CN102136867B - 一种分支光纤的检测方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了的一种分支光纤的检测方法，通过将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号，并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号；将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理。本发明实施例还提供了一种分支光纤检测的装置喝系统，解决了目前无法检测到大分光比的分光器后各分支光纤的问题，实现了快速、准确检测大分光比分光器后的各分支光纤的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

Description

一种分支光纤的检测方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种分支光纤的检测方法、装置和系统。

背景技术

随着宽带技术的发展，无源光网络(Passive Optical Network，PON)技术是目前应用最广泛的光纤到户(Fiber To The Home，FTTH)技术之一。随着PON网络的使用越来越频繁，检测PON网络是否发生故障的技术也越来越重要。

目前，光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)是检测光路性能和定位光路故障的主要手段。使用OTDR对PON网络进行在线检测时，OTDR使用1625nm/1650nm的波长，避开了PON网络的工作波长。OTDR通过波分复用WDM器件在OLT侧接入ODN网络，检测时，OTDR对光纤发出一个测试用的光信号，然后观察返回的信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱，从而可以实现在线检测PON网络的光纤链路的情况。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

通常的PON网络结构是：一根光纤从光线路终端OLT经过一个1:2分光器或者直接到大楼，再通过一个大分光比的分光器，将各个分支光纤迁入大楼的各个用户家。大分光比将造成高损耗，为提高OTDR检测的动态范围，现有技术的OTDR通常会采用使用频带宽的测试光脉冲。然而，采用宽的测试光脉冲可能会使反射事件的分辨率降低，使得OTDR无法分清楚密集的反射峰，从而导致OTDR无法检测到分光器后各分支光纤的情况。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种分支光纤的检测方法、装置和系统，用于解决现有技术中为了检测大分光比的分光器后分支光纤的情况而使用频带宽的光脉冲，而宽的光脉冲使得各分支光纤的反射事件分辨率降低，导致OTDR无法检测到分光器后各分支光纤的问题，从而实现了快速、准确检测大分光比分光器后的各分支光纤的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种分支光纤的检测方法，所述方法包括：

将激光器发出的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号；将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理一种分支光纤的检测装置，所述装置包括：

激光器，用于提供测试光信号；

调制器，用于将所述测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号，并发送到光分配网；

光电转换器，用于接收从所述光分配网返回的第二光信号，并将所述第二光信号转换成相应的电信号；

带通滤波器，用于对所述第二光信号转换成的电信号进行带通滤波以提取出具有预定载波频率的电信号；

处理单元，用于根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理。

一种分支光纤的检测系统，所述系统包括：

分支光纤的检测装置，用于提供测试光信号；将所述测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收所述光分配网返回的第二光信号，将所述第二光信号转换成相应的电信号并通过带通滤波提取其中具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理；

波分复用器件，用于将所述分支光纤的检测装置发出的具有所述预定载波频率的第一光信号上载到所述光分配网。

本发明实施例提供的一种分支光纤的检测方法、装置和系统，通过将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号；将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理，实现了快速、准确检测大分光比分光器的各分支光纤的情况，尤其是大分光比分光器的各分支光纤满配的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种分支光纤的检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种分支光纤的检测装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种以100MHz为中心的正弦函数sinc的频谱图；

图4为本发明实施例提供的一种分支光纤的检测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种分支光纤的检测方法流程图。

下面由分支光纤的检测装置具体执行所述的检测方法，以检测装置为光时域反射计OTDR为例进行详细说明，所述检测装置并不局限于OTDR，任何对光纤进行检测的装置都可以适用。

步骤S102、将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网ODN。

具体为：光时域反射计OTDR中的激光器发出用于测试无源光网络PON的分支光纤反射事件的光信号，该光信号为测试光信号，是一种光脉冲信号。

所述OTDR中的调制器通过调相或调幅，将所述测试光信号调制成预定载波频率的第一光信号，即调制后为预定载波频率为ω的调制信号；所述频率ω的调制信号可进一步通过环形器发送到波分复用器WDM，所述WDM将所述调制后的光信号发送到光分配网ODN。

其中所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄；所述预定载波频率可以设置为大于5K赫兹。步骤S104、接收从所述ODN返回的第二光信号。

