CN102177667A - 无源光网络中的故障定位方法和故障定位设备、以及具有该故障定位设备的无源光网络 - Google Patents

无源光网络中的故障定位方法和故障定位设备、以及具有该故障定位设备的无源光网络 Download PDF

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CN102177667A CN2009801400564A CN200980140056A CN102177667A CN 102177667 A CN102177667 A CN 102177667A CN 2009801400564 A CN2009801400564 A CN 2009801400564A CN 200980140056 A CN200980140056 A CN 200980140056A CN 102177667 A CN102177667 A CN 102177667A
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Abstract

本发明披露了一种无源光网络(PON)中的故障定位方法和故障定位装置，以及一种具有该故障定位装置的无源光网络。根据本发明的无源光网络(PON)中的故障定位方法包括：a)在PON被通常操作为无源网络时，通过仅在需要时临时性供应的电能来选择性配置远程节点(RN)的光路；以及b)通过所述选择性配置的光路插入OTDR单元的监测信号，来检测所述选择性配置的光路上发生的故障，所述OTDR单元位于交换中心(CO)中。

Description

无源光网络中的故障定位方法和故障定位设备、以及具有该故障定位设备的无源光网络
技术领域
本发明涉及无源光网络(PON)中的故障定位方法和故障定位设备，以及具有该故障定位设备的PON。更具体地，本发明涉及PON中的故障定位方法和故障定位设备以及具有该故障定位设备的PON，该PON通过远程控制选择性配置特定分配光纤的光路并利用光纤的故障检测装置通过选择性配置的光路来检测馈送光纤上或特定分配光纤上发生的故障，该光纤故障检测装置的一个典型实例是光时域反射仪(下文称为“OTDR”)。
背景技术
为了提高适应于急剧增加的带宽需求的PON的可靠性，需要监测发生在PON上的故障并且当故障发生时快速检测并消除该故障。希望仅包括从交换中心(CO：central office)到用户(subscriber)的无源元件的PON具有点到多点(Point-to-Multipoint)的配置，以减少从CO到用户安装的光纤长度并且使用户共享馈送光纤。此外，基于共享光纤的方法，PON大体被分类为时分复用PON(TDM-PON)和波分复用PON(WDM-PON)。
通常被用于检测光路上发生的故障的光纤故障检测装置OTDR，不仅可以检测到光路的任何损耗，还可以检测到至不同的光链路或光元件的耦合位置，以及光路上的任何缺陷和反射等等，并且现在应用广泛且经济上可行。然而，将经济上可行的OTDR用在具有仅包括从CO到用户的无源元件的点到多点配置的PON中存在困难。
更具体地，因为在WDM-PON情形中，远程节点(RN)的WDM多路复用器/多路解复用器(WDM MUX/DEMUX)根据用户波长划分具有为每个用户信道分配的相互不同的波长的信号，需要使用具有可调谐激光器作为光源的OTDR来分配和测量适用于(即，对应于)每个用户路径的波长，以发现在每个从CO到用户的分配光纤(distribution fiber)上的故障。然而，一般这种可调谐激光器价格较高，因此从经济方面考虑不希望使用具有高价可调谐激光器的高价OTDR。
此外，由于在TDM-PON情形中，在RN中需要使用光功率分配器(OPS：optical power splitter)，并且用户信道的各个分配光纤处(即各个分支处)反射和返回的光信号通过OPS被耦合至馈送光纤(feeder fiber)，此事实导致OTDR监测信号的较大损耗，因此即使检测到故障也难以确定返回故障的具体光路。因此，为了辨别各个分支处反射和返回的光信号，已经提出了能够使各个分支具有能够彼此区分的不同的响应特性的各种方法。
然而，以上具体描述的用于辨别各个分支处反射和返回的光信号的各种方法是用于获得对于给定光路来说可区分的响应信号的方法，在该给定光路中，对应于各个分支的每个信道需要设置彼此可以区分的(即，具有不同的响应特性的)单独的光源，以及反射元件或信号发生器。结果，TMD-PON中使用的故障检测方法使整个系统复杂化，并具有低经济效率且没有兼容性。
因此，在PON中需要具有兼容性并能够经济地检测光路中的故障的新的故障检测方法和设备。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是通过提供故障定位方法和故障定位设备以及具有不管PON的类型都能够监测分支光路的故障的故障定位设备的无源光网络，同时采用已知的OTDR监测技术，来解决现有的问题。
技术方案
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种PON中的故障定位方法，包括以下步骤：a)在PON被通常操作为无源网络时，通过仅在需要时临时性供应的电能来选择性配置远程节点(RN)的光路；以及b)通过选择性配置的光路插入OTDR单元的监测信号，来检测选择性配置的光路上发生的故障，OTDR单元位于交换中心(CO)中。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种PON中的故障定位设备，该故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于向RN临时性提供RN的控制信息和电能，以选择性配置RN的光路；OTDR单元，设置在CO内，用于提供用于监测光路的监测信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及控制单元，用于通过使用电能和控制信息来建立RN的到路径切换装置的光路。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种PON中的故障定位设备，该故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于通过光纤临时性提供光能，并且用于提供选择性配置RN的光路所需的RN的控制信息和电能；OTDR单元，设置在CO内，用于提供监测光路的监测信号；光电转换器，设置在RN内，用于将光能和控制信息转换成电信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及控制单元，用于通过使用电能和控制信息来建立RN的到路径切换装置的光路。
