CN105959059B - Pon网络光链路损耗在线精确测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于PON光网络光链路质量评估和监控领域，具体涉及一种PON网络光链路损耗在线精确测量方法，具体为：在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻ONU上行业务光发射功率值，即记录ONU光节点准确的入纤光功率；同时OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内，测量相应上行业务光接收功率；此时刻所有计量值通过PON数据业务汇集到在一起；ONU上行业务光发射功率值减去OLT在ONU将此时上行业务帧时间隙内测得相应上行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。本发明利用PON网络的业务光来实现光网络各光节点光链路损耗在线精确测量，极大提升了光网络的运行质量和管理质量。

Description

PON网络光链路损耗在线精确测量方法

技术领域

本发明属于PON光网络光链路质量评估和监控领域，具体涉及一种PON网络光链路损耗在线精确测量方法。

背景技术

光网络光链路损耗是指光网络两个节点之间光路损耗，这些损耗包括了光纤和无源光器件所引入的损耗；光纤引入的损耗包括光纤本身的衰减损耗(由光纤衰减系数和长度决定)；光无源器件引入的损耗主要有：分光器损耗、活接头、光缆接头、法兰盘等；光链路损耗是在光网络在设计、施工验收、实际运行中最基础、也是重要技术指标。

经典的光链路损耗是使用光功光源法，如图1，光功率计先测量光源输出口的输出光功率，并记录作为光节点A的输入光功率，将光源接入节点A，此时用光功率计测量光节点B的光功率，两点光功率值相减的差值即为光节点A到光节点B的光链路损耗。优点是计量精度高，缺点就是测量人员需要在各光节点穿插，费时费力。人员操作不规范也会引起测量误差。

光网络施工验收，光节点数量多、分布地域广，不适合使用光功光源法，一般用OTDR进行光网络光链路质量评估；特别在PON光网络因其拓扑结构(如图2)，需要用PONOTDR来评估，这种OTDR要求动态范围大、盲区要求小，设备技术难度大、价格高、操作使用要求高、一条光路需要多次操作适配才能有一个较好的测试结果；这都是在光网络业务未开同之前进行，一旦光网络开通后，OTDR需要停止相关网络的业务，才能进行效果较好的评估。

PON(无源光网络)接入网技术是业内公认的FTTx的最佳解决方案，也是光纤入户的主要接入手段，光网络规模和终端数量巨大，这种技术可以使多个用户共享单根光纤，从而使得光分配网(ODN)中不需要使用任何有源器件，即不需要通过“光/电/光”转换，这种点到多点的构架大大降低了网络安装、管理和维护成本。

PON系统(GPON、EPON等)中上行信号采用1310nm波长，下行信号采用1490nm和1550nm波长，分别以相反方向沿同一光纤传输。1310nm上行信号保持沉默，直到被1490nm下行信号轮循并分配一个传输窗口，上行信号使用时分多址接入(TDMA)方式将多个光网络单元(ONU)的上行信息组织成一个时分复用(TDM)信息流传送到光线路终端(OLT)。

PON系统有强大的OAM能力。

OAM--Operation Administration and Maintenance。根据运营商网络运营的实际需要，通常将网络的管理工作划分为3大类：操作(Operation)、管理(Administration)、维护(Maintenance)，简称OAM。操作主要完成日常网络和业务进行的分析、预测、规划和配置工作；维护主要是对网络及其业务的测试和故障管理等进行的日常操作活动。

光网络运行设备光的发送、接收光功率是OAM的一个重要监控指标。理论上可以实现在不停止业务的前提下实现光链路损耗测量。但是，PON网络设备(OLT、ONU)数量巨大，精确校准对这些设备来讲单台耗时大、成本太高，目前这些光网设备只能是粗略校准，误差在±3dB左右。这使得OAM的监控到的光设备的发送、接收光功率只能作为评判光纤网络链路质量的一个参考。不能作为评判光纤网络链路质量的一个标准和依据。

目前，在不停PON光网络业务的前提下，精确测量各光节点的光链路损耗，一直是业界的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种PON网络光链路损耗在线精确测量方法，在不增加成本的前提下，利用PON网络的业务光来实现光网络各光节点光链路损耗的在线精确测量，极大提升了光网络的运行质量和管理质量。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述PON网络光链路损耗在线精确测量方法，包括以下步骤：

