CN101729141B - 对海缆系统进行监测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对海缆系统进行监测的方法和装置，属于通信领域。所述方法包括：将光源发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，其中一路光信号作为本地相干光，另一路光信号经过多路频移，作为多路不同频率的探测光信号；将所述多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与所述本地相干光进行相干，得到监测结果。所述装置包括：光源、多路频移模块、相干模块。本发明提供的对海缆系统进行监测的方法和装置，通过并行发出探测信号，提高了监测的性能，大大缩短了探测时间，而且没有监测盲区，解决了采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，并且降低了探测光信号的光功率谱密度和非线性效应。

Description

对海缆系统进行监测的方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种对海缆系统进行监测的方法和装置。
背景技术
随着信息技术的快速发展，海缆网络覆盖了全球各大海域，已经成为承载重要国际通信业务的重要通信网络。为了保障通信业务的顺利进行，对海缆系统进行监测具有非常重要的意义。海缆光纤通信系统由于其特殊性，有时候需要进行在线测试，即不中断业务而直接在线监测，所以对于海缆系统的监测采用了不同的环路结构，由专门的测试环路来反馈监测信号。
目前，对海缆系统进行监测的原理主要是通过发送光脉冲进人输人光纤，由于受到散射粒子的散射，或遇到光纤断裂面产生菲涅尔反射，利用光束分离器将其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光送入接收器，再变成电信号并随时间的变化在示波器上显示，得到监测结果。
现有技术中，对海缆系统进行监测利用COTDR(Coherent detection opticaltime domainreflectometer，相干检测光时域反射计)，采用ASK(Amplitude Shift Keying，振幅键控)的调制格式或者是FSK(Freguency Shift Keying，频移键控)的调制格式，然后进行相干接收。其中FSK的本质是将一个频率作为探测光，另外一个频率作为填充光，采用填充光消除了EDFA(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer，掺铒光纤放大器)的浪涌现象，提高了COTDR的性能。
图1为在有中继海缆中利用COTDR对海缆进行监测的示意图。COTDR使用瑞利散射原理对海缆系统进行监测。瑞利散射是光信号沿着光纤产生的无规律的散射，COTDR就监测进入到COTDR进光口的一部分瑞利散射光。通过该部分瑞利散射光功率的大小来决定故障点的位置，例如，如果在监测结果的曲线上的某个时间点处，功率突然下降了，则认为该时间点对应的海缆系统处有故障，可以通过该时间点来推算故障点的到陆地端的距离，即得到了故障点的位置。信号反馈通道要进行专门的链路设计，这样上行通路的反射光和发射的脉冲光信号可以通过COTDR出光口进入到下行链路反射回来。
还有一种对海缆系统进行监测的方案是发射多波长进行探测，得到监测结果。该方案采用DBR激光器次序进行调频，每次发一个波长，然后进行探测。
在对上述现有技术进行分析后，发明人发现：
1)在海缆系统中，利用COTDR对海缆系统进行监测时，为了得到准确的监测结果，需要将每次监测得到的监测结果平均很多次，一般需要平均216次，甚至224次。因此在5000km的监测中，由于一次监测至少需要0.05s，所以总共的监测时间接近1小时(216次)或者更长的时间，这么长的监测时间使得监测的效率很低。总的来说就是监测时间长，实时监测性能差。
2)如果应用单个可调激光器产生串行多波长进行探测，由于相干接收是以填充光的频率为基准的，要检测波形必须要等到探测脉冲发完后，探测光的频率变为填充光的频率时，才可以探测，假如采用的波长越多，那么监测的盲区越大。
在接收端由于要对数据进行对齐和叠加，大量的采样数据造成了系统的复杂性。而且大量采样数据的叠加缓存需要很大的数据空间和时间。
DBR激光器的波长调节需要时间，因此不利于探测。
发明内容
为了提高海缆系统的监测性能，本发明实施例提供了一种对海缆系统进行监测的方法和装置。所述技术方案如下：
一种对海缆系统进行监测的方法，所述方法包括：
将光源发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，其中一路光信号作为本地相干光，另一路光信号经过多路频移，作为多路不同频率的探测光信号一起发出；
将所述多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与所述本地相干光进行相干，得到监测结果。
其中，所述方法还包括：在所述光源发射光信号之后，发射填充光。
其中，将所述多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与所述本地相干光进行相干，得到监测结果，具体包括：
将所述多路不同频率的探测光信号调制成相应的多路脉冲信号；
将所述多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号。
其中，将所述多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号之后，还包括：
