CN105187120A - 一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置及方法，所述方法包括如下步骤：1）检查光接收机R2输出状态；2）如果光接收机R2输出状态为“测试通路忙”，重新进入1）步骤；3）如果光接收机R2输出状态为“测试通路闲”，发射测试通路占用信号；4）如果光接收机R2输出状态出现“测试通路忙”，重新进入1）步骤；5）如果光接收机R2输出状态保持为“测试通路闲”，进入OTDR测试状态；6）进入测试结束寂静期；7）测试结束后，重新接收OTDR测试命令。这种方法的优点是，通过在两端使用时分复用的方式实现了使用一个监测波长对超长距离光缆的监测。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，具体是一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置及方法。
背景技术
随着光通信的发展，光缆网络的规模急剧扩大，光缆在线监测系统在高效、快速维护光缆网络的工作中起着重要作用。光缆监测系统采用OTDR技术，通过监测光缆中光纤纤芯的衰减特性变化来发现被监测光缆的故障，并进行故障定位。
理论上，监测一根光纤只需要使用一个监测波长即可。例如，在离线监测模式下，只需在1310nm、1550nm、1625nm、1650nm波长中选择一个波长作为监测波长。但是，由于电路噪声原因，实际中使用的OTDR模块的测量动态范围是有限的，即便使用较宽的测试脉宽，如：5微秒，在1550nm监测波长的情况下，OTDR模块的测量动态范围只有45dB，如果是单端监测，通常能够监测的光缆长度小于150km。
如果监测大于150km的光缆，在离线监测模式下，一般采用双端监测方式，一端使用1550nm监测波长，另一端使用1625nm（或1650nm）监测波长，并在两端分别加入光信号滤波器，以隔离不同波长监测信号的互相干扰；或者是两端使用同一个监测波长，但两端各使用一根光纤。这样被监测的光缆长度可大于250km。
如果监测大于150km的光缆，又是要求工作于在线监测模式，情况要糟糕得多。因为超长距离的通信系统使用的通信波长窗口为1550nm波段（1520nm-1610nm），在这种情况下，监测波长只能在1625nm、1650nm中选择其一。如此一来，在线监测大于150km的光缆、采用双端监测方式时，不能简单地通过在两端分别加入光信号滤波器来隔离两端监测信号的互相干扰。
因此，在超长距离（150km-250km）的光缆在线监测系统中，解决只使用一个监测波长（1625nm或1650nm）进行双端监测的问题，是非常重要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置及方法。这种装置的优点是，监测两端使用完全相同的监测终端，以OTDR技术为基础，通过后向散射信号，获取光纤线路的衰减特性，进而对光纤光缆线路进行监测，能够实现使用一个监测波长对超长距离光缆的监测。这种方法的优点是，只需使用一个监测波长、一根光纤，通过时分方式，以OTDR技术为基础，分别在光缆两端对长达250km光缆进行监测，通过在两端使用时分复用的方式，降低超长距离光缆测试对OTDR动态范围的要求，使得在现有OTDR技术上，可以监测超长距离的光缆。
实现本发明的技术方案是：
一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，包括两个结构相同的监测终端，即A监测终端和B监测终端；
所述监测终端包括A/D控制及数据处理模块、光发射机、光方向耦合器、光接收机R1、光接收机R2和光分路器；
A/D控制及数据处理模块与光发射机、光接收机R1、光接收机R2连接，光分路器的一端接光接收机R1和光接收机R2，另一端与光方向耦合器连接，光发射机与光方向耦合器连接；
A监测终端的光方向耦合器与B监测终端的光方向耦合器分别连接被测光纤的两端。
所述的光方向耦合器为三端口光纤环行器或50：50分光比的1x2光纤分路器。所述的光接收机R1为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或PIN，用于接收被被测光纤散射或者反射回来的信号。
所述的光接收机R2为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或者PIN，用于接收对端发射的OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号；所述的光电探测器包括自动增益控制电路，以及带有窄带滤波器。
所述光分路器为10：90分光比的1x2光纤分路器。
一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的方法，包括如下步骤：
1）一端监测终端需要对被测光纤进行OTDR测试时，检查光接收机R2输出状态；
2）如果光接收机R2输出状态为“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
3）如果光接收机R2输出状态为“测试通路闲”，延迟0.15s后发射0.85s时长的测试通路占用信号；同时在0.5s内连续监测光接收机R2输出状态；
