CN101542268A - 检测光纤和带状光缆的方法 - Google Patents
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Abstract
一种标识或追踪多条光纤中的一条光纤的方法，该方法包括将多个光纤标识数据信号传输到多条光纤的末端，其中传输不同的数据信号给多条光纤中的每一条光纤；以及基于在多条光纤中的一条光纤上所传输的信号，标识这一条光纤；其中数据信号是数字编码。
Description
相关申请交叉引用
【0001】本申请要求2007年6月7日提交的序列号为60/942569的美国临时申请的优先权。该临时申请的公开内容通过参考合并于此。
技术领域
【0002】本发明的方法涉及检测和标识光纤和带状光缆的方法。更具体地，本发明涉及通过检测光纤中的特有的数字编码来检测和标识带状光缆的方法。
背景技术
【0003】通过弯曲缓冲光纤或套层光纤并且测量由于受控弯曲而逃逸的光来运行光纤标识器或OFI。当用于光纤标识时，传统的OFI需要确认光纤的一端与光源连接，该光源可以产生光学信号，该光学信号可以在大约270Hz到2KHz的若干频率中的一个频率下调制，该光学信号通常用于光纤标识。因为在通信系统使用的光纤上的正常通信量在这些相对低的频率下具有小功率，所以OFI可以确定光纤、带状光缆、跨接线或尾光纤(pigtail)是否是无通信(dark)、是否携带(现场)通信量、是否携带音频(tone)。
【0004】类似地，光功率计或OPM可以被设计为：通过在光缆端点(一般为中心局光接线板或FTTH光纤分配集线器(FDH))将其连接到光纤上，指示光纤是否是无通信(dark)、是否携带通信量、是否携带标识音频。
【0005】当前光纤标识技术的一种局限是光源每次只能连接一条光纤。因此，如果接线技术员想要标识拼接在跨度中间(mid-span)位置的多条光纤，其必须与跨度一端的第二技术员一起工作、设置多个源(每个光源设置不同的频率)或在拼接每条光纤之前走到光源所在的跨度端。
发明内容
【0006】本发明的示例性实施例克服了上述缺点和上面未描述的其他缺点。此外，不要求本发明克服上述多个缺点，而且本发明的示例性实施例可能没有克服上述任一问题。
【0007】一种标识多条光纤中的一条光纤的方法包括：将多个光纤标识数据信号传输到多条光纤的末端，其中传输不同的数据信号给多条光纤中的每条光纤；并且基于在一条光纤中传输的信号标识多条光纤中的一条光纤；其中数据信号是数字编码。
【0008】该方法进一步包括在多条光纤中的一条光纤的受控弯曲处进行标识。
【0009】在该方法中，多条光纤可以是光缆的一部分。
【0010】该方法可以进一步包括以归零格式传输数据信号。
【0011】该方法可以进一步包括以每次一个的方式将数据信号传输到多条光纤中。
【0012】该方法可以进一步包括在多条光纤中的一条光纤的端点处进行标识。
【0013】另一种方法包括：通过将多个光纤标识数据信号传输到多条带状光缆中的每条带状光缆的一条光纤的末端，标识多条带状光缆中的一条带状光缆，其中传输不同的数据信号给多条带状光缆中的每条带状光缆的一条光纤；并且基于在这一条光纤中传输的信号来标识多条带状光缆中的一条带状光缆；其中数据信号是数字编码。
【0014】该方法进一步包括在多条带状光缆中的一条带状光缆的受控弯曲处进行标识。
【0015】该方法可以进一步包括以归零格式传输数据信号。
【0016】该方法可以进一步包括以每次一个的方式将数据信号传输给多条带状光缆中的一条光纤。
【0017】该方法可以进一步包括在多条带状光缆中的一条带状光缆的端点处进行标识。
附图说明
【0018】通过下面示例性实施例的描述并结合附图，本发明的上述方面和/或其他方面将显而易见而且更容易理解，其中：
【0019】图1图示说明多光纤追踪器的实施例。
【0020】图2图示说明多光纤标识器的实施例。
【0021】图3图示说明与多光纤追踪器一起使用的多光纤标识器的实施例。
【0022】图4和图5图示说明可以使用MFT和MFI的应用。
【0023】图6图示说明针对12束激光中的4束激光的数据脉冲串交错位模式的实施例。