第一步，在PON网络运行过程中，用PON网络设备来精确计量某一时刻光网络拓扑中各光节点相关业务波长的发射和接收光功率值；

第二步，通过PON网络业务将此时刻各光节点相关业务波长的发射和接收光功率值汇集在一起；

第三步，任一光节点的相关业务波长的发射光功率值减去其相关业务波长传输方向上任一光节点的对应业务波长接收光功率值，所得差值即为PON网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

其中，优选方案为：

对于下行业务光具体步骤如下：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻OLT下行业务光发射功率值，即记录OLT光节点准确的入纤光功率，同时OLT下各光节点ONU测量相应下行业务光的接收功率值；

第二步，将OLT下行业务光发射功率值和各光节点ONU测得的下行光接收功率值通过PON网络业务汇集到一起；

第三步，OLT下行业务光发射功率值减去OLT下任一光节点ONU此时测得的相应下行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

上述第三步进行的同时保存运行日志，作为光网络运行质量和业务调控的依据。

对于上行业务光具体步骤如下：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻ONU上行业务光发射功率值，即记录ONU光节点准确的入纤光功率；同时OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内，测量相应上行业务光接收功率；

第二步，PON网络业务将ONU上行业务光发射功率值和OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得的相应上行业务光接收功率值汇集到在一起；

第三步，ONU上行业务光发射功率值减去OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得相应上行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

上述第三步进行的同时保存运行日志，作为光网络运行质量和业务调控的依据。

在进行第一步之前，首先通过PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准PON网络设备的发送和接收光功率。

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，包括至少一套双向自动校准单元和中心控制单元，所述双向自动校准单元和中心控制单元相连，双向自动校准单元包括依次连接的光调节模块、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块，可实时在线输入光取样模块与一个光校准接口相连。

本发明中光校准接口用来连接外部待校准PON网络设备，双向自动校准单元的可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块对光校准接口同一光源的输出、输入光功率实现同步实时监测，装置使用时，需要先进行自校准，自校准完成后，然后批量进行PON网络设备收发光功率校准。

本方案引入可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块，实现同一光源点对点双向实时校准，减少外部影响因素，光校准接口出纤、入纤光功率测量精确、稳定，极大提高了PON网设备双向收发光功率校准精确度。可实现在同一时刻，同时对待校准PON网络设备双向收发光功率的同步校准，待校准PON网络设备输入、输出光功率可同时校准，互不干涉，极大的提高了校准效率；只需将光校准接口连接外部待校准PON网络设备光业务接口一次，即可完成待校准PON网络设备多波长、多功率点，双向收发光功率的自动校准。

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置可高效、精准地校准PON网络设备双向收发光功率，使光网络设备(OLT、ONU)不仅仅是业务运行设备，同时也是发射、接收光功率的计量设备。

在中心控制单元程序控制下，调整各模块和待校准PON网络设备，实现PON网络设备多波长、多功率点，双向收发光功率的自动校准和自动检验，并自动判别检验结果，并管理日志存档，自动信息统计分析，提升质量管理和品质控制能力。

光网络设备双向收发光功率的精确校准，使光网络光节点到光节点的发射功率可以精确的调整，更好满足光网络运行。

光网络运行设备光的发射、接收功率是OAM的一个重要监控指标，目前这些光网设备只能是粗略校准，误差大，这使得OAM的监控到的光设备的发射、接收光功率只能作为评判光纤网络链路质量的一个参考。本发明实现了PON网络设备双向收发光功率精确校准，运行的PON网络设备同时也成为光计量设备，使得OAM的监控到的光设备的发射、接收光功率能成为评判光纤网络链路质量的一个标准和依据，从而对光纤网络在线质量评估和监控产生积极深远的意义。