4）如果0.5s内光接收机R2输出状态出现“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
5）如果0.5s内光接收机R2输出状态保持为“测试通路闲”，本终端对测试通路占用成功，延迟0.55s后进入OTDR测试状态；
6）OTDR测试状态结束后，进入测试结束寂静期，即：12s内本终端既不发射OTDR测试脉冲也不发射测试通路占用信号；
7）测试结束寂静期结束后，重新接收OTDR测试命令。
所述的测试通路占用信号是占空比为40%-60%的脉冲信号或正弦波信号，峰值电平为–15dBm-10dBm。
与一般OTDR模块相比，多出的光接收机R2用于接收对端OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号。
控制及数据处理模块控制光发射机发射OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号，光发射机输出的光信号通过光方向耦合器进入到被测光纤（如果是工作在在线监测模式，光发射机输出的光信号则是通过光方向耦合器后经过一个波分复用器后再进入到被测光纤）；从被测光纤（如果是工作在在线监测模式，则是再经过一个波分复用器）来的光信号进入光方向耦合器后被送到光分路器。光分路器将90%的光信号送到光接收机R1，将10%的光信号送到光接收机R2；光接收机R1的输出信号经过A/D转换后送到控制及数据处理模块中进行处理；光接收机R2将测试通路占用状态信号送到控制及数据处理模块中进行处理。
这种装置在工作时，和传统的光缆监测系统的在工作步骤上有所不同，它在向被测光纤发送测试脉冲之前，需要先经过测试通路占用步骤，确定测试通路处于空闲状态时，才能向被测光纤发送OTDR测试脉冲，以获取后向散射信号；而且，当本次测试结束后，需要进入一个测试寂静期。
这种装置的优点是，监测两端使用完全相同的监测终端，以OTDR技术为基础，通过后向散射信号，获取光纤线路的衰减特性，进而对光纤光缆线路进行监测，实现了使用一个监测波长对超长距离光缆的监测。
这种方法的优点是，只需使用一个监测波长、一根光纤，通过时分方式，以OTDR技术为基础，分别在光缆两端对长达250km光缆进行监测，通过在两端使用时分复用的方式，降低超长距离光缆测试对OTDR动态范围的要求，使得在现有OTDR技术上，可以监测超长距离的光缆。
附图说明
图1为实施例中超长距离光缆监测的装置使用时的结构示意图；
图2为实施例中A监测终端测试及通路占用流程示意图；
图3为实施例中B监测终端测试及通路占用流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述说明，但不是对本发明限定。
实施例：
参见图1，本实施例由A、B两个监测终端组成，A、B两个监测终端原理结构相同，但电路参数不同。
一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，包括两个结构相同的监测终端，即A监测终端和B监测终端，
所述监测终端包括A/D控制及数据处理模块、光发射机、光方向耦合器、光接收机R1、光接收机R2和光分路器；
A/D控制及数据处理模块与光发射机、光接收机R1、光接收机R2连接，光分路器的一端接光接收机R1和光接收机R2，另一端与光方向耦合器连接，光发射机与光方向耦合器连接；
A监测终端的光方向耦合器与B监测终端的光方向耦合器分别连接被测光纤的两端。
所述的光方向耦合器为三端口光纤环行器或50：50分光比的1x2光纤分路器。所述的光接收机R1为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或PIN，用于接收被被测光纤散射或者反射回来的信号。
所述的光接收机R2为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或者PIN，用于接收对端发射的OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号；所述的光电探测器包括自动增益控制电路，以及带有窄带滤波器。
所述光分路器为10：90分光比的1x2光纤分路器。
控制及数据处理模块控制光发射机发射OTDR测试脉冲信号或者测试通路占用信号，光发射机输出的光信号通过光方向耦合器进入到被测光纤，如果是工作在在线监测模式，光发射机输出的光信号则是通过光方向耦合器后经过一个波分复用器后再进入到被测光纤；从被测光纤（如果是工作在在线监测模式，则是再经过一个波分复用器）来的光信号进入光方向耦合器后被送到光分路器，光分路器将90%的光信号送到光接收机R1，将10%的光信号送到光接收机R2；光接收机R1的输出信号经过A/D转换后送到控制及数据处理模块中进行处理；光接收机R2将测试通路占用状态信号送到控制及数据处理模块中进行处理。
光发射机在发射OTDR测试脉冲信号时，光脉冲信号为低占空比的脉冲信号，脉冲周期为1ms-4ms，光脉冲信号峰值电平可高达20dBm；而发射测试通路占用信号时，光信号为40%-60%占空比的脉冲信号或者为正弦波信号，周期为A端1.0000ms或者B端0.66667ms，峰值电平为–15dBm-10dBm。
光接收机R1为互阻接收机，用于OTDR测试，接收被被测光纤散射或者反射回来的信号。光接收机R1的光电探测器采用APD或者PIN，从性能角度考虑，采用APD光电探测器。