【0024】图7图示说明12束激光的数据脉冲串交错计时的实施例。
【0025】图8图示说明多光纤标识器的实施例。
【0026】图9图示说明多光纤追踪器的实施例。
【0027】图10图示说明典型的FTTx PON布局。
【0028】图11和图12图示说明使用OPM在光纤端点处标识光纤。
具体实施方式
【0029】在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。
【0030】示例性多光纤追踪器(MFT)1是单端口(MPO型)的12条光纤输出的1550nm的光源。其被设计成大约12个离散激光源(例如可以是1550nm的单模激光)，这12个离散激光源被连接在MPO扇出连接器2(fan-out connector)上。MFT 1可以被例如封装在PatecLH45-100型机箱中。MFT具有一个键盘。所有校准和操作可以通过键盘执行。此外，可以通过板上的USB端口控制校准。通过2AA碱性电池或镍氢电池或交流电(AC)适配器为该单元供电。
【0031】MFT 1通过使用特有的数据脉冲串为每条单独光纤产生数字编码，该数字编码从测试端口输出并且用来自动标识受测试的光纤。这个特征与多光纤标识器(MFI)3结合可以提供自动光纤标识。
【0032】光纤标识：光纤标识数据脉冲串模式是MFT 1的缺省工作模式。不像传统的装置，诸如Noyes OLSx系列，激活给定激光器的唯一时间是当其传输光纤ID数据脉冲串时。在一个实施例中，MFT 1能够为多达48条的光纤产生标识(ID)，48条光纤中每12条光纤为一组(1-12、13-24、25-36或37-48)。下面描述MFT 1和MFI 3为标识光纤所使用的协议。ID数据脉冲串由起始位25(位宽为2.5)和在其后8位的位26组成，其被配置为提供多达48个单独光纤ID编码。以RZ(归零)格式发送数据。最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)总是逻辑“1”。数据脉冲串是交错的以便在相同时间不会传输两束激光。每条单独光纤上的数据脉冲每秒重复8次。下面是两组12条光纤的位模式示例。也可以使用其他位模式。然而，特有的位模式可以避免正常数据通信量的错误检测(如在局间网络或FTTH的应用中)。
【0033】如图9所示，MFT的一个实施例包括两个主功能模块：(1)电源及电源控制和(2)激光驱动器。下面将参考图9更详细地描述这些功能。
【0034】电源和电源控制
【0035】微控制器：微控制器(CPU)5是例如Texas Instruments(德州仪器)的MSP430F437型16位微控制器，其所用的时钟频率为32.768kHz。该控制器具有32K的闪存用以存储程序、256位的闪存用以存储数据和1K的随机存取存储器(RAM)。它具有一组通过软件可配置的6个I/O端口。一些被配置为混合I/O，另一些被配置为不变输入服务和不变输出服务，其他被配置为模数转化(ADC)服务。
【0036】微控制器5使用光纤ID数据脉冲串以及单元输出电源控制对激光器输出的调制。单元固件被存储在微控制器的闪存程序存储器中并且可以通过JTAG端口访问。晶体6产生频率为32.768kHz的时钟。微控制器5可以被电路内编程/电路内重新编程。
【0037】A/D转换器(微控制器内部)：12位ADC的8个输入中的两个可以用来测量电池电压和激光驱动器电源电压。电源控制/低电量电池感测电路48产生电池感测信号。此电池感测信号可以通过FET和分压器/滤波器部分直接从电池测得。+2V直流电压8可以通过分压器从电源测得。输入A/D的参考电压可以来自+3.6V的直流电压源7，而且包括两个其他可选的内部参考电压源：+2.5V的直流参考电压源和+1.5V的直流参考电压源9。对于MFT，使用内部+1.5V的直流参考电压源9。
【0038】小键盘(keypad)：示例性小键盘包括2个用户键11、12和5个嵌入的LED 10，其通过19-导体扁形软性电缆(FFC)连接在印刷电路板(PCB)上。两个用户键包括电源开关11和组选择开关12。电源开关11循环打开和关闭单元电源。组选择开关12键用来选择所需的光纤ID组。5个嵌入的LED 10用来显示MFT的状态。在这个实施例中，它们包括ID 1-12、ID 13-24、ID 25-36、ID 37-48和低电量电池。
