CN102932056B - 一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置，上行和下行波长的合路信号均途径监控装置，该装置包括：光耦合器、光开关、C+L/S波段滤波器、OPM模块和OTDR模块，光耦合器的第二端口P02连接ODN，第四端口P04连接光开关的分支端P2，第一端口P01连接OLT，第三端口P03连接光开关的分支端P1，选择P2则监控本装置到OLT部分的上行光链路和下行光信号的性能；选择P1则监控本装置到ONU前端的光纤链路和上行光信号的性能。本发明，用于WDM？PON网络，既能检测光信号性能质量又能提供光纤链路故障诊断功能，可以逐一排除是局端故障还是远端故障，是光纤链路故障还是光信号劣化故障，最终确定故障类型或位置，是一种高效快速的信号检测和故障诊断手段。

Description

一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置

技术领域

本发明涉及无源光网络光接入技术领域，尤其是点对点的WDMPON接入技术领域，具体说是一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置。

背景技术

波分复用无源光网络（WDM PON：Wavelength DivisionMultiplexing PON）是采用波分复用接入技术的无源光网络。它具有各用户带宽独享、以波分方式实现点对点的专线传送、业务之间互相隔离或者用户之间相互隔离互不影响等优点，在应用形式上则具有点对多点的优势，是下一代光接入技术的方向。

由于WDM PON带宽独享，能够提供很高的带宽，且私密性好等优点，多用于高端用户、企业专线或者移动回传等应用场景。由于承载的业务和用户非常重要，如果网络没有提前预警就出现故障，那么会给用户造成重大损失，因此网络的性能劣化预警和光链路故障的诊断已是网络必不可少的要求。通过性能劣化告警来预防网络故障的发生，减少给用户带来的损失和减少运营商更多的维护成本。有时候光链路故障是由光信号性能劣化造成的，比如光通道中心波长漂移、光信噪比（OSNR：Optical Signal Noise Ratio）劣化或接收光功率过低等，有时候光链路故障是光纤链路断裂、连接头松动等，那么如何区分故障引起的原因并快速进行故障诊断是有待解决的问题。

传统无源光网络(PON：Passive Optical Network)是点对多点的网络，上行采用时分复用的方式完成上行信号的传输，实现多个光网络用户单元（ONU：Optical Network Unit）共享上行带宽，这就要求ONU的上行发送需要突发模式，在自己给定的时隙内发送数据，而其他时隙不发送数据。而WDM PON是点对点的网络，上下行都采用波分复用的方式完成上下行信号的传输，ONU并非共享上行带宽，而是各自拥有各自的通道独享带宽，因此ONU上行发送是连续模式的。传统PON多采用光时域反射仪（OTDR：Optical Time DomainReflectometer）的方式来检测光纤链路故障，但如果是光信号性能有劣化而导致网络故障，OTDR是无法检测到的，因此需要新的手段来结合OTDR进行网络故障的诊断。

光信号性能包括光通道信号的中心波长、发送光功率和OSNR等参数，通过对光信号性能的检测可以实时监测到光信号的变化，了解网络的实时情况，这样可以做到网络故障提前预警的功能。性能劣化和故障有可能发生在中心局的光线路终端和远端的光网络单元，OTDR仅对一些反射事件、光纤熔节点或者连接器松动等进行检测，而无法对光信号性能检测，这就需要OTDR结合其他手段对两端的光纤链路和光信号进行实时诊断和监测，区分网络故障是信号劣化引起的还是光纤链路造成的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置，解决WDM PON网络中区分光信号故障还是光纤链路故障的问题，既能检测光信号性能质量又能提供光纤链路故障诊断功能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：

OLT发送下行波长的合路信号L1、L2……Ln途径监控装置到ODN，下行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第二端口P02和第四端口P04输出，P02：P04的分支比例根据应用情况来定，第二端口P02连接ODN，完成下行信号的传输，第四端口P04连接2×1光开关的第二分支端P2，如果光开关选择第二分支端P2，则监控的是本装置到OLT部分的上行光链路和下行光信号的性能；此时：第二分支端P2经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，L波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F1（第一端口F1）连接到OPM模块，完成下行光信号质量的检测，包括下行光信号各通道L1、L2……Ln的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F2（第二端口F2）连接至OTDR模块，完成本装置到OLT间光纤链路的故障定位；

