CN105743568B - 一种pon系统中光纤链路检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无源光网络PON系统用于光纤链路检测的方法及其装置，局端使用一个测试设备生成稳定的波长可调谐的、用于执行光时域反射测试所需的光测试信号导入主干光纤；在远程节点中，于若干分支光纤链路上设置波长闭塞以阻止特定波长光信号通过；局端测试设备通过波长调谐于不同时段输出不同波长的光测试信号，并获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性，从而可判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。本发明能在维持远程节点无源的前提下有效地检测PON网络主干光纤以及分支光纤的链路特性，具有低成本、低复杂度以及高动态范围的特点。

Description

一种PON系统中光纤链路检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域的，尤其涉及一种PON(无源光网络)系统中光纤链路检测方法及其装置。

背景技术

PON(无源光网络)系统作为下一代接入网的主要形式，在光纤网络通信中占有重要的地位，其采用P2MP(点到多点)结构的单纤双向光接入网,现有PON网络系统主要有三部分构成，即：光线路终端OLT，光分配网络ODN和光网络用户单元ONU。由于分支光纤比较多，覆盖范围比较大，因此，研究如何对无源光网络进行故障检测是非常有必要的。

通常被用于检测光路特性的OTDR(光时域反射仪)，其原理是将激光光源和检测器组合在一起以提供光纤链路的内视图。激光光源发送脉冲到光纤中，检测器接收光链路瑞利背向散射和菲涅尔反射产生的光，多次取样平均化并执行信号处理，除了计算总链路长度、总链路损耗、光回损(ORL)和光纤衰减外，还可以检测到至不同的光链路或光元件的耦合位置，以及光路上的任何缺陷和反射等等，并且现在应用广泛且经济上可行。

然而，传统的OTDR主要应用在骨干网、城域网中进行点到点测试，将其用在包括从OLT(光纤线路终端)到用户ONU(光网络单元)的无源元件的P2MP配置的PON中存在困难，尤其是很难获得分支光纤链路测试特性。

以TDM-PON情形为例，在远程节点中需要使用光功率分配器，并且用户信道的各个分支光纤处反射和返回的光信号通过光功率分配器被耦合至馈送光纤，此事实导致OTDR接受到的是所有分支光纤散射信号的叠加，因此，传统的OTDR很难分辨哪个分支光纤发生故障以及故障的具体位置。

发明内容

本发明旨在提供本发明旨在提供一种无源光网络PON系统用于光纤链路检测的方法,其包括：局端生成稳定的波长可调谐的、用于执行光时域反射测试所需的光测试信号导入主干光纤；在远程节点中，于分支光纤链路上设置波长闭塞以阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号通过。局端通过波长调谐于不同时段输出不同波长的光测试信号，并获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。

优选地，局端于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号，根据接收到的光反射信号分别获得特定波长与参考波长的光时域反射测试特性并进行比较，从而判断对应于该特定波长的分支光纤链路特性。

根据本发明的一个方面,这里提供一种用于无源光网络PON系统中光纤链路检测的通信装置，其包括：光时域反射装置，用于产生执行光时域反射测试所需的光测试信号，并根据接收到的不同波长位置的光反射信号判断特定分支光纤链路特性；第一光电转换单元，将所述光时域反射装置产生的光测试信号转换成第一电信号；可调谐波长生成装置，将所述第一电信号调制于指定波长位置、输出稳定的光测试信号；耦合装置，用于输出波长可调谐光测试信号至主干光纤，并将相应波长位置的反射光信号反馈至光时域反射单元进行测试。

优选地，可调谐波长生成装置包括：反射式半导体放大器,产生放大自发辐射宽带光源，对所述第一电信号进行调制；可调谐光滤波器件，用于选择特定波长位置的光测试信号输出；反馈装置，用于调节和稳定反射式半导体放大器的光功率输出。

前述反馈装置包括：光分支器，将可调谐光滤波器件输出的特定波长位置的光测试信号进行功率分配；第二光电转换单元，用于将光分支器输出的部分光测试信号转换成为第二电信号；控制装置，基于所述第二电信号控制所述反射式半导体放大器输出稳定的光测试信号。

优选地，前述可调谐波长生成装置于不同时段输出不同波长的光测试信号，光时域反射装置根据接收到的光反射信号获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。