【0039】电源：MFT的电源包括两个开关式稳压器、线性稳压器和缓冲带隙参考电压源。主开关式稳压器是同步增压稳压器，其可以接收+1.8V直流电压转换到+3.4V直流电压的输入并且将它最大可转换到+3.6V直流电压。根据配置，该稳压器能够提供300mA的电流。
【0040】激光驱动开关式稳压器是同步降压稳压器，其可以将+3.6V直流电压的主电源向下转换到+2V直流电压。根据配置，该稳压器能够提供300mA的电流。
【0041】微控制器5在内部产生带隙参考电压。所选的输出电压是+1.5V直流电压。通过运算放大器缓冲电压输出，该运算放大器可以被配置为用以单位增益。缓冲器的输出为激光驱动器环路馈送+1.5V的直流参考电压。
【0042】线性稳压器用来将来自AC适配器13的输入(+6V直流电压到+21V直流电压)降到+3.4V直流电压，其保持主开关式稳压器的输入低于其输出电压(+3.6V直流电压)。
【0043】按下电源键11使该单元关闭将导致在4个FET的栅极上施加一个低电压并将其打开。两个FET通过内置的体二极管提供低电压降极性保护。另外两个FET将两个AA电池14的输入连接在主增压稳压器上。如果在装置中插入9V晶体管电池代替指定的两个AA电池，则3.9V齐纳二极管与另外两个FET共同起到限制输入电池电压的作用。当通过AC适配器提供电源时，另一个FET关闭电池输入。当电池电压被施加到主开关式稳压器时，其反过来为该单元提供+3.6V直流电压，导致上电复位并且打开微控制器5。
【0044】一种为该单元供电的可替换方法是通过连接标称9V直流电压输出(6V-12V)的AC适配器13。当PTC保险丝和齐纳二极管提供防过压保护时，全波整流器允许任何极性输入。当FET提供一种在使用AC输入时打开和关闭该单元的装置时，线性稳压器将输入调整到+3.4V直流电压。另一个FET为微控制器5提供一种装置来检测AC适配器的存在。
【0045】该单元在激光器输出端口使用单模MPO 15、12条光纤连接器/适配器。
【0046】组选择键用来选择将从该单元传输出哪一组光纤ID。按此键循环通过这4组光纤：1-12、13-24、25-36和37-48。电源键11将循环打开和关闭单元电源。在这个实施例中，必须按下该键并且持续1秒钟来使其正常运行。这可以防止意外起动/意外停用。
【0047】在这个实施例中，MFT以两个1.5V直流电压碱性电池14或两个1.2V镍氢电池为电源而运行。一般3V直流电压输入下的电流汲取(current draw)是100mA。该单元也可以以外部AC适配器为电源而运行。
【0048】激光驱动器：PCB支持12个激光器，其中12个单独驱动电路被设置成6对(16、17、18、19、20和21)，由此允许利用空间节省的多器件封装。每对驱动电路包括一个双通道数字电位计、两个运算放大器、三个双重FET和半个四重模拟开关。不需要6对都使用，相反可以使用12个单独的激光器/驱动器。
【0049】每个驱动器电路中的运算放大器可以用来放大来自激光器中背刻面(backfacet)监控器二极管的反馈电流。通过+1.5V参考电压源9驱动非反相输入。通过来自背刻面监控器的反馈电流驱动反相输入。通过数字电位计的一条通道调整来自监控器的信号量，其将部分信号分流接地并且控制运算放大器的输出。
【0050】运算放大器的输出通过模拟开关的一个栅极耦合到激光电流驱动器电路的取样/保持(sample/hold)和上部驱动器FET部分。此输出偏置上部FET的栅极，该上部FET的栅极反过来控制激光器的工作电流。通过微控制器5控制此开关。微控制器5还控制下部驱动器FET，对栅极进行偏置以打开和关闭FET。上部和下部FET包括用于激光器的驱动电流电路。