来自ODN的上行波长的合路信号C1、C2……Cn途径监控装置到OLT，上行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第三端口P03和第一端口P01输出，P01:P03的分支比例根据应用情况确定，第一端口P01连接OLT，完成上行信号的传输，第三端口P03连接2×1光开关的第一分支端P1，如果光开关选择第一分支端P1，则监控的是本装置到ONU前端的光纤链路和上行光信号的性能；此时：第一分支端P1经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，C波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F1（第一端口F1）连接到光性能检测模块（OPM：OpticalPerformance Monitor），完成上行光信号质量的检测，包括上行光信号C1、C2……Cn各通道的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F2（第二端口F2）连接至OTDR模块，完成本装置到OLT间光纤链路的故障定位。

在上述技术方案的基础上，故障定位的具体步骤如下：

步骤1，在OPM模块管理界面上设置OPM模块参数阈值，包括设置光功率、中心波长的门限阈值；

步骤2，根据需要选择需要检测的光信号，

如果光开关选择第二分支端P2，则对对下行光信号和到OLT的光纤链路进行监控；

如果光开关选择第一分支端P1，则对上行光信号和光分配网络进行监控；

步骤3，OPM模块在显示窗口显示上行工作通道C1、C2……Cn的中心波长和发送光功率；

步骤4，分析OPM参数值，若这些参数在阈值范围内，同时OTDR扫描结果正常，则为工作正常；

步骤5，分析OPM参数值，若这些参数超过或低于阈值，则工作不正常；具体故障情况判定分为以下几种：

i)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而另外一个通道比如C3通道波长的光功率突然增加，初步断定C1通道的中心波长漂移到了C3通道，同时OTDR发出S1波长的检测脉冲扫描发现C1通道光纤并未断裂，这说明C1通道的ONU光模块输出波长不稳定，判定为ONU故障；

ii)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而其他波长通道光功率没有增加，则需要用OTDR发送S1波长的信号脉冲诊断光纤链路是否断裂，若断裂则修复光纤，若未断裂则说明为ONU故障；

iii)若所有通道的光功率都降低了，同时OTDR发出任意一个波长的脉冲扫描发现光纤链路的损耗增加，可断定为光分配网络光纤弯曲或者光纤老化故障；

iv)若某些通道Cn光功率降低了，将OTDR输出波长Sn的测试脉冲，检测是否是光纤链路的问题，若是光纤链路的问题，则可定位光纤的故障点。

一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的装置，其特征在于，包括：2×2的光耦合器、2×1的光开关、C+L/S波段滤波器、OPM模块和OTDR模块，

2×2的光耦合用于连接OLT和ODN网络，包括第一端口P01、第二端口P02、第三端口P03和第四端口P04，下行方向为第一端口PO1到第二端口P02和第四端口P04，上行方向为第二端口P02到第一端口P01和第三端口P03，分支比例根据应用情况来定；

2×1的光开关有三个端口，分别为公共端COM0和第一分支端P1、第二分支端P2，第一分支端P1与耦合器的P03口相连，用于选择上行方向的光信号，第二分支端P2与耦合器的P04端口相连，用于选择下行方向的光信号；

C+L/S波段滤波器为波段滤波器，用于分合路信号C+L波段和检测信号S波段，有三个端口，分别为公共端口com1、第一端口F1和第二端口F2，滤波器的公共接口com1与光开关的com0相连，第一端口F1与OPM模块相连，用于实时监测上/下行光信号性能，第二端口F2与OTDR模块相连，用于进行光链路故障诊断和定位；