所述可实时在线输出光取样模块包括光分路器I、内置光功率计I，光分路器I输入端连接光调节模块，光分路器I输出端一路连接可实时在线输入光取样模块，光分路器I输出的另一端连接内置光功率计I，内置光功率计I连接中心控制单元，可实时监测光校准接口的输出光功率；可实时在线输入光取样模块包括光分路器Ⅱ、内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输出端一路连接可实时在线输出光取样模块，光分路器Ⅱ输出的另一端连接内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输入端连接光校准接口，内置光功率计Ⅱ连接中心控制单元，可实时监测光校准接口输入光功率；可实时在线输出光取样模块与可实时在线输入光取样模块的位置在双向自动校准单元中的位置可以互换，即光调节模块、可实时在线输入光取样模块和可实时在线输出光取样模块依次连接。

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准光网络设备的发射和接收光功率方法为：

第一步，PON网络设备双向收发光功率自动校准装置进行自校准；

第二步，外部待校准PON网络设备连接PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，对待校准PON网络设备的收发光功率进行校准。

所述第一步自校准包括输入光通道自校准和输出光通道自校准，其中，输出光通道自校准过程为：外部标准光功率计连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，外部标准光功率计和内置光功率计I同时测量输出光功率，中心控制单元读取外部标准光功率计的数值，并将该数值传递给内置光功率计I，以外部标准光功率为计量基准，对内置光功率I计进行校准；

输入光通道自校准过程为：将两套双向自动校准单元的光校准接口连接，两套双向自动校准单元均与中心控制单元通讯，两套双向自动校准单元分别以对方的内置光功率I为计量基准，对自己内置光功率计Ⅱ进行校准；

输入光通道自校准结束后装置自校准结束。

在输出光通道自校准过程中，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，由外部标准光功率计和内置光功率计I同时测量光调节模块的输出光功率。

输入光通道自校准使用的两套双向自动校准单元分别称为双向自动校准单元A和双向自动校准单元B，输入光通道自校准具体流程为：

中心控制单元在程序控制下，调整双向自动校准单元A的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数；中心控制单元读取双向自动校准单元A内置光功率计I数值，并将该数值传递给双向自动校准单元B内置光功率计Ⅱ，以双向自动校准单元A内置光功率I为计量基准，对双向自动校准单元B内置光功率计Ⅱ进行校准；同理，中心控制单元在程序控制下，调整双向自动校准单元B的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，中心控制单元读取双向自动校准单元B内置光功率计I数值，并将该数值传递给双向自动校准单元A内置光功率计Ⅱ，以双向自动校准单元B内置光功率I为计量基准，对双向自动校准单元A内置光功率计Ⅱ进行校准。

装置自校准使得内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ成为校准标准源。内置光功率计I能精准的测量或反映光校准接口发出的光功率值；内置光功率计Ⅱ能精准的测量或反映光校准接口接收的光功率值，在此基础上批量进行PON网络设备收发光功率校准，具体如下：

A.PON网络设备接收光功率校准：外部待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，中心控制单元读取内置光功率计I的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备接收光功率进行校准；从而实现在不同业务波长下、不同功率点自动调节，自动校准PON网络设备接收光功率。

B.PON网络设备发射光功率校准：外部待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整待校准PON网络设备为发射光功率状态，并调整待校准PON网络设备各业务波长和其业务调功率控区间内发射功率大小，内置光功率计Ⅱ实时监测待校准PON网络设备的发射光功率，中心控制单元读取内置光功率计Ⅱ的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备发射光功率进行校准；从而实现在不同业务波长下、不同功率点自动调节，自动校准PON网络设备发射光功率。

上述方法将实现校准的各个功能模块组合，并集成连接；并在校准过程中应用可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块实现对同一光源实时采样校准；在中心控制单元控制下，多光源、多波长、多功率点双向收发光功率自动校准；一次连接就可批量校准，无须变动。

中心控制单元具有通讯功能，可实现在外部或者远程计算机程序控制下或交互指令控制下对校准装置进行操作。

所述可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块还可共用双向光分路器，双向光分路器输出端分别连接至内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ，双向光分路器一路输入端连接至光校准接口，另一路输入端连接至光调节模块，内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ分别连接中心控制单元，此方案与前述方案区别在于可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块共用了双向光分路器。

