备用光纤。

部件16：设备的光纤输入口OUT1，连接主干光纤。

使用本发明的光纤链路保护设备为PON系统提供两种保护，同时在成本上低于现有的技术。

PON网络中的故障主要有OLT的故障，光纤断裂，ONU故障。其中OLT的故障和主干光纤的断裂都会导致整个系统无法正常工作。

一般情况下，主OLT和备用OLT存放在不同的地方，而且分别的电源系统供电。主干光纤和备用光纤都是走不同的路径，以保证系统的安全。光纤线路保护仪和主OLT放在一起，使用同一个电源系统供电。当出现掉电情况，本发明的光纤线路保护仪会自动将光纤链路切换到备用OLT中。

本发明的光纤线路保护仪能够发现主OLT故障并及时自动切换到备用OLT设备；能够发现主干光纤故障，并及时切换到备用光纤中。

如图3，使用过程如下：

1.在正常工作的状态下，主OLT的光发送模块是常发光的，光信号从本发明的光纤链路保护模块的OUT1口进入，被光分路器分成95％和5％两个部分，其中5％的光信号被光电转换模块转成电信号经过放大和处理，以及数模转换进入微处理器。微处理器会用当前的光信号值和客户预先设定的阈值做比较，如果当前的光信号值大于阈值，设备认为主OLT工作，设备就选定OUT1这个端口。

在输入端，设备开机时后默认为连接主干光纤链路。当主干光纤工作正常的时候，和OLT类似ONU的部分光信号强度通过IN1口被光电转换和采样进入微处理器，微处理器器会判读当前的ONU的光强和阈值比较，如果大于阈值，就认为在IN1端口的主干光纤工作正常。在ONU的采样中，微处理器会实行一段时间的定时进行光功率的平均，来规避由于ONU的突发导致光信号强度的变化带来误判。

当微处理器确定OUT1端口和IN1端口工作正常的时候，驱动内部的光开关矩阵将2个光路连接一起，整个网络的通信。

2.当主OLT设备出现故障，其输出光强变弱或者消失，微处理器经过光电转换和采样电路得到的光强小于阈值，判定当前端口OUT1出现故障。并驱动光开关矩阵重新建立OUT2到IN1的连接。当OUT1端口的光强值大于阈值，微处理器驱动光开关矩阵重新建立OUT1到IN1的连接。

3.当主光纤出现故障，其在IN1端的光强变弱或者消失，微处理器经过数个时间隙的等待和采样，发现经过光电转换和采样电路得到的光强仍然小于阈值，判定当前端口IN1出现故障。并驱动光开关矩阵重新建立OUT1到IN2的连接。当IN1端口的光强值大于阈值，微处理器驱动光开关矩阵重新建立OUT1到IN1的连接。

Claims

1.用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，包括备用光纤输入端、主光纤输入端、光开关矩阵、微处理器、AD采样单元、备用光纤输出端、主光纤输出端，所述的光开关矩阵、微处理器、AD采样单元依次连接，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别连接有光处理单元，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别通过光处理单元与光开关矩阵及AD采样单元连接，所述的备用光纤输入端、备用光纤输出端分别与光开关矩阵连接，所述的光处理单元将大部分光信号传送给光开关矩阵，并将剩余光信号进行光电转换、I/V转换及放大后传送给AD采样单元，所述的微处理器控制AD采样单元进行采样及分析，并控制光开关矩阵进行光路切换。

2.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的光处理单元均包括光分路器、光电转换单元、I/V转换及放大单元，所述的光分路器的高光强输出端与光开关矩阵连接，低光强输出端与光电转换单元的输入端连接，所述的光电转换单元的输出端与I/V转换及放大单元的输入端连接，所述的I/V转换及放大单元的输出端与AD采样单元连接。

3.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的主光纤输入端、主光纤输出端分别与各自的光处理单元的光分路器连接。

4.根据权利要求2所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的光处理单元还包括滤波器，所述的I/V转换及放大单元的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与AD采样单元连接。

5.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的AD采样单元连接有参考电压模块，该模块为AD采样单元提供参考电压。

6.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的AD采样单元包括多通道的数模转换器。

7.根据权利要求2所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的光分路器为光分比95％/5％的光分路器，其95％光强的输出端与光开光矩阵连接，5％光强的输出端与光电转换单元的输入端连接。

8.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的光电转换单元包括PIN管，该PIN管将光信号转换为电流信号。

9.根据权利要求1所述的用于保护光无源网络的光纤线路保护仪，其特征在于，所述的I/V转换及放大单元包括斩波器稳零程控放大器。