根据本发明的第四方面，本发明提供了一种PON中的故障定位设备，该故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于向RN输出RN的控制信息和光能，以选择性配置RN的光路；OTDR单元，设置在CO内，用于输出监测光路的监测信号；第一开关(开关1)，用于选择性地分离或耦合从供能单元输出的光能和控制信息与从OTDR单元输出的监测信号；第一WDM滤波器，设置在CO内，用于将光能、控制信息以及监测信号分离或耦合至馈送光纤；第二WDM滤波器，设置在RN内，用于分离或耦合光能、控制信息以及监测信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将由第二WDM滤波器分离的监测信号选择性耦合至多个分配光纤；多个第三WDM滤波器，设置在RN内，用于选择性分离或耦合监测信号；第五WDM滤波器，设置在RN内，用于分离光能和控制信息；光电转换器，设置在RN内，用于将由第五WDM滤波器分离的光能和控制信息转换成电信号；以及控制单元，设置在RN内，用于通过使用电信号指示RN的光路的切换。
根据本发明的第五方面，本发明提供了一种PON中的故障定位设备，该故障定位设备包括：OTDR单元，设置在CO内，用于输出监测光路的监测信号；光供能单元，设置在CO内，用于提供建立与自修复功能和监测信号有关的光路所需的光能和控制信息；第一WDM滤波器，设置在第一开关(SW1)的前端处，用于将光能和控制信息连接至第一开关(SW1)；第二WDM滤波器，设置在第一馈送光纤(FF-1)和RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离光能和控制信息；第三WDM滤波器，设置在第二馈送光纤(FF-2)和RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离光能和控制信息；光电转换器，连接至RN内的第二WDM滤波器和第三WDM滤波器，用于将光能和控制信息转换成电信号；路径切换装置，连接至第二开关，用于建立光路，以将由第二开关分离的监测信号选择性耦合至多个分配光纤；多个第三开关，设置在RN内且在路径切换装置和多个分配光纤之间；以及控制单元，连接至光电转换器，用于提供利用电信号操作第二开关、多个第三开关以及路径切换装置所需的电能和控制信息。
根据本发明的第六方面，本发明提供了一种包括故障定位设备的PON，该PON包括：CO，包括OLT以及连接至OLT的第一WDM滤波器；RN，包括MUX/DEMUX、连接至MUX/DEMUX的前端的第二WDM滤波器以及连接至MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；多个ONT(ONT1，…，ONTn)，连接至RN；馈送光纤，用于连接OLT和RN；以及多个分配光纤(DF-1，…，DF-n)，用于连接RN和多个ONT(ONT1，…，ONTn)。其中，故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于向RN临时性提供RN的控制信息和电能，以选择性配置RN的光路；OTDR单元，设置在CO内，用于提供监测光路的监测信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及控制单元，用于通过使用电能和控制信息来建立RN的到路径切换装置的光路。
根据本发明的第七方面，本发明提供了一种包括故障定位设备的PON，该PON包括：CO，包括OLT以及连接至OLT的第一WDM滤波器；RN，包括MUX/DEMUX、选择性连接至MUX/DEMUX的前端的第二和第三WDM滤波器、分别连接至第二和第三WDM滤波器的第二开关以及连接至MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；多个ONT(ONT1，…，ONTn)，连接至RN；第一和第二馈送光纤，用于连接OLT和RN；多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2…，DFn-1，DFn-2)，用于连接RN和多个ONT(ONT1，…，ONTn)；以及多个第四开关，设置在多个ONT内，用于提供到多个第一和第二分配光纤的连接。其中，故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于通过光纤临时性提供光能，并且用于提供选择性配置RN的光路所需的RN的控制信息和电能；OTDR单元，设置在CO内，用于提供监测光路的监测信号；光电转换器，设置在RN内，用于将光能和控制信息转换成电信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及控制单元，用于通过使用电能和控制信息来建立RN的到路径切换装置的光路。
根据本发明的第八方面，本发明提供了一种包括故障定位设备的PON，该PON包括：CO，包括OLT以及连接至OLT的第一WDM滤波器；RN，包括MUX/DEMUX、连接至MUX/DEMUX的前端的第二WDM滤波器以及连接至MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；多个ONT(ONT1…，ONTn)，连接至RN；馈送光纤，用于连接OLT和RN；以及多个分配光纤(DF-1，…，DF-n)，用于连接RN和多个ONT(ONT1，…，ONTn)。其中，故障定位设备包括：供能单元，设置在CO内，用于向RN输出RN的控制信息和光能，以选择性配置RN的光路；OTDR单元，设置在CO内，用于输出监测光路的监测信号；第一开关(开关1)，用于选择性分离或耦合从供能单元输出的光能和控制信息与从OTDR单元输出的监测信号；第一WDM滤波器，设置在CO内，用于将光能、控制信息以及监测信号分离或耦合至馈送光纤；第二WDM滤波器，设置在RN内，用于分离或耦合光能、控制信息以及监测信号；路径切换装置，设置在RN内，用于建立光路，以将由第二WDM滤波器分离的监测信号选择性耦合至多个分配光纤；多个第三WDM滤波器，设置在RN内，用于选择性分离或耦合监测信号；第五WDM滤波器，设置在RN内，用于分离光能和控制信息；光电转换器，设置在RN内，用于将由第五WDM滤波器分离的光能和控制信息转换成电信号；以及控制单元，设置在RN内，用于通过使用电信号指示RN的光路的切换。
