CN102201860B - 光网络单元异常发光故障隔离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光网络单元异常发光故障隔离系统，包括：光线路终端、长发光光网络单元隔离器、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器、分光器、光选择路由器和光网络单元，当出现不可控的长发光光网络单元时，能在光线路终端与正常光网络单元之间的通讯保持畅通的前提下，及时隔离异常发光的光网络单元。本发明还相应地公开了一种光网络单元异常发光故障隔离方法。由于本发明能够及时将长发光光网络单元从无源光网络中隔离出来，保证在异常发光故障光网络单元维修期间其它用户还能正常通讯，从而能够提高无源光网络的稳定性、降低运行和维护的成本。

Description

光网络单元异常发光故障隔离系统及方法

技术领域

本发明涉及光网络技术，尤其涉及一种光网络单元异常发光故障隔离系统及方法。

背景技术

随着光纤通讯技术的快速发展，有线宽带接入用光纤正在逐步取代现有的铜线(有线)系统，光进铜退的已经成为一种趋势。由于无源光网络具有快速、环保等特性，所以，无源光网络获得了广泛的应用，用以满足日益增长的通信用户以及更高的服务需求。

无源光网络是一种点对多点的光纤接入技术，图1为现有无源光网络的结构示意图，如图1所示，无源光网络包括光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)、光网络单元(OpticalNetworkUnit，ONU)以及光分配网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)，其通常是由一个OLT通过ODN的光功率分离器(简称分光器)连接多个ONU，从而构成点到多点结构。

由于PON是点到多点的结构，所有的ONU上行的波长是相同的，ONU与OLT之间的通讯是由OLT对每个ONU规定不同的上行时间，通过时分复用模式(TDM)来进行的。这里很明显隐含故障的隐患，举例来说，如果有一个ONU出现故障不听OLT的指挥，或者人为放一个光源在某一ONU处，这样，在规定的时间段上就会出现两个或两个以上的ONU在发光，由于它们的波长是相同的，OLT根本分辨不出其中的差异，则会认为是一个ONU在发光，同时认为该ONU的发光功率太高，使得OLT的探测器进入饱和状态，另外，由于长发光的ONU在所有的时段都存在，这样很快所有的ONU与OLT之间的通讯都会处与不正常工作状态，该PON将陷入瘫痪或中断的状态，这对运营商来说是非常严重的运营事件，也将造成非常严重后果以及经济损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光网络单元异常发光故障隔离系统及方法，能够提高无源光网络的稳定性和可靠性，并降低运行和维护的成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光网络单元异常发光故障隔离系统，包括：光线路终端、长发光光网络单元隔离器、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器、分光器、光选择路由器和光网络单元；其中，

光线路终端，用于在确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元时，通知长发光光网络单元隔离器对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离，即关闭或衰减相应的光通道；以及在光网络单元故障消除后，通知长发光光网络单元隔离器开通相应的光通道；以及发出下行光和接受上行光；

