CN106100746B - 一种用于otdr光纤检测的测试波中继设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法，其有效的利用了OTDR的特性，以及利用该测试波中继设备，有效的解决了复杂光纤网络中断点检测的问题，使得OTDR光纤测试设备在现网中故障判断的时效性和效率得到极大的提升，从而能够在网络中断的第一时间获得故障点的准确位置及信息，为光纤网络的故障排查提出了全新的解决方按，具有极高的实际应用价值。

Description

一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，具体涉及一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法。

背景技术

随着信息技术的发展，光网络是目前通信所采用的一种最普遍的组网方式，由于光纤具有传输频带宽、容量大、损耗低、抗干扰能力强的优点，已经作为一种通信网络不可或缺的手段。随着大量光纤网络的布放，光纤线路的故障已经成为光网络故障中的极大问题，特别是随着运营商对网络运行和维护要求的提高，如何快速高效的准确定位光纤网络故障点的问题已经非常迫切的摆在运营商面前。目前，针对光纤故障点的精确定位，通常的采用OTDR(Optical Time Domain Reflectometer,光时域反射仪)作为常用的手段。以动态范围是35dB的单模OTDR为例，，假定在1550nm上的典型光纤典型衰减为0.20dB/km，在每2公里处熔接一次(每次熔接损耗0.1dB)，这样的一个设备可以精确测算的距离最多可达120公里(0.20×120+0.1×60×2＝36dB)。然而，随着通信网络的不断发展，特别是城域网的发展，网络结构已经由传统的点对点结构演变为链型结构，甚至是复杂的网状结构等，通信接点与通信接点之间的距离一般也仅仅只有5km～50km左右，光纤网络存在网络构造结构复杂、接点与接点之间距离短的特点；而传统的OTDR测试手段只能对点对点光网络进行测试，无法满足现有复杂网络中的光纤故障判断的要求。如何快速、有效的通过OTDR设备检测出光网络中的通信接点之后的故障点位置，成为各运营商迫切的需求。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法，用以解决现有的OTDR光纤故障检测无法跨站点检测光网络中的光纤断点的问题。其目的是通过以下方案实现。

一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备，包括：

由M(M≥1,M为整数)个波分复用器构成的前置波分复用器(组)、前置的1×M的光开关、后置的1×N的光开关(N≥1,N为整数)、由N个波分复用器构成的后置波分复用器(组)；其特征在于，所述波分复用器由仅适用波长λo的透射端P、适用非λo波长的反射端R、适用于波长λo和非λo波长的公共端C共同构成；所述光开关由多个输入端I和1个输出端T组成，输出端T选择连接某个输入端I；

前置波分复用器(组)的M个波分复用器的公共端C₁、公共端C₂、……、公共端C_M用于连接不同的通信光纤线路，负责接收连接处于不同远端的光通信接点的非λo波长的通信光信号和(或)λo波长的OTDR测试光信号，前置波分复用器(组)的M个适用波长为λo的透射端P₁、透射端P₂、……、透射端P_M用于分别连接前置的1×M光开关的M个输入端I₁、输入端I₂、……、输入端I_M，前置波分复用器组的M个适用非λo波长的反射端R₁、反射端R₂、……、反射端R_M连接近端的光通信接点的不同的光端口；前置的1×M的光开关的输出端T₁连接后置的1×N的光开关的输出端T₂，后置的1×N的光开关的N个输入端I'₁、输入端I'₂、……、输入端I'_N则连接后置波分复用器组的N个透射端P'₁、透射端P'₂、……、透射端P'_N，后置波分复用器组内的N个反射端R'₁、反射端R'₂、……、反射端R'_N连接近端的光通信接点的不同的光端口；后置波分复用器组内的波分复用器通过N个公共端C'₁、公共端C'₂、……、公共端C'_N连接不同的通信光纤线路。

作为上述方案的进一步改进，所述M＝1，而N≠1时，所述前置波分复用器(组)由一个波分复用器构成，所述前置波分复用器的透射端P用于连接后置1×N光开关的输出端T₂；