根据本发明的第九方面，本发明提供了一种包括故障定位设备的PON，该PON包括：CO，包括OLT、连接至OLT的第一WDM滤波器以及连接至第一WDM滤波器的第一开关；RN，包括MUX/DEMUX、选择性连接至MUX/DEMUX的前端的第二和第三WDM滤波器、分别连接至第二和第三WDM滤波器的第二开关以及连接至MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；多个ONT(ONT1，…，ONTn)，连接至RN；第一和第二馈送光纤，用于连接OLT和RN；多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2…，DFn-1，DFn-2)，用于连接RN和多个ONT(ONT1，…，ONTn)；以及多个第四开关，设置在多个ONT内，用于提供到多个第一和第二分配光纤的连接。其中，故障定位设备包括：OTDR单元，设置在CO内，用于输出监测光路的监测信号；光供能单元，设置在CO内，用于提供建立与自修复功能和监测信号有关的光路所需的光能和控制信息；第一WDM滤波器，设置在第一开关(SW1)的前端，用于将光能和控制信息连接至第一开关(SW1)；第二WDM滤波器，设置在第一馈送光纤(FF-1)和RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离光能和控制信息；第三WDM滤波器，设置在第二馈送光纤(FF-2)和RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离光能和控制信息；光电转换器，连接至RN内的第二WDM滤波器和第三WDM滤波器，用于将光能和控制信息转换成电信号；路径切换装置，连接至第二开关，用于建立光路，以将由第二开关分离的监测信号选择性耦合至多个第一和第二分配光纤；多个第三开关，设置在RN内且在路径切换装置和多个第一和第二分配光纤之间；以及控制单元，连接至光电转换器，用于提供利用电信号操作第二开关、第三开关以及路径切换装置所需的电能和控制信息。
技术效果
根据本发明，实现了以下优点：
1、不管用户网络的类型，均能够通过临时性操作RN的电能来重新配置RN的光路，并通过建立的特定用户光路有效地检测光路的故障位置。
2、能够具有以高可靠性操作网络的优点，同时提供具有高可靠性和稳定性的PON的所有优点。
可参照附图显而易见地理解本发明的其他特征和优点，附图中相同或相似的参考标记代表相同的部件。
附图说明
图1示出说明根据本发明的实施方式的PON中的故障定位方法和故障定位设备的示图。
图2示出说明根据本发明的另一实施方式的PON中的故障定位方法和故障定位设备的示图。
具体实施方式
下文中，将参照本发明的实施方式和附图更详细地描述本发明。
图1示出了说明根据本发明的实施方式的PON中的故障定位方法和故障定位设备的示图。
参见图1，根据本发明的实施方式的PON中的故障定位方法和故障定位设备示出了一种方法和设备，该方法和设备通过在PON被通常操作为无源网络时，仅在需要时从远程位置临时性供应电能以选择性地配置远程节点的光路，以及通过该选择性配置的光路插入监测信号，来检测选择性配置的光路上发生的故障。
具体来说，示出了根据本发明的故障定位方法和故障定位设备，以及具有该故障定位设备的PON配置。更具体地，该PON配置包括：CO，包括OLT和第一WDM滤波器(WDM1-1)；RN，包括MUX/DEMUX、连接至MUX/DEMUX的前端的第二WDM滤波器(WDM1-2)以及连接至MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器(WDM2-3)；连接至RN的多个ONT(ONT1，...，ONTn)；用于连接OLT和RN的馈送光纤；用于连接RN和多个ONT(ONT1，...，ONTn)的多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)。此处，MUX/DEMUX被示例性描述为由在TDM-PON中使用的光功率分配器(OPS)来实现。然而，如果PON被实现为WDM-PON，本领域的技术人员完全可以理解，该MUX/DEMUX可由阵列波导光栅(AWG)来实现。此外，可通过光开关或光耦合器分别实现多个第三WDM滤波器(WDM2-3)。
在上述PON配置中，将OLT产生的向下游的信号通过馈送光纤、RN中的MUX/DEMUX以及多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)分别传输至多个ONT(ONT1，...，ONTn)。同样，在OLT处通过多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)、RN中的MUX/DEMUX以及馈送光纤来接收多个ONT(ONT1，...，ONTn)产生的向上游的信号。当PON中发生故障时(例如，任何光链路(馈送光纤或部分或全部的多个分配光纤(DF-1，...，DF-n))被切断，或发生任何其他的故障)，CO中的OLT无法在OLT接收的向上游的信号中检测到与发生故障的信道相对应的信号。在该情形中，根据本发明的实施方式的故障定位设备的特征在于：通过使用设置在CO内的供能单元和OTDR单元，关于从OTDR单元输出的监测信号选择性地配置RN的光路，以找到光链路上发生的故障。此处，期望供能单元由能够临时性地提供用于重新配置RN的光路的电能的供能单元来实现。
