CN102957977B - 无源光网络及其光时域检测仪光模块 - Google Patents

无源光网络及其光时域检测仪光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无源光网络及其光时域检测仪光模块,所述光网络包括:OLT、spliter以及ONU;所述光网络还包括:连接在OLT和spliter之间的光时域检测仪光模块,用于透射通信光信号,并在进行断点检测时,通过其下行光纤接口发射第三波长的光信号,并从所述下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号,将反射的第三波长的光信号转换为电信号后进行采样,将采样得到的数字信号进行存储、分析,判断出断点或故障点位置。由于光时域检测仪光模块可以透射通信光信号,并且发射断点检测光信号,根据反射的断点检测光信号进行断点检测;这样,断点检测时既不会影响光网络中的通信信号,又不必断开光网络系统,方便断点检测。

Description

无源光网络及其光时域检测仪光模块
技术领域
[0001] 本发明涉及光纤通信技术,尤其涉及一种无源光网络及其光时域检测仪光模块。
背景技术
[0002] 目前的国内市场以及国际市场,高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向 已经开始应用;在众多的解决方案中,光纤到户(FTTH)的出现便被认为是宽带接入的终极 解决方案。国内市场已经大面积应用。
[0003] 而在FTTH众多方案中,其中P0N (无源光网络)又备受关注,成为了目前主流的光 接入方式。在P0N系统中,光的传输介质,如光纤/光缆,往往铺设在郊外或者海底,难免出 现链路故障或者传输设备故障等问题,为了能够精确定位出现故障或者断点的位置,通常 采用光时域反射仪(OIDR)进行断点检测。
[0004] 在如图1所示的光纤通信系统中,OLT (Optical Line Terminator,光线路终端) 通常设置在光纤通信系统的接入网系统的中心局,0LT负责将交换机中的电信号数据转化 为光信号数据发送出去,并且接收外部传送来的光信号,将其转化为电信号输送给交换机。 0LT通过0DN (光馈线网络)与ONU (optical net unit,光网络单元)相连,0NU通常设置 在局端,即用户端或者大楼;Splitter为"分光器" 一般有2N个均分端口,如果输入端口的 光强为1,则每个输出端口的光强为1/N。对于一个光接入系统,一般是1个0LT放在电信 中心局,然后通过分光器,一般至少是1分32,或者1分64甚至1分128,即1个0LT带32 或64或128个0NU。
[0005] 其中,从0LT至lj spliter之间,有一段10km长的光纤,spliter到0NU1之间的距 离为lkm,spliter到0NU2之间的距离为2km,spilter到0NU3之间的距离为10km。
[0006] 假设在spilter到0NU3之间的光纤在7km处发生了光纤断裂,现有技术的断点检 测方法的示意图如图2所示:断开0LT与光纤之间的连接,将OTDR (Optical Time Domain Reflectometer,光时域反射仪)接入到光纤通信系统中。0TDR通过发射光脉冲到光纤内,然 后在0TDR端口接收返回的信息来进行分析。当光脉冲在光纤内传输时,会由于光纤本身的 性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射,其中一部分的散射和反射 就会返回到0TDR中,返回的有用信息由0TDR的探测器来测量,它们就作为光纤内不同位置 上的时间或曲线片断。OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由 于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到0TDR端口的一部分散射光。 这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。菲涅尔反射是离散的 反射,它是由整条光纤中的个别点而引起的,这些点是由造成反向系数改变的因素组成。在 这些点上,会有很强的背向散射光被反射回来。因此,0TDR就是利用菲涅尔反射的信息来 定位连接点,光纤终端或断点。
[0007] 现有技术的光纤断点检测方法,在进行断点检测的过程中不得不先断开系统网 络,然后接上0TDR进行检测,检测过程复杂,使得检测人员检测工作繁琐。
[0008] 而且,检测期间还会影响到其它没有断点处的网络的信号的正常传输。例如,上述 例子中,仅是spilter到0NU3之间的光纤发生了光纤断裂,然而在检测期间由于将OLT从 网络中断开,从而也造成了 0NUU0NU2的信号中断。
[0009] 因此,综上所述,现有技术的断点检测方法,在进行断点检测过程中会影响到其它 没有断点处的网络的信号的正常传输;而且,检测过程复杂,使得检测人员检测工作繁琐。
发明内容
[0010] 本发明的实施例提供了一种无源光网络及其光时域检测仪光模块,用以使得光纤 断点检测更为方便,并不影响到其它没有断点处的光纤网络的信号的正常传输。
[0011] 根据本发明的一个方面,提供了一种无源光网络,包括:光线路终端0LT、分光器 spliter以及光网络单元0NU ;其中,所述0LT发射第一波长的光信号,并接收所述0NU发射 的第二波长的光信号;所述光网络还包括:连接在所述0LT和spliter之间的光时域检测 仪光模块,其下行光纤接口通过光纤与所述spliter相连,其上行光纤接口通过光纤与所 述0LT相连;