或者所述M＝1,而N＝1时，所述前置波分复用器组和后置波分复用器(组)分别由一个波分复用器构成，所述前置波分复用器的透射端P用于连接后置波分复用器的透射端P'；

还或者所述M≠1，而N＝1时，所述后置波分复用器(组)由一个波分复用器构成，所述前置1×M光开关的输出端T连接后置波分复用器的透射端P'。

作为上述方案的进一步改进，所述1×M的前置光开关、1×N的后置光开关，由M×N的光开关替代。

作为上述方案的进一步改进，所述波分复用器为光器件，实现波长不同的光波的耦合与分离；所述组成前置波分复用器(组)和后置波分复用器(组)的波分复用器中适用非λo波长的反射端R的意思是各波分复用器的反射端R适用波长可以相互不一致，还或者各反射端R适用多个非λo波长。

作为上述方案的进一步改进，所述光通信接点指的是光端机或各种具有光接口的有源或无源设备，还或者是有源或无源设备的组合；所述光端口指的是收光接口，或发光接口，还或者是无源设备的光接口。

作为上述方案的进一步改进，所述测试波中继设备还包括控制单元，负责接收远端控制系统发出的中继指令并控制前置光开关和(或)后置光开关进行线路切换。

作为上述方案的进一步改进，所述测试波中继设备还包括还包括测试光信号检测单元，负责测试前置波分复用器组的各透射端P的是否有测试光信号。

一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备的控制方法，包括：

步骤一、核心控制平台获得需测试某一光纤线路的光纤检测请求指令时，由核心控制平台向位于远端的某一、或某部分测试波中继设备发送光纤中继指令；

步骤二、位于远端的测试波中继设备获得光纤中继指令时，按指令将所需光纤链路连接成功；并向核心控制平台返回连接完成指令；

步骤三、核心控制平台获得连接完成指令后，控制位于光通信接点上的对应的OTDR测试设备发送λo波长的OTDR测试光信号；

步骤四、λo波长的OTDR测试光信号依次通过若干测试波中继设备，并到达相应需测试光纤线路；同时，OTDR测试设备获得该测试光信号的相关反射波；

步骤五、依据所获得的测试光信号的相关反射波，测算出需测试光纤线路故障点位置。

本发明的一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法，其有效的利用了OTDR的特性，以及利用该测试波中继设备，有效的解决了复杂光纤网络中断点检测的问题，使得OTDR光纤测试设备在现网中故障判断的时效性和效率得到极大的提升，从而能够在网络中断的第一时间获得故障点的准确位置及信息，为光纤网络的故障排查提出了全新的解决方按，具有极高的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明中一种光网络中标准的链路结构构造图；

图2是图1中的在各位于远端的光通信接点处增加测试波中继设备的构造图；

图3是图2中的一种测试波中继设备的结构构造图；

图4是本发明中一种复杂型光网络中的含有测试波中继设备的结构构造图；

图5是图4中的一种测试波中继设备的结构构造图；

图6是本发明中一种复杂型光网络中含有多个OTDR测试设备的结构构造图；

图7是图6中的一种测试波中继设备的结构构造图。

具体实施方法

以下将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术任由在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

为方便对本发明内容进行理解，以下采用一种具体的通信网络的构造图进行描述。如图1所示，为一种光网络中标准的链路结构构造图，整个网络由中心光通信接点、位于远端的光通信接点1、光通信接点2、光通信接点3，以及连接各光通信接点的通信光纤线路共同构成，其中光通信接点2通过通信光纤路线路连接光通信接点3。OTDR测试设备位于中心光通信接点处，通过一波分复用器接入中心光通信接点与光通信接点1连接的通信光纤线路中；在该OTDR测试中，该构造只能简单的检测中心光通信接点与光通信接点1之间的通信光纤线路，而无法检测光通信接点1之后的其他的通信光纤线路。可以理解，本发明的一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法，不仅仅只限于该类通信网络构造中，还可以满足于更多的通信网络构造中。对此不应作为对本发明的限制，而都应属于本发明的保护范围。

如图2所示，为图1中的光网络的构造中在各位于远端的光通信接点处增加测试波中继设备的构造图；通信光纤线路连接测试波中继设备，通过测试波中继设备将λo波长的OTDR测试光信号分离出来后，将剩余的通信光信号接入光通信接点，同时测试波中继设备将该光通信接点所发出的光信号与OTDR测试光信号进行合波后接入向下一级光通信接点延伸的通信光纤线路。

