CN101984561B - 无源光网络光纤故障的检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测无源光网络光纤故障的系统及方法，该方法包括：OTDR设备发出针对某个分支光纤进行检测的指令，分支光纤选择器接收到所述指令后，连通所述指令指定的分支光纤的光通路；OTDR设备发出光程检测信号后，根据接收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障。通过本发明可以监视、检测以及定位无源光网络的主干和所有的分支光纤的故障，而且通过选择OTDR监控信号来选择与其对应的分支光纤进行检测，这样就避免了长度相等分支光纤的信号重叠，不能区分的问题。

Description

无源光网络光纤故障的检测系统和方法

技术领域

本发明涉及通信领域光网络系统，尤其涉及一种检测无源光网络光纤故障的系统和方法。

背景技术

网络技术的快速发展和网络应用的普及化，如网络通讯和网络购物，以及网络娱乐等已经成为现代人生活的一部分，这样现有的接入网络铜线（有线）系统已远远满足不了这种高速和宽带的需求，而无源光网络是宽带和高速、环保和节能的宽带接入技术，是取代现有的接入网络的最佳候选者，其正在被绝大多数运营商所接受并被部署，用以满足日益增长的通信用户以及更快速和更好的服务需求。

无源光网络（Passive Optical Network，简称PON）是一种点对多点的光纤接入技术，如图1所示。无源光网络包括光线路终端（Optical Line Terminal， 简称OLT）、光网络单元（Optical Network Unit，简称ONU）以及光分配网络（Optical Distribution Network，简称ODN）。通常是由一个光线路终端OLT通过主干光纤和光分配网络ODN的光功率分离器（简称分光器）连接多个分支光纤及相应的光网络单元ONU构成的点到多点结构。

在大量无源光网络的安置和部署后，需要考虑该网络的运行和维护，特别是光纤线路的检测和故障的定位。为了降低运行和维修成本，运营商希望在OLT处用一个光程检测设备（例如，OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪））来检测整个无源光网络的主干和分支光纤，如果一个分支光纤出现故障，希望在不影响其它分支光纤的业务的情况下，能迅速发现故障和对故障进行定位以及维修。

在局方OLT处用一个OTDR来检测这种点到多点网络时，主干光纤的信号一般都不会有问题，但分支光纤的信号都将会遇到以下两个问题。

一、如果部分分支光纤到分光器的距离大致相等时，OTDR不能分辨到底是哪个分支光纤的信号，除非使用高分辨率的OTDR。但现在所能提供的最高分辨率为2米。

二、如果分光器的分光比例很大，这时分支光纤的瑞利反射信号经过分光器时将有很大的损耗，等它到达OTDR的探测器时，信号已经淹没在噪声中了。

例如：对于1:32分光比的10公里ODN，分光器的损耗是3*5+3=18 dB， 而10公里光纤损耗是0.40*10 = 4.0 dB。一般OTDR设备的最大动态范围是40 dB左右。如光程检测的信号经过分光器到达分支光纤的末端然后全反射（即不计反射损耗）经过分光器到达OTDR仪。如果不计其它损耗（如连接损耗等），其总光程损耗将达到2*18+2*4.0 = 44 dB。这已经超出OTDR设备的工作动态范围，因此分支光纤的信号已淹没在噪声中。这说明传统用在局方的OTDR设备是不能测量大分光比的ODN的分支光纤的故障。这种现象比较普及，在实际铺设的PON网络中由于种种原因甚至对很小分光比的PON，用普通的OTDR仪器也不能看到分支光纤的反射信号。