再次参见图1，根据本发明的一个实施方式的PON中的故障定位设备包括：设置在CO内的供能单元，用于向RN输出光能和RN的控制信息，以便选择性地配置RN的光路；设置在CO内的OTDR单元，用于输出监测光路的监测信号；第一开关(开关1)，用于选择性地分离或耦合从供能单元输出的光能和控制信息与从OTDR单元输出的监测信号；设置在RN内的第五WDM滤波器(WDM2-5)，用于分离或耦合监测信号；设置在RN内的路径切换装置，用于建立光路，以选择性地将由第五WDM滤波器(WDM2-5)分离的监测信号耦合至多个分配光纤；设置在RN内的光电转换器，用于将由第五WDM滤波器(WDM2-5)分离的光能和控制信息转换成电信号；以及控制单元，用于通过使用电信号来控制路径切换装置以便切换RN的光路。此处，该路径切换装置例如可由具有闭锁(latching)特性的1×n光学闭锁开关(OLS)(后文称为“闭锁型开关”)来实现。此外，代替第一开关(开关1)，可选择性地使用第四WDM滤波器(WDM2-4)，该第四WDM滤波器(WDM2-4)连接至供能单元和OTDR单元，用于从(或向)第一WDM滤波器(WDM1-1)分离(或耦合)供能单元输出的光能和控制信息以及OTDR单元输出的监测信号。因为OTDR单元产生的监测信号通过建立的光路返回至OTDR单元，因此各个WDM滤波器耦合或分离由OTDR单元产生的监测信号。此外，尽管本发明的实施方式描述了采用光能的情况，但除了光能之外，其他任何形式的能量(电能，或诸如电能的电信号，等等)也是可行的。在此情形中，不需要使用光电转换器。
如上所述，在根据本发明的一个实施方式的故障定位设备中，控制单元可通过使用经转换的电信号来切换闭锁型开关的光路。更具体地，根据本发明的一个实施方式的故障定位设备可以以下方式实现：通过使用具有闭锁特性的元件作为在配置和操作RN的过程中的期望的手段，以便通过远程控制来建立网络，同时保持作为PON本身的优势的稳定性和可靠性。具有这种闭锁特性的闭锁型开关通过由供能单元临时性供给的电能来建立RN的光路，从而在完成了RN的光路的建立的条件下将PON的部件保持在无供能状态中。
更具体地，供能单元被设置在CO中，并且其特征在于包括光供能单元，该光供能单元包括高功率激光器(未示出，用于提供能量或光能以建立RN的光路)以及编码单元(未示出，用于提供RN的控制信息)。此处，光供能单元同时将高功率激光器产生的光能和包括编码单元产生的RN的控制信息(即，用于建立到对应于特定用户的ONT的分配光纤的光路的信息)(下文称为“控制信息”)的光传输至RN。更具体地，供能单元输出的光能和控制信息以及OTDR输出的监测信号通过CO内的第一开关(开关1)被选择性地连接或通过第四WDM滤波器(WDM2-4)被持续连接，并且通过第一WDM滤波器(WDM1-1)和馈送光纤传输至RN内的第二WDM滤波器(WDM1-2)。CO内的OLT提供的向下游的信号也通过第一WDM滤波器(WDM1-1)传输。第二WDM滤波器(WDM1-2)传递向下游的信号并将它们传输至OPS，分离光能和控制信息以及监测信号，并将它们传输至第五WDM滤波器(WDM2-5)。第五WDM滤波器(WDM2-5)将所传输的光能和控制信息传递至光电转换器，并且光电转换器将光能和控制信息转换成电信号。此外，第五WDM滤波器(WDM2-5)分离所传输的监测信号并将其传输至闭锁型开关(1×n OLS)。控制单元可通过利用由光电转换器转换的电信号来建立闭锁型开关(1×n OLS)的光路。
如上所述，可通过使用具有闭锁特性的元件来实现本发明中的能够通过远程控制来建立网络的在配置和操作RN的过程中的期望的手段，同时保持作为PON本身的优势的稳定性和可靠性。具体来说，通过利用具有闭锁特性的闭锁型开关以建立光路，能够通过临时性供给的光能来建立RN的光路，从而在完成了RN的光路的建立的条件下将PON的部件保持在无供能状态中。
通过除了用于PON服务的波长带之外的波长带来供给光供能单元的高功率激光器所输出的光能。同时，光供能单元的编码单元所输出的RN的控制信息与光能一起被传输至RN。所传输的RN的控制信息通过第二WDM滤波器(WDM1-2)和第五WDM滤波器(WDM1-2)分离，并接着通过光电转换器转换成电信号。经转换的电信号在控制单元处解码并用于控制和操作RN。更具体地，控制单元向闭锁型开关(1×n OLS)提供光能和控制信息，以通过使用经解码的电信号选择性地向与OTDR单元输出的监测信号有关的多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)提供光路。
在下面的文献中详细披露了上述供能单元和RN的具体配置和操作：本发明的申请人于2007年10月5日提交的名称为“用于提供无源光网络中的升级服务的远程节点结构以及具有该远程节点结构的无源光网络”的韩国专利申请NO.10-2007-0100553(下文称为“553申请”)、本发明的申请人于2008年7月3日提交的名称为“用于下一代接入网的具有自修复特性的演化方法及其网络建构”的韩国专利申请NO.10-2008-0064595(下文称为“595申请”)、以及Jong-Hoon、Lee等人发表于IEEE Photonics Technology Letters(Vol.20，No.11，Jun.，2008)的标题为“Remotely Configurable Remote Node for Next-Generation Access Networks”的论文。553申请、595申请以及Jong-Hoon、Lee等人的论文中披露的内容结合入本文作为参考。
CO内的OTDR单元是用于检测光纤上的故障的装置的典型实例，并且是用于通过将OTDR监测信号插入光纤以分析在沿光纤纵向长度的每个连接点处反射和返回的光信号，并用于测量光纤损耗、至连接点的距离以及光路的损坏点等等的装置。通过使用CO处的OTDR单元，通过由供能单元、控制单元以及RN的路径切换装置建立的与OTDR监测信号有关的光路，能够监测任何光路的故障。
此外，当将不同于用于传输PON的向上游的信号和向下游的信号的波长带(下文称为“用于传输PON数据的波长带”)并且也不同于分配给光供能单元的波长带(下文称为“用于光供能的波长带”)的波长带用作用于输出OTDR单元的监测信号的光源的波长带(下文称为“OTDR波长带”)时，能够在不停止服务提供的条件下进行检测发生了故障的光纤上的故障的工作。