如图3所示，为图2中的一种测试波中继设备的结构构造图；图中可以看到，测试波中继设备由前置波分复用器和后置波分复用器共同构成；波分复用器由适用于波长λo和非λo波长的公共端C(以下简称C端)、适用波长λo的透射端P(以下简称P端)、适用非λo波长的反射端R(以下简称R端)共同构成；前置波分复用器的C端连接通信光纤线路，并将波长λo的测试光信号和波长非λo通信光信号分离，其中通信光信号由R端输出给位于近端的光通信接点，测试光信号由P端输出后接入后置波分复用器的P端；近端的光通信接点所发出的非λo波长的通信光信号则接入后置波分复用器的R端，后置波分复用器将测试光信号和通信光信号进行合波后通过C端输入向下一级光通信接点延伸的通信光纤线路。

可以理解，图2中采用如图3所示的测试波中继设备后，位于中心光通信接点处的OTDR测试设备所发出的波长λo的测试光信号可到达光纤故障点，通过故障点的光纤端面反射，测试光信号再可以依次通过各测试波中继设备。各测试波中继设备的后置波分复用器将波长λo的测试光信号通过P端输入至前置波分复用器的P端，前置波分复用器再将该反射的测试光信号通过C端输入至连接前一级光通信接点的通信光纤线路。依次类推，最终波长λo的测试光信号即可到达OTDR测试设备并被OTDR测试设备所探测到；OTDR测试设备则可依据该反射回的测试光信号判断出通信光纤线路准确的故障点。

可以理解，所述波分复用器为一种光器件，用以实现波长不同的光波的耦合与分离。波分复用器具备低插入损耗、低偏振相关损耗、高波长带宽隔离度、环境稳定性好的特点，以及同时具备合波/分波的特性；作为纯物理器件，其对光信号不会造成时延，从而由此构成的测试波中继设备能达到对OTDR测试光信号和通信光信号进行分离/合波，及对测试光信号无时延中继的功能，并将故障点所反射回的测试光信号进行中继，使得OTDR测试可以越站点延伸，大大提高了OTDR测试的灵活性和实用性。由于实际应用中，具有此种特性的波分复用器的种类较多，如熔隔拉锥型波分复用器、介质膜型波分复用器、光栅型波分复用器、阵列波导型(Arrayed Waveguied Grating，AWG)波分复用器等等，都能满足本发明中对波分复用器的要求；组成各测试波中继设备中的波分复用器可以是同一型号，也可以是不同型号；对此，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有测试波中继设备中波分复用器的构成方式，都属于本发明保护的范围。

可以理解，所述组成前置波分复用器和后置波分复用器的波分复用器中适用非λo波长的反射端R的意思是各波分复用器的反射端R适用波长可以相互不一致，还或者各反射端R适用多个非λo波长；反射端R的作用为将测试光信号和通信光信号分波或合波后，测试光信号波长不发生变化，而通信光信号可能会波长不同，组成测试波中继设备的各波分复用器的R端性能可以各不相同；对此，都应视为本发明的保护范围。

采用此种测试波中继设备，能解决图1中的标准的光网络链路结构所出现的光纤故障检测问题。然而，在实际组网中，光网络往往有更为复杂的结构，如环形构造、星型构造、树型构造等。

实施例二：

如图4所示，为一种复杂型光网络中的含有测试波中继设备的结构构造图。相比图2中，在光通信接点1处，通过通信光纤线路连接光通信接点2，还有另外的一条通信光纤线路连接光通信接点3；光通信接点3连接有其他通信光纤线路连接其他的光通信接点。

可以理解，位于光通信接点1处的测试波中继设备则需要具备在两条下行的通信光纤线路中选择其中一条的功能。如图5所示为该类型的一种测试波中继设备的结构构造图；其与图3中的测试波中继设备相比，增加了一个1×2的光开关作为后置光开关，由后置波分复用器1、后置波分复用器2共同构成后置波分复用器组。

可以理解，所述光开关由2个输入端I(以下简称I端)和1个输出端T(以下简称T端)组成，T端选择连接某个I端。实际网络构造中，光通信接点常存在N(N≥1)个下行的光方向，相应的构成测试波中继设备的后置光开关为1×N的光开关，其中光开关由N个I端和1个T端构成，后置波分复用器组由N个后置波分复用器构成。而在实际应用中，也可以采用比光通信接点的下行的光方向数量N少的I端和一个T端构成光开关作为后置光开关使用。本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他对测试光中继设备的构成方式，在没有改变测试光中继设备的组成原理下，都应视为本发明的保护范围。

