CN104536093B - 一种用于仿真监控pon系统的多通道合波切换设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，包括A型号波分复用器（1）、1×2光开关（4）、2×N光开关阵列（2）、B型号波分复用器阵列（3），所述A型号波分复用器的合波端与2×N光开关阵列（2）的一个公共端相连，所述1×2光开关（4）的公共端与2×N光开关阵列（2）的另一个公共端相连；所述A型号波分复用器（1）是三端口波分复用器；所述B型号波分复用器阵列（3）是多个四端口波分复用器组成的阵列，将信号分离至各端口用于PON传输链路的仿真监测，所述B型号波分复用器阵列（3）同2×N光开关阵列（2）的选择端相连，其端口数与2×N光开关阵列（2）的端口数相同；本发明装置可实现集中监测仿真。

Description

一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备

技术领域

本发明属于光通信领域，涉及一种多通道合波切换设备，特别涉及到用于在线仿真监控PON( Passive Optical Network，无源光网络)系统的多通道合波切换设备。

背景技术

随着光纤到户(FTTH)的进一步商用,敷设光纤的数量日益增多，覆盖范围越来越广，光纤光缆所承载的业务量也越来越大，一旦发生故障,将会给整个通信网络造成极大的损失。无源光网络(PON)以其高带宽、多业务接入、节省光纤便于维护等优势,成为 FTTH 的主要实现技术。PON的光分配网络(ODN)由无源器件组成，光分离器、光连接器和光缆等长期置于室外，很容易受到外界环境的影响而发生意外故障，如连接器损坏、光纤弯曲和光纤折断等。并且PON 分支光路庞大，PON系统设备数量众多，如不能及时准确地定位故，不仅会给通信造成困难，而且还会增加维护难度。同时，PON系统中OLT和ONU设备在出现故障或者需要在OLT中心机房对系统的各项性能指标仿真时，缺乏有效的手段和通道。有效的监测仿真系统既可以减少维护的成本还能提高网络的可靠性，丰富PON系统的运行维护手段，因此PON系统的设备性能仿真和线路质量监测是非常有必要。

在现有的PON系统中，对OLT设备和ONU设备的故障监控是通过OLT与ONU之间的通信协议实现监控上报，但是在OLT模块出现突发故障或者光线路故障时，监控上报的工作是无法实现的；对PON系统的上行和下行信号的监测是通过PON功率计监测光功率或者信号分析，由于PON系统信号的单纤双向特性，测试时将测试设备物理连接进系统，既需要需要中断上下行业务信号，也会介入插损，导致业务的中断；对PON系统的上行信号的仿真分析在工程现场进行非常困难，一般只能在实验室完成，因为如果在中心机房完成本地ONU仿真则需要，直接将OLT与仿真ONU相接，从而中断其他所有的业务造成用户损失，如果在远端的ODN网络之后进行ONU仿真则需要占用远端的ONU数量并且需要远端的施工配合；对线路质量的监测是通过PON的光缆监测系统进行周期性测试和触发性测试。

这方面的技术有：申请号为20081025150.1 的中国专利，描述了中心局端采用光开关、光耦合器和光纤分析仪，远端设置光纤光栅的方法来进行光链路质量监控。申请号201120318067.1，专利名称为：基于集中光测量下光纤总配线架在线测试横向12芯插盘，申请人：南京普住网络有限公司，中国联合网络通信有限公司北京市分公司，该技术用于监测PON系统的多通道合波。申请号201110374525.8，专利名称为：一种监测PON光链路非反射型故障的系统和方法，申请人：烽火通科技股份有限公司，该技术提用于解决PON系统高分支比时的故障定位难的问题。

以上专利提出的技术都是基于PON系统的监测设备、系统或者方法，主要用于PON系统的光纤线路质量监测，而没有针对PON系统的上下行光路信号的在线质量监测和设备的仿真进行考虑，不具备多路PON系统在线的从光纤线路、传输光信号到光收发设备的所有监测分析一次性解决。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在缺陷，提供一种用于在线仿真监测PON系统的多通道合波切换设备，本发明装置可以在一个平台上集中多路PON系统光纤线路的监测、传输光信号的监测到收发设备的仿真，实现集中监测仿真。

本发明采用技术方案是：

一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，包括A型号波分复用器、1×2光开关、2×N光开关阵列、B型号波分复用器阵列，所述A型号波分复用器是将通过2×N光开关阵列公共端口的ONU监测信号透射到ONU监测设备和将OTDR的监测信号复用到2×N光开关阵列指定光纤线路的三端口波分复用器；所述A型号波分复用器的合波端与2×N光开关阵列的一个公共端相连，所述1×2光开关的公共端与2×N光开关阵列的另一个公共端相连；所述B型号波分复用器阵列是多个四端口波分复用器组成的阵列，将信号分离至各端口用于PON传输链路的仿真监测，所述B型号波分复用器阵列同2×N光开关阵列的选择端相连，其端口数与2×N光开关阵列的端口数相同的。