所述光调节模块包括顺次连接的多波长稳定光源、波长切换控制模块和光衰减器，多波长稳定光源、波长切换控制模块和光衰减器分别与控制单元相连，多波长稳定光源提供校准所需波长的光，波长切换控制模块在中心控制单元控制下切换相应波长的光到相应端口，光衰减器在中心控制单元的控制下进行光强度衰减调节，光衰减器为可自动调节增益的光衰减器，在中心控制单元的控制指令下，自动进行增益变换，进而调节其输出光信号的功率强度，从而实现在不同光源下、不同波长下、不同功率点自动调节。

所述多波长稳定光源包括单模光源输出或多模光源输出或者两者兼有，与其分别对应，所述双向自动校准单元为适宜于单模的双向自动校准单元；或为适宜于多模的双向多模自动校准单元；或者两者兼有。

双向自动校准单元的结构组成适用于双向单模自动校准单元、双向多模自动校准单元；即，其基本结构是一致的，根据单模光源、多模光源的不同，相关接口等做适应性调整。

为了进一步提高装置的性能灵活性，所述波长切换控制模块还增设外置光源接入口。

所述光调节模块、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件，或者说多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件。

所述中心控制单元采用微控制器组件或独立计算机，可与多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线输入光取样模块和可实时在线输出光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件，若装置各组件、单元封装为一体的集成组件，因结构的简单而使得可靠性提高，空间和成本也大幅减少，若装置各组件、单元分别由独立设备组成，使用时按照文中所述的方式进行连接，系统的灵活性增强。

所述中心控制单元内置通讯组件或连接外部通讯组件，以与待校准PON网络设备、外部智能计算机通信，中心控制单元通过通讯组件，与外部智能计算机连接，并进行数据交换和通信；通讯形式为有线或无线，串口或网口，进而实现远程、无线控制；为操作方便，可为设备增设输入、输出设备接口，输入设备接口连接输入设备，比如键盘；输出设备接口连接输出设备，例如显示屏，典型的为集成输入、输出功能的LCD触摸屏。

如无特殊说明，文中描述的光器件都适用于单模、多模两种方式。文中所用的装置也可按照习惯，称为仪表、平台、系统，文中所述内置光功率计，是针对外部标准光功率计而言，并不对其位置作特殊限定，只要实现其功能即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在不增加成本的前提下，利用PON网络的业务光来实现光网络各光节点光链路损耗在线、实时精确测量，极大提升了光网络的运行质量和管理质量，填补了业空白。根据所测得各光节点的光链路损耗，可差别、精准、定点调控PON光网络设备的运行参数，如发射功率，优化光网络设备运行状态；根据保存的光链路损耗运行日志，可对光网络运行情况进行时间轴分析，并作为网络运行异常的预警及故障分析的依据，从而可迅速排查故障节点和故障隐患，减少运维人员的工作量；保障了网络数据业务传输质量，提升运营商的数据业务服务质量，提高运维服务质量。极大提升了光网络的运行的科学管理手段和管理水平。

光网络各光节点光链路损耗在线精确测量以PON网络设备双向收发光功率的高精度自动校准为前提，PON网络设备双向收发光功率自动校准装置的光校准接口直接入PON网络设备光业务接口，实现了PON网络设备光业务接口真正意义上的点对点双向同步实时校准，将影响整个光网络设备技术进步、行业标准进步和行业发展趋势，使光网络运行设备由单一的“业务运行设备”变成“业务运行设备+光计量设备”成为现实，是光网络设备和网络运行技术的新发展趋势。

附图说明

图1光功光源法现测量光链路损耗示意图。

图2为PON光网络拓扑及上下行业务示意图。

图3为实施例1所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置原理框图。

图4为本发明以下行光为例测量各光节点的链路损耗的流程示意图。

图5为本发明以上行光为例测量各光节点的链路损耗的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1：

图2中，2a表示下行光及信息流的汇集示意，2b表示上行光及信息流的汇集示意，如图2中2a所示以下行光为例，本发明所述PON网络光链路损耗在线精确测量方法，包括以下步骤：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻OLT下行业务光发射功率值，即记录OLT光节点准确的入纤光功率，同时OLT下各光节点ONU测量相应下行业务光的接收功率值；