其中，后置光开关的T端连接前置波分复用器的C端，后置光开关的I₁端、I₂端分别连接后置波分复用器1、后置波分复用器2的P端；后置波分复用器1、后置波分复用器2的R端分别连接光通信接点1的两个向下光通信接口，后置波分复用器1、后置波分复用器2的C端分别连接向下的通信光纤线路。

在应用中，当位于中心光通信接点处的OTDR测试设备需要检测图4中出现的光纤故障点时，位于光通信接点1处的测试波中继设备中的前置波分复用器进行分波后，到达后置光开关的T端，后置光开关的T端选择连接后置波分复用器2的P端，再由波分复用器2的C端连接通信光纤线路到达光通信接点3处，再通过如实施例一中所述的测试波中继设备进行分波、合波后，测试光信号即到达光纤故障点；测试光信号在光纤故障点处反射后，依照原路返回至OTDR测试设备处，OTDR测试设备则依据相关信息，即可获得光纤故障点的准确位置。

利用此种构造的测试波中继设备，能有效解决复杂光网络环境中的OTDR测试中继问题，能更好的应用于实际网络中。

实施例三：

如图6所示，为一种复杂型光网络中含有多个OTDR测试设备的结构构造图；图中可以看到，在相比图4更为复杂型的大型网络中，由于OTDR测试设备自身特性，以及增加测试波中继设备后所带来的插入损耗问题，OTDR测试设备所发出的测试光信号不可能穿越太多的测试波中继设备。在此类大型组网网络中，如果有多个OTDR测试设备，则通过增加测试波中继设备，使得OTDR测试能比较全面的覆盖整个光纤网络。

可以理解，图中各光通信接点，如光通信接点2、光通信接点5等，面临可能来自从多个方向传送的某台OTDR测试设备所发出的某一波长为λo测试光信号，并需要将该测试光信号发送至相应的通信光纤线路中，测试光信号通过各级测试波中继设备后，即可到达光纤故障点，并通过光纤故障点的反射，再依次通过各级测试波中继设备，到达所发送的OTDR测试设备处。

为实现上述OTDR测试的问题，需要测试波中继设备具备在多个方向的通信光纤线路中选择其中的某条包含有OTDR测试光信号的能力。如图7所示，为具有此类功能的测试光中继设备的结构构造图；图中，由前置波分复用器1、前置波分复用器2、……、前置波分复用器M(M≥1)共同构成的前置波分复用器组，一个1×M的光开关作为前置光开关，一个1×N(N≥1)的光开关作为后置光开关，由后置波分复用器1、后置波分复用器2、……、后置波分复用器N共同构成后置波分复用器组。前置波分复用器组的M个前置波分复用器的C端₁、公共端C₂端、……、C_M端用于连接不同的通信光纤线路，负责接收连接处于不同远端的光通信接点的非λo波长的通信光信号和(或)λo波长的OTDR测试光信号，前置波分复用器组的M个适用波长为λo的P₁端、P₂端、……、P_M端用于分别连接前置的1×M光开关的M个I₁端、I₂端、……、I_M端，前置波分复用器组的M个适用非λo波长的R₁端、R₂端、……、R_M端连接近端的光通信接点的不同的光端口；前置的1×M的光开关的T₁端连接后置的1×N的光开关的T₂端，后置的1×N的光开关的N个I'₁端、I'₂端、……、I'_N端则连接后置波分复用器组的N个P'₁端、P'₂端、……、P'_N端，后置波分复用器组内的N个R'₁端、R'₂端、……、R'_N端连接近端的光通信接点的不同的光端口；后置波分复用器组内的波分复用器通过N个C'₁端、C'₂端、……、C'_N端连接不同的通信光纤线路。

可以理解，此处M(M≥1)、N(N≥1)代表通信光纤线路的多种可能，根据实际需求，可以是1条通信光纤线路，也可以是2条通信光纤线路，也可以是多条通信光纤线路；测试光中继设备所接收向上一级的通信光纤线路和向下一级的通信光纤线路数量可以不同，也可以相同；对此，本领域技术人员可以意识到，该测试光中继设备的构成方式中，还可以用其他方式实现，如用光分支器替代光开关；然而在实际应用中，光分支器因为衰耗大，无法满足选择唯一光纤线路的要求，必然会影响OTDR测试的性能；应该可以理解，采用现有构造是最理想的测试中继设备的构成方式。本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他对测试光中继设备的构成方式，在没有改变测试光中继设备的组成原理下，都应视为本发明的保护范围。