【0051】驱动器电路的取样/保持部分中的模拟开关后面的FET用来禁能电路。通过555计时器、监视(watchdog)计时器和另一个FET的组合(总称为激光监视计时器22)控制此FET。监视计时器的上电复位和555计时器上的程序控制时间间隔可以提供相对MFT供电后大约440mS的延迟。此延迟允许电源供电稳定、允许微控制器5完成其启动程序并且将存储的校准值编入数字电位计中。这可以防止在所有这些功能完成前意外启动激光驱动电路。
【0052】监视计时器接收来自微控制器5的周期性复位脉冲。如果微控制器停止工作或挂断(hang up)，则监视计时器将不复位并且其将在停止接收复位脉冲后跳闸(trip)大约1.6秒。这迫使并保持555计时器进入复位状态。这进一步关闭所有12个激光驱动电路，防止激光器的不安全工作。
【0053】通过在激光二极管下侧并联的一对电阻为20欧姆的电阻器限制每个电路中的激光驱动电流。这可以将最大激光电流限制在90mA。
【0054】激光器组件包括子体PCB、多激光器固定模块和12个激光-MPO光学组件。激光器组件将子体PCB上的主PCB连接到主PCB上。
【0055】多光纤标识器：MFI 3被设计为检测光纤或带状光缆中的数字编码激光的存在，该光纤或带状光缆是诸如在FTTx配置中所使用的光纤或带状光缆。
【0056】在这个实施例中，通过将受测试的带状光缆或光纤插入光纤标识器头部末端的通道49中来激活该单元。下一步，拉动位于MFI 3(未显示)下侧的触发器23，使头部50将光纤或带状光缆按压至与光电二极管32、33极为贴近的位置，并且在光纤或带状光缆中产生受控弯曲。该单元在其前面具有一个LED 41和一个LCD 24，用以分别指示无ID或所检测到的ID。有一个在该单元通电时产生听得见的简短的“嘟嘟”声的音频产生器40，其在检测到有效数字编码时每半秒钟发出一次“嘟嘟”声。LCD 24显示光纤标识数字(1-48)。
【0057】MFI 3与MFT 1结合使用。当MFI 3固定在受测试的光纤或带状光缆上时，其检测由MFT 1传输的数字编码数据脉冲串。下面是用以标识光纤的MFT 1和MFI 3所使用的协议的实施例。
【0058】如图6所示，其显示四束激光的数据脉冲串交错计时的示例，ID数据脉冲串由起始位25和在其后8个位26组成，这8个位被配置为提供多达48条单独光纤ID编码。8个数据位被配置为使用RZ(归零)格式。MSB和LSB将总是逻辑“1”。每条单独光纤上的数据脉冲串将每秒重复8次。每一位大约是420μS宽(频率为2.38KHz)。逻辑“1”是210μS的高电平和210μS的低电平。逻辑“0”是420μS的低电平。
【0059】起始位25大约是840μS宽(630μS的高电平和210μS的低电平)并且在8位ID编码26前面。总数据脉冲串宽度是3990μS(3.99mS)。
【0060】在这个实施例中，在显示光纤ID之前，MFI 3必须检测两个有效连续ID编码。
【0061】MFI 3包括5个主功能模块：(1)I/O和控制模块；(2)光学模块；(3)跨阻抗放大器；(4)数据检测器；和(5)电源。下面将参考图8详细描述这些功能。
【0062】I/O和控制模块：I/O和控制电路包括微控制器27、键盘(未显示)、和显示测量结果的LCD 24。
【0063】微控制器：微控制器27是例如Texas Instruments(德州仪器)的MSP430F437型16位微控制器，其所用的时钟频率为32.768kHz。32kHz的晶体28产生时钟。
【0064】微控制器27具有一组通过软件可配置的6个I/O端口。一些被配置为混合I/O，另一些被配置为不变输入服务和不变输出服务。一组44个单功能/多功能I/O引脚(pin)驱动LCD 24。
【0065】A/D转换器(位于微控制器内部)：12位A/D转换器的8个输入中的两个用来测量电池电压和基准参考电压。低电量电池检测电路51产生电池感测(BATT SENSE)信号。输入A/D转换器的参考电压来自+3V直流电源29并且包括两个其他可选的内部参考电压源：+2.5V直流电压源和+1.5V直流电压源。
【0066】微控制器5上的BATT SENSE A/D输入被用作低电量电池检测器，当电池电压达到约+2.0V直流电压时，设置触发低电量电池指示器LED。