第二步，将OLT下行业务光发射功率值和各光节点ONU测得的下行光接收功率值通过PON网络业务汇集到一起；

第三步，OLT下行业务光发射功率值减去OLT下任一光节点ONU此时测得的相应下行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

上述第二步中，PON网路业务将OLT下行业务光发射功率值和各光节点ONU测得的下行光接收功率值汇集方式有多种实现形式，例如，分别为OLT或ONU的嵌入式软件或外设的数据处理装置，将所需数值汇集至数据处理装置进行处理，或者直接将数据汇集至光网络运行系统的数据处理平台，例如OAM系统，然后通过OAM系统对汇集的数据进行处理，获得光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗，如图4所示，具体步骤为：

第一步，OAM系统通过OLT对ONU下发时间同步指令；OLT下各ONU回复同步成功；

第二步，OAM系统通过OLT对ONU下发下行光功率测量指令，同时记录OLT此时的下行光功率值，各光节点ONU将此时测得的下行光接收功率值，通过各自上行业务帧汇集到OLT及OAM系统；

第三步，OAM系统软件，将OLT此时的下行光功率值减去各光节点ONU测得的下行光接收功率值，即为光网络各光节点的链路损耗。

上述第三步进行的同时保存运行日志，作为光网络运行质量和业务调控的依据。

上述方案在进行第一步之前，首先通过PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准PON网络设备的发送和接收光功率。

如图3所示，所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，包括至少一套双向自动校准单元和中心控制单元，所述双向自动校准单元和中心控制单元相连，双向自动校准单元包括依次连接的光调节模块、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块，可实时在线输入光取样模块与一个光校准接口相连。

本发明中光校准接口用来连接外部待校准PON网络设备，双向自动校准单元的可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块对光校准接口同一光源的输出、输入光功率实现同步实时监测，装置使用时，需要先进行自校准，自校准完成后，然后批量进行PON网络设备收发光功率校准。

本方案引入可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块，实现同一光源点对点双向实时校准，减少外部影响因素，光校准接口出纤、入纤光功率测量精确、稳定，极大提高了PON网设备双向收发光功率校准精确度。可实现在同一时刻，同时对待校准PON网络设备双向收发光功率的同步校准，待校准PON网络设备输入、输出光功率可同时校准，互不干涉，极大的提高了校准效率；只需将光校准接口连接外部待校准PON网络设备光业务接口一次，即可完成待校准PON网络设备多波长、多功率点，双向收发光功率的自动校准。

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置可高效、精准地校准PON网络设备双向收发光功率，使光网络设备(OLT、ONU)不仅仅是业务运行设备，同时也是发射、接收光功率的计量设备。

在中心控制单元程序控制下，调整各模块和待校准PON网络设备，实现PON网络设备多波长、多功率点，双向收发光功率的自动校准和自动检验，并自动判别检验结果，并管理日志存档，自动信息统计分析，提升质量管理和品质控制能力。

光网络设备双向收发光功率的精确校准，使光网络光节点到光节点的发射功率可以精确的调整，更好满足光网络运行。

光网络运行设备光的发射、接收功率是OAM的一个重要监控指标，目前这些光网设备只能是粗略校准，误差大，这使得OAM的监控到的光设备的发射、接收光功率只能作为评判光纤网络链路质量的一个参考。本发明实现了PON网络设备双向收发光功率精确校准，运行的PON网络设备同时也成为光计量设备，使得OAM的监控到的光设备的发射、接收光功率能成为评判光纤网络链路质量的一个标准和依据，从而对光纤网络在线质量评估和监控产生积极深远的意义。

所述可实时在线输出光取样模块包括光分路器I、内置光功率计I，光分路器I输入端连接光调节模块，光分路器I输出端一路连接可实时在线输入光取样模块，光分路器I输出的另一端连接内置光功率计I，内置光功率计I连接中心控制单元，可实时监测光校准接口的输出光功率；可实时在线输入光取样模块包括光分路器Ⅱ、内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输出端一路连接可实时在线输出光取样模块，光分路器Ⅱ输出的另一端连接内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输入端连接光校准接口，内置光功率计Ⅱ连接中心控制单元，可实时监测光校准接口输入光功率；可实时在线输出光取样模块与可实时在线输入光取样模块的位置在双向自动校准单元中的位置可以互换，即光调节模块、可实时在线输入光取样模块和可实时在线输出光取样模块依次连接。