现有的补救办法是在所有的ONU前加一个光滤波器，该滤波器透射所有的小于1625nm的光，但反射1625nm以上的OTDR的光，见图2所示。采用光滤波器后，端口反射的光可以增加6 dB。配上高分辨OTDR设备，这样可以根据有没有反射光来确定分支光纤是否有故障，但是还是不能确定分支光纤故障发生的确切位置。如果有部分分支光纤长度基本相等，反射的光其本重叠，即使是高分辨OTDR设备也不能分辨其中的区别。更糟糕的是对于大分光比的ODN（如：1:128分光比以上），滤波器带来的增益有可能还远远不够分光器的损耗，因此在局方的OTDR设备将有可能收不到来自分支光纤的任何信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无源光网络光纤故障检测的系统及系统，用以解决在局方用一个OTDR设备就可以检测和定位任何一支分支光纤的故障。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无源光网络光纤故障检测的系统，包括：光时域反射仪(OTDR)设备、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器以及与分光器和分支光纤相连的波长选择路由器，其中，所述波分复用耦合器与所述OTDR设备和光线路终端（OLT）相连，并通过主干光纤与所述波长选择耦合器相连；所述波长选择耦合器与所述分光器和所述分支光纤选择器相连；所述分支光纤选择器与所述波长选择耦合器及每个所述波长选择路由器相连；每个所述波长选择路由器还分别与相应的分支光纤连接，通过所述分支光纤与光网络单元相连，其中，

所述OTDR设备，用于向所述波分复用耦合器发出光程检测信号；用于根据收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障；

所述波分复用耦合器，用于将所述光程检测信号导入到主干光纤上；用于从主干光纤上分离出所述光程检测信号对应的反射信号，传给所述OTDR设备； 

所述波长选择耦合器，用于从主干光纤上分离出所述光程检测信号，传给所述分支光纤选择器；用于将收到的所述光程检测信号对应的反射信号导回到主干光纤上；

所述分支光纤选择器，用于将所述光程检测信号传送给预先接通的波长选择路由器；用于将收到的所述光程检测信号对应的反射信号传送到所述预先接通的波长选择耦合器；

所述波长选择路由器，用于将所述光程检测信号传给相应的分支光纤，然后从所述分支光纤的上行信号中分离出所述光程检测信号对应的反射信号，将所述光程检测信号对应的反射信号传到分支光纤选择器。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

所述OTDR设备，还用于在向所述波分复用耦合器发出光程检测信号之前或者在检测结束后，向所述波分复用耦合器发出针对某个分支光纤进行检测的指令信号，所述指令信号通过所述波分复用耦合器和所述波长选择耦合器传到所述分支光纤选择器，

所述分支光纤选择器，接收到所述指令信号后还用于根据所述指令信号接通或断开所述波长选择路由器。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述分支光纤选择器包括：无源光模块、光开关控制器和1×N的光开关，其中：

所述无源光模块包括光环行器模块和分光模块，所述光环行器模块包括：输入接口、输出接口、第一进出接口和第二进出接口，从所述输入接口进入的光信号从所述第一进出接口输出，从所述第一进出接口进入的光信号从所述第二进出接口输出，从所述第二进出接口的光信号从所述输出接口输出；所述分光模块包括：共用接口、第一分光接口和第二分光接口，从所述共用接口进入的光信号被分为两束光信号后，分别从所述第一分光接口和所述第二分光接口输出；

所述光环行器模块的输出接口与所述分光模块的共用接口连接，所述第一分光接口与所述光环行器模块的输入接口连接，所述第二分光接口与所述光开关控制器连接，所述光开关控制器与所述光开关连接；所述波长选择耦合器与所述第一进出接口连接，所述第二进出接口与所述光开关的通用口连接，所述光开关的N个分支口与相应的波长选择路由器连接，

所述光开关控制器，用于若检测到所述针对某个分支光纤进行检测的指令，以及向所述光开关发出相关的控制指令；

所述光开关，用于根据所述控制指令接通或断开所述光开关的通用口与所述指令指定的分支光纤对应的分支口的光通路。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

所述光环行器模块为四接口的光环行器，或者

所述光环行器模块由两个三接口的光环行器组成。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述光开关控制器包括光接收器和光开关控制模块，

所述光接收器，用于将接收到的光信号转变为电信号后，传给所述光开关控制模块；

所述光开关控制模块，用于接收到所述电信号后，若判断所述电信号为监控指令信号，则向所述光开关发出相关的控制指令。

进一步地，上述系统还具有下面特点：所述分光模块，用于将从所述共用接口进入的光信号分为第一光功率的光信号和第二光功率的光信号，所述第一光功率的光信号从所述第一分光接口输出，所述第二光功率的光信号从所述第二分光接口输出。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

所述波分复用耦合器为第一滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述OTDR设备连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述OLT连接，其共用端口与主干光纤连接；