OPM模块是通用的光性能检测模块，用于对上行或下行合路的光信号性能进行检测，检测的内容包括各通道的中心波长、OSNR和接收光功率等；

OTDR模块是光时域放射仪模块，能根据需要输出S波段的波长S1、S2……Sn，此波长能穿透ODN网络或OLT侧的无源器件C+L+S波段的AWG，完成整个光纤链路的故障诊断和定位。

在上述技术方案的基础上，2×2的耦合器的P01和P03比例为90：10，P02和P04的比例为97：3。

在上述技术方案的基础上，L、C波段分别为下行、上行的工作波段，S波段为OTDR检测所使用的波段。

本发明所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法和装置，用于WDM PON网络，既能检测光信号性能质量又能提供光纤链路故障诊断功能，可以逐一排除是局端故障还是远端故障，是光纤链路故障还是光信号劣化故障，最终确定故障类型或位置，是一种高效快速的信号检测和故障诊断手段。具有以下优点：

1.实现网络故障提前预警，减少给用户带来的损失；

2.检测两端光信号性能，实时监测光谱情况，减少故障的发生率；

3.可根据性能参数判断故障类型，且可根据需要灵活的定位故障点的位置；

4.不中断业务，支持业务在线的网络故障测试；

5.有利于减少运营商的维护成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1：串有监控装置的WDM PON系统。

图2：监控装置结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2所示，本发明所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的装置，包括：2×2的光耦合器、2×1的光开关、C+L/S波段滤波器、OPM模块和OTDR模块，

2×2的光耦合用于连接OLT和ODN网络，包括第一端口P01、第二端口P02、第三端口P03和第四端口P04，下行方向为第一端口PO1到第二端口P02和第四端口P04，上行方向为第二端口P02到第一端口P01和第三端口P03，分支比例根据应用情况来定；

为了保证监控信号的质量和故障诊断的精度，2×2的耦合器的P01和P03比例为90：10，P02和P04的比例为97：3；

2×1的光开关有三个端口，分别为公共端COM0和第一分支端P1、第二分支端P2，第一分支端P1与耦合器的P03口相连，用于选择上行方向的光信号，第二分支端P2与耦合器的P04端口相连，用于选择下行方向的光信号；

C+L/S波段滤波器为波段滤波器，用于分合路信号C+L波段和检测信号S波段，有三个端口，分别为公共端口com1、第一端口F1和第二端口F2，滤波器的公共接口com1与光开关的com0相连，第一端口F1与OPM模块相连，用于实时监测上/下行光信号性能，第二端口F2与OTDR模块相连，用于进行光链路故障诊断和定位；

OPM模块是通用的光性能检测模块（类似于简易的光谱仪），用于对上行或下行合路的光信号性能进行检测，检测的内容包括各通道的中心波长、OSNR和接收光功率等；

OTDR模块是光时域放射仪模块，能根据需要输出S波段的波长S1、S2……Sn，此波长能穿透ODN网络或OLT侧的无源器件C+L+S波段的AWG，完成整个光纤链路的故障诊断和定位。

以上的装置中，L、C波段分别为下行、上行的工作波段，S波段为OTDR检测所使用的波段。串入本装置的WDM PON系统见图1所示，本装置可以提供不影响业务的在线光信号性能监控和光纤链路诊断。图1中，Cn、Ln为工作波长，Sn为OTDR检测波长，下行工作在L波段，上行工作在C波段。OPM和OTDR同时工作，同时对光信号性能进行监控和对光纤链路进行诊断。

本发明所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法，包括以下步骤：

OLT发送下行波长的合路信号L1、L2……Ln途径监控装置到ODN，下行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第二端口P02和第四端口P04输出，P02：P04的分支比例根据应用情况来定，第二端口P02连接ODN，完成下行信号的传输，第四端口P04连接2×1光开关的第二分支端P2，如果光开关选择第二分支端P2，则监控的是本装置到OLT部分的上行光链路和下行光信号的性能；此时：第二分支端P2经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，L波段的波长通过第一端口F1连接到OPM模块，完成下行光信号质量的检测，包括下行光信号各通道L1、L2……Ln的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过第二端口F2连接至OTDR模块，完成本装置到OLT间光纤链路的故障定位；

