CN102571199B - 一种光纤故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤故障检测装置，所述装置包括：光时域反射仪(OTDR)和光开关；其中，光开关，连接在所述OTDR与无源光网络之间，用于将所述OTDR与所述无源光网络中的N个光分配节点网络(ODN)连接，并接通所述OTDR与需检测的ODN，其中，N为不小于1的整数；所述无源光网络中的各ODN均包含用于连接所述光开关的光纤故障检测接口；OTDR，用于对所述需检测的ODN进行光纤故障检测。相应的，本发明还公开了一种光纤故障检测方法，易于实施，操作便捷，不受测试条件的限制，不会中断无源光网络正在执行的任务，可以应用于各种类型的无源光网络，提高了光纤故障检测效率，而且降低了检测成本。

Description

一种光纤故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光接入领域，尤其涉及一种光纤故障检测方法及装置。

背景技术

随着光纤通信技术的快速发展和低成本化以及绿色环保的要求，通讯网络从核心网、城域网到接入网，全部使用光纤组成网络。

由于每个无源光纤网络(PON，PassiveOpticalNetwork)口能够连接的用户有限，在人口比较密集的小区或者需在一个PON中接入更多用户时，往往需要增加PON口来满足需要。

为了解决PON口能够连接的用户数量有限这一问题，还可以利用模式耦合器进行PON口的合并，以提高PON口的效率，降低运营成本。目前，还没有提出针对合并PON口的无源光网络进行光纤故障检测的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤故障检测方法及装置，能够对包含多个ODN的无源光网络进行光纤故障检测。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种光纤故障检测装置，所述装置包括：光时域反射仪(OTDR)和光开关；其中，光开关，连接在所述OTDR与无源光网络之间，用于将所述OTDR与所述无源光网络中的N个光分配节点网络(ODN)连接，并接通所述OTDR与需检测的ODN，其中，N为不小于1的整数；所述无源光网络中的各ODN均包含用于连接所述光开关的光纤故障检测接口；OTDR，用于对所述需检测的ODN进行光纤故障检测。

在上述方案中，所述各ODN的第一波分复用器(WDM)包含有一个以1620nm波长为分界点的边带滤波片，该边带滤波片的反射接口为所述各ODN的光纤故障检测接口；所述光开关，具体用于将所述OTDR分别连接到各ODN中第一WDM上以1620nm波长为分界点的边带滤波片的反射接口。

在上述方案中，所述光开关为1*N光开关。

在上述方案中，所述OTDR，具体用于：向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。

本发明还提供了一种光纤故障检测方法，光开关，连接在OTDR与无源光网络之间，将所述OTDR分别与无源光网络中的N个ODN连接，所述无源光网络中的各ODN均包含用于连接所述光开关的光纤故障检测接口；所述方法包括：光开关接通OTDR与需检测的ODN；OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测。

在上述方案中，所述各ODN的第一波分复用器(WDM)包含有一个以1620nm波长为分界点的边带滤波片，该边带滤波片的反射接口为所述各ODN的光纤故障检测接口；

所述将所述OTDR分别与无源光网络中的N个ODN连接，具体为：光开关将所述OTDR分别与所述N个ODN中的第一WDM连接；

所述光开关接通OTDR与需检测的ODN，具体为：光开关接通OTDR与需检测ODN的第一WDM。

在上述方案中，所述OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测，包括：

所述OTDR向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。

本发明提供的光纤故障检测装置及方法，通过光开关将一个OTDR连接到无源光网络的多个光分配网络(ODN，OpticalDistributionNetwork)上，从而在需要时，通过一个OTDR即可对无源光网络中所有相关的ODN进行光纤故障检测，易于实施，操作便捷，不受测试条件的限制，不会中断无源光网络正在执行的任务，可以应用于各种类型的无源光网络，提高了光纤故障检测效率，而且降低了检测成本。