所述波长选择耦合器为第二滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述分支光纤选择器连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述分光器连接，其共用端口与主干光纤连接；

所述波长选择路由器为第三滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述分支光纤选择器连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述分光器连接，其共用端口与相应的分支光纤连接。

进一步地，上述系统还具有下面特点：

所述波分复用耦合器，还用于将所述OLT的下行信号导入所述主干光纤；还用于从所述主干光纤上分离出上行信号，传给所述OLT；

所述波长选择耦合器，还用于从所述主干光纤上分离出所述下行信号，传给所述分光器；用于将收到的所述上行信号导回到所述主干光纤上；

所述分光器，用于将所述下行信号传给各个所述波长选择路由器；将各个所述波长选择路由器传来的上行信号输出给所述波长选择耦合器；

所述波长选择路由器，还用于将所述下行信号传给相应的分支光纤，然后将所述分支光纤的上行信号传给所述分光器。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种无源光网络光纤故障检测的方法，基于上述的系统进行检测，包括：

OTDR设备发出针对某个分支光纤进行检测的指令，分支光纤选择器接收到所述指令后，连通所述指令指定的分支光纤的光通路；

OTDR设备发出光程检测信号后，根据接收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述OTDR设备检测结束后，发出结束检测指令；

分支光纤选择器接收到所述结束检测指令后，断开该指令指定的光通路。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述光程检测信号的波长为1625nm至1675nm之间。

综上所述，本发明提供一种检测无源光网络光纤故障的系统及方法，可以监视、检测以及定位无源光网络的主干和所有的分支光纤的故障，而且通过选择OTDR监控信号来选择与其对应的分支光纤进行检测，这样就避免了长度相等分支光纤的信号重叠，不能区分的问题。同时让OTDR的探测信号和反射信号均绕过分光器回到主干光纤，这样分光器的损耗与光程检测信号无关，保证了OTDR仪对分支光纤的检测能力和精度。

附图说明

图1为现有的无源光网络的结构示意图；

图2是现有光程检测无源光网络系统的结构示意图；

图3是本发明光程检测无源光网络系统的结构示意图；

图4是本发明波分复用耦合器的结构示意图；

图5为本发明波长选择耦合器的结构示意图；

图6为本发明波长选择路由器的结构示意图；

图7为本发明分支光纤选择器实施例一的结构示意图；

图8为本发明分支光纤选择器实施例二的结构示意图；

图9为本发明的无源光网络光纤故障检测的方法的流程图。

具体实施方式

参见图3，本发明实施例的检测无源光网络光纤故障的系统包括：可发监控指令的OTDR设备、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器以及一个以上与分光器相连的波长选择路由器。其中，波分复用耦合器与OTDR设备以及光线路终端OLT相连，通过主干光纤与波长选择耦合器相连；波长选择耦合器与分光器以及分支光纤选择器相连；分支光纤选择器与每个波长选择路由器相连；每个波长选择路由器分别通过相应的分支光纤与光网络单元相连。分光器与每个波长选择路由器相连。

可发监控指令的OTDR设备，用于向波分复用耦合器发射针对某个相应分支光纤进行检测的指令（例如，发射针对光开关的相关指令），以及随后发出光程检测的信号；并根据分析收到的所述光程检测信号对应的反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障。

这里简单叙述一下指令信号与光程检测信号的区别，光程检测的信号是一个单脉冲的光信号，而指令信号是由8个光脉冲组成的一个字节八个比特的信号，因此光电接收器很容易把它们区分开来；同时OTDR本身清楚什么时候发指令信号，什么时候发光程检测信号，其只分析收到所述光程检测的反射信号，对其是否异常来确定主干光纤和相应分支光纤是否存在故障。

这里，如果反射信号是菲涅尔反射信号或者瑞利反射信号有突变，可以确定主干光纤或相应分支光纤存在故障，如果是连续瑞利反射信号，可以确定主干光纤或相应分支光纤没有出现故障。

波分复用耦合器，用于将收到所有的OTDR信号和光线路终端的下行信号导入到主干光纤上，以及将主干光纤上分离出来的光程检测反射信号传到OTDR设备上，并将分离出的上行信号传给光线路终端OLT。