亦或前述可调谐波长生成装置于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号；光时域反射装置根据接收到的光反射信号分别获得特定波长的光时域反射测试特性、并与参考波长的光时域反射测试特性进行比较，从而判断特定分支光纤链路特性。

根据本发明的另外一个方面,这里提供一种无源光网络PON系统中远程节点，其包括：光分支器，将来自主干光纤的光信号分配至若干分支光纤链路；若干波长闭塞装置，分别设置于所述若干分支光纤链路中，阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号通过。

优选地，前述波长闭塞装置包括：第一光环形器件，其第二端口与光分支器相连，将光测试信号通过第三端口馈送至光光隔离器，并将来自第二光环形器件的光反射信号通过第一端口反馈至光分支器；光隔离器，对光测试信号进行单向传输隔离；陷波光滤波器，用于阻止对应于该分支光纤链路的特定的波长光信号通过；第二光环形器件，其第一端口与陷波光滤波器相连，将光测试信号通过第二端口发送至光分支链路，同时将来自分支链路的光反射信号通过第三端口发送至第一光环形器件的第一端口。

优选地，所述陷波光滤波器为光纤布拉格光栅器件。

根据本发明的另外一个方面,这里提供一种PON网络通信系统，其包括前述的通信装置和远程节点。

根据本发明实施例所提供的方法及其装置实施例，提供了一种在维持远程节点无源的前提下能够有效地检测PON网络主干光纤以及分支光纤的链路特性，这种方案具有低成本、低复杂度以及高动态范围的特点。

附图说明

通过下面提出的结合附图的详细描述,本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：

图1是本发明所提供的用于光纤链路检测的PON网络系统结构；

图2为本发明所提供的测试装置实例；

图3为发明所提供的远程节点结构实例；

图4A-4C是本发明所提供的用于光纤链路检测的光波波长于PON网络中的传输路径；

图5A-5C为本发明所提供的ODTR用于光纤链路故障检测的后向散射信号曲线图例；

图6为本发明所提供的PON网络光纤链路检测的流程；

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。需要说明的是，尽管本文中以特定顺序描述了本发明中有关方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，本文中所描述的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

图1所示为本发明所提供的用于光纤链路检测的PON网络系统结构。光网络系统可以包括光线路终端OLT101，其通过主干光纤与远程节点RN 110耦接，且RN 110通过光纤与n个(其中n是大于等于1的整数)光网络单元ONU，例如ONU1…ONUj…ONUn耦接。所述光网络可以是时分复用无源光网络(TDM-PON)，也可以是时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)

根据本申请的一个实施例，局端包括一个测试装置102，它可以生成稳定的波长可调谐的、用于执行光时域反射测试所需的光测试信号导入主干光纤；在远程节点RN 110中，光分支器将来自主干光纤的光信号分为若干个光支路，于分支光纤链路上设置波长闭塞器以阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号λ₁，...λ_j....λ_N通过。

测试装置102通过波长调谐于不同时段输出不同波长的光测试信号，并获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性；

根据本申请的一个实施例，测试装置102于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号，根据接收到的光反射信号分别获得特定波长与参考波长的光时域反射测试特性并进行比较，从而判断对应于该特定波长的分支光纤链路特性。前述参考波长的光测试信号可通过各分支光纤链路上的波长闭塞,其反射光信号反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性。

本领域技术人员可以理解，为节省成本，无需要在远程节点RN 110中所有用户ONU所对应的光纤支路上设置波长阻断，而仅仅在部分重要的光分支链路上，例如：ONUj与远程节点RN 110之间的光分支链路，设置波长阻断以阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号λj通过，测试装置102通过波长调谐于不同时段输出一个参考参考波长和特定波长光信号λ_j的光测试信号，并获得PON网络于上述波长位置的光时域反射测试特性,根据接收到的光反射信号分别获得特定波长λ_j与参考波长的光时域反射测试特性并进行比较，从而判断对应于该特定波长的分支光纤链路特性。

图2为本发明所提供的测试装置102实例,其包括：一个时域反射单元(OTDR)201，光电二极管(PD1)202，放大器(EA)203,可调谐波长生成装置204，耦合装置205,其中：

OTDR 201，用于产生执行光时域反射测试所需的单一波长的光测试信号，并根据接收到的不同波长位置的光反射信号判断特定分支光纤链路特性；光电二极管(PD1)202，将所述标准OTDR201产生的单一波长的光测试信号转换成第一电信号；可调谐波长生成装置204，将所述第一电信号调制于指定波长位置、输出稳定的光测试信号；耦合装置205，用于输出波长可调谐光测试信号至主干光纤，并将相应波长位置的反射光信号反馈至标准OTDR201进行测试；耦合装置205可采用一个光循环器件来实现。