附图说明

图1为本发明实施例一中无源光网络的组成结构示意图；

图2为本发明实施例一中WDM_1的组成结构示意图；

图3为本发明实施例一中模式耦合器的组成结构示意图；

图4为本发明实施例二中无源光网络的组成结构示意图；

图5为本发明实施例二中WDM_2的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：对于多个ODN合并的无源光网络，通过增加光时域反射仪(OTDR，OpticalTimeDomainReflectometer)测试接口，进行光纤故障检测时，通过光开关连接一个OTDR，即可对所有相关的ODN进行光纤故障检测。

本发明的光纤故障检测装置，主要可以包括：OTDR和光开关；其中，光开关，连接在所述OTDR与无源光网络之间，用于将所述OTDR与所述无源光网络N个ODN连接，并接通所述OTDR与需检测的ODN；OTDR，用于对所述需检测的ODN进行光纤故障检测；这里，N为不小于1的整数。其中，所述无源光网络中的各ODN均包含光纤故障检测接口，用于连接所述光开关。

其中，一个ODN可以包含第一WDM、主干光纤、分光器、多个分支光纤及多个ONU，其中，第一WDM连接所述主干光纤的一端，所述主干光纤的另一端连接相应的分光器。所述分支光纤连接所述分光器与各ONU。

其中，所述光开关具体可以是1*N光开关。

具体地，所述各ODN的第一波分复用器(WDM)包含有一个以1620nm波长为分界点的边带滤波片，该边带滤波片的反射接口为所述各ODN的光纤故障检测接口。

所述光开关，具体用于将所述OTDR分别连接到所述N个ODN的第一WDM上。这里，光开关具体可以将所述OTDR分别连接到各ODN中第一WDM上以1620nm波长为分界点的边带滤波片的反射接口。

所述OTDR，具体用于向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。

相应的，本发明还提供了一种光纤故障检测方法，该方法通过本发明的上述光纤故障检测装置实现，主要可以包括：

步骤1：光开关接通OTDR与需检测的ODN；

步骤2：OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测。

其中，在所述光开关接通OTDR与需检测的ODN之前，所述光开关将所述OTDR分别与无源光网络中的N个ODN连接。

具体地，所述光开关将所述OTDR分别与所述N个ODN中的第一WDM连接；所述光开关接通OTDR与需检测的ODN，具体为：光开关接通OTDR与需检测ODN的第一WDM。

具体地，步骤2中所述OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测，包括：所述OTDR向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。

实际应用中，由OTDR仪器发出检测光，经光开关传送到需检测ODN的第一WDM上，进入所述需检测PON网络，再经主干光纤以及分光器和相应的分支光纤传输到相应的ONU上，之后，相应的ONU发出反射光，所述发射光沿该检测光的光路返回OTDR上，OTDR根据接收到的检测光的反射光的强度的是否异常以及相应的接收时间，则可确定需检测ODN中是否存在故障，如小的异常即反常瑞利散射，即可判断为接头或弯曲问题，而大的异常或反射及菲涅尔反射，即可判断为接头松动或断纤问题；根据所接收到异常光强的接收时间，其故障的具体位置基于接收时间(即接收光信号的时间与发出光脉冲的时间之差)除二乘以光在光纤中的传输速度得到的。这样，便于测试人员根据测试报告到对应的故障位置对光纤故障进行维修。

实施例一

本实施例中，对如图2所示的无源光网络进行光纤故障检测。

如图2所示，本实施例的无源光网络包括：OLT、光放大器、1*4单模分光器、四个第一WDM(WDM_1)、四个1:64分光器、多个ONU、以及4*1单模到多模的模式耦合器(modecoupler)。