波长选择耦合器，用于从主干光纤的下行光中分离出OTDR信号，并将其传给分支光纤选择器，其余的下行光传给分光器；以及将收到的来自分支光纤选择器的光程检测的反射信号导回到主干光纤上，同时将通过分光器的上行信号传送到主干光纤上。

分支光纤选择器，用于根据OTDR信号中的指令接通与其相连的波长选择路由器，并将来自波长选择耦合器的光程检测信号通过光开关连通的光路传送到相应的波长选择路由器上，以及把来自波长选择路由器的分支光纤的光程检测反射信号送到波长选择耦合器；

分支光纤选择器可以包括无源导光模块、光接收器和给光开关控制芯片，具体地，分支光纤选择器用于将来自波长选择耦合器的OTDR信号通过无源导光模块，分一部分的光到监控的光接收器（PD）上，PD将接收到的光信号变为电信号传给光开关控制芯片（Chip），控制芯片将根据所收到的信号进行判断，如果是监控指令信号，将根据要求对光开关发出相关的指令，光开关接受相关指令执行相关动作，如：光开关连接波长选择耦合器与相关的波长选择路由器之间的通路；如果不是监控指令信号，即光程检测信号，那控制器将无作为，但光程检测信号将通过光开关连通的光路，到达相应的波长选择路由器，然后进入分支光纤，而光程检测反射信号也将经沿该光路返回主干光纤。

波长选择路由器，用于将来自分光器的下行信号传给所有的分支光纤；以及将来自分支光纤选择器的光程检测信号传给相应的分支光纤；然后从分支光纤的上行信号中分离出光程检测反射信号传到分支光纤选择器，以及将其余分离出的上行信号传给分光器。

其中，所述波分复用耦合器位于局方OLT处，目的在于不影响正常业务时，将OTDR信号导入和导出。参见图4所示，波分复用耦合器可以由一个薄膜滤波器组成，或也可以由宽带滤波器组成。该薄膜滤波器对1625nm（OTDR的波长的范围为1625nm至1675nm，是符合国际电讯联盟ITU-T L.66的标准）以上的光均反射，如R端口（允许1625nm以上的光信号输入或输出），但对小于1625nm的光均透射，如P端口（允许小于1625nm的光信号输入或输出）。其的连接如下，P端口与OLT相连，C端口与主干光纤相连，R端口与OTDR的设备相连。该薄膜滤波器用于将OTDR设备输出的OTDR信号导入到主干光纤上，并将OTDR反射信号传到OTDR设备，同时保持OLT与ONU的正常上下行通讯往来。

在本发明实施例中，在分光器的入口处可以设置一个波长选择耦合器，参见图5所示，所述波长选择耦合器可以由一个薄膜滤波器（TFF）组成，或也可以由宽带滤波器组成。该薄膜滤波器对1625nm（或OTDR的波长）以上的光均反射，如R端口，但对小于1625nm的光均透射，如P端口。其连接如下，P端口与分光器相连，C端口与主干光纤相连，R端口与分支光纤选择器相连。该薄膜滤波器用于将OTDR信号导入到分支光纤选择器上，并将分支光纤的OTDR反射信号导回主干光纤上，同时保持OLT与ONU的正常上下行通讯往来。

在光分配网络ODN的分光器旁有一个分支光纤选择器，分支光纤选择器是个有源器件。参见图7或图8所示，分支光纤选择器可是由三部分组成。

第一部分是无源导光模块，如图7所示，由一个四接口的光环行器及一个分光器组成：四接口的光环行器有四个接口，其中接口1是输入接口，即光只进不出，从接口1进来的光，只能从接口2输出；接口2是进出接口，从接口2进来的光，只能从接口3输出；接口3是进出接口，从接口3进来的光，只能从接口4输出；接口4是输出接口，即光只出不进，只有接口3的光才能从接口4输出；分光器是一个光功率分配器，即Splitter，其将光功率按一定比例从不同的接口输出，是一个双向器件。在图7中使用的分光器有三个接口，其C接口为通用口，接口1为第一分光接口，从C接口分出的光大部分（例如90%）从接口1输出；接口2为第二分光接口，从C接口分出的光小部分（例如10%）从接口1输出，分光的比例可由用户根据实际情况进行调整；其连接如图7所示，光环行器的接口3与波长选择耦合器相连，其接口2与光开关的通用接口连接，而接口1与分光器的第一接口相连，接口4与分光器的通用接口相连，分光器的第二接口与光开关控制器的光接收器相连。