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准光网络设备的发射和接收光功率方法为：

第一步，PON网络设备双向收发光功率自动校准装置进行自校准；

第二步，外部待校准PON网络设备连接PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，对待校准PON网络设备的收发光功率进行校准。

所述第一步自校准包括输入光通道自校准和输出光通道自校准，其中，输出光通道自校准过程为：外部标准光功率计连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，外部标准光功率计和内置光功率计I同时测量输出光功率，中心控制单元读取外部标准光功率计的数值，并将该数值传递给内置光功率计I，以外部标准光功率为计量基准，对内置光功率I计进行校准；

输入光通道自校准过程为：将两套双向自动校准单元的光校准接口连接，两套双向自动校准单元均与中心控制单元通讯，两套双向自动校准单元分别以对方的内置光功率I为计量基准，对自己内置光功率计Ⅱ进行校准；

输入光通道自校准结束后装置自校准结束。

在输出光通道自校准过程中，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，由外部标准光功率计和内置光功率计I同时测量光调节模块的输出光功率。

输入光通道自校准使用的两套双向自动校准单元分别称为双向自动校准单元A和双向自动校准单元B，输入光通道自校准具体流程为：

中心控制单元在程序控制下，调整双向自动校准单元A的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数；中心控制单元读取双向自动校准单元A内置光功率计I数值，并将该数值传递给双向自动校准单元B内置光功率计Ⅱ，以双向自动校准单元A内置光功率I为计量基准，对双向自动校准单元B内置光功率计Ⅱ进行校准；同理，中心控制单元在程序控制下，调整双向自动校准单元B的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，中心控制单元读取双向自动校准单元B内置光功率计I数值，并将该数值传递给双向自动校准单元A内置光功率计Ⅱ，以双向自动校准单元B内置光功率I为计量基准，对双向自动校准单元A内置光功率计Ⅱ进行校准。

装置自校准使得内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ成为校准标准源。内置光功率计I能精准的测量或反映光校准接口发出的光功率值；内置光功率计Ⅱ能精准的测量或反映光校准接口接收的光功率值，在此基础上批量进行PON网络设备收发光功率校准，具体如下：

A.PON网络设备接收光功率校准：外部待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，中心控制单元读取内置光功率计I的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备接收光功率进行校准；从而实现在不同业务波长下、不同功率点自动调节，自动校准PON网络设备接收光功率。

B.PON网络设备发射光功率校准：外部待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整待校准PON网络设备为发射光功率状态，并调整待校准PON网络设备各业务波长和其业务调功率控区间内发射功率大小，内置光功率计Ⅱ实时监测待校准PON网络设备的发射光功率，中心控制单元读取内置光功率计Ⅱ的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备发射光功率进行校准；从而实现在不同业务波长下、不同功率点自动调节，自动校准PON网络设备发射光功率。

上述方法将实现校准的各个功能模块组合，并集成连接；并在校准过程中应用可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块实现对同一光源实时采样校准；在中心控制单元控制下，多光源、多波长、多功率点双向收发光功率自动校准；一次连接就可批量校准，无须变动。

中心控制单元具有通讯功能，可实现在外部或者远程计算机程序控制下或交互指令控制下对校准装置进行操作。

所述光调节模块包括顺次连接的多波长稳定光源、波长切换控制模块和光衰减器，多波长稳定光源、波长切换控制模块和光衰减器分别与控制单元相连，多波长稳定光源提供校准所需波长的光，波长切换控制模块在中心控制单元控制下切换相应波长的光到相应端口，光衰减器在中心控制单元的控制下进行光强度衰减调节，光衰减器为可自动调节增益的光衰减器，在中心控制单元的控制指令下，自动进行增益变换，进而调节其输出光信号的功率强度，从而实现在不同光源下、不同波长下、不同功率点自动调节。

所述多波长稳定光源包括单模光源输出或多模光源输出或者两者兼有，与其分别对应，所述双向自动校准单元为适宜于单模的双向自动校准单元；或为适宜于多模的双向多模自动校准单元；或者两者兼有。

