CN102946270B - 光频域反射式光纤网络测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种光频域反射式光纤网络测试方法，是利用本发明提供的光频域反射式光纤网络测试装置，结合测试波段反射元件对来光的滤除、反射与透射的特性，应用于任何光纤测试或点对点或点对多点光纤分歧网络，共构出光纤网络测试系统，以达到光频域反射式光纤网络测试或同时兼顾确认障碍路由与障碍光纤连接点、终点、起点等事件点与其位置的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种光频域反射式光纤网络测试装置及使用该装置进行光频域反射式光纤网络测试的方法。
背景技术
随着全球网际网络的急遽成长，传统网络已无法应付通讯革命造成对高速资讯传输应用的需求，而光电产业技术的成熟及产品应用的多样化，适时为急遽成长的全球网际网络、高品质多媒体网络及各种数据通讯所需要的大量频宽，提供最佳的解决途径，因此，各种光通讯网络架构相继出现，其中光纤网络已渐被大量采用，为适应此服务系统大量使用后，其特殊网络架构的测试或监测需求，有必要发明能方便测试或监测光纤网络的方法。
光纤网络因架构设计缘故，进行光纤测试或监测向来有其困难度，先前有使用光时域反射器(Optical Time Doma in Ref lectometer，OTDR)的监测方式，但在光时域反射器测试每路由的时间约花1-2分钟且设备昂贵，随着光纤网络大量采用，此测试方法测试一轮将花很长的时间，所以在时效性的掌握上，显现出相当大的缺点。由此可见，上述现有方式仍有诸多缺陷，实非良善的设计，而亟待加以改良。
与传统光功率或可调光时域反射器的监测或测试方式比较，本发明可提供架构更简单、更有效率且更便宜的测试方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光频域反射式光纤网络测试方法，若服务系统有问题时，或可在一般机房即可测试或监测光纤路由是否断线、光反射或光损失值过大，明确厘清是服务系统、光纤路由或连接器的问题，并正确清楚地显示光纤障碍的路由、连接器与其位置，以降低维运成本并提高维修效率。
达成上述发明目的之光频域反射式光纤网络测试或监测方法，是利用一组光纤测试与量测装置测试或监测光纤网络反射回来的光功率大小与I-OFMCW(Incoherent-Optical Frequency-Modulated Continuous-Wave)测距的方法，以达到同时兼顾确认障碍路由、连接器等光事件点与其位置的目的。该方法是利用测试或监测光网络反射回来的光功率大小与I-OFMCW测距，依序将此量测资料进行比对分析，判定光纤的最新状态，若光纤路由发生断线或系连接器或光纤劣化等障碍事件时可立即分析出来，并供告警与后续处理流程的依据。
一种光频域反射式光纤网络测试方法，包括：
线性频率扫描信号产生器，其产生波长为调频率连续线性变化的调频讯号；DFB雷射光源，其波长是为线性频率扫描信号产生器所产生的信号来调变光讯号，而产生非同调式光调频连续波信号为监测光讯号；
光循环器，用于将DFB雷射光源的监测光讯号送入光路选择器，并分离出光接取反射回来的监测光讯号；
检光器，用于接收光循环器分离出的反射回来的监测光讯号转换成电讯号并将该电讯号放大；
带通滤波器，用于将检光器的电讯号过滤出所要监测的电讯号，以减少杂讯量并防止混波器产生馈穿现象；
混波器，用于将发送的调频连续波信号与反射回来经该检光器检测出的调频连续波信号产生差频；
低通滤波器，用于将混波器混频后不必要的高频杂讯与谐波信号滤除，仅通过低频的差频监测信号；
信号处理单元，用于将低通滤波器过滤后的差频监测信号取频谱分析作为控制电脑监测告警与断点位置计算的依据。
如上述的一种光频域反射式光纤网络测试方法，包括以下步骤：a、先于机房端设置光频域反射式光纤网络测试方法的装置，并于光纤网络的光