上述的用于光供能的波长带、OTDR波长带以及用于传输PON数据的波长带分别具有不同的波长带。在此情形中，第一WDM滤波器(WDM1-1)和第二WDM滤波器(WDM1-2)的特征在于：具有从(或向)用于传输PON数据的波长带分离(或耦合)用于光供能和OTDR的波长带的功能。此外，上述的RN内的连接至OPS的多个第三WDM滤波器(WDM2-3)、设置在CO内的第四WDM滤波器(WDM2-4)以及设置在RN内的第五WDM滤波器(WDM2-5)的特征分别在于：具有从(或向)用于传输PON数据的波长带和用于光供能的波长带分离(或耦合)OTDR波长带的功能。
尽管图1的实施方式示例性地描述了一个1×n光开关以建立与OTDR监测信号有关的光路，但任何本领域技术人员完全可以理解，可通过任意多个光开关来配置与OTDR监测信号有关的光路。
尽管图1的实施方式示例性地描述了PON为TDM-PON的情形，但任何本领域的技术人员完全可以理解，在PON为WDM-PON、或者为WDM-PON服务和TDM-PON服务共存的用户网络配置的情形中，均能够检测光路上的故障。
此外，尽管图1的实施方式示例性地描述了一个馈送光纤和多个分配光纤，但显而易见的是，即使在使用多个馈送光纤并且多个馈送光纤中的一部分未连接的情形中，也可进行配置以探测所有多个分配光纤上发生的故障。
此外，尽管图1的实施方式描述了通过使用1×n OLS和多个第三WDM滤波器(WDM2-3)来选择性地配置与OTDR监测信号有关的特定用户的光路，但也可使用开关来替代各个第三WDM滤波器(WDM2-3)的使用。此外，显而易见的是，可以通过除了各个第三WDM滤波器(WDM2-3)外还使用光耦合器等来选择性地配置与OTDR监测信号有关的特定用户的单独光路。
图2示出了说明根据本发明的另一实施方式的PON中的故障定位方法和故障定位设备的示图。
参见图2，代替图1的实施方式中所使用的WDM滤波器，示出了通过使用开关来选择性地配置与OTDR监测信号有关的特定用户的光路的情形。
更具体地，图2示出了与553申请和595申请中披露的通过从远程位置控制以建立光路来提供自修复功能的方法有关的TDM-PON的实施方式。当图2所示的TDM-PON中的第一和第二馈送光纤(FF-1，FF-2)中的任何一个处或者多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2；...；DF32-1，DF32-2)中的一部分处发生故障时，能够提供自修复路径。更具体地，图2所示的TDM-PON具有CO内的第一开关(SW1)、设置在RN内的OPS前端处的第二开关(SW2)、设置在OPS的后端处的多个第三开关(SW3-1，SW3-2，...，SW3-32)以及设置在多个用户(ONT1，ONT2，...，ONT32)内的多个第四开关(SW4-1，SW4-2，...，SW4-32)，并且，当在某个光纤上发生故障时，经由远程控制，通过重新配置发生故障的光链路上的开关的光路来提供自修复供能。在该情形中，如果使用图2所示2×2开关，代替TDM-PON的CO内的用作第一开关(SW1)的现有1×2开关(未示出)，则已被用于自修复功能的开关可被用于配置OTDR单元的光路。更具体地，当在第一馈送光纤(FF-1)上发生故障时，用于自修复的CO内的由2×2开关实现的第一开关(SW1)和由2×2开关实现的第二开关(SW2)从条(bar)状态切换至交叉(cross)状态。因此，可以通过预先准备的第二馈送光纤(FF-2)提供服务。在此情形中，连接至CO内的第一开关(SW1)的第三输入端的OTDR单元通过第二输出端被连接至发生故障的光链路，并可检测故障状态和故障位置等等。同样，如果故障发生在例如在多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2；...；DF32-1，DF32-2)中的第一分配光纤(DF1-1)上，通过切换一个或多个RN内的相对应的第三开关(SW3)和ONT内的一个或多个相对应的的第四开关(SW4)的开关状态(即，从条状态向交叉状态切换)，将服务路径重新配置至预先准备的第二分配光纤(DF1-2)。在此情形中，设置在RN内的路径切换装置建立光路，以将由第二开关(SW2)分离的OTDR监测信号选择性地耦合至多个第一和第二分配光纤，并且连接至相对应的第三开关(SW3-1)(该开关与路径切换装置连接，并由2×2开关实现)的不同输入端(即，第三输入端(3))的OTDR监测信号被连接至发生故障的分配光纤(即，第一分配光纤(DF1-1))，并检测第一分配光纤(DF1-1)的故障状态和故障位置。此处，路径切换装置例如可通过具有闭锁特性的1×n光学闭锁开关(OLS)来实现。如上面详细描述的，图2所示的实施方式的特征在于：OTDR监测信号的波长带能够检测光路上的故障，而与用于传输PON数据的波长带无关。
更具体地，根据553申请和595申请中披露的实施方式，用于操作RN内的第二开关(SW2)、多个第三开关(SW3-1，SW3-2，...，SW3-32)以及路径切换装置(1×n OLS)的供能单元的配置包括：设置在CO内的OTDR单元，用于输出监测光路的监测信号；设置在CO内的光供能单元，用于提供用于建立与自修复功能和监测信号有关的光路所需的光能和控制信息；在第一开关(SW1)的前端处设置的第一WDM滤波器(WDM1-1)，用于将光能和控制信息连接至第一开关(SW1)；设置在第一馈送光纤(FF-1)和RN内的第二开关(SW2)之间的第二WDM滤波器(WDM1-2)，用于选择性地耦合或分离光能和控制信息；设置在第二馈送光纤(FF-2)和RN内的第二开关(SW2)之间的第三WDM滤波器(WDM1-3)，用于选择性地耦合或分离光能和控制信息；连接至RN内的第二WDM滤波器(WDM1-2)和第三WDM滤波器(WDM1-3)的光电转换器，用于将光能和控制信息转换成电信号；连接至第二开关(SW2)的路径切换装置，用于建立光路，以将由第二开关(SW2)分离的监测信号选择性地耦合至多个分配光纤；设置在RN内的、路径切换装置(1×n OLS)和多个分配光纤之间的多个第三开关(SW3)；以及连接至光电转换器的控制单元，用于提供用于通过电信号操作第二开关(SW2)、多个第三开关(SW3)以及路径切换装置(1×n OLS)所需的电能和控制信息。此处，CO内的光供能单元所输出的光能和控制信息通过第一WDM滤波器(WDM1-1)并通过第一馈送光纤(FF-1)或第二馈送光纤(FF-2)(两者中处于正常状态的任何一个)传输。此后，所传输的光能和控制信息通过RN内的第二WDM滤波器(WDM1-2)或第三WDM滤波器(WDM1-3)被分离并通过光电转换器转换成电信号。
