CN103441795A - 一种光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法 - Google Patents

Abstract

一种光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法，属于光纤通信技术领域。本发明在现有的光纤传输设备下，在主从站之间增加一组双纤变单纤传输复用设备，同时在主站和从站的时间服务器中加入时延在线监测算法，即可实现对光纤传输时延的在线监测。首先对主、从站设备的时延值进行检测，然后进行主站和从站之间的往返环回测量，再进行光纤传输链路时延值的多次重复测量和统计平均，最后计算光纤传输时延值。本发明能够使主从站之间的光纤时延值的测量精度≤1ns，与光纤时延自动锁定及均衡补偿技术集成应用，能够将光纤传输的时延变化控制在1ns/天～10ns/天的范围之内，可以广泛应用于高精度的光纤时间传递和光纤时延补偿。

Description

一种光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法。

背景技术

光通信网络中光纤传输的时间延迟除了与光缆长度有关，还与光纤自身老化、环境温度变化等因素导致的光纤长度波动相关。光纤长度波动是一种极其缓慢的变化，致使光纤传输时延产生缓慢的变化，它将导致承载时间同步支撑网（特高精度时间频率基准）的光传输网络产生漂移误差和累积漂移误差，可能引起数据传输的滑码、误码。

针对光通信网络中光纤传输时延的测量和修正，目前在工程实施和工程维护中的做法大部分采用离线一次性测量和离线一次性补偿及修正。例如Time Rule GPS共视测量系统。该离线的时延测量和补偿方法，通过对传输光路的侵入式测量（测试期间需要占用传输光路，中断实时在网业务），实现较高精度（优于±100ns）的时延测试，从而提供给时间同步服务器，作为参考时延参数进行时延修正，待修正过程完成后在网业务才能恢复。该离线测量和补偿光纤传输时延的方式主要有两个弊端：第一、测量过程需要中断在网业务，原因在于测量光纤时延所使用的是离线单体设备；第二、每1～3月需要重复进行时延测试和补偿操作，原因在于测试过程是对较短时间内的时延变化检测和一次性补偿，长期的时延波动变化依然存在。该种光纤传输时延测量和补偿技术，单一地调整了短期光纤时延，没有从本质上对光纤传输时延的长期波动变化进行检测和补偿。此外，工程的维护费用也会随着重复测量和重新修正补偿而不断增加。

迄今为止，尚未见到将在线测量技术直接应用于光纤传输时延测量的报道。本发明公开了一种将在线测量技术应用于光纤传输时延测量的方法，利用主从同步时钟自身的优异性能，通过往返对比测量数据码流的时间对比，可以精确测量主从站之间的光纤传输时延值，实现光纤时延的在线监测。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前在光通信网络的工程实施和维护中，针对光纤传输时延测量采用离线一次性测量和一次性补偿技术，存在着需要暂时中断业务、需要定期重复测量和补偿、工作量大且费时等问题，提供一种更精准、更方便的光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法。本发明提出的光纤传输时延在线监测方法，在现有的光纤传输设备SDH体系下，不需要额外增加专用的精密测试仪表，只需要在主从站之间（即两个待测站点之间）增加一组双纤变单纤传输复用设备，同时在主站和从站的时间服务器中加入时延在线监测算法，便可以完成对光纤时延的在线监测。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法，用于在线监测光通信网络中两个相邻站点之间的光纤传输时延；将光通信网络中两个相邻站点分别定义为主站和从站，首先在主站和从站的光纤传输设备和连接主站和从站的光缆之间分别增加一个双纤变单纤传输复用设备，然后进行光纤传输时延的在线监测，包括以下步骤：

步骤1：分别对主站传输设备和从站传输设备的时延进行自检，测量出主站传输设备的传输时延自校值T_主和从站传输设备的传输时延自校值T_从。所述主站传输设备包括主站时钟设备、主站光传输设备、主站双纤变单纤传输复用设备，所述从站传输设备包括从站时钟设备、从站光传输设备、从站双纤变单纤传输复用设备。

步骤2：进行测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量。即测出测量数据码流从主站原点出发，顺序经过主站传输设备、待测光纤、从站传输设备、待测光纤和主站传输设备，再回到主站原点所经过的光纤链路的传输时延值，记为TIE(t)。所述待测光纤为待测传输时延的光纤，测量数据码流从主站到从站时经过的待测光纤与测量数据码流从从站返回主站时经过的待测光纤为连接主站和从站的光缆中的同一根光纤。

步骤3：重复执行步骤2多次，进行测量数据码流在主站和从站之间往返多次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的统计平均值Tao。