[0012] 所述光时域检测仪光模块用于透射第一波长和第二波长的光信号,以及,在进行 断点检测时,通过其下行光纤接口发射第三波长的光信号,并从所述下行光纤接口接收反 射的第三波长的光信号,将反射的第三波长的光信号转换为电信号后进行采样,将采样得 到的数字信号进行存储、分析,判断出断点或故障点位置。
[0013] 其中,所述光时域检测仪光模块具体包括:
[0014] 断点检测模块,用于在进行断点检测时,输出断点检测电信号;
[0015] 激光发射器,用于接收所述断点检测电信号,并将接收的电信号转换为第三波长 的光信号进行发射;
[0016] 光路组件,其包括上行光纤接口和下行光纤接口,分别作为所述光模块的上行光 纤接口和下行光纤接口;所述光路组件还包括激光发射端口,通过所述激光发射端口,所述 光路组件接收所述激光发射器发射的光信号,并将该光信号从其下行光纤接口输出;所述 光路组件还包括激光接收端口,以及所述光路组件从其下行光纤接口接收反射的第三波长 的光信号,并将所述反射的第三波长的光信号从其激光接收端口输出;
[0017] 激光探测器,用于接收从所述激光接收端口输出的光信号,并将接收的光信号转 换为电信号输出;
[0018] 电信号采样电路,用于对所述激光探测器输出的电信号进行采样,得到采样的数 字信号;
[0019] 所述断点检测模块,用于接收并存储所述数字信号,对存储的数字信号进行分析, 判断出断点或故障点位置。
[0020] 所述光路组件包括:波分多路复用器WDM和环形器;
[0021 ] 所述WDM的公共端口作为所述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作 为所述光路组件的上行光纤接口,所述WDM的反射端口与所述环形器的第二端口光路相 通;
[0022] 所述环形器的第一端口与第三端口,分别作为所述光路组件的激光发射端口和激 光接收端口;以及,
[0023] 通过所述激光发射端口,所述光路组件接收的所述激光发射器发射的光信号进入 所述环形器,并从所述环形器的第二端口进入所述WDM,从所述WDM的公共端口输出;
[0024] 所述光路组件从其下行光纤接口接收的反射的第三波长的光信号经所述WDM,从 所述环形器的第二端口进入所述环形器,并从所述环形器的第三端口输出。
[0025] 较佳地,所述光路组件还包括:滤光片;
[0026] 所述滤光片为第三波长光信号的增透片,设置于所述环形器的第三端口与所述激 光探测器之间。
[0027] 所述电信号采样电路具体为模拟数字转换ADC电路。
[0028] 较佳地,所述电信号采样电路还包括:放大电路;
[0029] 所述放大电路连接于所述激光探测器和所述ADC电路之间,用于对所述激光探测 器输出的电信号进行放大;
[0030] 所述ADC电路对所述放大电路放大后的电信号进行采样,得到数字信号。
[0031] 所述断点检测模块具体包括逻辑阵列电路,或者单片机、处理器、微控器。
[0032] 所述激光发射器包括:激光发射光源及其驱动电路;
[0033] 所述驱动电路接收所述断点检测电信号,根据接收的电信号驱动所述激光发射光 源发射第三波长的光信号。
[0034] 所述激光探测器包括:光电二极管和TIA ;
[0035] 所述光电二极管接收从所述激光接收端口输出的光信号,向所述TIA输出相应的 响应电流;
[0036] 所述TIA根据接收的响应电流输出相应的电压信号。
[0037] 根据本发明的另一个方面,还提供了一种光时域检测仪光模块,包括:
[0038] 断点检测模块,用于在进行断点检测时,输出断点检测电信号;
[0039] 激光发射器,用于接收所述断点检测电信号,并将接收的电信号转换为第三波长 的光信号进行发射;
[0040] 光路组件,其包括上行光纤接口和下行光纤接口,分别作为所述光模块的上行光 纤接口和下行光纤接口;所述光路组件还包括激光发射端口,通过所述激光发射端口,所述 光路组件接收所述激光发射器发射的光信号,并将该光信号从其下行光纤接口输出;所述 光路组件还包括激光接收端口,以及所述光路组件从其下行光纤接口接收反射的第三波长 的光信号,并将所述反射的第三波长的光信号从其激光接收端口输出;
[0041] 激光探测器,用于接收从所述激光接收端口输出的光信号,并将接收的光信号转 换为电信号输出;
[0042] 电信号采样电路,用于对所述激光探测器输出的电信号进行采样,得到采样的数 字信号;
[0043] 所述断点检测模块,用于接收并存储所述数字信号,对存储的数字信号进行分析, 判断出断点或故障点位置。
[0044] 其中,所述光路组件包括:波分多路复用器WDM和环形器;
[0045] 所述WDM的公共端口作为所述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作 为所述光路组件的上行光纤接口,所述WDM的反射端口与所述环形器的第二端口光路相 通;
[0046] 所述环形器的第一端口与第三端口,分别作为所述光路组件的激光发射端口和激 光接收端口;以及,
[0047] 通过所述激光发射端口,所述光路组件接收的所述激光发射器发射的光信号进入 所述环形器,并从所述环形器的第二端口进入所述WDM,从所述WDM的公共端口输出;
[0048] 所述光路组件从其下行光纤接口接收的反射的第三波长的光信号经所述WDM,从 所述环形器的第二端口进入所述环形器,并从所述环形器的第三端口输出。
[0049] 较佳地,所述光路组件还包括:滤光片;
[0050] 所述滤光片为第三波长光信号的增透片,设置于所述环形器的第三端口与所述激 光探测器之间。
[0051] 所述光路组件包括:2个同轴型镭射二极管模组T0-CAN和2个滤光片;
[0052]所述2个T0-CAN分别为T0-CAN1、T0-CAN2 ;所述2个滤光片分别为FI、F2 ;