其中，上述无源光网络能够传输四个上行光和四个下行光，OLT可以是GPONOLT，也可以是XG-PONOLT，具有用于输出下行光的发射器Tx、以及用于接受上行光的接收器Rx。具体地，四个WDM_1通过单模光纤与模式耦合器相连，模式耦合器通过多模光纤连接OLT的接收器Rx，OLT的发射器Tx连接光放大器，光放大器与1*4单模分光器的输入端相连，1*4单模分光器的四个输出端分别连接四个WDM_1的一端，各WDM_1的另一端分别通过1:64分光器连接多个ONU，例如，这里，每个WDM_1通过相应的1:64分光器连接四个ONU。

其中，WDM_1的主要作用是对不同波长的光进行导光，不同波长的光从WDM_1一端的不同光通道上进出，从WDM_1另一端的一个总接口进出于主干光纤上。可以采用多种滤波片技术制作WDM_1，例如，WDM_1可以是通过现有的薄膜滤波(TFF)技术制作，如图3所示，WDM_1包括两个相互连接的边带滤波片：边带滤波片1和边带滤波片2。其中，边带滤波片1是一个以1620nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1620nm的光均反射，对小于1620nm的光均透射；边带滤波片2是一个以1450nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1450nm的光均反射，对小于1450nm的光均透射。边带滤波片1的C接口传输检测光、上行光、或下行光，连接无源光网络的主干光纤，边带滤波片1的反射接口R传输检测光(波长为1625nm及以上的光)，边带滤波片1的透射接口P与边带滤波片2的C接口相连，边带滤波片2的反射接口R接受下行光的传输，连接1*4单模分光器的输出端，边带滤波片2的透射接口P与模式耦合器的单模口相连，接受上行光的传输。

模式耦合器是把来自多个ODN的上行光耦合在一起输入到OLT的接收器Rx上。图4所示，模式耦合器包括多模光纤(MMF，Multi-ModeFiber)、耦合器件、和单模光纤(SMF，Single-ModeFiber)，其中，如图4所示，所述耦合器件可以是透镜，也可以是其他具有光耦合功能的器件。模式耦合器的MMF连接OLT的接收器Rx，模式耦合器的各SMF分别连接一个WDM_1。WDM_1的上行光经单模光纤输入，被模式耦合器的耦合器件聚合后通过多模光纤传输到OLT的接收器Rx上。这里，耦合器件可以通过透镜的方式或融合拉椎等方式将多个单模光纤输入的上行光耦合到多模光纤上。

光放大器是对OLT的下行光进行放大，用于抵消后面分光器的损耗。对于GPONOLT，由于其波长在1480nm到1550nm，须用S波段的光放大器，如：半导体光放大器(SOA)；而对于XG-PONOLT，由于其波长在1575nm到1581nm，须用L波段的光放大器，具体可以是掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-dopedOpticalFiberAmplifier)或SOA。

1*4单模分光器是把放大后的OLT下行光均匀分配到四个不同ODN上，一端与光放大器相连，另一端与各ODN的WDM_1相连。

具体地，下行光由OLT的发射器Tx输出，进入光放大器，放大后的下行光进入1*4单模分光器，被均匀分为四个分支，下行光的四个分支分别通过1*4单模分光器的四个出口输出到四个WDM_1，分别由四个WDM_1进行波分复用处理后，再经由相应的四个1:64分光器分光后传输到相应的多个ONU。

各ONU输出的上行光经由相应的1:64分光器聚合后，输入到相应的WDM_1进行波分复用处理；各WDM_1再将波分复用处理后的上行光输入到模式耦合器，模式耦合器将各WDM_1输入的上行光进行耦合处理，聚合为一条上行光，并输出到OLT的接收器Rx上。

对本实施例提供的无源光网络进行光纤故障检测，其实现过程如下：

如图2所示，将OTDR通过光开关连接各ODN的WDM_1。这里，由于该无源光网络中包含四个不同的ODN，因此，此光开关选择采用1*4光开关，光开关的主要作用是把OTDR连接在无源光网络上，具体的，光开关的一端主支连在OTDR仪上，而另一端的四个分支分别连接在WDM_1上。