图8是无源导光模块另一实施例，其是由两个三接口的光环行器来代替四接口的光环行器，三接口的光环行器的接口1是输入接口，光只进不出；三接口的光环行器的接口2是进出接口，从接口1进的光从接口2出，以及从接口2进的光从接口3出；三接口的光环行器的接口3是输出接口，光只出不进；有了这个特性，第一光环行器的接口3与第二光环行器的接口1相连后组成了相当于四接口的光环行器，其第二光环行器的接口3相当于四接口光环行器的接口4；其第二光环行器的接口2相当于四接口光环行器的接口3；其第一光环行器的接口2相当于四接口光环行器的接口2；其第一光环行器的接口1相当于四接口光环行器的接口1；其他的连接及功能与图7一致。

第二部分是光开关控制器，由两个部分组成，一个是光电转换器(PD),其主要作用是接受OLT处的OTDR对光开关的指令，然后把接受到的光信号转为电信号传给光开关控制芯片（即控制器），控制器根据指令的要求对光开关进行相关操作。

更进一步的是，指令系统可分为四个工作状态：

状态一：开启光开关的电源，主要原因是为了节约能源，平时光开关处于无电源关闭状态，控制器接到指令后，开启光开关电源，使光开关处于预热和接受命令的状态；

状态二：接通某个分支光纤的光路，控制器根据指令要求光开关接通某个支路，光开关根据要求进行操作；

状态三：断开连接的光路，控制器根据指令要求光开关断开某个支路，光开关根据要求进行操作；

状态四：关闭光开关的电源，其主要原因是为了节约能源，控制器接到指令后，关闭光开关电源，使整个分支光纤选择器处于待电的状态，即只有光开关控制器有少量供电。

在整个指令操作过程中，状态二和状态三可重复，因为在测试过程中，可能不止测试一个分支光纤，可能需要检测几个，或全部。操作过程可总结为如下步骤，状态一到状态二到状态三到状态二到状态三……直到状态四。

其连接如图7所示，光接收器与分光器的第二接口相连，其电的部分通过电线与控制芯片相连，控制芯片与光开关的电的部分相连，以开启或关闭光开关的电源。

第三部分是1xN的光开关，其中N是由分支光纤的数目确定，其主要作用是为波长选择耦合器与选定的波长选择路由器搭一个光通路，使得光程检测信号通过该通道到达分支光纤，以及分支光纤的光程检测反射信号也能通过该通路返回主干光纤；其线路连接如图7或图8所示，光开关的通用口与光环行器的接口2相连，其1到N个分支口与相应的分支光纤的波长选择路由器相连，一旦连接成功，分支光纤被光开关进行了标识，这表明选择不同的分支口，相应地选择了不同的分支光纤。这些标识信息将被OLT，或OTDR所储存，有了这些信息后，如要检测某个分支光纤，只要指令光开关联通与分支光纤相应的分支口与通用口之间的光路即可。光开关电的部分与光开关控制器相连，其工作状态将由光开关控制器决定。

在分光器的每一个分支光纤前连一个波长选择路由器，该分光器可以是等功率的分光器件，参见图6所示，波长选择路由器可以由一个薄膜滤波器（TFF）组成。该薄膜滤波器对1625nm（OTDR的波长）以上的光均反射（如R端口），但对1625nm以下的光均透射（如P端口）。其连接如下，P端口与分光器相连，C端口与分支光纤相连，R端口与分支光纤选择器相连。该薄膜滤波器用于将来自分支光纤选择器上的光程检测信号导入到分支光纤上，并将分支光纤的光程检测反射信号导回分支光纤选择器上，只有被选定的波长选择路由器才能对以上光程检测信号以及光程检测反射信号进行导光，同时保持OLT与ONU的正常上下行通讯往来，不被选定的波长选择路由器，只有OLT与ONU的正常上下行通讯往来。