来自ODN的上行波长的合路信号C1、C2……Cn途径监控装置到OLT，上行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第三端口P03和第一端口P01输出，P01:P03的分支比例根据应用情况确定，第一端口P01连接OLT，完成上行信号的传输，第三端口P03连接2×1光开关的第一分支端P1，如果光开关选择第一分支端P1，则监控的是本装置到ONU前端的光纤链路和上行光信号的性能；此时：第一分支端P1经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，C波段的波长通过第一端口F1连接到OPM模块，完成上行光信号质量的检测，包括上行光信号C1、C2……Cn各通道的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过第二端口F2连接至OTDR模块，完成本装置到OLT间光纤链路的故障定位。

在上述技术方案的基础上，故障定位的具体步骤如下：

步骤1，在OPM模块管理界面上设置OPM模块参数阈值，包括设置光功率、中心波长的门限阈值；

步骤2，根据需要选择需要检测的光信号，

如果光开关选择第二分支端P2，则对对下行光信号和到OLT的光纤链路进行监控；

如果光开关选择第一分支端P1，则对上行光信号和光分配网络进行监控；

步骤3，OPM模块在显示窗口显示上行工作通道C1、C2……Cn的中心波长和发送光功率；

步骤4，分析OPM参数值，若这些参数在阈值范围内，同时OTDR扫描结果正常，则为工作正常；

步骤5，分析OPM参数值，若这些参数超过或低于阈值，则工作不正常；具体故障情况判定分为以下几种：

i)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而另外一个通道比如C3通道波长的光功率突然增加，初步断定C1通道的中心波长漂移到了C3通道，同时OTDR发出S1波长的检测脉冲扫描发现C1通道光纤并未断裂，这说明C1通道的ONU光模块输出波长不稳定，判定为ONU故障；

ii)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而其他波长通道光功率没有增加，则需要用OTDR发送S1波长的信号脉冲诊断光纤链路是否断裂，若断裂则修复光纤，若未断裂则说明为ONU故障；

iii)若所有通道的光功率都降低了，同时OTDR发出任意一个波长的脉冲扫描发现光纤链路的损耗增加，可断定为光分配网络光纤弯曲或者光纤老化故障；

iv)若某些通道Cn光功率降低了，将OTDR输出波长Sn的测试脉冲，检测是否是光纤链路的问题，若是光纤链路的问题，则可定位光纤的故障点。

步骤2中如果第一次选择第二分支端P2，则第二次选择第一分支端P1，二者交替选择即可完整整个故障定位。以上的故障都可以在管理界面产生告警，以提示维护人员及时进行网络和设备的检查，做到预防网络和设备故障的发生，减少用户的损失。

本发明不局限于上述最佳实施凡是，任何人应得知在该发明的启示下做成的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法，其特征在于，包括以下步骤：

OLT发送下行波长的合路信号L1、L2……Ln途径监控装置到ODN，下行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第二端口P02和第四端口P04输出，P02：P04的分支比例根据应用情况来定，第二端口P02连接ODN，完成下行信号的传输，第四端口P04连接2×1光开关的第二分支端P2；如果光开关选择第二分支端P2，则监控的是本装置到OLT部分的上行光链路和下行光信号的性能；此时：第二分支端P2经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，L波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F1连接到OPM模块，完成下行光信号质量的检测，包括下行光信号各通道L1、L2……Ln的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F2连接至OTDR模块，完成本装置到OLT间光纤链路的故障定位；

来自ODN的上行波长的合路信号C1、C2……Cn途径监控装置到OLT，上行波长的合路信号被监控装置的2×2光耦合器分成两个分支从第三端口P03和第一端口P01输出，P01:P03的分支比例根据应用情况确定，第一端口P01连接OLT，完成上行信号的传输，第三端口P03连接2×1光开关的第一分支端P1；如果光开关选择第一分支端P1，则监控的是本装置到ONU前端的光纤链路和上行光信号的性能；此时：第一分支端P1经过光开关的公共端com0连接至C+L/S波段滤波器的公共接口com1口，C波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F1连接到OPM模块，完成上行光信号质量的检测，包括上行光信号C1、C2……Cn各通道的中心波长、OSNR和光功率；同时，S波段的波长通过C+L/S波段滤波器的端口F2连接至OTDR模块，完成本装置到ONU间光纤链路的故障定位。

