CN102064882A

CN102064882A - 单纤三向复用器自动监测联网系统

Info

Publication number: CN102064882A
Application number: CN2010102611406A
Authority: CN
Inventors: 付明磊; 乐孜纯; 李斌
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2011-05-18

Abstract

一种单纤三向复用器自动监测联网系统，包括用于对被检的单纤三向复用器前端进行光信号的采样的第一采样电路，分别对被检的单纤三向复用器的后端的1550nm、1490nm、1310nm的波长信号进行采样的第二采样电路、第三采样电路、第四采样电路，以及用于根据各个采样电路的信号完成故障判定和定位工作的中央控制器，各个中央控制器通过无线网络与管理中心通讯连接；所述中央控制器包括：采样信号读取模块、故障判定模块和报警模块。本发明实现自动监测、大大降低了运行成本和管理难度、实用性强。

Description

单纤三向复用器自动监测联网系统

技术领域

本发明属于光纤到户(Fiber To The Home，FTTH)技术领域，尤其是用于单纤三向复用器的自动监测联网系统。

背景技术

随着社会信息化程度的不断加深，在高清晰电视(HDTV)和视频点播(VoD)等宽带接入业务需求的驱使下，FTTH技术得到了长足的发展，并且被认为是最理想的接入网技术。FTTH技术具有宽带宽、对数据格式，速率，波长和协议的透明性支持、安装和使用维护简化等优点。

单纤三向复用器芯片是FTTH技术实际应用过程中的核心器件之一，其主要功能是完成对光信号的耦合和波分复用。EPON和GPON技术标准ITU-TG.983和G.984规范了单纤三向复用器芯片采用1310nm、1490nm和1550nm的三波长分配方案，即：1310nm波长用于数据和IP视频信号的上传；1490nm波长语音、数据和IP视频信号的下传；1550nm波长用于模拟视频信号下传。

由于单纤三向复用器在用户端工作，而用户端往往具有应用环境复杂，突发事故发生频率高等不利因素，因此针对单纤三向复用器的故障监测和故障定位设备的设计和开发工作是十分必要的。但是，目前的专利和各类文献中都没有报道用于单纤三向复用器的自动监测联网系统的相关内容。

发明内容

为了克服已有的单纤三向复用器没有自动监测联网方案、无法实现自动监测、运行成本高、管理难度大的不足，本发明提供一种实现自动监测、大大降低了运行成本和管理难度、实用性强的单纤三向复用器自动监测联网系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种单纤三向复用器自动监测联网系统，包括用于对被检的单纤三向复用器前端进行光信号的采样的第一采样电路，分别对被检的单纤三向复用器的后端的1550nm、1490nm、1310nm的波长信号进行采样的第二采样电路、第三采样电路、第四采样电路，以及用于根据各个采样电路的信号完成故障判定和定位工作的中央控制器，各个中央控制器通过无线网络与管理中心通讯连接；所述中央控制器包括：采样信号读取模块，用以根据预先设定的时段和采样间隔，分别同时读取两个时段对应的第一采样电路、第二采样电路、第三采样电路和第四采样电路的数字值；故障判定模块，用于比较该两个数字值是否相同，如果比较结果不同，则判定故障发生并确定故障类型和进行故障定位，如果比较结果相同，返回继续进行定时采样；报警模块，用于判定故障发生后，通过无线网络向管理中心发出告警信号。

作为优选的一种方案：在所述故障判定模块中，如果连续N次的数字值都相同，其中N为自然数，且N≥10，所述数字值为全1或者全0，判定故障发生，并确定故障类型和进行故障定位。

进一步，所述无线网络为GSM网络，所述自动监测联网系统还包括GSM模块、4.2V电源模块、SIM卡模块和天线模块，所述GSM模块与中央控制器连接，所述4.2V电源模块、SIM卡模块和天线模块均与GSM模块连接。