网络单元前安装一个监测波段反射元件或任由光纤断裂面反射；
b、再将光频域反射式光纤网络测试方法依序控制光路选择器切换至待测光路，并将测试波段的光讯号经由分波多工元件整合服务波段的光讯号后，输入待测光纤中，再至光缆经光分歧器播放到各分岐路由末端，进入测试或监测波段反射元件或任由光纤断裂面反射；
c、再由测试波段反射元件只将测试或监测波长的光讯号反射回机房端，机房端的检光器同时接收并量测光纤网络反射回来的光讯号强度，进而得到目前各光纤路由的光功率损失情况及调频连续波信号的差频信号；
d、再分析光纤路由的光功率损失值，以量测光纤路由是否正常；
e、最后分析调频连续波信号的差频信号，量测目前光纤路由的光纤长度，快速测试出障碍事件点位置。
如上所述的光频域反射式光纤网络测试方法，光路选择器与多个分波多工元件连接，经由切换光路至特定光接取网络，一套监测装置监测多个光接取网络。
如上所述的光频域反射式光纤网络测试方法，量测各光纤路由，包含：量测路由的测试波长光功率值降低，为该路由发生障碍事件；
量测路由的测试波长光功率小于预设的门槛值，则为该路由发生异常；
量测路由的测试波长光功率大小与原始值接近，则表示该路由正常。
如上所述的光频域反射式光纤网络测试方法，其中光纤路所测出的障碍事件点位置，是利用传送与反射的调频连续波信号产生固定差频信号，经过数学运算分析而来。
如上所述的光频域反射式光纤网络测试方法，所述的测试波段的光讯号为非同调式光调频连续波信号。
本发明与其他现有技术相互比较时，更具备下列优点：
1.本发明可在机房端设置测试或监测装置，配合路由末端反射(光纤断面或光纤连接器开路)或加装监测波段反射器的测试，提供可行、可靠、高效率的光纤网络的测试或监测方法。
2.本发明光纤长度测试无近端盲区，事件盲区小，有利于光纤路由反射事件测试。
3.本发明可在任何关于I-OFMCW的光纤测试方法或一个或多个点对点或点对多点如PON(Passive Optical Network)的光纤网络上同时监测光纤最新状况，实现快速、大量监测的目标，并可解决路由障碍事件点位置测试或监测速度慢的问题。
4.本发明可于机房进行单端、长期的自动光纤网络测试或监测，快速正确地厘清服务系统或光纤路由的障碍事件，由各路由的最新状态更可进行预防性维护，提供较佳的服务品质。
5.本发明可降低网络维运人事成本，更可确保光纤网络的可靠性及稳定性，进而提升维护效率，其经济效益非常明显。
附图说明
图1为本发明光频域反射式光纤网络监测装置示意图；
图2为调频连续波FMCW工作原理示意，显示不同路由产生的差频原理图；
图3为点对点光接取路由监测方法示意图；
图4为点对多点光频域反射式被动光纤网络监测方法示意图。
附图标记说明
110机房
111光传输设备
112服务波段
113分波多工元件
114光纤
115光路选择器
116Linear Frequency Sweep Generator
117DFB雷射光源(DFB Laser Source)
118监测波段
119光循环器(Optical Circulator)
120检光器
121带通滤波器(Band-Pass Filter)
122混波器(Mixer)
123低通滤波器(Low-Pass Filter)
124信号处理单元
125控制电脑
126光缆
127监测波段反射元件
128光网络单元
129光分歧器
191差频信号
具体实施方式