所述A型号波分复用器为合波端口工作波长1260nm-1660nm、反射端口工作波长1260nm-1590nm、透射端口工作波长1610nm-1660nm的三端口波分复用器。

所述B型号波分复用器为合波端口工作波长1260nm-1660nm、第一反射端口工作波长1260nm-1590nm、透射端口工作波长1610nm-1660nm、第二反射端口工作波长1260nm-1590nm的四端口波分复用器。

所述2×N光开关阵列由第一1×N光开关和第二1×N光开关组成，第一1×N光开关和第二1×N光开关的通道选择切换保持同步。

所述第一1×N光开关的公共端与 A型号波分复用器的合波端相连，所述第一1×N光开关的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列中每个B型号波分复用器的透射端口相连；所述第二1×N光开关的公共端口与1×2光开关的公共端口相连，第二1×N光开关的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列中每个B型号波分复用器的第二反射端口相连。

所述B型号波分复用器的第一反射端口、透射端口、第二反射端口镀膜设置为具有1%-3%漏射率的漏射端口。

本发明的用于在线仿真监测PON系统的多通道合波切换设备其优点在于：

1、本发明设备采用全波段的波分复用器件，将多种测试信号波长与传输信号合波集成，设备不仅可以实现光纤线路质量的在线监测，还可以实现传输ONU上行和OLT下行光信号的在线监测，以及ONU设备的在线仿真；

2、本发明设备采用多通道的切换光开关可以实现多路监测仿真设备的复用，降低每一路的光纤线路监测成本；

3、本发明涉及的设备可以打造一个集中化的监测仿真平台，有效的提高PON系统的监测测量水平。

附图说明

图1是本发明装置的系统总体连接结构示意图；

图2是本发明装置采用的A型号WDM光路示意图；

图3是本发明装置采用的B型号WDM光路示意图；

图4是本发明OLT传输信号和OTDR测试信号在B型号WDM中的膜系示意图；

图5是本发明系统ONU设备的传输信号在B型号WDM中的膜系示意图；

图6是本发明仿真ONU设备的传输信号在B型号WDM中的膜系示意图；

图7是本发明OLT下行信号及监测光路示意图；

图8是本发明ONU上行信号及监测光路示意图；

图9是本发明仿真ONU的信号和监测光路示意图；

图10是本发明OTDR监测信号光路示意图；

其中：

1：A型号波分复用器；2：2×N光开关阵列；

21：第一1×N光开关；22：第二1×N光开关；

3：B型号波分复用器阵列；31：B型号第一波分复用器；

32：B型号第二波分复用器；33：B型号第三波分复用器；4：1×2光开关；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明的用于在线仿真监测PON系统的多通道合波切换设备是如何实现的。

A型号波分复用器时指本发明中的一种三端口波分复用器类型，如图2所示为其结构图：W1为合波端口，工作波长为1260nm至1660nm；W2为反射端口，工作波长为1260nm至1590nm；W3为透射端口，工作波长为1610nm至1660nm。A型号波分复用器主要用于PON传输信号与OTDR监测信号的合分波。

B型号波分复用器是指本发明中的一种四端口波分复用器类型, 如图3所示为结构图，图4、图5、图6为其膜系图：P1端口为合波端口，工作波长为1260nm至1660nm；P2为第一反射端口，工作波长为1260nm至1590nm；P3为透射端口，工作波长为1610nm至1660nm；P4为第二反射端口，工作波长为1260nm至1590nm。如膜系图所示，通过光学镀膜工艺，将第一反射端口P2、透射端口P3、第二反射端口P4镀膜成具有1%-3%的漏射率的漏射端口，将漏射光衰减控制为15dB。

B型号波分复用器阵列为多个相同的B型号波分复用器并列组成的阵列，其端口数N与2×N光开关阵列2的端口数N相同。

如图1所示，本发明的用于在线仿真监测PON系统的多通道合波切换设备包括有 A型号波分复用器1、2×N光开关阵列2、B型号波分复用器阵列3、1×2光开关4。所述A型号波分复用器的合波端与2×N光开关阵列2的一个公共端相连，所述1×2光开关4的公共端与2×N光开关阵列2的另一个公共端相连；所述A型号波分复用器1是将通过2×N光开关阵列2公共端口的ONU监测信号透射到ONU监测设备和将OTDR的监测信号复用到2×N光开关阵列2指定光纤线路的三端口波分复用器；所述B型号波分复用器阵列3是多个四端口波分复用器组成的阵列，将信号分离至各端口用于PON传输链路的仿真监测，所述B型号波分复用器阵列3同2×N光开关阵列2的选择端相连，其端口数与2×N光开关阵列2的端口数相同的。