再进一步，所述无线网络为无线局域网，所述自动监测联网系统还包括无线网卡模块和天线模块，无线网卡模块与中央控制器连接，所述天线模块无线网卡模块连接。

当然，所述无线网络也可以选择其他常用的无线网络，例如基于zigbee技术的无线传感网络等。

所述中央控制器包括主控芯片，以及与所述主控芯片连接的电源模块、晶振模块、FLASH模块、E2PROM模块和GSM模块。

所述中央控制器包括主控芯片，以及与所述主控芯片连接的电源模块、晶振模块、FLASH模块、E2PROM模块和无线网卡模块。

各个采样电路均包括分光与光电转换子电路和信号调理子电路，所述的分光与光电转换子电路包括光分束器和光电转换模块，所述的光分束器的分光比为：95:5或者90:10，所述光分束器与所述光电转换模块连接，所述的信号调理子电路包括功率放大器和A/D转换器，所述光电转换模块与功率放大器连接，所述功率放大器与A/D转换器连接。

本发明的技术构思为：针对单纤三向复用器的自动监测与故障定位设备不但能够提高单纤三向复用器的安全性和稳定性，而且与传统的人工故障检测方法相比，又能够降低系统的运行成本和管理难度。

在自动监测与故障定位设备的设计和开发工作中，设备的联网系统是关系到自动监测与故障定位设备能否正常工作并且发挥其功效的关键环节。主要原因有如下三点：1）自动监测与故障定位设备必须通过联网系统向管理中心或者终端用户报警；2）管理中心或者终端用户必须通过联网系统发出控制指令，以配置自动监测与故障定位设备；3）管理中心或者终端用户往往需要通过联网系统来统一管理和监测控制范围内的多个或者所有自动监测与故障定位设备。

本发明的有益效果主要表现在：1、实现自动监测、大大降低了运行成本和管理难度、实用性强；2、实现故障定位，便于及时进行维修。

附图说明

图1是基于GSM模块的单纤三向复用器自动监测模块硬件框图。

图2是GSM模块与控制器的连线示意图。

图3是基于无线网卡的单纤三向复用器自动监测模块硬件框图。

图4是无线网卡与控制器的连线示意图。

图5是基于手机终端的单纤三向复用器自动监测模块联网示意图。

图6是基于GSM调制解调器的PC控制方式下的单纤三向复用器自动监测模块联网示意图。

图7是基于无线路由器的PC控制方式下的单纤三向复用器自动监测模块联网示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1、图2、图5和图6 ，一种单纤三向复用器自动监测联网系统，包括用于对被检的单纤三向复用器前端进行光信号的采样的第一采样电路和分别对被检的单纤三向复用器的后端的1550nm、1490nm、1310nm的波长信号进行采样的第二采样电路、第三采样电路、第四采样电路；所述的第一至第四采样电路连接一中央控制器，所述的中央控制器读取每个采样电路的数字值，并完成故障的判定和定位工作。

所述的中央控制器包括主控芯片，以及与所述主控芯片连接的电源模块、晶振模块、FLASH模块、E2PROM模块、GSM模块或者无线网卡；所述的主控芯片包含采样信号读取模块和故障判断模块，根据预先设定的不同时段和不同采样间隔，分别同时读取两个采样电路的数字值，并且比较这两个数字值是否相同；如果比较结果不同，那么将判定故障发生，并确定故障类型和进行故障定位，同时，通过GSM模块或者无线网卡向管理中心报警，等待系统复位；如果比较结果相同，那么返回程序，继续进行定时采样；但是，如果连续10次的采样值都相同，且采样值本身为全1（代表有光）或者全0（代表无光），那么同样判定故障发生，并确定故障类型和进行故障定位，同时，通过GSM模块或者无线网卡向管理中心报警，等待系统复位。

所述的采样电路包括分光与光电转换部分以及信号调理部分，所述的分光与光电转换部分由分束器、光电转换模块，光接口和跳线组成，所述的光分束器分光比为：95:5或者90:10；所述的信号调理部分主要由功率放大器、A/D转换器组成。