EA 203，其耦合于第一光电转换单元与可调谐波长生成装置之间，用于放大第一电信号,以驱动可调谐波长生成装置204。

根据本申请的一个实施例，可调谐波长生成装置204可包括：反射式半导体放大器RSOA 2041，可调谐光滤波器件2042，以及由光分支器2043、第二光电转换单元2044、控制装置2045所构成的反馈装置，其中：

RSOA 2041,产生放大自发辐射宽带光源，对第一电信号进行调制；可调谐光滤波器件2042，用于选择特定波长位置的光测试信号输出，反馈装置，用于调节和稳定RSOA2041的光功率输出。

根据本申请的一个实施例，前述反馈装置中包括：

光分支器2043，将可调谐光滤波器件输出的特定波长位置的光测试信号进行功率分配(5％，95％)，5％一路光测试信号作为反馈信号，95％一路作为稳定的光测试信号输出，光电二极管(PD2)2044，它将光分支器2043输出的5％一路光测试信号转换成为第二电信号；控制装置2045，基于所述第二电信号控制RSOA 2041输出稳定的光测试信号。

根据本申请的一个实施例，所述可调谐波长生成装置204于不同时段输出不同波长的光测试信号，标准OTDR 201根据接收到的光反射信号获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。

根据本申请的一个实施例，所述可调谐波长生成装置204于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号；标准OTDR 201根据接收到的光反射信号分别获得特定波长、参考波长的光时域反射测试特性、并进行比较，从而判断对应于该特定波长的分支光纤链路的测试结果。

所述参考波长可通过各分支光纤链路,其反射光信号反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性。

图3为发明所提供的远程节点110结构实例,其包括：光分支器301，以及若干波长闭塞装置311-1…311-j…311-n，其中：

光分支器301，将来自主干光纤的光测试信号分配至若干分支光纤链路；

若干波长闭塞装置311-1…311-j…311-n，分别设置于所述若干分支光纤链路中，闭塞阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号λ1…λj…λn通过，由此，该分支链路于前述特定波长位置将不产生相应的反射信号，而非本波长闭塞装置所闭塞的其他波长可通过，进而向局端的测试装置反射链路测试信号。

根据本申请的一个实施例，以波长闭塞装置311-j为例说明其构造，它可包括：

第一光环形器件3111，其第2端口与光分支器相连，将来自局端的特定波长λj的光测试信号通过第3端口馈送至光隔离器3112；同时将来自第二光环形器件3114的分支链路的光反射信号通过第1端口输出至光分支器；

光隔离器3112，其对于光测试信号起单向传输，而返回的光波会被吸收损耗掉；

陷波光滤波器3113，用于阻止对应于该分支光纤链路的特定的波长光信号λj通过，而对于其他波长信号则可以通过；

第二光环形器件3114，其第1端口与陷波光滤波器3113相连，将不包括对应于该分支光纤链路的特定的波长光信号λj的光测试信号λ1…λn通过第2端口发送至光分支链路，同时将来自分支链路的光反射信号通过第3端口发送至第一光环形器件的第1端口。

本领域技术人员可以理解，为节省成本，无需要在远程节点110中对应所有用户ONU的光纤支路上设置波长闭塞装置，而仅仅在部分重要的光分支链路上，例如：ONUj与远程节点RN110之间的光分支链路，设置波长闭塞装置以阻止对应于该分支光纤的特定波长光信号λj通过。

图4A-4C是本发明所提供的用于光纤链路检测的光波波长于PON网络中的传输路径示意图；

图例4A中，来自主干光纤的波长为λj的光测试信号，在对应于ONUj的分支光纤链路中为波长闭塞装置311-j所阻断，波长闭塞装置311-j的阻断波长为λj，由此，ONUj所对应的分支链路将不产生相应的光测试反射信号；而对于其他分支光纤链路，由于波长闭塞装置的阻断波长非λj，相应地，波长为λj的光测试信号可以通过并产生相应的光光测试反射信号。