长发光光网络单元隔离器，用于根据光线路终端的通知，发出相应的控制信号；

波分复用耦合器，用于将来自光线路终端的下行光与来自长发光光网络单元隔离器的控制信号导入到主干光纤上，传递至波长选择耦合器；以及将上行光传递至光线路终端；

波长选择耦合器，用于对主干光纤中的信号进行分离，将分离出来的控制信号导向分支光纤选择器，将分离出来的下行光导向分光器；以及将上行光传递至波分复用耦合器；

分支光纤选择器，用于对来自波长选择耦合器的控制信号进行光电转换，并通过转换后的电控制信号控制光选择路由器关闭、衰减或开通相应的光通道；

分光器，用于将来自波长选择耦合器的下行光传给相应的光选择路由器，以及将来自光选择路由器的上行光传给波长选择耦合器；

光选择路由器，用于根据分支光纤选择器的控制关闭、衰减或开通相应的光通道；以及将上行光传递至分光器；

光网络单元，用于发出上行光，以及接受下行光。

所述波分复用耦合器为薄膜滤波器或者光纤光栅滤波器。

所述波长选择耦合器为薄膜滤波器，其透射口与分光器相连、通用口与主干光纤相连、反射口与分支光纤选择器相连。

所述分支光纤选择器包括：光探测器、控制芯片和电开关；其中，

光探测器，用于对来自波长选择耦合器的控制信号进行光电转换，把转换后的电控制信号传给控制芯片；

控制芯片，用于根据来自光探测器的电控制信号，通过电开关来控制光选择路由器中的光通路控制器；

电开关，用于根据来自控制芯片的控制指令接通相应的分支光纤上的光通路控制器，给其供电，并根据控制指令操作所述光通路控制器。

所述光选择路由器包括：第一光环行器、第二光环行器和光通路控制器；其中，

第一光环行器，用于将来自分光器的下行光通过自身端口、经过第二光环行器传递至分支光纤；以及将来自光通路控制器的上行光传递至分光器；

光通路控制器，用于根据分支光纤选择器的控制，对上行的光通道的光功率进行控制，从而实现对光通道的关闭、衰减或开通；以及将来自第二光环行器的上行光传递至第一光环行器；

第二光环行器，用于将来自第一光环行器的下行光传递至分支光纤；以及将来自分支光纤的上行光传递至光通路控制器。

所述光通路控制器为光纤光线路开关或光衰减器。

一种光网络单元异常发光故障隔离方法，包括：

光线路终端确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元，则通知长发光光网络单元隔离器对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离；

长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号；

控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器衰减或关闭相关光通道。

该方法还包括步骤：

长发光光网络单元故障消除后，光线路终端通知长发光光网络单元隔离器恢复相应的光通道；

长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号；

控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器接通相关光通道。

本发明光网络单元异常发光故障隔离系统及方法，在现有无源光网络的基础上，增加一些有源和无源的光功能模块，从而当出现不可控的长发光光网络单元时，能在光线路终端与正常光网络单元之间的通讯保持畅通的前提下，及时隔离异常发光的光网络单元。由于本发明能够及时将长发光光网络单元从无源光网络中隔离出来，保证在异常发光故障光网络单元维修期间其它用户还能正常通讯，从而能够提高无源光网络的稳定性和可靠性，以及降低运行和维护的成本。

附图说明

图1为现有无源光网络的结构示意图；

图2为本发明光网络单元异常发光故障隔离系统结构示意图；

图3为本发明波分复用耦合器的连接示意图；

图4为本发明波长选择耦合器的连接示意图；

图5为本发明分支光纤选择器的结构示意图；

图6为本发明光选择路由器的结构示意图；

图7为本发明光网络单元异常发光故障隔离方法流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：在现有无源光网络的基础上，增加一些有源和无源的光功能模块，从而当出现不可控的长发光光网络单元时，能在光线路终端与正常光网络单元之间的通讯保持畅通的前提下，及时隔离异常发光的光网络单元。

图2为本发明光网络单元异常发光故障隔离系统结构示意图，如图2所示，本发明光网络单元异常发光故障隔离系统包括：光线路终端201、长发光光网络单元隔离器202、波分复用耦合器203、波长选择耦合器204、分支光纤选择器205、分光器206、光选择路由器207和光网络单元208；其中，

光线路终端201，用于在确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元时，通知长发光光网络单元隔离器202对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离，即关闭或衰减相应的光通道；以及在光网络单元故障消除后，通知长发光光网络单元隔离器202开通相应的光通道；以及发出下行光和接受上行光。

长发光光网络单元隔离器202，用于根据光线路终端201的通知，发出相应的控制信号。长发光光网络单元隔离器202与光线路终端201通过电接口连接，其中一般只有激光发射器，没有接受器，长发光光网络单元隔离器202所发射信号的波长与无源光网络的波长是不同的，实际应用中，可以选为1625nm以上与光程检测仪的波长相同，有时，光程检测仪经过简单的改造，也可作为长发光光网络单元隔离器。