本实施例的方案是基于GSM模块的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备的联网系统；参照图2，联网系统还包括4个部分：1）GSM模块；2）4.2V电源模块；3）SIM卡模块；4）天线模块。这4个部分的连接情况如下：GSM模块通过串口与中央控制器连接，4.2V电源模块与GSM模块的电源和接地部分连接并提供稳定的4.2V电压，SIM卡模块与GSM模块的电源、接地、复位等部分连接，天线模块直接与GSM模块连接。

所述的GSM模块采用TC35i芯片。TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围为直流3.3～4.8V，电流消耗——休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号，功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W。它支持Text和PDU格式的SMS (Short Message Service，短消息)，可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。

所述的4.2V电源模块采用LM2941S，这是一款开关型、可调高性能微波电路专用稳压芯片。4.2V电源模块可以保证GSM模块在发射状态时（电流峰值为2A），电源电压（送入模块的电压）的下降值不超过0.4V，从而确保GSM模块的稳定工作。4.2V电源模块与GSM模块的具体连接为：4.2V电压输出端与TC35i的第1～5引脚连接，接地端与TC35i的第6～10引脚连接。

所述的SIM卡模块采用使用外接式SIM卡，SIM电压为3V/1.8V。SIM卡模块与GSM模块的具体连接为：SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。

所述的天线模块通过SMA接口与GSM模块连接，一般认为应该采用增益高、频带宽、信号强度稳定的内置或者外置天线。

基于GSM模块的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备的联网系统的优点是：

1）节省组网成本，直接使用电信运营商的GSM网络；

2）利用GSM网络性能稳定、技术成熟、覆盖范围广的优势；

3）相关的系统硬件和管理软件开发技术成熟。

实例1：如图5所示，在一些基础设施较陈旧或者无线敷设较差的社区内，为了便于监测单纤三向复用器的工作状态，可以配置N个基于GSM模块的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备。这些设备负责按照不同的时段和不同的检测间隔实时检测单纤三向复用器的工作状态。一旦某个单纤三向复用器由于某种原因发生了故障，那么对应的设备将通过SMS向终端手机进行告警提示，并报告故障的位置和类型。GSM手机不仅可以接收到来自监测设备的告警信息，而且还可以通过SMS向监测设备发送控制指令，如系统复位或者改变检测间隔等。

实例2：如图6所示，在一些基础设施较陈旧或者无线敷设较差的社区内，为了便于监测单纤三向复用器的工作状态，可以配置N个基于GSM模块的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备。这些设备负责按照不同的时段和不同的检测间隔实时检测单纤三向复用器的工总状态。一旦某个单纤三向复用器由于某种原因发生了故障，那么对应的设备将通过SMS向服务器进行告警提示，并报告故障的位置和类型。首先，SMS通过GSM天线连接到GSM调制解调器，然后GSM调制解调器通过串口将SMS传送至服务器。服务器不仅可以通过相应的软件读取SMS携带的告警信息，并发出相关的告警信号，还可以统计相关的故障信息。同时，服务器还可以通过SMS向监测设备发送控制指令，如系统复位或者改变检测间隔等。

本实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

实施例2

参照图3、图4和图7，本实施例中，联网系统还包括2个部分：1）无线网卡模块；2）天线模块。这两个部分的连接情况为：无线网卡模块通过USB接口与中央控制器连接，天线模块通过SMA接口与无线网卡模块连接。

本实施例的其他方案均与实施例1相同。

所述的无线网卡模块通过USB Host接口与中央控制器连接，一般认为该无线网卡采用IEEE 802.11b和IEEE 802.11g标准，支持64/128/152位WEP加密，支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK等高级加密与安全机制。