【0067】12位A/D转换器的8个输入中的另外两个用来测量左右跨阻抗放大器30、31的输出，以便测量偏置。
【0068】小键盘：在这个实施例中，小键盘通过10-导体扁形软性电缆(FFC)连接在主印刷电路板(PCB)上。
【0069】跨阻抗放大器：左、右跨阻抗放大器w/限制(w/Limiting)(TIA)30、31包括运算放大器、低漏电模拟开关和相关联的增益电阻器和补偿电容器。每个TIA都有增益级。每个TIA输入来自安装在光学模块上的两个光电二极管(PD)(或检测器)32、33中的一个。TIA的最大增益是1亿。然而，仅有单个增益级被用于多光纤标识。一对限制二极管也可以切换到电路中以阻止放大器饱和。这些输出馈送到数据检测限幅放大器&位片电路34、35。TIA 30、31的输出还穿过两个低通滤波器(LPF)42、43进入微控制器5，以进一步处理。这个实施例中的跨阻抗增益是1.65M。
【0070】光学模块：MFI光学模块包括具有球透镜的两个1mm的铟镓砷光电二极管(检测器)(1mm右光电二极管32和1mm左光电二极管33)，其被安装在棱镜架上。该棱镜架定位由光学级塑料制成的棱镜。此组件被适当定位并且通过另外两块安装在PCB上，完成光度头(optical head)。光电二极管32、33接受的输入范围大约是+11dBm到-70dBm(当使用1550nm激光时，受测试光纤中的核心功率是大约+23到-58dBm)。
【0071】数据鉴别器：数据检测限幅放大器&位片电路34、35包括运算放大器，其是通过高通滤波器(HPF)38、39耦合在TIA输出上的AC。运算放大器是增益为10的缓冲放大器。该增益受到二极管的限制以阻止输出达到上部电源干线电压。缓冲放大器和二极管限幅器的输出馈送到两个比较器，这两个比较器被配置为位片(bit-slicer)以恢复来自受测试的带状光缆/光纤的编码数据。位片输出被连接在微控制器27的输入上。位片输出还可以驱动或门(OR门)36的输入，OR门36的输出馈送到微控制器27。此输入引脚(pin)被配置作为外部中断。
【0072】比较器的开关阈值电压来自+100mV直流参考电压源37。
【0073】电源：电源包括开关增压转换器、LDO线性稳压器和缓冲带隙参考电压源。当按下键盘上的电源开关或拉动触发器而下拉PFET的栅极时，开关增压转换器被激活，其反过来将电池电源应用到开关增压转换器的引脚，来启动增压转换器。一旦微控制器27已复位并且正在运行，其保持PFET的栅极被下拉。
【0074】LDO线性稳压器被用作后置稳压器/滤波器，以便为模拟前端、音频/数据检测电路、微控制器和微控制器上的内部A/D转换器产生低噪声的+3.1V电压。
【0075】通过微控制器27可以在内部产生带隙参考电压。所选输出电压是+2.5V直流电压。输出穿过分压器/滤波器，该分压器/滤波器将输出除以25。通过运算放大器缓冲分压器的输出，该运算放大器被配置用以单位增益。缓冲器的输出馈送+100mV直流电压参考37到跨阻抗放大器上并且为用于恢复数据/音频的位片比较器提供开关阈值输入。
【0076】接下来，结合图3和图4描述MFT 1和MFI 3的使用方法。为了标识一条光缆中要拼接到另一条光缆段的光纤(例如图4中的顶部光缆)，或标识直通光缆中要拼接到较小的分支光缆的光纤(例如图4中的底部光缆)，MFT 1将被安装在光缆的终端，例如安装在中心局光接线板45上。在单光纤光缆的情况下，每条标识的光纤将被连接在MFT 1的单光纤输出上。在带状光缆的情况下，每条带状光缆中的一条光纤将被连接在MFT 1的单光纤输出上。因此，具有12个光纤的连接器46和12个光纤的扇出2的MFT可以用来标识12条单光纤或12条带状光缆。
【0077】在拼接位置，例如在两条光缆的跨度中间相会点或分支光缆与直通光缆的拼接点处，将移除光缆的外包套以接触单独光纤或带状光缆。一般使用光纤颜色和粘合剂(组)颜色定位目标光纤或带状光缆，然后施加MFI 3进行“标识”并且确认MFI 3显示的数目与应该连接在目标光纤上的MFT 1的输出相对应。