波分复用耦合器203，用于将来自光线路终端201的下行光与来自长发光光网络单元隔离器202的控制信号导入到主干光纤上，传递至波长选择耦合器204；以及将上行光传递至光线路终端201。

实际应用中，波分复用耦合器203为光滤波器，具体可以是薄膜滤波器或者光纤光栅滤波器，波分复用耦合器203采用薄膜滤波器时，对预先选取的控制信号波长及该波长以上的光全反射，但对该波长以下的光进行透射；波分复用耦合器203采用光纤光栅滤波器时，对预先选取的控制信号波长的光进行反射，但对该波长以下的光均透射。

图3为本发明波分复用耦合器的连接示意图，如图3所示，波分复用耦合器的P端口与光线路终端201相连，C端口通过光分配网络的光纤连接至波长选择耦合器204，R端口与长发光光网络单元隔离器202相连。

波长选择耦合器204，用于对主干光纤中的信号进行分离，将分离出来的控制信号导向分支光纤选择器205，将分离出来的下行光导向分光器206；以及将上行光传递至波分复用耦合器203。

波长选择耦合器采用光滤波器，本发明中，一般选择薄膜滤波器，它是一个边带滤波器，它对预先设置的控制信号波长以上的光全反射，其他波长的光全透射。它的主要作用是把控制信号从主干光纤中分离出来，导向分支光纤选择器。图4为本发明波长选择耦合器的连接示意图，如图4所示，光滤波器的透射口(P)与分光器相连、通用口(C)与主干光纤相连、反射口(R)与分支光纤选择器相连。

分支光纤选择器205，用于对来自波长选择耦合器204的控制信号进行光电转换，并通过转换后的电控制信号控制光选择路由器207关闭、衰减或开通相应的光通道。分支光纤选择器是个有源器件，它可以由本地供电或用电池。当然如果不计成本可以考虑远程用光来供电。

图5为本发明分支光纤选择器的结构示意图，如图5所示，本发明分支光纤选择器包括：光探测器、控制芯片和电开关；其中，

光探测器，用于对来自波长选择耦合器204的控制信号进行光电转换，把转换后的电控制信号传给控制芯片；

控制芯片，用于根据来自光探测器的电控制信号，通过电开关来控制光选择路由器中的光通路控制器；

电开关，用于根据来自控制芯片的控制指令接通相应的分支光纤上的光通路控制器，给其供电，并根据控制指令操作所述光通路控制器。

分光器206，用于将来自波长选择耦合器204的下行光传给相应的光选择路由器207，以及将来自光选择路由器207的上行光传给波长选择耦合器204；

光选择路由器207，用于根据分支光纤选择器205的控制关闭、衰减或开通相应的光通道；以及将上行光传递至分光器。

图6为本发明光选择路由器的结构示意图，如图6所示，本发明光选择路由器包括：第一光环行器、第二光环行器和光通路控制器；其中，

第一光环行器，用于将来自分光器的下行光通过端口2到端口3，经过第二光环行器传递至分支光纤；以及将来自光通路控制器的上行光由端口1、端口2传递至分光器；

光通路控制器，用于根据分支光纤选择器的控制，对上行的光通道的光功率进行控制，从而实现对光通道的关闭、衰减或开通；以及将来自第二光环行器的上行光传递至第一光环行器。根据现有的技术，它主要是光纤光线路开关(OpticalLineSwitch)或者是可变光衰减器(VariableOpticalAttenuator，VOA)；

第二光环行器，用于将来自第一光环行器的下行光由端口1、端口2传递至分支光纤；以及将来自分支光纤的上行光由端口2、端口3传递至光通路控制器。

光网络单元208，用于发出上行光和接受下行光。

图7为本发明光网络单元异常发光故障隔离方法流程示意图，如图7所示，本发明光网络单元异常发光故障隔离方法一般包括以下步骤：

步骤701：光线路终端确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元，则通知长发光光网络单元隔离器对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离。