如上面详细所述，图1所示的本发明的实施方式示例性示出了光供能单元和OTDR单元使用不同的波长带。然而，可顺序执行通过使用光供能单元所进行的与OTDR监测信号有关的光路的建立以及通过使用OTDR单元所进行的故障的检测，在此情形中，光供能单元和OTDR单元可以使用相同的波长带。作为实例，如果第一WDM滤波器(WDM1-1)、第二WDM滤波器(WDM1-2)以及第三WDM滤波器(WDM1-3)具有与被分配给光供能单元和OTDR单元的波长响应特性相同的波长响应特性，并且如果使用光耦合器代替现有的第五WDM滤波器(WDM2-5)，则能够利用通过一个波长带提供的光能信号来建立与OTDR监测信号有关的光路，并且通过使用OTDR监测信号通过所建立的光路来检测建立的光路上的故障。此外，尽管图1所示的实施方式示出了OTDR单元和光供能单元是独立装置，即，每个都是具有独立光源的装置，但也可配置为利用一个光源产生光能信号，该光能信号提供包括RN的控制信息的光能以及OTDR监测信息。也就是说，显而易见的是，可通过一体的装置来实现光供能单元和OTDR单元。
如上面详细描述地，尽管OTDR单元被示例性描述为光纤上的故障定位设备，但任何本领域的技术人员完全可以理解，任何能够检测光纤上的故障的装置均可被用作故障定位设备。
如上面详细描述地，尽管示例性描述了本发明包括用于通过远程控制临时供应光能来重新配置光路以有效地操作RN的供能单元，任何本领域的技术人员完全可以理解，可使用在PON被通常操作为具有无供能特性的PON的同时，用于临时地提供用于重新配置光路的电能的供能单元(即，能够通过从外部供应的电能临时地重新配置光路的供能装置)。更具体地，尽管能够从远程位置通过光纤向RN供电，但也可以使用通过不同的方法更简单地从外部向RN提供电能的供能装置。这样的供能单元可以单独地使用，或者与如上所详细描述的本发明的能够供应光能的供能单元一起使用。在这种情形中，网络可被通常操作为具有无供能特性的PON。
因此，由上面详细描述的示例性实施方式来实现的本发明不论PON的类型，均能够提供检测光路上的故障的方法和设备。
工业实用性
在不脱离本发明的范围的情况下，可对本文所述的结构和方法进行各种修改，上述描述中包含的或附图中所示的所有内容应被解释为示例性的而不是限制性的。因此，本发明的宽度和范围不应限于任何上述示例性实施方式，而应仅根据所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (34)

1.一种PON中的故障定位方法，包括以下步骤：
a)在PON被通常操作为无源网络时，通过仅在需要时临时性供应的电能来选择性配置远程节点(RN)的光路；以及
b)通过选择性配置的所述光路插入OTDR单元的监测信号，来检测选择性配置的所述光路上发生的故障，所述OTDR单元位于交换中心(CO)中。
2.根据权利要求1所述的故障定位方法，其中，所述远程位置位于CO内。
3.根据权利要求1所述的故障定位方法，其中，a)步骤通过使用具有闭锁特性的闭锁型开关来实现。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的故障定位方法，其中，用于输出所述OTDR单元的监测信号的光源的波长带、用于传输所述PON的数据的波长带以及用于光能的波长带是不同的波长带。
5.一种PON中的故障定位装置，包括：
供能单元，设置在CO内，用于向RN临时性提供所述RN的控制信息和电能，以选择性配置所述RN的光路；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于提供用于监测所述光路的监测信号；路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及
控制单元，用于通过使用所述电能和所述控制信息来建立所述RN的到所述路径切换装置的光路。
6.一种PON中的故障定位装置，包括：
供能单元，设置在CO内，用于通过光纤临时性提供光能，并且用于提供选择性配置RN的光路所需的所述RN的控制信息和电能；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于提供监测所述光路的监测信号；
光电转换器，设置在所述RN内，用于将所述光能和所述控制信息转换成电信号；
路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及
控制单元，用于通过使用所述电能和所述控制信息来建立所述RN的到所述路径切换装置的光路。
7.一种PON中的故障定位装置，包括：
供能单元，设置在CO内，用于向RN输出所述RN的控制信息和光能，以选择性配置所述RN的光路；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于输出监测所述光路的监测信号；第一开关(开关1)，用于选择性地分离或耦合从所述供能单元输出的所述光能和所述控制信息与从所述OTDR单元输出的所述监测信号；
第一WDM滤波器，设置在所述CO内，用于将所述光能、所述控制信息以及所述监测信号分离或耦合至馈送光纤；
第二WDM滤波器，设置在所述RN内，用于分离或耦合所述光能、所述控制信息以及所述监测信号；
路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将由所述第二WDM滤波器分离的所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；
多个第三WDM滤波器，设置在所述RN内，用于选择性分离或耦合所述监测信号；
第五WDM滤波器，设置在所述RN内，用于分离所述光能和所述控制信息；