[0053] 所述光路组件的上行光纤接口与下行光纤接口相对;
[0054] 所述T0-CAN1与所述激光发射器光路相通,并与上行光纤接口与下行光纤接口 的连线相垂直;所述激光发射器中的激光发射光源与第一光学透镜被封装在所述T0-CAN1 中;所述激光发射光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过F2的反射耦合 进光纤;其中,F2镀有第三波长90 %的透射和10 %的反射膜;
[0055] 所述T0-CAN2与所述激光探测器光路相通,并与上行光纤接口与下行光纤接口的 连线相垂直;所述激光探测器中的光电二极管与第二光学透镜被封装在所述T0-CAN2中; 输入到所述光路组件的第三波长的光信号,经F1的反射后经第二光学透镜进入到所述激 光探测器中的光电二极管;其中,F1镀有第三波长的增反膜。
[0056] 所述电信号采样电路具体为模拟数字转换ADC电路。
[0057] 较佳地,所述电信号采样电路还包括:放大电路;
[0058] 所述放大电路连接于所述激光探测器和所述ADC电路之间,用于对所述激光探测 器输出的电信号进行放大;
[0059] 所述ADC电路对所述放大电路放大后的电信号进行采样,得到数字信号。
[0060] 所述断点检测模块具体包括逻辑阵列电路,或者单片机、处理器、微控器。
[0061 ] 所述激光发射器包括:激光发射光源及其驱动电路;
[0062] 所述驱动电路接收所述断点检测电信号,根据接收的电信号驱动所述激光发射光 源发射第三波长的光信号。
[0063] 所述激光探测器包括:光电二极管和TIA ;
[0064] 所述光电二极管接收从所述激光接收端口输出的光信号,向所述TIA输出相应的 响应电流;
[0065] 所述TIA根据接收的响应电流输出相应的电压信号。
[0066] 所述光模块的外接引脚包括:串口通信数据引脚和串口通信线时钟引脚。
[0067] 所述光路组件包括:单纤双向光电器件B0SA和波分多路复用器WDM ;
[0068] 其中,所述WDM的反射端口与所述B0SA的光纤接口相连,所述WDM的公共端口作 为所述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作为所述光路组件的上行光纤接 P ;
[0069] 所述B0SA的内部包括:2个同轴型镭射二极管模组T0-CAN和2个滤光片。2个 T0-CAN分别为:T0-CAN1、T0-CAN2 ;2个滤光片分别为:滤光片F1、滤光片F2 ;
[0070] 所述T0-CAN1与所述激光发射器光路相通,并与所述B0SA的光纤接口的光路同 轴;所述激光发射器中的激光发射光源与第一光学透镜被封装在所述T0-CAN1中;所述激 光发射光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过F2的透射耦合进光纤;其 中,F2镀有第三波长的反射膜和第三波长的透射膜;
[0071 ] 所述T0-CAN2与所述激光探测器光路相通,并与所述B0SA的光纤接口的光路相垂 直;所述激光探测器中的光电二极管与第二光学透镜被封装在所述T0-CAN2中;输入到所 述光路组件的第三波长的光信号,经F2的反射,F1的透射之后,后经第二光学透镜进入到 所述激光探测器中的光电二极管;其中,F1镀有第三波长的增透膜。
[0072] 本发明实施例由于在无源光网络系统的0LT与spilter之间串联了光时域检测仪 光模块,而光时域检测仪光模块可以透射通信光信号,并且发射断点检测光信号,根据反射 的断点检测光信号进行断点检测,确定断点位置;这样,在进行断点检测时,既不会影响无 源光网络中的通信信号,使得非断点处可以不受影响的通信;并且,在断点检测时不必断开 光纤网络系统,使得工作人员可以方便地进行断点检测。进一步,光时域检测仪光模块中的 电路成本较低,从而以低成本实现了无源光网络系统的断点检测。
附图说明
[0073] 图1为现有技术的光纤通信系统示意图;
[0074] 图2为现有技术的光纤断点检测示意图;
[0075] 图3为本发明实施例的光纤通信P0N系统示意图;
[0076] 图4为本发明实施例的光时域检测仪光模块内部结构示意图;
[0077] 图5为本发明实施例的无源光网络中光纤断裂示意图;
[0078] 图6、7为本发明实施例的激光探测器接收的光信号的示意图;
[0079] 图8a、8b为本发明实施例的光路组件的内部结构的示意图;
[0080] 图9为本发明实施例的激光发射器的内部结构示意图;
[0081] 图10为本发明实施例的激光探测器的内部结构示意图;
[0082] 图11为本发明实施例的电信号采样电路的内部结构示意图;
[0083] 图12为本发明实施例的断点检测模块内部结构框图。
具体实施方式
[0084] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举出优选实 施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为 了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以 实现本发明的这些方面。
[0085] 本申请使用的"模块"、"系统"等术语旨在包括与计算机相关的实体,例如但不限 于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如,模块可以是,但并不仅限于:处理 器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说,计 算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的 一个进程和/或线程内,一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计 算机之间。