当光线路终端接收某个光网络单元时段的光功率与其它光网络单元时段的光功率相比特别低，或者发现几乎所有光网络单元的发射光功率突然增加，而某个光网络单元的平均发射功率几乎没有增加，则表明出现长发光光网络单元了。

为了确定到底是哪个光网络单元，光线路终端会发出指令依次关闭相关光网络单元，如果发现关闭到某个光网络单元时，异常光功率消失，如其他时段的光网络单元发射光功率突然减少，那么可以肯定这个光网络单元就是长发光的，如果该光网络单元能够听从光线路终端的指令而被关闭，我们称其为可控的长发光光网络单元，这类故障很容易被排除。

如果发现关闭到某个ONU时，该时段的光功率没有变化，同时其它时段的光功率都比它大，这时OLT可以确定该ONU就是不可控的长发光ONU。

步骤702：长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号。

步骤703：控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器衰减或关闭相关光通道。

控制信号经过波分复用耦合器进入主干光纤，在到达分光器前，进入波长选择耦合器，然后被分离引到分支光纤选择器的探测器上，该光信号被转换成电信号传给控制芯片，根据指令通过电开关接通相关通道的光控制器，同时光通路控制器根据指令来关闭该光通道。这时该长发光光网络单元与无源光网络的其它部分被彻底隔离了，但是该光通道对光线路终端的下行通道还是畅通的，有了该功能，维修人员可以对光线路是否畅通能迅速做出检测和判断。

这时运营商可以派个人去检查该光网络单元出现故障的原因，同时对光网络单元进行替换。在此期间无源光网络的其它用户对此并没有感知，最大限度保留其它用户的权利，降低了运营商的运维成本。

步骤704：长发光光网络单元故障消除后，光线路终端通知长发光光网络单元隔离器恢复相应的光通道。

步骤705：长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号。

步骤706：控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器接通相关光通道。

恢复指令光信号通过波分复用耦合器、主干光纤以及波长选择耦合器进入分支光纤选择器的光探测器上，然后该光信号被转为相应的电指令信号传导入到控制芯片，根据指令通过电开关给相关光通路控制器发出开启的指令，光通路控制器执行该指令开启光通道。

之后，光线路终端可以向相应的光网络单元发出可以注册的指令，光网络单元收到该指令后，进行注册程序。一旦注册成功，光线路终端随后向隔离系统发出系统关闭和待定的指令。与上面的过程相似，光信号指令通过波分复用耦合器、主干光纤以及波长选择耦合器进入分支光纤选择器的光探测器上，然后该光信号被转为相应的电指令信号传导入到控制芯片，根据指令关闭电开关及光通路控制器的电源，整个系统处于省电的待定状态。

现在来看看在隔离过程中光线路终端与光网络单元之间的通讯，参见图2至图6：

首先是下行光链路，光线路终端发出下行的光，经过波分复用耦合器的透射，穿过主干光纤到达波长选择耦合器，再到达分光器，经过分光器的分光到达每个光选择路由器，之后穿过光选择路由器中第一光环行器和第二光环行器到达每个分支光纤，然后通过分支光纤到达相应的光网络单元。

上行光链路是由光网络单元发出的上行光，穿过分支光纤到达光选择路由器，首先它通过第二光环路器到达光通路控制器，透过控制器到达第一光环路器，经过第一光环路器到达分光器，穿过分光器到达波长选择耦合器，再透过边带滤波器到达主干光纤，穿过主干光纤到达波分复用耦合器，之后透过耦合器到达光线路终端。在整个传输过程中不可控长发光光网络单元故障检测系统的控制信号的波长与上下行的波长是不同的，因此它不会对下行和上行光链路有任何干扰。

通过上述方案，运营商将可以在中心局用一个简单的控制仪器，来智能、快速地隔离长发光光网络单元，运营商可以在不影响其他分支光纤的正常业务时，对该长发光光网络单元进行维修，这将大大缩短维修的时间，降低维护成本，从而大大降低运营商的运行和维护成本，提高系统稳定性。