其中，所述第二光信号可以为所述第二光信号包括所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号；比如，在具体实施例中，所述第二光信号可以具体为：所述OTDR从ODN接收各分支光纤返回的光信号。其中所述返回的光信号包括：菲涅尔反射(Fresnel reflection)信号和瑞利散射(Rayleigh scattering)信号。

步骤S106、将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号。

具体为：所述OTDR中的光电转换器(例如：雪崩二极管APD)将所述光信号转换成相应的电信号，通过带通滤波器进行窄带接收。由于所述从ODN返回的信号包括菲涅尔反射信号和瑞利散射信号，而菲涅尔反射信号与OTDR发送给ODN的光信号形状相同，瑞利散射信号是所述OTDR发送给ODN的光信号的光强的积分，其与发送给ODN的光信号的形状无关，所以当激光器发送的测试光信号被调制成具有所述预定载波频率的第一光信号后，发送给光分配网，从光分配网返回的菲涅尔反射信号的频率即为预定载波频率的第二光信号，经过光电转换后，通过带通滤波器(该带通滤波器的带宽为预定载波频率对应的频带)后，由于是窄带滤波，提起预定载波频率附近的信号，即菲涅尔反射信号相对应的电信号才会被接收到，而瑞利散射信号对应的电信号也因此被过滤掉。为了保证该OTDR测试的准确性，进一步可以设置该预定载波频率为大于5KHZ，一般瑞利散射信号的频率为小于或者等于5KHZ。这样，通过带通滤波就可以滤除瑞利散射的信号，从而保证所述OTDR测试的准确性。另外，白噪声的强度和接收信号的带宽相关，所以减小接收的带宽，就可以提高接收的信噪比，进一步提高了OTDR检测的准确性。

步骤S108、根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理。

具体为：所述OTDR可以分析所述预定载波频率的菲涅尔反射信号，对所述大分光比后的分支光纤进行准确检测。进一步，由于大分光比后会出现密集的反射事件，所以根据预定载波频率的电信号，即预定载波频率的菲涅尔反射信号，分析所述菲涅尔反射信号的波形，以及调制的特性，就能够判断出该分支光纤反射回来的信号的相位或幅度是否发生改变，从而来区分各分支的反射事件，进而判断该分支光纤是正常还是故障或者断纤等情况。

本发明实施例提供的一种分支光纤的检测方法，通过将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号；将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理，实现了快速、准确检测大分光比分光器的各分支光纤的情况，尤其是大分光比分光器的各分支光纤满配的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

本发明实施例还提供一种分支光纤的检测装置，所述检测装置的结构示意图如图2所示。

一种分支光纤的检测装置包括：

激光器200，用于提供测试光信号。

所述激光器200具体用于生成测试所述分支光纤反射事件的光信号，该光信号为一种较宽的光脉冲信号，该光脉冲信号频带相对调制后的预定载波频率的第一光信号而言其频带较宽。

所述调制器202，用于所述测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号，并发送到光分配网。

所述调制器202具体用于通过调相或调幅，将所述测试光信号调制成预定载波频率的第一光信号，即调制后为预定载波频率为ω的调制信号；所述频率ω的调制信号进一步可以通过环形器203发送到波分复用器WDM，所述WDM将所述调制后的所述第一光信号发送到光分配网。

其中所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄；所述预定载波频率可以设置为大于5K赫兹。

光电转换器204，用于接收从所述光分配网返回的第二光信号，并将所述第二光信号转换成相应的电信号，发送给带通滤波器。

所述光电转换器204可以为雪崩二级管APD。

其中，所述第二光信号可以为所述第二光信号包括所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号；比如，在具体实施例中，所述第二光信号可以从ODN接收各分支光纤返回的光信号包括：菲涅尔反射(Fresnel reflection)信号和瑞利散射(Rayleighscattering)信号。