[0086] 本发明实施例提供的光纤通信PON系统中,如图3所示,在光线路终端0LT301与 分光器spliter302之间串联了一个光时域检测仪光模块303。
[0087] 具体地,本发明实施例提供的无源光网络中包括:0LT301、spliter302、光时域检 测仪光模块303和光网络单元0NU304。
[0088] 其中,0LT301、spliter302以及光网络单元0NU304,分别与现有技术的P0N系统中 的 OLT、spliter 和 0NU 相同。
[0089] 光时域检测仪光模块303连接于0LT301与spliter302之间;也就是说,0LT301通 过光纤与光时域检测仪光模块303相连,光时域检测仪光模块303通过光纤与spliter302 相连。较佳地,光时域检测仪光模块303可以连接于靠近0LT301处。
[0090] 光时域检测仪光模块303的内部结构如图4所示,包括光路组件401、激光发射器 402、激光探测器403、断点检测模块404、电信号采样电路405。
[0091 ] 光路组件401包括4个端口,其中,两个端口分别与光纤相连,分别称为上行光纤 接口、下行光纤接口。光路组件401的上行光纤接口和下行光纤接口,分别作为光时域检测 仪光模块303的上行光纤接口和下行光纤接口。光时域检测仪光模块303的上行光纤接口 通过光纤与0LT301相连,光时域检测仪光模块303的下行光纤接口通过光纤与spliter302 相连。
[0092] 0LT301发射的第一波长的光信号(下行通信信号)经光纤进入光时域检测仪光模 块303的上行光纤接口,经光路组件401,从下行光纤接口进入光纤,在光纤中传输后,到达 spliter302〇
[0093] 0NU304发射的第二波长的光信号(上行通信信号)通过spliter302、光纤进入光时 域检测仪光模块303的下行光纤接口;之后,经光路组件401,从上行光纤接口进入光纤,在 光纤中传输后,到达0LT301。0LT301接收第二波长的光信号进行处理。
[0094] 由此可以看出,串接于0LT301与spliter302之间的光时域检测仪光模块303可 以透射P0N系统中的通信信号(包括第一波长的下行通信的光信号和第二波长的上行通信 的光信号),实现通信数据的传输;也就是说,光时域检测仪光模块303的存在并不会影响 P0N系统的通信。
[0095] 光时域检测仪光模块303用于在进行断点检测时,通过其下行光纤接口发射第三 波长的光信号,并从其下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号,将反射的第三波长的 光信号转换为电信号后进行采样,将采样得到的数字信号进行存储、分析,从而判断出断点 或故障点位置。
[0096] 光路组件401的另外两个端口分别为激光发射端口和激光接收端口。
[0097] 激光发射器402用于发射第三波长的光信号,该第三波长的光信号为用于检测断 点的光信号。光路组件401通过激光发射端口接收激光发射器402发射的光信号,并将激 光发射器402发射的光信号从下行光纤接口输出到光纤进行传输。具体地,激光发射器402 发射的第三波长的光信号经光路组件401的激光发射端口进入光路组件401,经光路组件 401耦合后从下行光纤接口进入到光纤进行传播。
[0098] 第三波长的光信号在P0N系统的光纤中传输,在光纤的断裂点或设备的故障处或 者其它地方被反射,被反射的第三波长的光信号在光纤中传输,返回到光路组件401后,光 路组件401从下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号,并将反射的第三波长的光信号 通过其激光接收端口输出到激光探测器403。具体地,反射的第三波长的光信号从光路组件 401的下行光纤接口进入到光路组件401,经光路组件401的分光作用,从光路组件401的 激光接收端口射出到激光探测器403。
[0099] 激光探测器403用于接收从光路组件401的激光接收端口输出的光信号,将接收 的光信号转换为相应的电信号输出。
[0100] 电信号采样电路405与激光探测器403相连,用于对激光探测器403输出的电信 号进行采样,得到数字信号,并发送给断点检测模块404。
[0101] 具体地,断点检测模块404在进行断点检测时,输出断点检测电信号到激光发射 器402,该断点检测电信号具体可以是固定周期的脉冲电信号。
[0102] 激光发射器402接收断点检测模块404发送的电信号(即断点检测电信号)后,并 将接收的电信号转换为第三波长的光信号进行发射;激光发射器402发射的第三波长的光 信号经光路组件401的激光发射端口进入光路组件401,经光路组件401耦合后从下行光纤 接口进入到光纤进行传播。
[0103] 第三波长的光信号在P0N系统的光纤中传输,在光纤的断裂点或设备的故障处或 者其它地方被反射,被反射的第三波长的光信号在光纤中传输,返回到光路组件401后,从 光路组件401的激光接收端口射出到激光探测器403。
[0104] 激光探测器403将接收(探测)的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出。
[0105] 电信号采样电路405对激光探测器403输出的电信号进行采样,采样的数字信号 发送给断点检测模块404。较佳地,电信号采样电路405对激光探测器403输出的电信号还 可进行放大处理,并对放大后的电信号再进行采样,输出采样的数字信号。