图例4B中，来自主干光纤的波长为λ1的光测试信号，在对应于ONU1的分支光纤链路中为波长闭塞装置311-1所阻断，波长闭塞装置311-1的阻断波长为λ1，由此，ONU1所对应的分支链路将不产生相应的光测试反射信号；而对于其他分支光纤链路，由于波长闭塞装置的阻断波长非λ1，相应地，波长为λ1的光测试信号可以通过并产生相应的光测试反射信号。

图例4C中，来自主干光纤的波长为λm的光测试信号，它作为一个参考波长，能通过各个分支光纤上的波长闭塞装置，并产生相应的光测试反射信号，从而反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性，即包括了ONU1….ONUj…ONUn等分支光纤链路的反射特性。

图5A-5C为本发明所提供的ODTR用于光纤链路检测的后向散射信号曲线图例，其中：

图例5A为波长为λj的光测试信号通过PON网络反射、由局端测试装置102所接收到的后向散射信号曲线图R(j)，其整体上反映了光测试信号于PON网络传输中光分支损耗、光纤弯曲、熔接点、光纤终端等反射信息。由于波长闭塞装置311-j于相应的分支链路上阻断波长为λj的光信号传输，由此，该后向散射信号曲线将不包含ONUj所连接的光分支链路的光时域反射测试特性。

图例5B为波长为λm的一个参考波长光测试信号通过PON网络反射、由局端测试装置102所接收到的后向散射信号曲线图R(m)，由于波长闭塞装置311-1…311-j…311-n于该波长位置不产生闭塞功能，波长为λm的光测试信号能通过各个分支光纤链路，由此，该后向散射信号曲线将反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性，即包括了ONU1…ONUj…ONUn等分支光纤链路的反射特性，区别于图例5A，该后向散射信号曲线将进一步包括ONUj所连接的光分支链路的光时域反射测试特性。

图例5C为前述图例5A、5B特定波长为λj、参考波长λm的光测试信号通过PON网络反射、由局端测试装置102所接收到的后向散射信号曲线图比较图,通过两路信号的相减，所有其它散射信号和背景噪声都得以消除，从而可以大幅提高峰值反射信号的动态范围,它整体上反映了对应于波长闭塞装置311-j所在位置的光纤分支链路的测试特性，ONUj对应的光分支链路中出现了一个峰值反射，表示该链路上存在故障。

图6为本发明所提供的所提供的PON网络光纤链路检测的流程，流程起始于步骤S60；

步骤S61,局端测试装置102选择测试选项，标准OTDR将产生相应测试选项的光测试信号；

步骤S62,局端测试装置102输出参考波长λm的光测试信号；

步骤S63,局端测试装置102测量记录PON网络于参考波长λm的反射特性R(m),由于PON网络中各分支光纤链路上设置的波长闭塞装置于该波长位置不产生闭塞功能，波长为λm的光测试信号能通过各个分支光纤链路，由此，该后向散射信号曲线将反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性，即包括了ONU1…ONUj…ONUn等分支光纤链路的反射特性。

步骤S64,局端测试装置102输出特定波长λj(j＝1,2…n)的光测试信号，

步骤S65,局端测试装置102测量记录PON网络于特定波长λj的反射特性R(j)，反射特性R(j)，该特定波长λj在对应于ONUj的分支光纤链路中为波长闭塞装置311-j所阻断，由此，ONUj所对应的分支链路将不产生相应的光测试反射信号，由此，该后向散射信号曲线将不包含ONUj所连接的光分支链路的光时域反射测试特性

步骤S66,参考波长和特定波长的反射特性比较R(m)-R(j),通过两路信号的相减，所有其它散射信号和背景噪声都得以消除，从而可以大幅提高峰值反射信号的动态范围,它整体上反映了对应于波长闭塞装置311-j所在位置的光纤分支链路的测试特性

步骤S67,通过反射特性比较判断特定光分支链路特性,例如：在ONUj对应的光分支链路中出现了一个峰值反射，表示该链路上存在故障。

步骤S68,输出检测结果,OLT可将特定光分支链路的反射特性通过图形等直观方式呈现给用户或提供给网络管理系统。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种无源光网络PON系统用于光纤链路检测的方法,其特征在于包括：

局端生成稳定的波长可调谐的、用于执行光时域反射测试所需的光测试信号导入主干光纤；

在远程节点中，于分支光纤链路上设置波长闭塞装置以阻止对应于该分支光纤链路的特定波长光信号通过，其中所述波长闭塞装置包括第一光环形器件、第二光环形器件、光隔离器和陷波光滤波器，并且其中阻止对应于该分支光纤链路的特定波长光信号通过包括：