所述带通滤波器206，用于对所述第二光信号转换成的电信号进行带通滤波以提取出具有预定载波频率的电信号。

所述带通滤波器206进行窄带接收。由于所述返回的信号包括：菲涅尔反射信号和瑞利散射信号，而菲涅尔反射信号与发送给ODN的光信号形状相同或者相关，瑞利散射信号是所述发送给ODN的光信号的光强的积分，其与发送的光信号的形状无关，所以当激光器发送给测试光信号被调制成预定载波频率的第一光信号后，发送给光分配网。从光分配网返回的菲涅尔反射信号即为预定载波频率的第二光信号，经过光电转换后，通过带通滤波器(该带通滤波器的带宽为预定载波频率对应的频带)后，由于是窄带滤波，提取预定载波频率附近的信号，即菲涅尔反射信号相对应的电信号才会被接收到，而瑞利散射信号对应的电信号也因此被过滤掉。为了保证该OTDR测试的准确性，进一步可以设置该预定载波频率为大于5KHZ，一般瑞利散射信号的频率为小于或者等于5KHZ。这样，通过带通滤波就可以滤除瑞利散射的信号，从而保证所述OTDR测试的准确性。另外，白噪声的强度和接收信号的带宽相关，所以减小接收的带宽，就可以提高接收的信噪比，进一步提高了OTDR检测的准确性。

处理单元208，用于根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理。

具体所述处理单元可以通过处理电路实现，该处理电路的功能如下：分析所述预定载波频率的菲涅尔反射信号，对所述大分光比后的分支光纤进行准确检测。进一步，由于大分光比后会出现密集的反射事件，所以根据预定载波频率的电信号，即预定载波频率的菲涅尔反射信号，分析所述菲涅尔反射信号的波形，以及调制的特性，就能够判断出该分支光纤反射回来的信号的相位或幅度是否发生改变，从而来区分各分支的反射事件，进而判断该分支光纤是正常还是故障或者断纤等情况。

上述分支光纤的检测装置可以为光时域反射计OTDR，但所述检测装置并不局限于OTDR，任何对光纤进行检测的装置都可以适用

下面举例说明OTDR检测大分光比分光器后的分支光纤的过程。

激光器发出1us的激光脉冲信号，通过调制器，被100MHz的正弦波调制后发送到ODN；从ODN返回的光信号，经过APD后，转换成光电流，该光电流为一段1us的100MHz正弦波信号，通过傅立叶变换，输出频谱为以100MHz为中心的sinc函数，如图3所示，图3为以100MHz为中心的sinc函数的频谱图。

其中，图中ω0＝100MHz，对于1us的脉冲，第一个零点在100MHz±1MHz处，通过100MHz为中心的10MHz带宽的带通滤波器，能量损失很小。

所述100MHz的光电流通过带通滤波器，由于是窄带滤波，所述只有反射信号才会被接收到，即接收预定载波频率为ω0附近的菲涅尔反射信号才会被接收到，而瑞利散射信号也因此被过滤掉。

进一步的，还可以通过接收到的一串正弦波来判断具体分支光纤上各反射点的位置。

更进一步的，若接收两个反射波为重叠的两个反射波，还可以利用三角公式来区分：

由三角公式：sin(a)+sin(b)＝2sin((a+b)/2)cos((a-b)/2)

得到：sin(xt)+sin(xt+a)＝2cos(a/2)sin(xt+a/2)

通过获得的公式中的幅度和相位的改变，从而区别出这两个分支光纤上的反射波。

本发明实施例提供的一种分支光纤的检测装置，通过将激光器提供的测试光信号调制成预定载波频率的光信号并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号，通过光电转换器以及带通滤波器，提取具有所述预定载波频率的电信号，使得处理单元根据所述预定载波频率的电信号，实现对所述分支光纤进行处理，实现了准确检测大分光比分光器的各分支光纤的情况，尤其是大分光比分光器的各分支光纤满配的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

本发明实施例还提供一种分支光纤的检测系统，如图4所示。

一种分支光纤的检测系统包括：

分支光纤的检测装置400，用于激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收所述光分配网返回的第二光信号，将所述第二光信号转换成相应的电信号并通过带通滤波提取其中具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理。

所述波分复用器件WDM402，用于将所述分支光纤的检测装置发出的具有所述预定载波频率的第一光信号上载到所述光分配网。

其中，所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄；所述第二光信号包括：所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号。