【0078】如图5和图10所示，为了标识光纤到户(FTTH)网络中要拼接到在终端处连接器化(connectorized)的尾光纤上的用户或“F2”光纤，或标识要拼接到基座上的用户引入光缆的用户或“F2”光纤，MFT 1将被安装在光纤分配集线器(FDH)47上。MFT的单光纤输出将被连接到终接目标光纤的FDH中的F2分配板上的端口上。可以在终端或基座上使用MFI 3以便在光纤切割和拼接前标识光纤。
【0079】FTTH安装者也可以反向使用MFT和MFI以确认从终端返回到FDH的连接。在这一应用中，MFT 1被连接在终端的端口上，MFI 3被应用于FDH 47的分流尾光纤，或被用于分离的跨接线或尾光纤(半条跨接线)，在连接分流尾光纤之前，FDH 47的技术员将分离的跨接线或尾光纤连接到F2端口。
【0080】MFT也可以与光学检测器装置一起使用，该光学检测器装置例如为光学功率计或配有ID编码检测电路的OPM，其相当于为MFI 3定义的检测装置。在这一应用中，与在MFI应用中相同，MFT的一个或多于一个输出将在近端被连接到在中心局光接线板、FTTH、FDH或等价光纤端点处的一条或多条光纤上。参见例如图11和图12中的OPM52。然后可以在这些光纤相应的远端端点使用OPM，典型地在其他光接线板或FTTH引入终端使用OPM。使用跨接线可以将OPM连接到要被标识的每条光纤上，或固定在与要被标识的每条光纤的终端(端口)非常靠近的位置。在这两种情况下，OPM可以指示未检测到编码，或显示任何检测到的光纤标识编码。当试图找到接线板上相应的端口、点到点或点到多点(分叉)的终端、光纤光缆、或多光缆线路(包括多光纤或带状光纤)的任何一端时，端到端光纤标识非常有用。
【0081】尽管已经参考示例性实施例特别地显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解在不偏离权利要求限定的本发明的思想和范围的情况下，可以对本发明进行各种形式和细节的修改。
Claims (11)
1.一种标识多条光纤中的一条光纤的方法，其包括：
传输多个光纤标识数据信号到多条光纤的末端，其中传输不同的数据信号给所述多条光纤中的每条光纤；以及
基于在所述多条光纤中的一条光纤上传输的所述信号，标识所述一条光纤；
其中所述数据信号是数字编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多条光纤中的所述一条光纤的受控弯曲处进行所述标识。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多条光纤是光缆的一部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据信号以归零格式传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其中以每次一个的方式将所述数据信号传输到所述多条光纤中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多条光纤中的所述一条光纤的端点处进行所述标识。
7.一种标识多条带状光缆中的一条带状光缆的方法，其包括；
传输多个光纤标识数据信号到所述多条带状光缆中每条带状光缆中的一条光纤的末端，其中传输不同的数据信号给所述多条带状光缆中每条带状光缆中的所述一条光纤；以及
基于在所述一条光纤中传输的所述信号，标识所述多条带状光缆中的一条带状光缆；
其中所述数据信号是数字编码。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述多条带状光缆中的所述一条带状光缆的受控弯曲处进行所述标识。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述数据信号以归零格式传输。
10.根据权利要求7所述的方法，其中以每次一个的方式将所述数据信号传输到所述多条带状光缆中的所述一条光纤中。
11.根据权利要求7所述的方法，其中在所述多条带状光缆中的所述一条带状光缆的端点处进行所述标识。
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