将所述多路光信号转换为多路电信号；
对转换后的所述多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号，对所述多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
一种对海缆系统进行监测的装置，所述装置包括：
光源，用于发射光信号，并将所述光信号分为两路，一路作为本地相干光，另一路作为探测光信号；
多路频移模块，用于将所述光源发射的探测光信号分为多路不同的频率的探测光信号一起发出；
相干模块，用于接收所述不同频率的探测光信号的返回的光信号，并将所述返回的光信号与所述本地相干光信号进行相干。
其中，所述光源还用于在发射光信号之后，发射填充光。
其中，所述装置还包括：
脉冲调制模块，用于将所述多路频移模块得到的多路不同的频率光信号调制成相应的多路脉冲信号；
相应的，所述相干模块用于将脉冲调制模块得到的多路脉冲信号的返回的光信号与所述本地相干光分别进行相干。
其中，所述装置还包括：
转换模块，用于将所述相干模块得到的多路光信号转换成多路电信号；
多路滤波模块，用于对所述转换模块得到的多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号；
处理模块，用于对所述多路滤波模块得到的多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过并行发出探测信号，提高了监测的性能，大大缩短了监测时间，而且没有监测盲区，解决了采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，并且降低了探测光信号的光功率谱密度和非线性效应。
附图说明
图1是现有技术中COTDR的应用场景示意图；
图2是本发明实施例1提供的一种对海缆系统进行监测的方法流程图；
图3是本发明实施例1提供的输出波形示意图；
图4是本发明实施例2提供的一种对海缆系统进行监测的方法方法流程图；
图5是本发明实施例3提供的对海缆系统进行监测的装置结构示意图；
图6是本发明实施例4提供的对海缆系统进行监测的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
参见图2，本发明实施例提供了一种对海缆系统进行监测的方法。该方法采用并行的多波长进行监测，采用单独的一路光源作为探测光和本地的相干光，其中探测光可以生成不同频率的光信号一起发出，然后将不同频率的探测光信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到监测结果。该方法包括：
101：将光源发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，其中一路光信号直接作为本地相干光，将另一路光信号经过多路频移，作为多路不同频率的探测光信号。
其中，可以采用声光调制器件来对光信号进行多路频移。
其中，将光信号分为不同的频率作为探测光信号，这样探测光信号里面就包含有多个频率成分，可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。
102：将多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与本地相干光进行相干，得到监测结果。
其中，多路不同频率的探测光信号的返回的光信号包括散射光信号和反射光信号，散射光信号是光信号沿着海缆系统的传输链路传输时返回的会产生的无规律的光信号，而反射光信号是在海缆系统的传输链路上的故障点处返回的光信号。
在得到的监测结果的曲线上，如果曲线上没有断点或突兀的点，就说明该海缆系统没有故障；如果存在断点或突兀的点，则说明该海缆系统存在故障。
其中，在光源发射光信号之后，还可以发射填充光，该填充光的波长色散可以忽略。如图3所示，探测光的功率可以比填充光高，这样可以提高监测的范围。
发送填充光可以消除EDFA浪涌现象，提高COTDR的性能，而且还可以防止探测光信号频率突变，探测光信号频率变化太大可能造成EDFA的工作不稳定。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过并行输出多波长进行探测，没有监测盲区，也就不存在采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，而且在得到同样监测性能的情况下大大降低了监测时间，例如在监测同等距离的情况下降低了监测时间；在同样的监测时间下，获得更高的性能，例如在同样的监测时间下测得更长的距离；并且由于探测光里面包含有多个频率成分，这样可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。而且由于添加了填充光，解决了由于探测光信号功率的突变可能造成EDFA工作不稳定的问题。
实施例2
参见图4，本发明提供了另一种对海缆系统进行监测的方法。该方法通过并行输出多波长进行监测，采用单独的一路光源作为探测光和本地的相干光，其中探测光可以生成不同频率的光信号一起发出，然后将不同频率的探测光信号的返回的光信号与本地相干光进行相干，得到监测结果。该方法具体包括：
201：将光源发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，其中一路光信号直接作为本地相干光，将另一路光信号经过多路频移，作为多路不同频率的探测光信号。
202：将经过多路频移得到的不同频率的探测光信号调制成相应的多路脉冲信号，然后发出。
其中，可以采用脉冲发生器对探测光信号进行调制。