检测时，光开关将OTDR与需检测ODN的WDM_1接通，检测光从OTDR发出，经光开关传送到需检测ODN的WDM_1上，进入相应的ODN，经由所述WDM_1、以及所述ODN的1:64分光器后到达相应的ONU，对应所述检测光的反射光沿着检测光的光路从各ONU传回到OTDR上。

OTDR根据反射光的强度以及收到的时间，确定所检测的ODN内是否存在故障，以及确定发生故障的位置。

实施例二

本实施例中，对如图5所示的无源光网络进行光纤故障检测。

如图5所示，本实施例的无源光网络包括：GPONOLT、XG-PONOLT、S波段光放大器、L波段光放大器、2*4单模分光器、四个第一WDM(WDM_1)、四个1:64分光器、多个ONU、4*1单模到多模的模式耦合器(PowerCombiner)以及第二WDM(WDM2)。

其中，WDM_1的组成结构以及功能与实施例一中的WDM_1完全相同，不再赘述。模式耦合器的组成结构以及功能与实施例一中也相同。

WDM_2是对不同波长的上行光的进行分路，与一般的滤波器不同的是，连接其的进出口光路的是多模光纤。根据现有的薄膜滤波技术可以用边带滤波片来实现WDM_2，如图5所示，WDM_2可以是一个对1280nm波长进行波段分割的滤波片，对波长小于1280nm的光均透射，对波长大于1280nm的光均反射，反射口R只走GPON的上行光，而透射口P只走XG-PON的上行光，C接口连接模式耦合器，

2*4单模分光器是把GPONOLT的下行光与XG-PONOLT的下行光合并在一起分为四路光分别导向相应WDM_1，进入相应的ODN。

由于GPON的下行光在1480nm到1500nm之间，其工作波段在S波段，因此，无源光网络中包含S波段光放大器，对GPONOLT的下行光进行放大，例如，具体可以选择S波段的SOA。

由于XG-PON的下行光在1575nm到1581nm之间，其工作波段在L波段，因此，无源光网络中包含L波段光放大器，对XG-PONOLT的下行光进行放大，例如，具体可以选择L波段的EDFA或SOA。

GPONOLT输出的下行光进入S波段光放大器，同时XG-PONOLT输出的下行光进入L波段光放大器，被放大的两个下行光进入与2*4单模分光器，被均匀分为四个分支，分别通过四个出口输出到相应的四个WDM_1，进入相应的ODN，四个WDM_1对下行光的分支进行波分复用处理后经由相应的1:64分光器再次进行分光后，传送到相应的ONU。实际上，每个ONU均收到GPONOLT发出的下行光以及XG-PONOLT发出的下行光，其中，GPONONU仅接收GPON的下行光，而XG-PONONU仅接收XG-PON的下行光。

GPONONU发出的上行光与XG-PONONU发出的上行光通过各自的分支光纤到达相应ODN的1:64分光器上，聚合后经由相应的WDM_1处理并传送到模式耦合器，模式耦合器将各WDM_1传送的上行光聚合为一条上行光，再经由WDM_2处理后，传送到GPONOLT和XG-PONOLT，其中，GPONOLT仅接收GPON的上行光，XG-PONOLT仅接收XG-PON的上行光。

对本实施例提供的无源光网络进行光纤故障检测，其实现过程如下：

如图5所示，将OTDR通过光开关连接各WDM_1。这里，由于该无源光网络中包含四个不同的ODN，因此，此光开关选择采用1*4光开关，光开关的主要作用是把OTDR连接在无源光网络上，具体的，光开关的一端主支连在OTDR仪上，而另一端的四个分支分别连接在不同ODN的WDM_1上。

检测时，光开关将OTDR与需检测ODN的WDM_1接通，检测光从OTDR发出，经光开关传送到需检测ODN的WDM_1上，进入相应的ODN，经由所述WDM_1、以及所述ODN的1:64分光器后到达相应的ONU，对应所述检测光的反射光沿着检测光的光路从各ONU传回到OTDR上。