本发明实施例通过以上一系列辅助光功能模块组成的光程检测系统,可以在局方用一个可发指令的OTDR设备，来智能地快速地检测和定位主干光纤和任何一支分支光纤的故障。而且通过1×N的光开关来选择与其相关的分支光纤，这样就避免了长度相等分支光纤的信号重叠，不能区分。同时让分支光纤的光程检测信号和光程检测反射信号均绕过分光器回到主干光纤，这样就避免了分光器对光程检测信号的衰减，保证了OTDR仪能够接收到分支光纤的光程检测反射信号。

通过本发明实施例的系统，能非常有效地帮助运营商快速发现故障的位置，这将大大缩短维修的时间，降低维护成本。特别是某个分支光纤发生故障时，运营商可以在不影响其他分支光纤的正常业务时，对该支光纤进行快速地检测和故障定位，以及进行维修。这些都将大大降低运营商的运行和维护成本。

以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。

为了实现智能地检测无源光网络的光纤系统，首先对无源光网络做一些改造，增加一些无源的光功能模块。按照图3的要求，在OLT处增加了一个波分复用耦合器，其主要功能是把OTDR设备连接在主干光纤上，使得光程检测信号能进入无源光网络系统，相应的反射信号能通过网络传到OTDR的探测器上。

在分光器前插入波长选择耦合器，它的主要功能是把OTDR的信号从主干光纤中分离出来传给分支光纤选择器，以及把分支光纤的光程检测反射信号传回主干光纤，同时保证上下行信号的正常通讯。

在分光器后每个分支光纤前插入波长选择路由器，其主要功能是把来自分支光纤选择器上的光程检测信号导入到分支光纤上，以及把分支光纤的光程检测反射信号从上行信号中分离出来传到分支光纤选择器上，同时保证上下行通讯正常运行。

在分光器旁放上分支光纤选择器，见图7或图8所示，其一端与波长选择耦合器相连，另一端与每个波长选择路由器相连，主要功能是根据OTDR的指令连通光开关的通用口和分支口。

当所有这些模块按图3连接以后，OTDR的设备就能智能地测试整个无源光网络系统。下面对整个光程检测流程进行说明。

图9为本发明的无源光网络光纤故障检测的方法的流程图，如图9所示，包括下面步骤：

S10、OTDR设备发出针对某个分支光纤进行检测的指令，分支光纤选择器接收到所述指令后，连通所述指令指定的分支光纤的光通路；

当无源光网络需要检测时，首先在局方把OTDR的设备连在波分复用耦合器上，然后针对一个所需测量分支光纤，由OTDR仪用OTDR波长的光向分支光纤选择器发出开启光开关的指令，然后等几秒后，再发出接通所需测量分支光纤的指令。

S20、OTDR设备发出光程检测信号后，根据接收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定相应分支光纤是否存在故障。

当光开关执行指令后，OTDR仪就可发出光程检测信号，通过与OTDR仪连接的波分复用耦合器的R接口被耦合进主干光纤进行传输，其反射信号将原路返回到OTDR仪上，如果主干光纤有任何故障，其反常信号将很快被OTDR仪发现，并且能迅速定位。如主干光纤没有问题，检测信号将一直传输到波长选择耦合器的C接口，然后被分离出来从R接口输出到分支光纤选择器的环行器的接口。

如图7所示的分支光纤选择器，若该光环行器是四接口光环行器，则该接口是光环行器的接口3，然后出光环行器的接口4，进入分光器的通用接口，其小部分的光从分光器的第二接口出，进入光开关控制器的光接收器，控制芯片判断这是光程检测信号后，然后无作为；而其大部分的光从分光器的第一接口出，进入光环行器的接口1，从光环行器的接口2出；到达1xN光开关的通用口，从与光开关连通的分支口出，进入与光开关相连的波长选择路由器的R接口，接着从波长选择路由器的C接口输出到与其相连的分支光纤，经传输到达与其相连的ONU。

分支光纤的光程检测反射信号原路返回，通过波长选择路由器的R接口到C接口，到达分支光纤选择器的光开关的分支口，从光开关的通用口出，如图7所示，进入光环行器的接口2，从光环行器的接口3出之后进入与光环行器相连的波长选择耦合器的R接口，再从C接口出，进入主干光纤，经主干光纤的传输到达波分复用耦合器的C接口，然后被分离从其R接口输出返回到OTDR仪上，所以每次OTDR仪上将展示一个主干光纤加一个分支光纤的反射信号。