该设备将传输在N路PON传输链路中的上/下行传输信号、OTDR信号进行合波、分波、通道切换，将不同的信号分离到不同的端口用于PON传输链路的仿真监测，以保证在需要时能够在线分析。 如图1、图2所示，所述的A型号波分复用器1的透射端口W3与OTDR线路监测端口相连，A型号波分复用器1的反射端口W2与ONU监测端口相连，A型号波分复用器1的合波端口W1与第一1×N光开关21的公共端口相连。A型号波分复用器1的作用是将通过第一1×N光开关21的公共端口的ONU监测信号透射到ONU监测设备中，并将OTDR的监测信号复用到第一1×N光开关21指定的光纤线路中。

所述的2×N光开关阵列2包括有第一1×N光开关21、第二1×N光开关22，两个光开关组成2×N的光开关阵列，用于选择不同的OLT通道。第一1×N光开关21的公共端口与A型号波分复用器1合波端口W1相连，第一1×N光开关21的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列3中每个B型号波分复用器的端口P3相连；第二1×N光开关22的公共端口与1×2光开关4的公共端口相连，第二1×N光开关22的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列3中每个B型号波分复用器的端口P4相连。

如图1、图3所示，所述的B型号波分复用器阵列3包括B型号第一波分复用器31、B型号第二波分复用器32、B型号第三波分复用器33等共N个B型号波分复用器。第N个B型号波分复用器P1端口与第N条PON链路的ODN侧相连，第n个B型号波分复用器P2端口与第n条PON链路的OLT侧相连, 第N个B型号波分复用器P3端口与第一1×N光开关21的第n个选择端口相连，第N个B型号波分复用器P3端口与第二1×N光开关22的第N个选择端口相连，即每个B型号波分复用器的端口与对应PON链路、第一1×N光开关21的选择端口、第二1×N光开关22的选择端口相连。

所述的1×2光开关4的公共端口与第二1×N光开关22的公共端口相连，1×2光开关4的a选择端口与OLT监测端口相连，1×2光开关4的b选择端口与ONU仿真端口相连。

如图7和图3、图4所示，PON系统的下行光信号监测实现方式：PON系统的下行1490nm波段和1550nm波段信号通过B型号波分复用器P2端口进入后, 反射的下行信号光从B型号波分复用器P1端口经由传输光缆和ODN到达用户终端ONU，保证OLT到ONU的下行信号光通讯正常；漏射的下行光信号从B型号波分复用器P4端口到达2×N光开关阵列2的第二1×N光开关22的选择端口，第二1×N光开关22切换选择端口与m2公共端口导通，1×2光开关4切换a选择端口与公共端口导通，漏射的下行光信号经由第二1×N光开关22和1×2光开关4到OLT监测端口，可实现对OLT下行光的性能监测，OLT监测端口性能监测可包括光功率、光谱、波长、信噪比等光传输信号的性能参数。

如图8和图3、图5所示，PON系统的上行光信号监测实现方式：PON系统的上行1310nm波段信号通过B型号波分复用器P1端口进入后,反射的上行光从B型号波分复用器P2端口到达OLT设备，保证ONU到OLT的上行信号光通讯正常；漏射的上行光信号从B型号波分复用器P3端口到达2×N光开关阵列2的第一1×N光开关21的选择端口，第一1×N光开关21切换选择端口与m1公共端口导通，漏射的上行光信号经由第一1×N光开关21到A型号波分复用器1的W1端口，然后通过A型号波分复用器1的内部光路反射到W2端口，再连接到ONU监测端口，可实现对ONU上行信号光的性能监测，ONU监测端口性能监测可包括光功率、光谱、波长、信噪比等光传输信号的性能参数。

如图9和图3、图6所示，PON系统的ONU仿真光信号监测实现方式：控制切换1×2光开关4的公共端口与b选择端口导通，ONU仿真设备的上行1310nm波段信号经过1×2光开关4进入第二1×N光开关22的m2公共端口，控制第二1×N光开关22切换选择端口与m2公共端口导通，仿真设备的上行1310nm波段信号到达B型号波分复用器P4端口，反射的仿真上行光从B型号波分复用器P3端口到达2×N光开关阵列2的第一1×N光开关21的选择端口，控制第一1×N光开关21切换选择端口与m1公共端口导通，反射的仿真上行光经由第一1×N光开关21的m1公共端口到到A型号波分复用器1的W1端口，然后通过A型号波分复用器1的内部光路反射到W2端口，A型号波分复用器1的W2端口连接到ONU监测端口，实现在本地对OLT与ONU信号的仿真通信；漏射的上行光从B型号波分复用器P2端口到达OLT设备，可保证仿真ONU到OLT的仿真上行信号光通讯正常。