OTDR根据反射光的强度以及收到的时间，确定所检测的ODN内是否存在故障，以及确定发生故障的位置。

上述各实施例针对包含四个ODN的无源光网络，说明进行光纤故障检测的实现过程。对于包含N(N为不小于1的整数)个ODN的无源光网络，采用1*N光开关以及一个OTDR即可实现，其光纤故障检测的具体实现过程与上述各实施例的具体实现过程相似，不再赘述。

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 (6)

1.一种光纤故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：光时域反射仪OTDR和光开关；其中，

光开关，连接在所述OTDR与无源光网络之间，用于将所述OTDR与所述无源光网络中的N个光分配节点网络ODN连接，并接通所述OTDR与需检测的ODN，其中，N为不小于1的整数；

其中，所述无源光网络包括：OLT、光放大器、单模分光器、N个ODN以及单模到多模的模式耦合器，一个ODN包括第一波分复用器WDM、主干光纤、分光器、多个分支光纤及多个ONU，所述第一WDM连接所述主干光纤的一端，所述主干光纤的另一端连接所述分光器；所述分支光纤连接所述分光器与各ONU；

所述OLT具有用于输出下行光的发射器Tx、以及用于接受上行光的接收器Rx；所述各ODN的第一波分复用器WDM通过单模光纤与所述单模到多模的模式耦合器相连，所述单模到多模的模式耦合器通过多模光纤连接所述OLT的接收器Rx，所述OLT的发射器Tx连接所述光放大器，所述光放大器与所述单模分光器的输入端相连，所述单模分光器的输出端分别连接所述各ODN的第一波分复用器WDM，所述各第一波分复用器WDM的另一端分别通过所述分光器连接所述多个ONU；

下行光由所述OLT的发射器Tx输出，进入所述光放大器，放大后的下行光进入所述单模分光器，被均匀分为N个分支，下行光的N个分支分别通过所述单模分光器的N个出口输出到N个第一波分复用器WDM，分别由N个第一波分复用器WDM进行波分复用处理后，再经由相应的N个所述分光器分光后传输到相应的所述多个ONU；

各ONU输出的上行光经由相应的所述分光器聚合后，输入到相应的所述第一波分复用器WDM进行波分复用处理；各第一波分复用器WDM再将波分复用处理后的上行光输入到所述单模到多模的模式耦合器，所述单模到多模的模式耦合器将各第一波分复用器WDM输入的上行光进行耦合处理，聚合为一条上行光，并输出到所述OLT的接收器Rx上；

所述各ODN的第一波分复用器WDM包括边带滤波片1和边带滤波片2；其中，所述边带滤波片1是一个以1620nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1620nm的光均反射，对小于1620nm的光均透射；所述边带滤波片2是一个以1450nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1450nm的光均反射，对小于1450nm的光均透射；所述边带滤波片1的C接口传输检测光、上行光、或下行光，连接所述无源光网络的主干光纤，所述边带滤波片1的反射接口R传输检测光，所述边带滤波片1的透射接口P与所述边带滤波片2的C接口相连，所述边带滤波片2的反射接口R接受下行光的传输，连接单模分光器的输出端，边带滤波片2的透射接口P与所述单模到多模的模式耦合器的单模口相连，接受上行光的传输；

所述无源光网络中的各ODN均包含用于连接所述光开关的光纤故障检测接口；其中，所述边带滤波片1的反射接口为所述各ODN的光纤故障检测接口；

OTDR，用于对所述需检测的ODN进行光纤故障检测；

所述光开关，具体用于将所述OTDR分别连接到各ODN中第一WDM上以1620nm波长为分界点的边带滤波片1的反射接口。

2.根据权利要求1所述的光纤故障检测装置，其特征在于，所述光开关为1*N光开关。

3.根据权利要求1所述的光纤故障检测装置，其特征在于，所述OTDR，具体用于：向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。