[0106] 断点检测模块404接收电信号采样电路405发送的数字信号,并进行存储;对存储 的数字信号进行分析,从而判断出断点或故障点位置。分析方法可以是:断点检测模块404 将从电信号采样电路405接收并存储的数字信号于预先存储的数字信号进行比对,根据比 对结果判断出断点或故障点位置。预先存储的数字信号是正常情况下,即无断点、无故障点 的情况下的反射信号的采样数字信号。
[0107] 激光探测器403接收的第三波长的光信号为反射信号,该反射信号可以反映出网 络光纤中的断点位置,在将反射的光信号转换为电信号并进行采样后,对采样的数字信号 进行分析既可判断出断点或故障点位置。由于,根据反射信号判断断点位置为本领域技术 人员所熟知的,此处仅简单介绍一下原理:
[0108] 如图5所示,光时域检测仪光模块到spliter之间,有一段10km长的光纤, spliter到0NU1之间的距离为lkm,spliter到0NU2之间的距离为2km,spilter到0NU3 之间的距离为l〇km,但是在7km处发生了光纤断裂。
[0109] 在进行断点检测时,光时域检测仪光模块的激光发射器402发射1625nm波长的光 信号,激光探测器403接收的光信号转换为电信号,并经电信号采样电路405采样为数字信 号存储到断点检测模块404中的信号,如图6所示。从图6所示的信号可以看出,在光时域 检测仪光模块距离l〇km处,由于spliter的反射,探测到一个菲尼尔反射峰,在11km处,探 测到0NU1的反射峰,在12km处,探测到0NU2的反射峰,在17km处,探测到光纤断裂造成的 反射峰。
[0110] 对比系统布局,正常情况的信号应该是:在光时域检测仪光模块距离l〇km处,由 于spliter的反射,探测到一个反射峰,在11km处,我们探测到0NU1的反射峰,在12km处, 我们探测到0NU2的反射峰,在20km处,探测到0NU3的反射峰。
[0111] 由此,可以判定是spliter到0NU3之间的线路出现了断点,该断点距离光时域检 测仪光模块17km。
[0112] 假设自光时域检测仪光模块发光之后,在T2时间点收到断点的反射峰(如图7所 示),那么断点处距离光线路终端光模块的距离根据如下公式1计算得到: rx./'
[0113] 公式 1) 2xn
[0114] 公式1中,c=3X10sm/s,为光速,n为光纤纤芯的折射率,d计算出来的数值就是断 点距离光线路终端光模块的距离。
[0115] 上述光路组件401的一种较佳的内部结构如图4所示:包括WDM (Wavelength Division Multiplex,波分复用器)411和环形器412。
[0116]WDM411具有三个端口,分别为公共端口( COM端口)、透射端口(Pass端口)、反射端 口(Reflect端口)。其中,WDM411的COM端口作为光路组件401的下行光纤接口接入光纤; WDM411的Pass端口作为光路组件401的上行光纤接口接入光纤;
[0117] WDM411的Reflect端口与环形器412相连。
[0118] 环形器412也具有三个端口,分别为第一端口、第二端口、第三端口。
[0119] 环形器412的第二端口与WDM411的Reflect端口光路相通:比如,环形器412的 第二端口与WDM411的Ref lect端口通过光纤相连,或者,两个端口直接相通。
[0120] 环形器412的第一端口与第三端口,分别作为光路组件401的激光发射端口和激 光接收端口。
[0121] 激光发射器402发射的第三波长的光信号经环形器412的第一端口进入光路组 件401的环形器412,从环形器412的第二端口射出,从WDM411的Reflect端口射入后,经 WDM411的COM端口进入光纤传输。
[0122] 从光纤中反射回来的第三波长的光信号,经WDM411的COM端口进入光路组件401, 并从WDM411的Reflect端口输出到环形器412,经环形器412的第三端口进入激光探测器 403〇
[0123] 进一步,光路组件401中还可包括滤光片413。滤光片413为第三波长光信号的增 透片,设置于环形器412的第三端口与激光探测器403之间,用于增透从环形器412的第三 端口输出的第三波长的光信号,并且隔离系统中的杂散波长。
[0124] 事实上,WDM411为了实现上述的功能,其COM端口为可以传输全波段的光信号的 端口,其Pass端口为可以透射第一、二波长光信号的端口,其Ref lect端口为反射第三波 长光信号的端口。例如,上述的第一波长具体为1490nm ;第二波长为1310nm ;第三波长为 1625nm,则Pass端口设计为透射1580nm以下波长光信号的端口,Reflect端口设计为反射 1610nm以上的波长光信号的端口。WDM411的具体指标如下表1所示:
[0125] 表 1
[0126]
Figure CN102957977BD00141
[0127] 显然,本领域技术人员还可以有多种方法实现上述光路组件401的功能;例如,另 一种方法设计的光路组件401如图8a所示,包括:2个T〇-CAN(Transistor Outline CAN, 同轴型镭射二极管模组)和2个滤光片。2个T0-CAN分别为:T0-CAN1、T0-CAN2。2个滤光 片分别为:滤光片F1、滤光片F2。
[0128] 光路组件401的上行光纤接口与下行光纤接口相对,分别接入光纤;
[0129] 同轴型镭射二极管模组T0-CAN1与激光发射器402光路相通,与上行光纤接口与 下行光纤接口的连线相垂直。具体地,激光发射器402中的激光发射光源与第一光学透镜 被封装到T0-CAN1中。激光发射光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过 F2的反射耦合进光纤。其中,F2镀有第三波长90%的透射和10%的反射膜。