通过所述第一光环形器件将光测试信号馈送至光隔离器，并将来自第二光环形器件的光反射信号反馈至所述远程节点中的光分支器；

通过所述光隔离器对光测试信号进行单向传输隔离；

通过所述陷波光滤波器阻止对应于该分支光纤链路的特定的波长光信号通过；以及

通过所述第二光环形器件将光测试信号发送至分支光纤链路，同时将来自分支光纤链路的光反射信号发送至所述第一光环形器件；

局端通过波长调谐于不同时段输出不同波长的光测试信号，并获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于局端于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号，根据接收到的光反射信号分别获得特定波长与参考波长的光时域反射测试特性并进行比较，从而判断对应于该特定波长的分支光纤链路特性。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述参考波长的光测试信号可通过各分支光纤链路上的波长闭塞装置,其反射光信号反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性。

4.一种用于无源光网络PON系统中光纤链路检测的通信装置，其特征在于包括：

光时域反射装置，用于产生执行光时域反射测试所需的光测试信号，并根据接收到的不同波长位置的光反射信号判断特定分支光纤链路特性；

第一光电转换单元，将所述光时域反射装置产生的光测试信号转换成第一电信号；

可调谐波长生成装置，将所述第一电信号调制于指定波长位置、输出稳定的光测试信号；

耦合装置，用于输出波长可调谐光测试信号至主干光纤，并将相应波长位置的反射光信号反馈至光时域反射装置进行测试；

其中所述可调谐波长生成装置包括：

反射式半导体放大器,产生放大自发辐射宽带光源，对所述第一电信号进行调制；

可调谐光滤波器件，用于选择特定波长位置的光测试信号输出；

反馈装置，用于调节和稳定反射式半导体放大器的光功率输出。

5.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于所述反馈装置包括：

光分支器，将可调谐光滤波器件输出的特定波长位置的光测试信号进行功率分配；

第二光电转换单元，用于将光分支器输出的部分光测试信号转换成为第二电信号；

控制装置，基于所述第二电信号控制所述反射式半导体放大器输出稳定的光测试信号。

6.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于：

所述可调谐波长生成装置于不同时段输出不同波长的光测试信号，

所述光时域反射装置根据接收到的光反射信号获得PON网络于不同波长位置的光时域反射测试特性,从而判断对应于特定波长的分支光纤链路特性。

7.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于：

所述可调谐波长生成装置于不同时段输出特定波长和一个参考波长的光测试信号；

所述光时域反射装置根据接收到的光反射信号分别获得特定波长的光时域反射测试特性、并与参考波长的光时域反射测试特性进行比较，从而判断特定分支光纤链路特性。

8.如权利要求7所述的通信装置，其特征在于所述参考波长可通过各分支光纤链路,其反射光信号反映PON网络整体光纤链路的光时域反射测试特性。

9.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于所述耦合装置为一个光循环器件。

10.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于进一步包括：

放大装置，其耦合于第一光电转换单元与可调谐波长生成装置之间，用于放大第一电信号以驱动可调谐波长生成装置。

11.一种无源光网络PON系统中远程节点，其特征在于包括：

光分支器，将来自主干光纤的稳定的波长可调谐的、用于执行光时域反射测试所需的光测试信号分配至若干分支光纤链路；

若干波长闭塞装置，分别设置于所述若干分支光纤链路中，阻止对应于该分支光纤链路的特定波长光信号通过；

其中所述波长闭塞装置包括：

第一光环形器件，其第二端口与光分支器相连，将光测试信号通过第三端口馈送至光隔离器，并将来自第二光环形器件的光反射信号通过第一端口反馈至光分支器；

光隔离器，对光测试信号进行单向传输隔离；以及

陷波光滤波器，用于阻止对应于该分支光纤链路的特定的波长光信号通过；

第二光环形器件，其第一端口与陷波光滤波器相连，将光测试信号通过第二端口发送至分支光纤链路，同时将来自分支光纤链路的光反射信号通过第三端口发送至第一光环形器件的第一端口。

12.如权利要求11所述的远程节点，其特征在于所述陷波光滤波器为光纤布拉格光栅器件。

13.一种PON网络通信系统，其特征在于，包括权利要求4至10任一项所述的通信装置和权利要求11至12任一项所述的远程节点。

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