如图10和图3、图4所示，PON系统的光纤线路监测实现方式：OTDR监测光信号由A型号波分复用器1的端口W3进入，从A型号波分复用器1的端口W1透射后与2×N光开关阵列2的第一1×N光开关21的m1公共端口相连，控制第一1×N光开关21切换选择端口与m1公共端口导通，监测光信号经由第一1×N光开关21的选择端口达到B型号波分复用器的P3端口，而后从B型号波分复用器的P1端口透射至传输光缆，监测光信号到光纤线路的终端，监测信号在传输的过程中由光纤的背向瑞利散射和菲涅尔反射组成的探测信号原途返回至OTDR探测端口，实现对光纤线路的质量检测。

基于图1 所示的在线仿真监测PON系统的多通道合波切换设备与使用环境的总体连接结构示意图，应用本发明装置提供的监测仿真方法具体包括如下步骤：

1）在PON传输系统开通前，介入本发明所述的多通道合波切换设备

在OTDR线路监测端口放置OTDR设备, 控制切换2×N光开关阵列2进行通道选择,测试指定OLT通道的光纤线路质量；

在ONU仿真端口放置ONU设备, 控制切换2×N光开关阵列2进行通道选择和控制切换1×2光开关4进行选择ONU仿真端口，测试OLT设备通信；

2）在PON传输系统开通后，介入本发明所述的多通道合波切换设备，在ONU监测端口放置ONU监测设备、在OTDR线路监测端口放置OTDR设备、在OLT监测端口放置OLT监测设备、在ONU仿真端口放置ONU设备，设备均可根据实际仿真测试需求配置：

PON传输系统传输正常时，控制切换2×N光开关阵列2进行通道选择和控制切换1×2光开关4进行选择OLT监测端口，可同时在线监测指定OLT通道的ONU上行传输信号性能、光纤线路质量、OLT下行传输信号性能，分析传输光信号的指标和线路的质量；

PON传输系统传输异常时，控制切换2×N光开关阵列2进行通道选择和控制切换1×2光开关4进行选择ONU仿真端口，先启动OTDR设备监测分析光纤线路质量，再启动ONU仿真设备与OLT设备建立通信，可综合判断PON传输系统的故障点和故障位置。

以上所说实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：包括A型号波分复用器(1)、1×2光开关(4)、2×N光开关阵列(2)、B型号波分复用器阵列(3)，所述A型号波分复用器(1)是将通过2×N光开关阵列(2)公共端口的ONU监测信号透射到ONU监测设备和将OTDR的监测信号复用到2×N光开关阵列(2)指定光纤线路的三端口波分复用器；所述A型号波分复用器的合波端与2×N光开关阵列(2)的一个公共端相连，所述1×2光开关(4)的公共端与2×N光开关阵列(2)的另一个公共端相连；所述B型号波分复用器阵列(3)是多个四端口波分复用器组成的阵列，将信号分离至各端口用于PON传输链路的仿真监测，所述B型号波分复用器阵列(3)同2×N光开关阵列(2)的选择端相连，其端口数与2×N光开关阵列(2)的端口数相同的；1×2光开关(4)的一个选择端口与OLT监测端口相连，1×2光开关(4)的另一个选择端口与ONU仿真端口相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：所述A型号波分复用器(1)为合波端口(W1)工作波长1260nm-1660nm、反射端口(W2)工作波长1260nm-1590nm、透射端口(W3)工作波长1610nm-1660nm的三端口波分复用器。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：所述B型号波分复用器为合波端口(P1)工作波长1260nm-1660nm、第一反射端口(P2)工作波长1260nm-1590nm、透射端口(P3)工作波长1610nm-1660nm、第二反射端口(P4)工作波长1260nm-1590nm的四端口波分复用器。

4.根据权利要求3所述的一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：所述2×N光开关阵列(2)由第一1×N光开关(21)和第二1×N光开关(22)组成，第一1×N光开关(21)和第二1×N光开关(22)的通道选择切换保持同步。

5.根据权利要求4所述的一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：所述第一1×N光开关(21)的公共端与A型号波分复用器(1)的合波端相连，所述第一1×N光开关(21)的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列(3)中每个B型号波分复用器的透射端口(P3)相连；所述第二1×N光开关(22)的公共端口与1×2光开关(4)的公共端口相连，第二1×N光开关(22)的多个选择端口依次与B型号波分复用器阵列(3)中每个B型号波分复用器的第二反射端口(P4)相连。

6.根据权利要求3所述的一种用于仿真监控PON系统的多通道合波切换设备，其特征在于：所述B型号波分复用器的第一反射端口(P2)、透射端口(P3)、第二反射端口(P4)镀膜设置为具有1％-3％漏射率的漏射端口。