[0130] 同轴型镭射二极管模组T0-CAN2与激光探测器403光路相通,与上行光纤接口与 下行光纤接口的连线相垂直。具体地,激光探测器403中的光电二极管与第二光学透镜被 封装到T0-CAN2中。从光纤输入到光路组件401的第三波长的光信号,经F1的反射后经第 二光学透镜进入到激光探测器403中的光电二极管。其中,F1镀有第三波长的增反膜。
[0131] 再一种方法设计的光路组件401如图8b所示,包括:B0SA (Bidirectional Optical SubassemblyAssemble,单纤双向光电器件)801 和 WDM802。
[0132] B0SA801 仅具有一个光纤接口,其内部包括:2 个 TO-CAN (Transistor Outline CAN,同轴型镭射二极管模组)和2个滤光片。2个T0-CAN分别为:T0-CAN1、T0-CAN2。2个 滤光片分别为:滤光片F1、滤光片F2。
[0133] B0SA801中的T0-CAN1与激光发射器402光路相通,与B0SA801的光纤接口的光 路同轴。具体地,激光发射器402中的激光发射光源与第一光学透镜被封装到T0-CAN1中。 激光发射光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过F2的透射耦合进光纤。 其中,F2镀有第三波长的反射膜和第三波长的透射膜,其中,F2上镀的反射膜和透射膜的 厚度比例可以根据实际情况确定;例如,可以是90%的反射膜和10%的透射膜,或者80% 的反射膜和20%的透射膜,或者50%的反射膜和50%的透射膜。
[0134] B0SA801中的T0-CAN2与激光探测器403光路相通,与B0SA801的光纤接口的光 路相垂直。具体地,激光探测器403中的光电二极管与第二光学透镜被封装到T0-CAN2中。 从光纤输入到光路组件401的第三波长的光信号,经F2的反射后和F1的增透之后,经第二 光学透镜进入到激光探测器403中的光电二极管。其中,F1镀有第三波长的增透膜。
[0135] WDM802的结构可以与上述的WDM411相同,此处不再详述;WDM802的反射端口与 B0SA801的光纤接口通过光纤相连,WDM802的公共端口作为所述光路组件的下行光纤接 口,WDM802的透射端口作为所述光路组件的上行光纤接口。
[0136] 上述的激光发射器402的内部结构如图9所示,具体可以包括:激光发射光源及其 驱动电路。驱动电路接收到断点检测模块404发送的电信号后,根据接收的电信号驱动激 光发射光源发射第三波长的激光。激光发射光源具体可以是1490nm的DFB (Distribute FeedBack Laser,分布反馈式激光器)发射光源。
[0137] 上述的激光探测器403的内部结构如图10所示,具体可以包括:光电二极管和 TIA。光电二极管具体可以是光模块中的APD(Avalanche Photo Diode,雪崩光电二极管), 也可以是光模块中的PIN光电二极管(在P、N结之间加进一个接近本征材料的I区,形成 PIN结构的半导体光电探测器)。光电二极管接收从所述激光接收端口输出的光信号后,向 TIA输出相应的响应电流Ipd,TIA (Tranimpedance Amplifier,跨阻放大器)接收响应电 流,根据接收的响应电流输出相应的差分电信号。光电二极管具体可以是1625nm的APD。
[0138] 上述的电信号采样电路405的内部结构如图11所示,具体可以包括:ADC(Analog to Digital Converter,模拟数字转换)电路1101。ADC电路1101用于对激光探测器403 输出的电信号进行采样,并将采样得到的数字信号发送给断点检测模块404进行存储。
[0139] 较佳地,电信号采样电路405还包括放大电路1102。放大电路1102连接于激光探 测器403与ADC电路之间,放大电路对激光探测器403输出的电信号进行放大,ADC电路对 放大电路放大后的电信号进行采样,将采样得到的数字信号发送给断点检测模块404进行 存储。
[0140] 上述的断点检测模块404,如图12所示,具体可以包括:断点检测信号生成单元 1201、控制单元1202、断点位置确定单元1203。
[0141] 具体地,控制单元1202用于与外部设备进行通信;控制单元1202在接收到外部设 备的断点检测指令后,控制断点检测信号生成单元1201输出断点检测电信号。
[0142] 断点位置确定单元1203在接收到电信号采样电路405发送的数字信号后,将接收 的数字信号进行存储,并对存储的数字信号进行分析后判断出断点或故障点的位置。
[0143] 断点位置确定单元1203将判断出的断点或故障点的位置发送给控制单元1202, 外部设备可以与控制单元1202通信,获取断点或故障点的位置。
[0144] 上述的断点检测模块404具体可以是由逻辑阵列电路实现,比如FPGA (Field Programmable Gata Array,现场可编程门阵列)、PAL (可编程阵列逻辑)等电路;或者,断点 检测模块404也可以通过如单片机、处理器、微控器等计算芯片来实现。
[0145] 事实上,上述的0LT301、spliter302以及光网络单元0NU304,分别与现有技术的 P0N系统中的0LT、spliter和0NU相同;
[0146] 也就是说,0LT301与现有技术的P0N系统中的0LT具有相同的功能,在P0N系统 中工作方式也相同;spliter302与现有技术的P0N系统中的spliter具有相同的功能,在 P0N系统中工作方式也相同;0NU304与现有技术的P0N系统中的0NU具有相同的功能,在 P0N系统中工作方式也相同。因此,本文此处不再赘述0LT301、spliter302以及0NU304的 结构和功能。