203：将该多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号，将该多路光信号转换为多路电信号。
其中，多路脉冲光信号的返回的光信号包括散射光信号和反射光信号，散射光信号是光信号沿着海缆系统的传输链路传输时返回的会产生的无规律的光信号，而反射光信号是在海缆系统的传输链路上的故障点处返回的光信号。
其中，可以采用光电探测器将相干后的多路光信号转换为多路电信号。
204：对转换后的多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号，对该多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
其中，可以采用多路滤波器对转换后的多路电信号进行滤波，多路滤波器里可以采用多个电滤波器等具有滤波中心的器件来滤除不同频率的信号。
对该多路不同的频率的电信号进行处理，与现有技术相同，此处不再赘述。
在得到的监测结果的曲线上，如果曲线上没有断点或突兀的点，就说明该海缆系统没有故障；如果存在断点或突兀的点，则说明该海缆系统存在故障。
其中，在光源发射光信号之后，还可以发射填充光，该填充光的波长色散可以忽略。如实施例1中图3相同，探测光的功率可以比填充光高，这样可以提高监测的范围。
发送填充光可以消除EDFA浪涌现象，提高COTDR的性能，而且还可以防止探测光信号频率突变，探测光信号频率变化太大可能造成EDFA的工作不稳定。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过并行输出多波长进行探测，没有监测盲区，也就不存在采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，而且在得到同样监测性能的情况下大大降低了监测时间，例如在监测同等距离的情况下降低了监测时间；在同样的监测时间下，获得更高的性能，例如在同样的监测时间下测得更长的距离；并且由于探测光里面包含有多个频率成分，这样可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。而且由于添加了填充光，解决了由于探测光功率的突变可能造成EDFA工作不稳定的问题。
实施例3
参见图5，本发明实施例提供了一种对海缆系统进行监测的装置，该装置包括：光源501、多路频移模块502、相干模块503；
光源501，用于发射光信号，并将发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，一路光信号作为本地相干光，另一路光信号经过多路频移模块，作为探测光信号。
多路频移模块502，用于将光源501发射的光信号分为多路不同频率的光信号。
其中，可以采用声光调制器件来对光信号进行多路频移。
其中，将光信号分为不同的频率作为探测光信号，这样探测光信号里面就包含有多个频率成分，可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。
相干模块503，用于将经过多路频移模块502的探测光信号的返回的光信号与光源501发出的本地相干光信号进行相干，得到监测结果。
其中，多路不同频率的探测光信号的返回的光信号包括散射光信号和反射光信号，散射光信号是光信号沿着海缆系统的传输链路传输时返回的会产生的无规律的光信号，而反射光信号是在海缆系统的传输链路上的故障点处返回的光信号。
在得到的监测结果的曲线上，如果曲线上没有断点或突兀的点，就说明该系统没有故障；如果存在断点或突兀的点，则说明该海缆系统存在故障。
其中，该装置中光源501还用于在发射光信号之后，发射填充光，该填充光的波长色散可以忽略。如实施例1中图3相同，探测光的功率可以比填充光高，这样可以提高监测的范围。
发送填充光可以消除EDFA浪涌现象，提高COTDR的性能，而且还可以防止探测光信号频率突变，探测光信号频率变化太大可能造成EDFA的工作不稳定。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过并行输出多波长进行探测，没有监测盲区，也就不存在采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，而且在得到同样监测性能的情况下大大降低了监测时间，例如在监测同等距离的情况下降低了监测时间；在同样的监测时间下，获得更高的性能，例如在同样的监测时间下测得更长的距离；并且由于探测光里面包含有多个频率成分，这样可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。而且由于添加了填充光，解决了由于探测光功率的突变可能造成EDFA工作不稳定的问题。
实施例4
参见图6，本发明实施例提供了另一种对海缆系统进行监测的装置，该装置包括：光源601、多路频移模块602、脉冲调制模块603、相干模块604、转换模块605、多路滤波模块606、处理模块607；
其中，光源601，用于发射光信号，并将发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，一路光信号作为本地相干光，另一路光信号经过多路频移模块，作为探测光信号；光源601还用于在发射光信号之后，发射填充光，该填充光的波长色散可以忽略。如实施例1中图3相同，探测光的功率可以比填充光高，这样可以提高监测的范围。
发送填充光可以消除EDFA浪涌现象，提高COTDR的性能，而且还可以防止探测光信号频率突变，探测光信号频率变化太大可能造成EDFA的工作不稳定。
多路频移模块602，用于将光源601发射的光信号分为多路不同频率的光信号。
其中，可以采用声光调制器件来对光信号进行多路频移。