所述第二光信号包括：

菲涅尔反射信号和瑞利散射信号；

所述将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波器提取具有所述预定载波频率的电信号具体包括：

将所述菲涅尔反射信号和瑞利散射信号转换成相应的电信号；

通过带通滤波器对所述电信号进行滤波处理，以滤除所述瑞利散射信号相对应的电信号并输出所述菲涅尔反射信号相对应的电信号；

接收所述带通滤波器输出的所述菲涅尔反射信号相对应的电信号，其中所述菲涅尔反射信号的频率为所述预定载波频率；所述带通滤波器对应的频带为所述预定载波频率对应的频带。

所述系统还可以包括至少一个光线路终端OLT404，至少一个光网络单元ONU406和光分配网ODN408。其中，光分配网408包括主干光纤4081、光分路器4082和分支光纤4083。OLT404和光分路器4082之间通过主干光纤4081连接，所述无源光分路器4082实现点对多点的光功率分配，并通过多个分支光纤4083连接到多个ONU。所述OTDR400测试信号通过WDM402上载到光分配网的主干光纤上，用于检测光分配网中大分光比的分光器后用于连接各ONU406的分支光纤的情况。

本发明实施例提供的一种分支光纤的检测系统，通过将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收从所述光分配网返回的第二光信号；将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理，实现了快速、准确检测大分光比分光器的各分支光纤的情况，尤其是大分光比分光器的各分支光纤满配的情况，提高了无源光网络PON系统的稳定性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种分支光纤的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号，并发送到光分配网；

接收从所述光分配网返回的第二光信号；

将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号；

根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理；

其中所述第二光信号包括所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号；

当所述第二光信号包括：

菲涅尔反射信号和瑞利散射信号；

所述将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波提取具有所述预定载波频率的电信号包括：

将所述菲涅尔反射信号和瑞利散射信号转换成相应的电信号；

通过带通滤波对所述电信号进行滤波处理，以滤除所述瑞利散射信号相对应的电信号并输出所述菲涅尔反射信号相对应的电信号；

接收所述菲涅尔反射信号相对应的电信号，其中所述菲涅尔反射信号的频率为所述预定载波频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄。

3.一种分支光纤的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

激光器，用于提供测试光信号；

调制器，用于将所述测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号，并发送到光分配网；

光电转换器，用于接收从所述光分配网返回的第二光信号，并将所述第二光信号转换成相应的电信号；

带通滤波器，用于对所述第二光信号转换成的电信号进行带通滤波以提取出具有预定载波频率的电信号；

处理单元，用于根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理；

所述第二光信号包括：所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号；

当所述第二光信号包括：

菲涅尔反射信号和瑞利散射信号；

所述将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波器提取具有所述预定载波频率的电信号包括：

将所述菲涅尔反射信号和瑞利散射信号转换成相应的电信号；

通过带通滤波器对所述电信号进行滤波处理，以滤除所述瑞利散射信号相对应的电信号并输出所述菲涅尔反射信号相对应的电信号；

接收所述带通滤波器输出的所述菲涅尔反射信号相对应的电信号，其中所述菲涅尔反射信号的频率为所述预定载波频率。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

环行器，用于将所述具有预定载波频率的第一光信号发送到波分复用器，并通过波分复用器将所述预定载波频率的第一光信号发送给所述光分配网；以及接收从所述光分配网返回的所述第二光信号，将所述第二光信号发送给所述光电转换器。

5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄。

6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述带通滤波器对应的频带为所述预定载波频率对应的频带。

7.一种分支光纤的检测系统，其特征在于，所述系统包括：

分支光纤的检测装置，用于将激光器提供的测试光信号调制成具有预定载波频率的第一光信号并发送到光分配网；接收所述光分配网返回的第二光信号，将所述第二光信号转换成相应的电信号并通过带通滤波提取其中具有所述预定载波频率的电信号；根据所述预定载波频率的电信号，对所述分支光纤进行处理；

波分复用器件，用于将所述分支光纤的检测装置发出的具有所述预定载波频率的第一光信号上载到所述光分配网；

所述第二光信号包括所述第一光信号在所述光分配网发生反射和/或散射而生成的反射信号和/或散射信号；其中所述第一光信号所对应的频带比所述测试光信号所对应的频带窄；

所述将所述第二光信号转换成相应的电信号，并通过带通滤波器提取具有所述预定载波频率的电信号包括：

将所述菲涅尔反射信号和瑞利散射信号转换成相应的电信号；

通过带通滤波器对所述电信号进行滤波处理，以滤除所述瑞利散射信号相对应的电信号并输出所述菲涅尔反射信号相对应的电信号；

接收所述带通滤波器输出的所述菲涅尔反射信号相对应的电信号，其中所述菲涅尔反射信号的频率为所述预定载波频率。

Images