2.如权利要求1所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的方法，其特征在于，故障定位的具体步骤如下：

步骤1，在OPM模块管理界面上设置OPM模块参数阈值，包括设置光功率、中心波长的门限阈值；

步骤2，根据需要选择需要检测的光信号，

如果光开关选择第二分支端P2，则对下行光信号和到OLT的光纤链路进行监控；

如果光开关选择第一分支端P1，则对上行光信号和光分配网络进行监控；

步骤3，OPM模块在显示窗口显示上行工作通道C1、C2……Cn的中心波长和发送光功率；

步骤4，分析OPM参数值，若这些参数在阈值范围内，同时OTDR扫描结果正常，则为工作正常；

步骤5，分析OPM参数值，若这些参数超过或低于阈值，则工作不正常；具体故障情况判定分为以下几种：

i)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而另外一个通道比如C3通道波长的光功率突然增加，初步断定C1通道的中心波长漂移到了C3通道，同时OTDR发出S1波长的检测脉冲扫描发现C1通道光纤并未断裂，这说明C1通道的ONU光模块输出波长不稳定，判定为ONU故障；

ii)若某一个通道比如C1通道中心波长突然消失，而其他波长通道光功率没有增加，则需要用OTDR发送S1波长的信号脉冲诊断光纤链路是否断裂，若断裂则修复光纤，若未断裂则说明为ONU故障；

iii)若所有通道的光功率都降低了，同时OTDR发出任意一个波长的脉冲扫描发现光纤链路的损耗增加，可断定为光分配网络光纤弯曲或者光纤老化故障；

iv)若某些通道Cn光功率降低了，将OTDR输出波长Sn的测试脉冲，检测是否是光纤链路的问题，若是光纤链路的问题，则可定位光纤的故障点。

3.一种检测光信号性能和诊断光纤链路故障的装置，其特征在于，包括：2×2的光耦合器、2×1的光开关、C+L/S波段滤波器、OPM模块和OTDR模块；

2×2的光耦合用于连接OLT和ODN网络，包括第一端口P01、第二端口P02、第三端口P03和第四端口P04，下行方向为第一端口PO1到第二端口P02和第四端口P04，上行方向为第二端口P02到第一端口P01和第三端口P03，分支比例根据应用情况来定；

2×1的光开关有三个端口，分别为公共端COM0和第一分支端P1、第二分支端P2，第一分支端P1与耦合器的P03口相连，用于选择上行方向的光信号，第二分支端P2与耦合器的P04端口相连，用于选择下行方向的光信号；

C+L/S波段滤波器为波段滤波器，用于分合路信号C+L波段和检测信号S波段，有三个端口，分别为公共端口com1、第一端口F1和第二端口F2，滤波器的公共接口com1与光开关的com0相连，第一端口F1与OPM模块相连，用于实时监测上/下行光信号性能，第二端口F2与OTDR模块相连，用于进行光链路故障诊断和定位；

OPM模块是通用的光性能检测模块，用于对上行或下行合路的光信号性能进行检测，检测的内容包括各通道的中心波长、OSNR和接收光功率等；

OTDR模块是光时域放射仪模块，能根据需要输出S波段的波长S1、S2……Sn，此波长能穿透ODN网络或OLT侧的无源器件C+L+S波段的AWG，完成整个光纤链路的故障诊断和定位。

4.如权利要求3所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的装置，其特征在于：2×2的耦合器的P01和P03比例为90：10，P02和P04的比例为97：3。

5.如权利要求3所述的检测光信号性能和诊断光纤链路故障的装置，其特征在于：L、C波段分别为下行、上行的工作波段，S波段为OTDR检测所使用的波段。