分支光纤选择器也可以由图8的两个三接口的光环行器组成，其中唯一的区别是用两个三接口的环行器来代替四接口的环行器，即第二光环行器的接口2相当于四接口环行器的接口3；第一光环行器的接口2相当于四接口环行器的接口2；第二光环行器的接口3相当于四接口环行器的接口4；第一光环行器的接口1相当于四接口环行器的接口1；同时第一光环行器的接口3与第二光环行器的接口1相连，其他的连接与图7相同。光在这里传输与前面的描述一致，将不在一一重复。

如果要检测其它的分支光纤，则重复以上的步骤，即由OTDR仪发出断开该通路的指令，然后等几秒后发出连接新的分支光纤的指令，然后发出新的光程检测信号，OTDR仪将根据收到的光程检测反射信号是否异常即可判断其是否有故障以及对故障进行定位。重复以上的步骤一直到测量结束。

进一步地，S30、检测结束后，OTDR设备发出检测结束指令，分支光纤选择器接收到所述指令后，断开该指令指定的光通路，以及关闭光开关电源。

当检测结束后，OTDR的设备用OTDR波长的光向分支光纤选择器发出断开光通路的指令，然后等几秒后，再发出关闭光开关电源的指令，使得分支光纤选择器回复到原来的待电的状态。

现在来看在检测过程中OLT与ONU之间的通讯，见图3。首先是下行光链路，OLT发出下行的光，经过波分复用耦合器的透射，见图4，穿过主干光纤到达波长选择耦合器，见图5，然后透过滤波器到达分光器，经过分光器的分光到达每个波长选择路由器，见图6，穿过波长选择路由器的滤波片到达每个分支光纤，然后通过分支光纤到达相应的ONU。

上行光链路是由ONU发出的上行光，穿过分支光纤到达波长选择路由器，见图6，首先透过波长选择路由器的滤波片到达分光器，穿过分光器到达波长选择耦合器，见图5，透过波长选择耦合器到达主干光纤，穿过主干光纤到达波分复用耦合器，见图4，透过波分复用耦合器到达OLT处。在整个传输过程中OTDR的信号以及反射信号没有对下行和上行光链路有任何干扰。

在整个光程检测从开始到关闭的过程中，无源光网络的OLT与ONU之间的通讯始终保持畅通，也就是它们的业务没有中断。如果有一个分支光纤发生故障，在局方用OTDR进行检测和故障定位，以及后继的修复及恢复正常工作状态过程中，其他分支光纤的用户将不会有所感知。这将大大降低了运营商的维修的成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种无源光网络光纤故障检测的系统，包括：光时域反射仪OTDR设备、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器以及与分光器和分支光纤相连的波长选择路由器，其中，所述波分复用耦合器与所述OTDR设备和光线路终端OLT相连，并通过主干光纤与所述波长选择耦合器相连；所述波长选择耦合器与所述分光器和所述分支光纤选择器相连；所述分支光纤选择器与所述波长选择耦合器及每个所述波长选择路由器相连；每个所述波长选择路由器还分别与相应的分支光纤连接，通过所述分支光纤与光网络单元相连，其中，

所述OTDR设备，用于向所述波分复用耦合器发出光程检测信号；用于根据收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障；

所述波分复用耦合器，用于将所述光程检测信号导入到主干光纤上；用于从主干光纤上分离出所述光程检测信号对应的反射信号，传给所述OTDR设备；

所述波长选择耦合器，用于从主干光纤上分离出所述光程检测信号，传给所述分支光纤选择器；用于将收到的所述光程检测信号对应的反射信号导回到主干光纤上；

所述分支光纤选择器，用于将所述光程检测信号传送给预先接通的波长选择路由器；用于将收到的所述光程检测信号对应的反射信号传送到预先接通的所述波长选择耦合器；

所述波长选择路由器，用于将所述光程检测信号传给相应的分支光纤，然后从所述分支光纤的上行信号中分离出所述光程检测信号对应的反射信号，将所述光程检测信号对应的反射信号传到分支光纤选择器；