双向自动校准单元的结构组成适用于双向单模自动校准单元、双向多模自动校准单元；即，其基本结构是一致的，根据单模光源、多模光源的不同，相关接口等做适应性调整。

为了进一步提高装置的性能灵活性，所述波长切换控制模块还增设外置光源接入口。

所述光调节模块、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件，或者说多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件。

所述中心控制单元采用微控制器组件或独立计算机，可与多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线输入光取样模块和可实时在线输出光取样模块为一体的集成组件或为各自独立的部件，若装置各组件、单元封装为一体的集成组件，因结构的简单而使得可靠性提高，空间和成本也大幅减少，若装置各组件、单元分别由独立设备组成，使用时按照文中所述的方式进行连接，系统的灵活性增强。

所述中心控制单元内置通讯组件或连接外部通讯组件，以与待校准PON网络设备、外部智能计算机通信，中心控制单元通过通讯组件，与外部智能计算机连接，并进行数据交换和通信；通讯形式为有线或无线，串口或网口，进而实现远程、无线控制；为操作方便，可为设备增设输入、输出设备接口，输入设备接口连接输入设备，比如键盘；输出设备接口连接输出设备，例如显示屏，典型的为集成输入、输出功能的LCD触摸屏。

如无特殊说明，文中描述的光器件都适用于单模、多模两种方式。文中所述内置光功率计，是针对外部标准光功率计而言，并不对其位置作特殊限定，只要实现其功能即可。

实施例2：

如图2及图5所示，以上行光为例，本实施例所述PON网络光链路损耗在线精确测量方法包括以下步骤：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻ONU上行业务光发射功率值，即记录ONU光节点准确的入纤光功率；同时OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内，测量相应上行业务光接收功率；

第二步，PON网络业务将ONU上行业务光发射功率值和OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得的相应上行业务光接收功率值汇集到在一起；

第三步，ONU上行业务光发射功率值减去OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得相应上行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

上述第二步中，PON网路业务汇集将OLT下行业务光发射功率值和各光节点ONU测得的下行光接收功率值汇集方式有多种实现形式，例如，分别为OLT或ONU的嵌入式软件或外设的数据处理装置，将所需数值汇集至数据处理装置进行处理，或者直接将数据汇集至光网络运行系统的数据处理平台，例如OAM系统，然后通过OAM系统对汇集的数据进行处理，获得光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗，如图4所示，以1310nm上行光为例，具体步骤为：

第一步，OAM系统通过OLT对ONU1下发时间同步指令；ONU1回复同步成功；

第二步，OAM调控OLT发送ONU1上行光1310nm光功率测量管理，OLT在ONU1上行业务帧时间隙内测量上行1310nm接收光功率，同时记录ONU1上行发射光功率值并汇集到OAM系统；

第三步，OAM系统将ONU1上行光1310nm发射光功率值减去OLT在ONU1上行业务帧时间隙内测量上行1310nm接收光功率，得ONU1光节点的光链路损耗。同时保存运行日志，作为光网络运行质量和业务调控的依据。

实施例3：

本实施例中可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块还可共用双向光分路器，双向光分路器输出端分别连接至内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ，双向光分路器一路输入端连接至光校准接口，另一路输入端连接至光调节模块，内置光功率计I和内置光功率计Ⅱ分别连接中心控制单元，此方案与前述方案区别在于可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块共用了双向光分路器。

显而易见，本发明并不限制用于在线精确计量PON光网络各光节点的光链路损耗，在本发明思想的指导下，还可以用于波分复用网络及其他参数的测量和相关应用。

虽然本发明已经参照较佳实施例以及附图进行说明，然而上述的说明应视为举例性而非限制性，熟悉此项技术者根据本发明的精神所做的变化以及修改应属于本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，通过PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准PON网络设备的发送和接收光功率，在PON网络运行过程中，用PON网络设备来精确计量某一时刻光网络拓扑中各光节点相关业务波长的发射和接收光功率值；

第二步，通过PON网络业务将此时刻各光节点相关业务波长的发射和接收光功率值汇集在一起；

第三步，任一光节点的相关业务波长的发射光功率值减去其相关业务波长传输方向上任一光节点的对应业务波长接收光功率值，所得差值即为PON网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗；