请参图1、图2所示，图1为本发明光频域反射式光纤网络监测装置示意图，图2为调频连续波FMCW工作原理示意，显示不同路由产生的差频原理图。如图1所示：由线性频率扫描信号产生器116调变DFB雷射光源117经由光循环器119送出监测波段118的光讯号，经由光缆126到光缆路由末端的光讯号，测试波段经过(光纤断面)反射，测试波长循着原路由折返，经光缆126，进入光循环器119，检光器120负责光电信号转换及测试波光功率检测，检光器120将光功率测试值送至信号处理单元124，并将光电信号转换后的电信号送至带通滤波器121，过滤出所要监测的电讯号，经混波器122让反射波与传送波的FMCW产生差频动作如图2所示，再经过低通滤波器123将高频杂讯滤除，信号处理单元124负责利用频谱分析将固定的差频信号及光功率值解析出来，此差频信号191与反射回来的光功率值，进行运算分析比对。光纤路由中如果还有其他反射事件点，可以透过侦测到的不同频率与其对应的功率大小，测试出光纤路由中所有的反射事件点特性。
光频域反射式光纤网络测试方法可应用于点对点光接取路由监测方法如图3的示意图，监测的主要装置位于机房110，光传输设备111送出服务波段112的光讯号至分波多工元件113，而监测或测试方法为由线性频率扫描信号产生器116调变DFB雷射光讯号117经由光循环器119送出监测波段118的光讯号，经由光路选择器115再传送至分波多工元件113，分波多工元件113则将服务波段112与监测波段118此两种波段的光讯号整合送出，经由光纤114、机房外的光缆126到各路由末端的光讯号先经过监测波段反射元件127；如此，服务波段112的光讯号可通过监测波段反射元件127，进入光网络单元(Optical NetworkUnit，ONU)128，提供用户服务；而监测波段118监测波长光讯号进入监测波段反射元件127时，监测波长会被反射，其中每个路由中的监测波段反射元件127规格一致；反射后的监测波长循着原路由折返，经光缆126、光纤114，进入分波多工元件113，经光路选择器115、光循环器119，检光器120负责光电信号转换及监测波光功率测试，检光器120将光功率测试值送至信号处理单元124，并将光电信号转换后的电信号送至带通滤波器121，过滤出所要监测的电讯号，经混波器122让反射波与传送波的FMCW产生差频动作如图2所示，再经过低通滤波器123将高频杂讯滤除，信号处理单元124负责利用频谱分析将固定的差频信号及光功率值解析出来，控制电脑125则撷取此差频信号191与反射回来的光功率值，依序进行运算分析比对，即可得到整个光纤路由最新的状态资讯；当某一点对点光接取发生障碍时，光功率测试值会降低，差频信号191会改变，控制电脑125经由比对分析运算，即可得知该障碍路由障碍点发生距离，并作为告警等后续流程的依据。
光频域反射式光纤网络测试方法可应用于点对多点光频域反射式被动光纤网络监测，方法如图4所示，监测的主要装置位于机房110，光传输设备111送出服务波段112的光讯号至分波多工元件113，而监测装置则由线性频率扫描信号产生器116调变DFB雷射光信号117经由光循环器119送出监测波段118的光讯号，经由光路选择器115再传送至分波多工元件113，分波多工元件113则将服务波段112与监测波段118此两种波段的光讯号整合送出，经由光纤114、机房外的光缆126到各路由的光分歧器(Splitter)129到分歧路由末端的光讯号先经过监测波段反射元件127；如此，服务波段112的光讯号可通过监测波段反射元件127，进入光网络单元(Optical Network Unit，ONU)128，提供用户服务；而监测波段118监测波长光讯号进入监测波段反射元件127时，监测波长会被反射，其中每个分岐路由中的监测波段反射元件127依相同规格设计；反射后的监测波长循着原路由折返，经光分歧器129、光缆126、光纤114，进入分波多工元件113，经光路选择器115、光循环器119，检光器120负责光电信号转换及监测波光功率测试，检光器120将光功率测试值送至信号处理单元124，并将光电信号转换后的电信号送至带通滤波器121，过滤出所要监测的电讯号，经混波器122让反射波与传送波的FMCW产生差频动作如图2所示，再经过低通滤波器123将高频杂讯滤除，信号处理单元124负责利用频谱分析将固定的差频信号及光功率值解析出来，控制电脑125则撷取此差频信号191与反射回来的光功率值，进行运算分析比对。