光电转换器，设置在所述RN内，用于将由所述第五WDM滤波器分离的所述光能和所述控制信息转换成电信号；以及
控制单元，设置在所述RN内，用于通过使用所述电信号指示所述RN的光路的切换。
8.根据权利要求7所述的故障定位设备，其中，所述路径切换装置通过具有闭锁特性的闭锁型开关或任意多个光学开关实现。
9.根据权利要求7所述的故障定位设备，其中，所述第一开关(开关1)通过WDM滤波器实现。
10.根据权利要求7所述的故障定位设备，其中，所述多个第三WDM滤波器分别通过光学开关实现。
11.根据权利要求7所述的故障定位设备，其中，所述多个第三WDM滤波器分别通过光耦合器实现。
12.根据权利要求7所述的故障定位设备，其中，所述供能单元包括：高功率激光器，设置在所述CO内，用于提供光能以建立所述RN的光路；以及
编码单元，用于提供所述RN的控制信息。
13.根据权利要求12所述的故障定位设备，其中，所述供能单元和所述OTDR单元通过一体的装置实现。
14.根据权利要求7至13中任意一项所述的故障定位设备，其中，用于输出所述OTDR单元的监测信号的光源的波长带、用于传输所述PON的数据的波长带以及用于电能的波长带是不同的波长带。
15.根据权利要求12所述的故障定位设备，其中，在顺序执行通过使用所述供能单元而进行的与所述OTDR监测信号有关的光路的建立以及通过使用所述OTDR单元而进行的故障的检测的情况下，所述光供能单元和所述OTDR单元使用相同的波长带。
16.一种PON中的故障定位装置，包括：
OTDR单元，设置在CO内，用于输出监测光路的监测信号；
光供能单元，设置在所述CO内，用于提供建立与自修复功能和所述监测信号有关的光路所需的光能和控制信息；
第一WDM滤波器，设置在第一开关(SW1)的前端处，用于将所述光能和所述控制信息连接至所述第一开关(SW1)；
第二WDM滤波器，设置在第一馈送光纤(FF-1)和RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离所述光能和所述控制信息；
第三WDM滤波器，设置在第二馈送光纤(FF-2)和所述RN内的所述第二开关之间，用于选择性耦合或分离所述光能和所述控制信息；
光电转换器，连接至所述RN内的所述第二WDM滤波器和所述第三WDM滤波器，用于将所述光能和所述控制信息转换成电信号；
路径切换装置，连接至所述第二开关，用于建立所述光路，以将由所述第二开关分离的所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；
多个第三开关，设置在所述RN内且在所述路径切换装置和所述多个分配光纤之间；以及
控制单元，连接至所述光电转换器，用于提供利用所述电信号操作所述第二开关、所述多个第三开关以及所述路径切换装置所需的电能和控制信息。
17.根据权利要求16所述的故障定位设备，其中，所述路径切换装置由具有闭锁特性的闭锁型开关或任意多个光学开关实现。
18.根据权利要求16所述的故障定位设备，其中，所述供能单元包括：
高功率激光器，设置在所述CO内，用于提供光能以建立所述RN的光路；以及
编码单元，用于提供所述RN的控制信息。
19.根据权利要求16至18中任意一项所述的故障定位设备，
其中，用于传输所述PON的数据的波长带以及用于所述电能的波长带是不同的波长带，并且
其中，用于输出所述OTDR单元的监测信号的光源的波长带与用于传输所述PON的数据的波长带或用于所述电能的波长带是相同的或不同的。
20.一种包括故障定位设备的PON，包括：
CO，包括OLT以及连接至所述OLT的第一WDM滤波器；
RN，包括MUX/DEMUX、连接至所述MUX/DEMUX的前端的第二WDM滤波器以及连接至所述MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；
多个ONT(ONT1，...，ONTn)，连接至所述RN；
馈送光纤，用于连接所述OLT和所述RN；以及
多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)，用于连接所述RN和所述多个ONT(ONT1，...，ONTn)，
其中，所述故障定位设备包括：
供能单元，设置在所述CO内，用于向所述RN临时性提供RN的控制信息和电能，以选择性配置所述RN的光路；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于提供监测所述光路的监测信号；
路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及
控制单元，用于通过使用所述电能和所述控制信息来建立RN的到所述路径切换装置的光路。
21.一种包括故障定位设备的PON，包括：
CO，包括OLT以及连接至所述OLT的第一WDM滤波器；
RN，包括MUX/DEMUX、选择性连接至所述MUX/DEMUX的前端的第二和第三WDM滤波器、分别连接至所述第二和第三WDM滤波器的第二开关以及连接至所述MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；
多个ONT(ONT1，...，ONTn)，连接至所述RN；
第一和第二馈送光纤，用于连接所述OLT和所述RN；
多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2...，DFn-1，DFn-2)，用于连接所述RN和所述多个ONT(ONT1，...，ONTn)；以及
多个第四开关，设置在所述多个ONT内，用于提供到所述多个第一和第二分配光纤的连接，
其中，所述故障定位设备包括：
供能单元，设置在所述CO内，用于通过光纤临时性提供光能，并且用于提供选择性配置所述RN的光路所需的所述RN的控制信息和电能；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于提供监测所述光路的监测信号；
光电转换器，设置在所述RN内，用于将所述光能和所述控制信息转换成电信号；
路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将所述监测信号选择性耦合至多个分配光纤；以及