所述的天线模块通过SMA接口与无线网卡模块连接，一般认为应该采用增益高、频带宽、信号强度稳定的内置或者外置天线。

基于无线网卡的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备的联网系统的优点是：

1）在初期的组成投入后，后续的网络使用不需要进一步投资；

2）相关的系统硬件和管理软件开发技术成熟。

实例：如图7所示，在一些无线网络敷设健全的社区内，为了便于监测单纤三向复用器的工作状态，可以配置N个基于无线网卡的单纤三向复用器自动监测与故障定位设备。这些设备负责按照不同的时段和不同的检测间隔实时检测单纤三向复用器的工总状态。一旦某个单纤三向复用器由于某种原因发生了故障，那么对应的设备将通过无线网卡向服务器进行告警提示，并报告故障的位置和类型。首先，无线网卡通过天线连接到无线路由器，然后无线路由器通过网线将相关信息传送至服务器。服务器不仅可以通过相应的软件读取告警信息，并发出相关的告警信号，还可以统计相关的故障信息。同时，服务器还可以向监测设备发送控制指令，如系统复位或者改变检测间隔等。

Claims

1.一种单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：所述自动监测联网系统包括用于对被检的单纤三向复用器前端进行光信号的采样的第一采样电路，分别对被检的单纤三向复用器的后端的1550nm、1490nm、1310nm的波长信号进行采样的第二采样电路、第三采样电路、第四采样电路，以及用于根据各个采样电路的信号完成故障判定和定位工作的中央控制器，各个中央控制器通过无线网络与管理中心通讯连接；所述中央控制器包括：

采样信号读取模块，用以根据预先设定的时段和采样间隔，分别同时读取两个时段对应的第一采样电路、第二采样电路、第三采样电路和第四采样电路的数字值；

故障判定模块，用于比较该两个数字值是否相同，如果比较结果不同，则判定故障发生并确定故障类型和进行故障定位，如果比较结果相同，返回继续进行定时采样；

报警模块，用于判定故障发生后，通过无线网络向管理中心发出告警信号。

2.如权利要求1所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：在所述故障判定模块中，如果连续N次的数字值都相同，其中N为自然数，且N≥10，所述数字值为全1或者全0，判定故障发生，并确定故障类型和进行故障定位。

3.如权利要求1或2所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：所述无线网络为GSM网络，所述自动监测联网系统还包括GSM模块、4.2V电源模块、SIM卡模块和天线模块，所述GSM模块与中央控制器连接，所述4.2V电源模块、SIM卡模块和天线模块均与GSM模块连接。

4.如权利要求1或2所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：所述无线网络为无线局域网，所述自动监测联网系统还包括无线网卡模块和天线模块，无线网卡模块与中央控制器连接，所述天线模块无线网卡模块连接。

5.如权利要求3所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：所述中央控制器包括主控芯片，以及与所述主控芯片连接的电源模块、晶振模块、FLASH模块、E2PROM模块和GSM模块。

6.如权利要求4所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：所述中央控制器包括主控芯片，以及与所述主控芯片连接的电源模块、晶振模块、FLASH模块、E2PROM模块和无线网卡模块。

7.如权利要求3所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：各个采样电路均包括分光与光电转换子电路和信号调理子电路，所述的分光与光电转换子电路包括光分束器和光电转换模块，所述的光分束器的分光比为：95:5或者90:10，所述光分束器与所述光电转换模块连接，所述的信号调理子电路包括功率放大器和A/D转换器，所述光电转换模块与功率放大器连接，所述功率放大器与A/D转换器连接。

8.如权利要求4所述的单纤三向复用器自动监测联网系统，其特征在于：各个采样电路均包括分光与光电转换子电路和信号调理子电路，所述的分光与光电转换子电路包括光分束器和光电转换模块，所述的光分束器的分光比为：95:5或者90:10，所述光分束器与所述光电转换模块连接，所述的信号调理子电路包括功率放大器和A/D转换器，所述光电转换模块与功率放大器连接，所述功率放大器与A/D转换器连接。