所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，包括至少一套双向自动校准单元和中心控制单元，所述双向自动校准单元和中心控制单元相连，双向自动校准单元包括依次连接的光调节模块、可实时在线输出光取样模块和可实时在线输入光取样模块，可实时在线输入光取样模块与一个光校准接口相连；

所述可实时在线输出光取样模块包括光分路器I、内置光功率计I，光分路器I输入端连接光调节模块，光分路器I输出端一路连接可实时在线输入光取样模块，光分路器I输出的另一端连接内置光功率计I，内置光功率计I连接中心控制单元，可实时监测光校准接口的输出光功率；可实时在线输入光取样模块包括光分路器Ⅱ、内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输出端一路连接可实时在线输出光取样模块，光分路器Ⅱ输出的另一端连接内置光功率计Ⅱ，光分路器Ⅱ输入端连接光校准接口，内置光功率计Ⅱ连接中心控制单元，可实时监测光校准接口输入光功率。

2.根据权利要求1所述的PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，对于下行业务光具体步骤如下：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻OLT下行业务光发射功率值,即记录OLT光节点准确的入纤光功率，同时OLT下各光节点ONU测量相应下行业务光的接收功率值；

第二步，将OLT下行业务光发射功率值和各光节点ONU测得的下行光接收功率值通过PON网络业务汇集到一起；

第三步，OLT下行业务光发射功率值减去OLT下任一光节点ONU此时测得的相应下行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

3.根据权利要求1所述的PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，对于上行业务光具体步骤如下：

第一步，在PON网络运行过程中，精确计量某一时刻ONU上行业务光发射功率值,即记录ONU光节点准确的入纤光功率；同时OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内，测量相应上行业务光接收功率；

第二步， PON网络业务将ONU上行业务光发射功率值和OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得的相应上行业务光接收功率值汇集到在一起；

第三步，ONU上行业务光发射功率值减去OLT在ONU此时上行业务帧时间隙内测得相应上行业务光接收功率值，所得差值即为光网络拓扑中此时刻两光节点的链路损耗。

4.根据权利要求1所述的PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，所述PON网络设备双向收发光功率自动校准装置校准光网络设备的发射和接收光功率方法为：

第一步，PON网络设备双向收发光功率自动校准装置进行自校准；

第二步，外部待校准PON网络设备连接PON网络设备双向收发光功率自动校准装置，对待校准PON网络设备的收发光功率进行校准。

5.根据权利要求4所述的PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，所述第一步自校准包括输入光通道自校准和输出光通道自校准，其中，输出光通道自校准过程为：外部标准光功率计连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，外部标准光功率计和内置光功率计I同时测量输出光功率，中心控制单元读取外部标准光功率计的数值，并将该数值传递给内置光功率计I，以外部标准光功率为计量基准，对内置光功率I计进行校准；

输入光通道自校准过程为：在输出光通道自校准完成后，将两套双向自动校准单元的光校准接口连接，两套双向自动校准单元均与中心控制单元通讯，两套双向自动校准单元分别以对方的内置光功率I为计量基准，对自己内置光功率计Ⅱ进行校准；

输入光通道自校准结束后装置自校准结束。

6.根据权利要求4所述的PON网络光链路损耗在线精确测量方法，其特征在于，所述第二步对待校准PON网络设备的收发光功率进行校准，主要包括以下两个方面：

A．PON网络设备接收光功率校准：待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整光调节模块的光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数，中心控制单元读取内置光功率计I的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备接收光功率进行校准；

B．PON网络设备发射光功率校准：外部待校准PON网络设备连接光校准接口，并与中心控制单元通讯，中心控制单元在程序控制下调整待校准PON网络设备为发射光功率状态，并调整待校准PON网络设备各业务波长和其业务调功率控区间内发射功率大小，内置光功率计Ⅱ实时监测待校准PON网络设备的发射光功率，中心控制单元读取内置光功率计Ⅱ的数值，并将该数值传递给外部待校准PON网络设备，对外部待校准PON网络设备发射光功率进行校准。