控制单元，用于通过使用所述电能和所述控制信息来建立所述RN的到所述路径切换装置的光路。
22.一种包括故障定位设备的PON，包括：
CO，包括OLT以及连接至所述OLT的第一WDM滤波器；
RN，包括MUX/DEMUX、连接至所述MUX/DEMUX的前端的第二WDM滤波器以及连接至所述MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；
多个ONT(ONT1...，ONTn)，连接至所述RN；
馈送光纤，用于连接所述OLT和所述RN；以及
多个分配光纤(DF-1，...，DF-n)，用于连接所述RN和所述多个ONT(ONT1，...，ONTn)，
其中，所述故障定位设备包括：
供能单元，设置在所述CO内，用于向所述RN输出所述RN的控制信息和光能，以选择性配置所述RN的光路；
OTDR单元，设置在所述CO内，用于输出监测所述光路的监测信号；第一开关(开关1)，用于选择性分离或耦合从所述供能单元输出的所述光能和所述控制信息与从所述OTDR单元输出的所述监测信号；
第一WDM滤波器，设置在所述CO内，用于将所述光能、所述控制信息以及所述监测信号分离或耦合至所述馈送光纤；第二WDM滤波器，设置在所述RN内，用于分离或耦合所述光能、所述控制信息以及所述监测信号；
路径切换装置，设置在所述RN内，用于建立所述光路，以将由所述第二WDM滤波器分离的所述监测信号选择性耦合至所述多个分配光纤；
多个第三WDM滤波器，设置在所述RN内，用于选择性分离或耦合所述监测信号；
第五WDM滤波器，设置在所述RN内，用于分离所述光能和所述控制信息；
光电转换器，设置在所述RN内，用于将由所述第五WDM滤波器分离的所述光能和所述控制信息转换成电信号；以及
控制单元，设置在所述RN内，用于通过使用所述电信号指示所述RN的光路的切换。
23.根据权利要求22所述的PON，其中，所述MUX/DEMUX通过光功率分配器(OPS)或阵列波导光栅(AWG)实现。
24.根据权利要求22所述的PON，其中，所述路径切换装置分别连接至所述多个第三WDM滤波器，并通过具有闭锁特性的闭锁型开关或任意多个光学开关实现。
25.根据权利要求22所述的PON，其中，所述供能单元包括：
高功率激光器，设置在所述CO内，用于提供光能以建立所述RN的光路；以及
编码单元，用于提供所述RN的控制信息。
26.根据权利要求25所述的PON，其中，所述供能单元和所述OTDR单元通过一体的装置实现。
27.根据权利要求22至26中任意一项所述的PON，其中，用于输出所述OTDR单元的监测信号的光源的波长带、用于传输所述PON的数据的波长带以及用于电能的波长带是不同的波长带。
28.根据权利要求25所述的PON，其中，在顺序执行通过使用所述供能单元而进行的与所述OTDR监测信号有关的光路的建立以及通过使用所述OTDR单元而进行的故障的检测的情况下，所述光供能单元和所述OTDR单元使用相同的波长带。
29.根据权利要求22至26中任意一项所述的PON，其中，所述PON是TDM-PON、WDM-PON以及WDM-PON服务和TDM-PON服务共存的用户网络结构中的任意一种。
30.一种包括故障定位设备的PON，包括：
CO，包括OLT、连接至所述OLT的第一WDM滤波器以及连接至所述第一WDM滤波器的第一开关；
RN，包括MUX/DEMUX、选择性连接至所述MUX/DEMUX的前端的第二和第三WDM滤波器、分别连接至所述第二和第三WDM滤波器的第二开关以及连接至所述MUX/DEMUX的后端的多个第三WDM滤波器；
多个ONT(ONT1，...，ONTn)，连接至所述RN；第一和第二馈送光纤，用于连接所述OLT和所述RN；
多个第一和第二分配光纤(DF1-1，DF1-2；DF2-1，DF2-2...，DFn-1，DFn-2)，用于连接所述RN和所述多个ONT(ONT1，...，ONTn)；以及
多个第四开关，设置在所述多个ONT内，用于提供到所述多个第一和第二分配光纤的连接，
其中，所述故障定位设备包括：
OTDR单元，设置在所述CO内，用于输出监测光路的监测信号；
光供能单元，设置在所述CO内，用于提供建立与自修复功能和所述监测信号有关的光路所需的光能和控制信息；
第一WDM滤波器，设置在第一开关(SW1)的前端，用于将所述光能和所述控制信息连接至所述第一开关(SW1)；
第二WDM滤波器，设置在第一馈送光纤(FF-1)和所述RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离所述光能和所述控制信息；
第三WDM滤波器，设置在第二馈送光纤(FF-2)和所述RN内的第二开关之间，用于选择性耦合或分离所述光能和所述控制信息；
光电转换器，连接至所述RN内的第二WDM滤波器和第三WDM滤波器，用于将所述光能和所述控制信息转换成电信号；
路径切换装置，连接至所述第二开关，用于建立所述光路，以将由所述第二开关分离的所述监测信号选择性耦合至所述多个第一和第二分配光纤；
多个第三开关，设置在所述RN内且在所述路径切换装置和所述多个第一和第二分配光纤之间；以及
控制单元，连接至所述光电转换器，用于提供利用电信号操作所述第二开关、所述第三开关以及所述路径切换装置所需的电能和控制信息。
31.根据权利要求30所述的PON，其中，所述路径切换装置分别连接至所述多个第三WDM滤波器，并通过具有闭锁特性的闭锁型开关或任意多个光学开关实现。
32.根据权利要求30所述的PON，其中，所述供能单元包括：
高功率激光器，设置在所述CO内，用于提供光能以建立所述RN的光路；以及
编码单元，用于提供所述RN的控制信息。
33.根据权利要求30至32中任意一项所述的PON，
其中，用于传输所述PON的数据的波长带以及用于所述电能的波长带是不同的波长带，并且
其中，用于输出所述OTDR单元的监测信号的光源的波长带与用于传输所述PON的数据的波长带或用于所述电能的波长带是相同的或不同的。
34.根据权利要求30至32中任意一项所述的PON，其中，所述PON是TDM-PON、WDM-PON以及WDM-PON服务和TDM-PON服务共存的用户网络结构中的任意一种。
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