[0147] 光时域检测仪光模块303的外接引脚具体可以包括:
[0148] SDA引脚,即串口通信线数据引脚;
[0149] SCL引脚,即串口通信线时钟引脚;
[0150] GND 和 VCC 引脚。
[0151] 具体地,SDA引脚和SCL引脚与断点检测模块404相连,控制单元1202通过SDA引 脚和SCL引脚与外部设备进行通信。
[0152] 光时域检测仪光模块303的外接引脚的电接口可以采用插针式的4pin结构。
[0153] 本发明实施例由于在无源光网络系统的0LT与spilter之间串联了光时域检测仪 光模块,而光时域检测仪光模块可以透射通信光信号,并且发射断点检测光信号,根据反射 的断点检测光信号进行断点检测,确定断点位置;这样,在进行断点检测时,既不会影响无 源光网络中的通信信号,使得非断点处可以不受影响的通信;并且,在断点检测时不必断开 光纤网络系统,使得工作人员可以方便地进行断点检测。进一步,光时域检测仪光模块中的 电路成本较低,从而以低成本实现了无源光网络系统的断点检测。
[0154] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以 通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,如: R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0155] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1. 一种无源光网络,包括:光线路终端OLT、分光器spliter以及光网络单元ONU ;其 中,所述OLT发射第一波长的光信号,并接收所述ONU发射的第二波长的光信号;其特征在 于,所述光网络还包括:串联在所述光线路终端OLT和分光器spliter之间的光时域检测仪 光模块,其下行光纤接口通过光纤与所述分光器spliter相连,其上行光纤接口通过光纤 与所述光线路终端OLT相连; 所述光时域检测仪光模块用于透射第一波长和第二波长的光信号,以及,在进行断点 检测时,通过其下行光纤接口发射第三波长的光信号,并从所述下行光纤接口接收反射的 第三波长的光信号,将反射的第三波长的光信号转换为电信号后进行采样,将采样得到的 数字信号进行存储、分析,判断出断点或故障点位置;具体包括: 断点检测模块,用于在进行断点检测时,输出断点检测电信号; 激光发射器,用于接收所述断点检测电信号,并将接收的电信号转换为第三波长的光 信号进行发射; 光路组件,其包括上行光纤接口和下行光纤接口,分别作为所述光模块的上行光纤接 口和下行光纤接口;所述光路组件还包括激光发射端口,通过所述激光发射端口,所述光路 组件接收所述激光发射器发射的光信号,并将该光信号从其下行光纤接口输出;所述光路 组件还包括激光接收端口,以及所述光路组件从其下行光纤接口接收反射的第三波长的光 信号,并将所述反射的第三波长的光信号从其激光接收端口输出; 激光探测器,用于接收从所述激光接收端口输出的光信号,并将接收的光信号转换为 电信号输出; 电信号采样电路,用于对所述激光探测器输出的电信号进行采样,得到采样的数字信 号; 所述断点检测模块,用于接收并存储所述数字信号,对存储的数字信号进行分析,判断 出断点或故障点位置; 其中,所述光路组件包括:波分多路复用器WDM和环形器; 所述WDM的公共端口作为所述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作为所 述光路组件的上行光纤接口,所述WDM的反射端口与所述环形器的第二端口光路相通; 所述环形器的第一端口与第三端口,分别作为所述光路组件的激光发射端口和激光接 收端口;以及, 通过所述激光发射端口,所述光路组件接收的所述激光发射器发射的光信号进入所述 环形器,并从所述环形器的第二端口进入所述WDM,从所述WDM的公共端口输出; 所述光路组件从其下行光纤接口接收的反射的第三波长的光信号经所述WDM,从所述 环形器的第二端口进入所述环形器,并从所述环形器的第三端口输出。
2. 如权利要求1所述的光网络,其特征在于,所述光路组件还包括:滤光片; 所述滤光片为第三波长光信号的增透片,设置于所述环形器的第三端口与所述激光探 测器之间。
3. 如权利要求1所述的光网络,其特征在于,所述电信号采样电路具体为模拟数字转 换ADC电路。
4. 如权利要求3所述的光网络,其特征在于,所述电信号采样电路还包括:放大电路; 所述放大电路连接于所述激光探测器和所述ADC电路之间,用于对所述激光探测器输 出的电信号进行放大; 所述ADC电路对所述放大电路放大后的电信号进行采样,得到数字信号。
5. 如权利要求1所述的光网络,其特征在于,所述断点检测模块具体包括逻辑阵列电 路,或者单片机、处理器、微控器。
6. 如权利要求1所述的光网络,其特征在于,所述激光发射器包括:激光发射光源及其 驱动电路; 所述驱动电路接收所述断点检测电信号,根据接收的电信号驱动所述激光发射光源发 射第三波长的光信号。
7. 如权利要求1所述的光网络,其特征在于,所述激光探测器包括:光电二极管和 TIA ; 所述光电二极管接收从所述激光接收端口输出的光信号,向所述TIA输出相应的响应 电流; 所述TIA根据接收的响应电流输出相应的电压信号。