因为每个分岐路由到局端的长度长短不一，所以每个分歧路由末端反射回局端的信号与局端传送信号由于时间差的关系会产生不同差频信号，经过不同差频信号分析与光纤网络的布建资料比对，即可得到整个光纤路由最新的状态资讯；当某一分歧网络发生障碍时，光功率测试值会降低，差频信号191会改变，控制电脑125经由比对分析运算，即可得知该障碍路由障碍点发生距离，并作为告警等后续流程的依据。
本发明方法亦可扩充应用，如图3、4所示，搭配光路选择器(Optical ChannelSelector，OCS)115，可联接多个分波多工元件113及其后的光网络与装置，经由测试流程可切换不同光路将待监测的光网络数与区域扩大，以提高测试装置的使用效益，降低测试的单位成本。
上列详细说明是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围之中。
Claims (5)
1.一种光频域反射式光纤网络测试方法，应用在光频域反射式光纤网络，包括：
线性频率扫描信号产生器，其产生波长为调频率连续线性变化的调频讯号；
DFB雷射光源，其波长是为线性频率扫描信号产生器所产生的信号来调变光讯号，而产生非同调式光调频连续波信号为监测光讯号；
光循环器，用于将DFB雷射光源的监测光讯号送入光路选择器，并分离出光接取反射回来的监测光讯号；
检光器，用于接收光循环器分离出的反射回来的监测光讯号转换成电讯号并将该电讯号放大；
带通滤波器，用于将检光器的电讯号过滤出所要监测的电讯号，以减少杂讯量并防止混波器产生馈穿现象；
混波器，用于将发送的调频连续波信号与反射回来经该检光器检测出的调频连续波信号产生差频；
低通滤波器，用于将混波器混频后不必要的高频杂讯与谐波信号滤除，仅通过低频的差频监测信号；
信号处理单元，用于将低通滤波器过滤后的差频监测信号取频谱分析作为控制电脑监测告警与断点位置计算的依据，
其特征在于，包括以下步骤：
a、于机房端设置光频域反射式光纤网络测试方法的装置，并于光纤网络的光网络单元前安装一个监测波段反射元件或任由光纤断裂面反射；
b、将光频域反射式光纤网络测试方法依序控制光路选择器切换至待测光路，并将测试波段的光讯号经由分波多工元件整合服务波段的光讯号后，输入待测光纤中，再至光缆经光分歧器播放到各分岐路由末端，进入测试或监测波段反射元件或任由光纤断裂面反射；
c、由测试波段反射元件只将测试或监测波长的光讯号反射回机房端，机房端的检光器同时接收并量测光纤网络反射回来的光讯号强度，进而得到目前各光纤路由的光功率损失情况及调频连续波信号的差频信号；
d、分析光纤路由的光功率损失值，以量测光纤路由是否正常；
e、分析调频连续波信号的差频信号，量测目前光纤路由的光纤长度，快速测试出障碍事件点位置。
2.如权利要求1所述的光频域反射式光纤网络测试方法，其特征在于，所述光路选择器与多个分波多工元件连接，经由切换光路至光接取网络，一套监测装置监测多个光接取网络。
3.如权利要求1所述的光频域反射式光纤网络测试方法，其特征在于，所述量测各光纤路由，包含：
量测路由的测试波长光功率值降低，为该路由发生障碍事件；
量测路由的测试波长光功率小于预设的门槛值，则为该路由发生异常；
量测路由的测试波长光功率大小与原始值接近，则表示该路由正常。
4.如权利要求1所述的光频域反射式光纤网络测试方法，其特征在于，所述光纤路由所测出的障碍事件点位置，是利用传送与反射的调频连续波信号产生固定差频信号，经过数学运算分析而来。
5.如权利要求1所述的光频域反射式光纤网络测试方法，其特征在于，所述的测试波段的光讯号为非同调式光调频连续波信号。
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