其中N为测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数。

步骤4：计算连接主站和从站的光缆中待测传输时延的光纤的传输时延T，

需要进一步说明的是，为了提高光纤传输时延的测量精度，步骤3中测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数N最好大于等于10000，即至少进行10000次以上的重复测量后取平均值Tao。

本发明的有益效果是：

本发明解决了目前光纤时延测量采用离线测量在工程实施和维护中存在的工作量大且费时等问题，增强了光纤传输时延测量的实时性和准确性，提供了一种更精准、更方便的光纤传输时延在线监测方法。

与现有的光纤时延测量技术相比，本发明可以实时地、准确地测量出光通信网中运行的光缆的每一根光纤（主站→从站之间）的在当前时刻段、当前运行环境下的实际时延值T。当从站时钟正确准确地跟踪锁定到主站时钟的时间频率基准后，利用主从同步时钟自身的优异性能，进行往返对比测量数据码流的时间对比，可以使主从站之间的光纤时延值的测量精准度≤1ns。该方法与光纤时延自动锁定及均衡补偿技术集成应用，可以将光纤传输的时延变化牢牢地控制在1ns／天～10ns／天的范围之内。该方法适用的光传输设备包括但不限于SDH(Synchronous Digital Hierarchy，光同步数字体系)和SONET(Synchronous Optical Network，同步光纤网络)。

附图说明

图1是本发明提供的光纤时延在线监测方法实施例中光传输链路示意图。

图2是本发明提供的光通信网络中光纤传输时延在线监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

参见图1，本发明涉及的光纤时延在线监测方法，在现有的光纤传输系统SDH体系下，不需要额外增加专用的测试仪表，只需要在主从站之间增加一组双纤变单纤传输复用设备，同时在主站和从站的时间服务器中加入时延在线监测算法，便可以完成对光纤时延的在线监测。

本实施例涉及的光纤传输距离（光缆长度）为50km，但本发明不受上述实施例的限制，本发明适于各种长度的光纤传输距离。本实施例涉及的光纤时延在线监测设备包括主站时钟设备、主站光传输设备、主站双纤变单纤传输复用设备、从站时钟设备、从站光传输设备、从站双纤变单纤传输复用设备。

参见图1，各设备说明如下：

A1：主站时钟设备（美国FEI公司FE-5650A铷原子钟）：具备高等级时钟（铯钟或铷原子钟），溯源至UTC时间基准，守时性能优于从站时钟10倍以上；X₁₁是频率同步输出接口（满足E1传输，2MHz标准）；X₁₂是往返对比测量数据码流输出接口（满足E1传输，2MBits标准）；Y₁₃是往返对比测量数据码流输入接口（满足E1传输，2MBits标准）。

A2：主站光传输设备（大唐电信公司SDH光传输设备TranSmart-SCT600）：SDH或其它光传输设备，能进行数据码流的透明传递。Y₁₁是频率同步输入接口（满足E1传输，2MHz标准）；Y₁₂是往返对比测量数据码流输入接口（满足E1传输，2MBits标准）；X₁₃是从站返回发送的往返对比测量数据码流输出接口（满足E1传输，2MBits标准）；X₂₁为光路输出接口、Y₂₂是光路输入接口。

A3：主站双纤变单纤传输复用设备（成都泰富通信公司波分复用设备TFDX-1）：Y₂₁为双纤侧光路输入接口、X₂₂是双纤侧光路输出接口；X₃₁为单纤侧的光路输出（输入）接口。

A4：从站双纤变单纤传输复用设备（与主站型号相同）：Y₃₁为单纤侧的光路输出（输入）接口；X₄₁为双纤侧光路输出接口；Y₄₂为双纤侧光路输入接口。

A5：从站光传输设备（与主站型号相同），X₄₂为光路输出接口；Y₄₁是光路输入接口；X₅₁是T4导出频率输出接口（满足E1传输，2MHz标准）；X₅₂为主站经过光纤传递后的往返对比测量数据码流输出接口（满足E1传输，2MBits标准）；Y₅₃是从站返回发送的往返对比测量数据码流输出接口（满足E1传输，2MBits标准）。

A6：从站时钟设备（大唐电信公司SDH TranSmart-SCT600网元时钟），一般选用比主站时钟等级低的受控时钟设备；Y₅₁为T4导出频率输入接口（满足E1传输，2MHz标准）；Y₅₂是主站传递到从站的往返对比测量数据码流输入接口（满足E1传输，2MBits标准）X₅₃是从站返回发送的往返对比测量数据码流输入接口（满足E1传输，2MBits标准）。