8. -种光时域检测仪光模块,所述光时域检测仪光模块串联在光线路终端OLT和分光 器spliter之间,包括: 断点检测模块,用于在进行断点检测时,输出断点检测电信号; 激光发射器,用于接收所述断点检测电信号,并将接收的电信号转换为第三波长的光 信号进行发射; 光路组件,其包括上行光纤接口和下行光纤接口,分别作为所述光模块的上行光纤接 口和下行光纤接口;所述光路组件还包括激光发射端口,通过所述激光发射端口,所述光路 组件接收所述激光发射器发射的光信号,并将该光信号从其下行光纤接口输出;所述光路 组件还包括激光接收端口,以及所述光路组件从其下行光纤接口接收反射的第三波长的光 信号,并将所述反射的第三波长的光信号从其激光接收端口输出; 激光探测器,用于接收从所述激光接收端口输出的光信号,并将接收的光信号转换为 电信号输出; 电信号采样电路,用于对所述激光探测器输出的电信号进行采样,得到采样的数字信 号; 所述断点检测模块,用于接收并存储所述数字信号,对存储的数字信号进行分析,判断 出断点或故障点位置; 其中,所述光路组件包括:波分多路复用器WDM和环形器; 所述WDM的公共端口作为所述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作为所 述光路组件的上行光纤接口,所述WDM的反射端口与所述环形器的第二端口光路相通; 所述环形器的第一端口与第三端口,分别作为所述光路组件的激光发射端口和激光接 收端口;以及, 通过所述激光发射端口,所述光路组件接收的所述激光发射器发射的光信号进入所述 环形器,并从所述环形器的第二端口进入所述WDM,从所述WDM的公共端口输出; 所述光路组件从其下行光纤接口接收的反射的第三波长的光信号经所述WDM,从所述 环形器的第二端口进入所述环形器,并从所述环形器的第三端口输出; 或者,所述光路组件包括:2个同轴型镭射二极管模组TO-CAN和2个滤光片; 所述2个TO-CAN分别为T0-CAN1、T0-CAN2 ;所述2个滤光片分别为Fl、F2 ; 所述光路组件的上行光纤接口与下行光纤接口相对; 所述TO-CANl与所述激光发射器光路相通,并与上行光纤接口与下行光纤接口的连线 相垂直;所述激光发射器中的激光发射光源与第一光学透镜被封装在所述TO-CANl中;所 述激光发射光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过F2的反射耦合进光 纤;其中,F2镀有第三波长90 %的透射和10 %的反射膜; 所述T0-CAN2与所述激光探测器光路相通,并与上行光纤接口与下行光纤接口的连线 相垂直;所述激光探测器中的光电二极管与第二光学透镜被封装在所述T0-CAN2中;输入 到所述光路组件的第三波长的光信号,经Fl的反射后经第二光学透镜进入到所述激光探 测器中的光电二极管;其中,Fl镀有第三波长的增反膜; 或者,所述光路组件包括:单纤双向光电器件BOSA和波分多路复用器WDM ; 其中,所述WDM的反射端口与所述BOSA的光纤接口相连,所述WDM的公共端口作为所 述光路组件的下行光纤接口,所述WDM的透射端口作为所述光路组件的上行光纤接口; 所述BOSA的内部包括:2个同轴型镭射二极管模组TO-CAN和2个滤光片,2个TO-CAN 分别为:T0-CAN1、T0-CAN2 ;2个滤光片分别为:滤光片F1、滤光片F2 ; 所述TO-CANl与所述激光发射器光路相通,并与所述BOSA的光纤接口的光路同轴;所 述激光发射器中的激光发射光源与第一光学透镜被封装在所述TO-CANl中;所述激光发射 光源发射的第三波长的光信号第一光学透镜射出后,经过F2的透射耦合进光纤;其中,F2 镀有第三波长的反射膜和第三波长的透射膜; 所述T0-CAN2与所述激光探测器光路相通,并与所述BOSA的光纤接口的光路相垂直; 所述激光探测器中的光电二极管与第二光学透镜被封装在所述T0-CAN2中;输入到所述光 路组件的第三波长的光信号,经F2的反射,Fl的透射之后,后经第二光学透镜进入到所述 激光探测器中的光电二极管;其中,Fl镀有第三波长的增透膜。
9. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,当所述光路组件包括波分多路复用器WDM 和环形器时,所述光路组件还包括:滤光片; 所述滤光片为第三波长光信号的增透片,设置于所述环形器的第三端口与所述激光探 测器之间。
10. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述电信号采样电路具体为模拟数字转 换ADC电路。
11. 如权利要求10所述的光模块,其特征在于,所述电信号采样电路还包括:放大电 路; 所述放大电路连接于所述激光探测器和所述ADC电路之间,用于对所述激光探测器输 出的电信号进行放大; 所述ADC电路对所述放大电路放大后的电信号进行采样,得到数字信号。
12. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述断点检测模块具体包括逻辑阵列电 路,或者单片机、处理器、微控器。
13. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述激光发射器包括:激光发射光源及 其驱动电路; 所述驱动电路接收所述断点检测电信号,根据接收的电信号驱动所述激光发射光源发 射第三波长的光信号。
14. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,所述激光探测器包括:光电二极管和 TIA; 所述光电二极管接收从所述激光接收端口输出的光信号,向所述TIA输出相应的响应 电流; 所述TIA根据接收的响应电流输出相应的电压信号。
15. 如权利要求8所述的光模块,其特征在于,其外接引脚包括:串口通信数据引脚和 串口通信线时钟引脚。
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