需要说明的是，如果把简单的控制仪器换成OTDR仪器，并对波长选择耦合器，分支光纤选择器以及光波长选择器进行适当的修改，该系统还可以对无源光网络的光纤故障进行光程检测。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光网络单元异常发光故障隔离系统，其特征在于，该系统包括：光线路终端、长发光光网络单元隔离器、波分复用耦合器、波长选择耦合器、分支光纤选择器、分光器、光选择路由器和光网络单元；其中，

光线路终端，用于在确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元时，通知长发光光网络单元隔离器对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离，即关闭或衰减相应的光通道；以及在光网络单元故障消除后，通知长发光光网络单元隔离器开通相应的光通道；以及发出下行光和接受上行光；

长发光光网络单元隔离器，用于根据光线路终端的通知，发出相应的控制信号；所述长发光光网络单元隔离器所发射信号的波长与无源光网络的波长是不同的；

波分复用耦合器，用于将来自光线路终端的下行光与来自长发光光网络单元隔离器的控制信号导入到主干光纤上，传递至波长选择耦合器；以及将上行光传递至光线路终端；

波长选择耦合器，用于对主干光纤中的信号进行分离，将分离出来的控制信号导向分支光纤选择器，将分离出来的下行光导向分光器；以及将上行光传递至波分复用耦合器；

分支光纤选择器，用于对来自波长选择耦合器的控制信号进行光电转换，并通过转换后的电控制信号控制光选择路由器关闭、衰减或开通相应的光通道，将所述不可控的长发光光网络单元从无源光网络中隔离出来；

分光器，用于将来自波长选择耦合器的下行光传给相应的光选择路由器，以及将来自光选择路由器的上行光传给波长选择耦合器；

光选择路由器，用于根据分支光纤选择器的控制关闭、衰减或开通相应的光通道；以及将上行光传递至分光器；

光网络单元，用于发出上行光，以及接受下行光。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波分复用耦合器为薄膜滤波器或者光纤光栅滤波器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述波长选择耦合器为薄膜滤波器，其透射口与分光器相连、通用口与主干光纤相连、反射口与分支光纤选择器相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分支光纤选择器包括：光探测器、控制芯片和电开关；其中，

光探测器，用于对来自波长选择耦合器的控制信号进行光电转换，把转换后的电控制信号传给控制芯片；

控制芯片，用于根据来自光探测器的电控制信号，通过电开关来控制光选择路由器中的光通路控制器；

电开关，用于根据来自控制芯片的控制指令接通相应的分支光纤上的光通路控制器，给其供电，并根据控制指令操作所述光通路控制器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光选择路由器包括：第一光环行器、第二光环行器和光通路控制器；其中，

第一光环行器，用于将来自分光器的下行光通过自身端口、经过第二光环行器传递至分支光纤；以及将来自光通路控制器的上行光传递至分光器；

光通路控制器，用于根据分支光纤选择器的控制，对上行的光通道的光功率进行控制，从而实现对光通道的关闭、衰减或开通；以及将来自第二光环行器的上行光传递至第一光环行器；

第二光环行器，用于将来自第一光环行器的下行光传递至分支光纤；以及将来自分支光纤的上行光传递至光通路控制器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光通路控制器为光纤光线路开关或光衰减器。

7.一种光网络单元异常发光故障隔离方法，其特征在于，该方法包括：

光线路终端确定无源光网络中出现不可控的长发光光网络单元，则通知长发光光网络单元隔离器对所述不可控的长发光光网络单元进行隔离；

长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号；

控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器衰减或关闭相关光通道，将所述不可控的长发光光网络单元从无源光网络中隔离出来。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

长发光光网络单元故障消除后，光线路终端通知长发光光网络单元隔离器恢复相应的光通道；

长发光光网络单元隔离器根据光线路终端的通知，发送相应的控制信号；

控制信号经波分复用耦合器、波长选择耦合器传递至分支光纤选择器后，分支光纤选择器根据控制信号控制光选择路由器接通相关光通道。