参见图1，各设备之间的连接说明如下：

A3→A4：主站与从站通过长度为50Km的单根光纤进行通信连接。

X₁₁→Y₁₁，X₁₂→Y₁₂，X₁₃→Y₁₃，X₅₁→Y₅₁，X₅₂→Y₅₂，X₅₃→Y₅₃采用电缆线连接。

X₂₁→Y₂₁，X₂₂→Y₂₂，X₄₁→Y₄₁，X₄₂→Y₄₂，采用室内光纤接头光缆连接。

将光通信网络中两个相邻站点分别定义为主站和从站，首先在主站和从站的光纤传输设备和连接主站和从站的光缆之间分别增加一个双纤变单纤传输复用设备，然后进行光纤传输时延的在线监测，包括以下步骤：

步骤1：分别对主站传输设备和从站传输设备的时延进行自检，测量出主站传输设备的传输时延自校值T_主和从站传输设备的传输时延自校值T_从。主站所在基站（或机房）内的A1、A2、A3设备和从站基站（或机房）内的A6、A5、A4设备进行各自的自我校验，即各自精准地测量出A1→A3的传输时延自校值T_主、A6→A4的传输时延自校值T_从。

步骤2：进行测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量。从主站往返对比测量数据码流从原点触发，顺序经过A1的X₁₂→A2的Y₁₂→A2的X₂₁→A3的Y₂₁→A3的→X₃₁→50公里光缆→A4的Y₃₁→A4的X₄₁→A5的Y₄₁→A5的X₅₂→A6的Y₅₂→往返对比测量数据码流的时间对比点→A6的X₅₃→A5的Y₅₃→A5的X₄₂→A4的Y₄₂→A4的Y₃₁→50公里光缆→A3的X₃₁→A3的X₂₂→A2的Y₂₂→A2的X₁₃→A1的Y₁₃→返回到主站往返对比测量数据码流的时间对比原点，通过对比得到整个光纤传输链路上的时延值TIE(t)。

步骤3：重复执行步骤2多次，进行测量数据码流在主站和从站之间往返多次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的统计平均值Tao；

其中N为测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数；

步骤4：计算连接主站和从站的光缆中待测传输时延（50km光纤）的光纤的传输时延T，

正常情况下，经过上述步骤一至步骤三测量和计算得到的50Km光纤时延值≤1ns。

需要进一步说明的是，为了提高光纤传输时延的测量精度，步骤3中测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数N最好大于等于10000，即至少进行10000次以上的重复测量后取平均值Tao。

此实施例通过一系列的措施实现了光纤时延的在线监测，解决了目前光纤时延测量采用离线测量在工程实施和维护中存在的工作量大且费时等问题，提高了光纤传输时延值测量的实时性和准确性。

以上显示和说明了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，但本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本行业的技术人员还可以做出各种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法，用于在线监测光通信网络中两个相邻站点之间的光纤传输时延；将光通信网络中两个相邻站点分别定义为主站和从站，首先在主站和从站的光纤传输设备和连接主站和从站的光缆之间分别增加一个双纤变单纤传输复用设备，然后进行光纤传输时延的在线监测，包括以下步骤：

步骤1：分别对主站传输设备和从站传输设备的时延进行自检，测量出主站传输设备的传输时延自校值T_主和从站传输设备的传输时延自校值T_从；所述主站传输设备包括主站时钟设备、主站光传输设备、主站双纤变单纤传输复用设备，所述从站传输设备包括从站时钟设备、从站光传输设备、从站双纤变单纤传输复用设备；

步骤2：进行测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量；即测出测量数据码流从主站原点出发，顺序经过主站传输设备、待测光纤、从站传输设备、待测光纤和主站传输设备，再回到主站原点所经过的光纤链路的传输时延值，记为TIE(t)；所述待测光纤为待测传输时延的光纤，测量数据码流从主站到从站时经过的待测光纤与测量数据码流从从站返回主站时经过的待测光纤为连接主站和从站的光缆中的同一根光纤；

步骤3：重复执行步骤2多次，进行测量数据码流在主站和从站之间往返多次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的统计平均值Tao；

其中N为测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数；

步骤4：计算连接主站和从站的光缆中待测传输时延的光纤的传输时延T，

2.根据权利要求1所述的光通信网络中光纤传输时延的在线监测方法，其特征在于，步骤3中测量数据码流在主站和从站之间往返一次的光纤链路的传输时延值TIE(t)的环回测量次数N大于等于10000。

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