光接收机R2用于接收对端发射的OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号，分别检测是否接收到OTDR测试脉冲信号和测试通路占用信号。光接收机R2具备自动增益控制功能，并带有3dB带宽：1Hz-10Hz的窄带滤波器，A终端的窄带滤波器的中心频率：1500Hz，B终端的窄带滤波器的中心频率：1000Hz。光接收机R2的光电探测器采用APD或者PIN，从成本角度考虑，采用PIN光电探测器。当检测到OTDR测试脉冲信号或者测试通路占用信号的幅度值大于阈值时，输出状态为“测试通路忙”，否则输出状态为“测试通路闲”。
参见图2、图3，
一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的方法，包括如下步骤：
1）一端监测终端需要对被测光纤进行OTDR测试时，检查光接收机R2输出状态；
2）如果光接收机R2输出状态为“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
3）如果光接收机R2输出状态为“测试通路闲”，延迟0.15s后发射0.85s时长的测试通路占用信号；同时在0.5s内连续监测光接收机R2输出状态；
4）如果0.5s内光接收机R2输出状态出现“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
5）如果0.5s内光接收机R2输出状态保持为“测试通路闲”，本终端对测试通路占用成功，延迟0.55s后进入OTDR测试状态；
6）OTDR测试状态结束后，进入测试结束寂静期，即：12s内本终端既不发射OTDR测试脉冲也不发射测试通路占用信号；
7）测试结束寂静期结束后，重新接收OTDR测试命令。
所述的测试通路占用信号是占空比为40%-60%的脉冲信号或正弦波信号，峰值电平为–15dBm-10dBm。
Claims (7)
1.一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，其特征是，包括两个结构相同的监测终端，即A监测终端和B监测终端，
所述监测终端包括A/D控制及数据处理模块、光发射机、光方向耦合器、光接收机R1、光接收机R2和光分路器；
A/D控制及数据处理模块与光发射机、光接收机R1、光接收机R2连接，光分路器的一端接光接收机R1和光接收机R2，另一端与光方向耦合器连接，光发射机与光方向耦合器连接；
A监测终端的光方向耦合器与B监测终端的光方向耦合器分别连接被测光纤的两端。
2.根据权利要求1所述的使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，其特征是，所述的光方向耦合器为三端口光纤环行器或50：50分光比的1x2光纤分路器。
3.根据权利要求1所述的使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，其特征是，所述的光接收机R1为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或PIN。
4.根据权利要求1所述的使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，其特征是，所述的光接收机R2为互阻接收机，互阻接收机中的光电探测器采用APD或者PIN。
5.根据权利要求1所述的使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的装置，其特征是，所述光分路器为10：90分光比的1x2光纤分路器。
6.一种使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的方法，其特征是，包括如下步骤：
1）一端监测终端需要对被测光纤进行OTDR测试时，检查光接收机R2输出状态；
2）如果光接收机R2输出状态为“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
3）如果光接收机R2输出状态为“测试通路闲”，延迟0.15s后发射0.85s时长的测试通路占用信号；同时在0.5s内连续监测光接收机R2输出状态；
4）如果0.5s内光接收机R2输出状态出现“测试通路忙”，延迟Ti时间后重新进入1）步骤，其中Ti在下列值中随机取值：：1s、2s、3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s；
5）如果0.5s内光接收机R2输出状态保持为“测试通路闲”，本终端对测试通路占用成功，延迟0.55s后进入OTDR测试状态；
6）OTDR测试状态结束后，进入测试结束寂静期，即：12s内本终端既不发射OTDR测试脉冲也不发射测试通路占用信号；
7）测试结束寂静期结束后，重新接收OTDR测试命令。
7.根据权利要求6所述的使用一个监测波长实现超长距离光缆监测的方法，其特征是，所述的测试通路占用信号是占空比为40%-60%的脉冲信号或正弦波信号，峰值电平为–15dBm-10dBm。
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