4.一种光纤故障检测方法，其特征在于，光开关，连接在光时域反射仪OTDR与无源光网络之间，将所述OTDR分别与无源光网络中的N个光分配节点网络ODN连接，所述无源光网络中的各ODN均包含用于连接所述光开关的光纤故障检测接口，其中，N为不小于1的整数；

其中，所述无源光网络包括：OLT，光放大器、单模分光器、N个ODN、以及单模到多模的模式耦合器；一个ODN包括第一波分复用器WDM、主干光纤、分光器、多个分支光纤及多个ONU，所述第一WDM连接所述主干光纤的一端，所述主干光纤的另一端连接所述分光器；所述分支光纤连接所述分光器与各ONU；

所述OLT具有用于输出下行光的发射器Tx、以及用于接受上行光的接收器Rx；所述各ODN的第一波分复用器WDM通过单模光纤与所述单模到多模的模式耦合器相连，所述单模到多模的模式耦合器通过多模光纤连接所述OLT的接收器Rx，所述OLT的发射器Tx连接所述光放大器，所述光放大器与所述单模分光器的输入端相连，所述单模分光器的输出端分别连接所述各ODN的第一波分复用器WDM，所述各第一波分复用器WDM的另一端分别通过所述分光器连接所述多个ONU；

下行光由所述OLT的发射器Tx输出，进入所述光放大器，放大后的下行光进入所述单模分光器，被均匀分为N个分支，下行光的N个分支分别通过所述单模分光器的N个出口输出到N个第一波分复用器WDM，分别由N个第一波分复用器WDM进行波分复用处理后，再经由相应的N个所述分光器分光后传输到相应的所述多个ONU；

各ONU输出的上行光经由相应的所述分光器聚合后，输入到相应的所述第一波分复用器WDM进行波分复用处理；各第一波分复用器WDM再将波分复用处理后的上行光输入到所述单模到多模的模式耦合器，所述单模到多模的模式耦合器将各第一波分复用器WDM输入的上行光进行耦合处理，聚合为一条上行光，并输出到所述OLT的接收器Rx上；

所述方法包括：

光开关接通OTDR与需检测的ODN；

OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测；

所述各ODN的第一波分复用器WDM包括边带滤波片1和边带滤波片2；其中，所述边带滤波片1是一个以1620nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1620nm的光均反射，对小于1620nm的光均透射；所述边带滤波片2是一个以1450nm波长为分界点的滤波片，对于波长大于1450nm的光均反射，对小于1450nm的光均透射；所述边带滤波片1的C接口传输检测光、上行光、或下行光，连接所述无源光网络的主干光纤，所述边带滤波片1的反射接口R传输检测光，所述边带滤波片1的透射接口P与所述边带滤波片2的C接口相连，所述边带滤波片2的反射接口R接受下行光的传输，连接单模分光器的输出端，边带滤波片2的透射接口P与所述单模到多模的模式耦合器的单模口相连，接受上行光的传输；所述边带滤波片1的反射接口为所述各ODN的光纤故障检测接口；

所述将所述OTDR分别与无源光网络中的N个ODN连接，具体为：光开关将所述OTDR分别与所述N个ODN中的第一WDM上以1620nm波长为分界点的边带滤波片1的反射接口连接。

5.根据权利要求4所述的光纤故障检测方法，其特征在于，

所述光开关接通OTDR与需检测的ODN，具体为：光开关接通OTDR与需检测ODN的第一WDM。

6.根据权利要求4所述的光纤故障检测方法，其特征在于，所述OTDR对需检测的ODN进行光纤故障检测，包括：

所述OTDR向所述需检测的ODN发出检测光，并接收所述需检测的ODN返回的反射光，根据所述反射光的强度和接收时间，确定需检测ODN是否存在故障以及故障发生的位置。