所述OTDR设备，还用于在向所述波分复用耦合器发出光程检测信号之前或者在检测结束后，向所述波分复用耦合器发出针对某个分支光纤进行检测的指令信号，所述指令信号通过所述波分复用耦合器和所述波长选择耦合器传到所述分支光纤选择器；

所述分支光纤选择器，接收到所述指令信号后还用于根据所述指令信号接通或断开所述波长选择路由器；

所述分支光纤选择器包括：无源光模块、光开关控制器和1×N的光开关，其中：

所述无源光模块包括光环行器模块和分光模块，所述光环行器模块包括：输入接口、输出接口、第一进出接口和第二进出接口，从所述输入接口进入的光信号从所述第一进出接口输出，从所述第一进出接口进入的光信号从所述第二进出接口输出，从所述第二进出接口的光信号从所述输出接口输出；所述分光模块包括：共用接口、第一分光接口和第二分光接口，从所述共用接口进入的光信号被分为两束光信号后，分别从所述第一分光接口和所述第二分光接口输出；

所述光环行器模块的输出接口与所述分光模块的共用接口连接，所述第一分光接口与所述光环行器模块的输入接口连接，所述第二分光接口与所述光开关控制器连接，所述光开关控制器与所述光开关连接；所述波长选择耦合器与所述第二进出接口连接，所述第一进出接口与所述光开关的通用口连接，所述光开关的N个分支口与相应的波长选择路由器连接，

所述光开关控制器，用于若检测到所述针对某个分支光纤进行检测的指令，以及向所述光开关发出相关的控制指令；

所述光开关，用于根据所述控制指令接通或断开所述光开关的通用口与所述指令指定的分支光纤对应的分支口的光通路。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述光环行器模块为四接口的光环行器，或者

所述光环行器模块由两个三接口的光环行器组成。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述光开关控制器包括光接收器和光开关控制模块，

所述光接收器，用于将接收到的光信号转变为电信号后，传给所述光开关控制模块；

所述光开关控制模块，用于接收到所述电信号后，若判断所述电信号为监控指令信号，则向所述光开关发出相关的控制指令。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述分光模块，用于将从所述共用接口进入的光信号分为第一光功率的光信号和第二光功率的光信号，所述第一光功率的光信号从所述第一分光接口输出，所述第二光功率的光信号从所述第二分光接口输出。

5.如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：

所述波分复用耦合器为第一滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述OTDR设备连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述OLT连接，其共用端口与主干光纤连接；

所述波长选择耦合器为第二滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述分支光纤选择器连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述分光器连接，其共用端口与主干光纤连接；

所述波长选择路由器为第三滤波器，其允许1625nm以上的光信号输入或输出的端口与所述分支光纤选择器连接，其允许小于1625nm的光信号输入或输出的端口与所述分光器连接，其共用端口与相应的分支光纤连接。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述波分复用耦合器，还用于将所述OLT的下行信号导入所述主干光纤；还用于从所述主干光纤上分离出上行信号，传给所述OLT；

所述波长选择耦合器，还用于从所述主干光纤上分离出所述下行信号，传给所述分光器；用于将收到的所述上行信号导回到所述主干光纤上；

所述分光器，用于将所述下行信号传给各个所述波长选择路由器；将各个所述波长选择路由器传来的上行信号输出给所述波长选择耦合器；

所述波长选择路由器，还用于将所述下行信号传给相应的分支光纤，然后将所述分支光纤的上行信号传给所述分光器。

7.一种无源光网络光纤故障检测的方法，基于权利要求1-6任一项所述的系统进行检测，包括：

OTDR设备发出针对某个分支光纤进行检测的指令，分支光纤选择器接收到所述指令后，连通所述指令指定的分支光纤的光通路；

OTDR设备发出光程检测信号后，根据接收到的所述光程检测信号对应的反射信号，分析所述反射信号是否异常来确定主干光纤或相应分支光纤是否存在故障。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述OTDR设备检测结束后，发出结束检测指令；

分支光纤选择器接收到所述结束检测指令后，断开该指令指定的光通路。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于：

所述光程检测信号的波长为1625nm至1675nm之间。