其中，将光信号分为不同的频率作为探测光信号，这样探测光信号里面就包含有多个频率成分，可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。
脉冲调制模块603，用于将多路频移模块602得到的多路不同频率的光信号调制成相应的多路脉冲信号。
其中，可以采用脉冲发生器对探测光信号进行调制。
相干模块604，用于将脉冲调制模块603得到的多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号。
其中，多路脉冲光信号的返回的光信号包括散射光信号和反射光信号，散射光信号是光信号沿着海缆系统的传输链路传输时返回的会产生的无规律的光信号，而反射光信号是在海缆系统的传输链路上的故障点处返回的光信号。
其中，可以采用光电探测器将相干后的多路光信号转换为多路电信号。
转换模块605，用于将相干模块604得到的多路光信号转换成多路电信号。
其中，可以采用光电探测器将相干后的多路光信号转换为多路电信号。
多路滤波模块606，用于对转换模块605得到的多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号。
其中，可以采用多路滤波器对转换后的多路电信号进行滤波，多路滤波器里可以采用多个电滤波器等具有滤波中心的器件来滤除不同频率的信号。
处理模块607，用于对多路滤波模块606得到的多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
对该多路不同的频率的电信号进行处理，与现有技术相同，此处不再赘述。
得到的监测结果也就是对海缆系统进行监测的结果。在得到的监测结果的曲线上，如果曲线上没有断点或突兀的点，就说明该海缆系统没有故障；如果存在断点或突兀的点，则说明该海缆系统存在故障。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：通过并行输出多波长进行探测，没有监测盲区，也就不存在采样数据对准的问题，节省了大量数据叠加缓存的数据空间和时间，而且在得到同样监测性能的情况下大大降低了监测时间，例如在监测同等距离的情况下降低了监测时间；在同样的监测时间下，获得更高的性能，例如在同样的监测时间下测得更长的距离；并且由于探测光里面包含有多个频率成分，这样可以有效的降低这部分的光功率谱密度，降低非线性效应。而且由于添加了填充光，解决了由于探测光功率的突变可能造成EDFA工作不稳定的问题。
发明实施例可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，例如，计算机的硬盘、缓存或光盘中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对海缆系统进行监测的方法，其特征在于，所述方法包括：
将光源发射到海缆系统的传输链路上的光信号分为两路，其中一路光信号作为本地相干光，另一路光信号经过多路频移，作为多路不同频率的探测光信号一起发出；
将所述多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与所述本地相干光进行相干，得到监测结果。
2.根据权利要求1所述的对海缆系统进行监测的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述光源发射光信号之后，发射填充光。
3.根据权利要求1所述的对海缆系统进行监测的方法，其特征在于，将所述多路不同频率的探测光信号的返回的光信号与所述本地相干光进行相干，得到监测结果，具体包括：
将所述多路不同频率的探测光信号调制成相应的多路脉冲信号；
将所述多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号。
4.根据权利要求3所述的对海缆系统进行监测的方法，其特征在于，将所述多路脉冲信号的返回的光信号分别与本地相干光进行相干，得到多路光信号之后，还包括：
将所述多路光信号转换为多路电信号；
对转换后的所述多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号，对所述多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
5.一种对海缆系统进行监测的装置，其特征在于，所述装置包括：
光源，用于发射光信号，并将所述光信号分为两路，一路作为本地相干光，另一路作为探测光信号；
多路频移模块，用于将所述光源发射的探测光信号分为多路不同的频率的探测光信号一起发出；
相干模块，用于接收所述不同频率的探测光信号的返回的光信号，并将所述返回的光信号与所述本地相干光信号进行相干。
6.根据权利要求5所述的对海缆系统进行监测的装置，其特征在于，所述光源还用于在发射光信号之后，发射填充光。
7.根据权利要求5所述的对海缆系统进行监测的装置，其特征在于，所述装置还包括：
脉冲调制模块，用于将所述多路频移模块得到的多路不同的频率光信号调制成相应的多路脉冲信号；
相应的，所述相干模块用于将脉冲调制模块得到的多路脉冲信号的返回的光信号与所述本地相干光分别进行相干。
8.根据权利要求7所述的对海缆系统进行监测的装置，其特征在于，所述装置还包括：
转换模块，用于将所述相干模块得到的多路光信号转换成多路电信号；
多路滤波模块，用于对所述转换模块得到的多路电信号进行滤波，得到多路不同频率的电信号；
处理模块，用于对所述多路滤波模块得到的多路不同频率的电信号进行处理，得到监测结果。
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