可以理解，该测试波中继设备中的1×M的前置光开关、1×N的后置光开关，由M×N的光开关替代。在此，都应作为本实施例的保护范围。

可以理解，采用前述实施例中所提到的测试波中继设备，就能使得在整个网络中，构成一个仅仅只能通过波长为λo的OTDR测试设备所发出的测试光信号的光纤链路通道，并可使得测试光信号在光纤故障点处发生反射时，能通过原光纤链路回到OTDR测试设备处，即可完成OTDR光纤测试。如此，则能大大提升光纤线路的故障排查效率，而且通过网管系统统一调配，也减少了维护人员的工作压力，对整个通信网络安全稳定性有了更高的提升。

本发明的一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备及其控制方法，其有效的利用了该测试波中继设备，结合光通信网络，当发生光纤故障时，通过测试波中继设备的合理应用，在光纤网络中构成一个自OTDR测试设备到光纤故障点之间的，适用于波长为λo的OTDR测试设备所发出的测试光信号的光纤链路通道，从而实现跨光通信接点的OTDR光纤测试方法，能满足目前OTDR光纤测试的需求，具有极高的推广价值。

然而，以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于OTDR光纤检测的测试波中继设备，其特征在于，该测试波中继设备包括：

由M个波分复用器构成的前置波分复用器组、前置的1×M的光开关、后置的1×N的光开关、由N个波分复用器构成的后置波分复用器组；其特征在于，所述波分复用器由仅适用波长λo的透射端P、适用非λo波长的反射端R、适用于波长λo和非λo波长的公共端C共同构成；所述光开关由多个输入端I和1个输出端T组成，输出端T选择连接某个输入端I；

前置波分复用器组的M个波分复用器的公共端C₁、公共端C_2、……、公共端C_M用于连接不同的通信光纤线路，负责接收连接处于不同远端的光通信接点的非λo波长的通信光信号和/或λo波长的OTDR测试光信号，前置波分复用器组的M个适用波长为λo的透射端P₁、透射端P_2、……、透射端P_M用于分别连接前置的1×M光开关的M个输入端I₁、输入端I_2、……、输入端I_M，前置波分复用器组的M个适用非λo波长的反射端R₁、反射端R_2、……、反射端R_M连接近端的光通信接点的不同的光端口；前置的1×M的光开关的输出端T₁连接后置的1×N的光开关的输出端T₂，后置的1×N的光开关的N个输入端I'₁、输入端I'_2、……、输入端I'_N则连接后置波分复用器组的N个透射端P'₁、透射端P'_2、……、透射端P'_N，后置波分复用器组内的N个反射端R'₁、反射端R'_2、……、反射端R'_N连接近端的光通信接点的不同的光端口；后置波分复用器组内的波分复用器通过N个公共端C'₁、公共端C'_2、……、公共端C'_N连接不同的通信光纤线路。

2.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，

所述M=1，而N≠1时，所述前置波分复用器组由一个波分复用器构成，所述前置波分复用器的透射端P用于连接后置1×N光开关的输出端T₂；

或者所述M=1,而N=1时，所述前置波分复用器组和后置波分复用器组分别由一个波分复用器构成，所述前置波分复用器的透射端P用于连接后置波分复用器的透射端P'；

还或者所述M≠1，而N=1时，所述后置波分复用器组由一个波分复用器构成，所述前置1×M光开关的输出端T连接后置波分复用器的透射端P'。

3.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，所述1×M的前置光开关、1×N的后置光开关，由M×N的光开关替代。

4.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，所述波分复用器为光器件，实现波长不同的光波的耦合与分离；所述组成前置波分复用器组和后置波分复用器组的波分复用器中适用非λo波长的反射端R的意思是各波分复用器的反射端R适用波长相互不一致，还或者各反射端R适用多个非λo波长。

5.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，所述光通信接点指的是光端机或各种具有光接口的有源或无源设备，还或者是有源或无源设备的组合；所述光端口指的是收光接口，或发光接口，还或者是无源设备的光接口。

6.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，还包括控制单元，负责接收远端控制系统发出的中继指令并控制前置光开关和(或)后置光开关进行线路切换。

7.如权利要求1所述的测试波中继设备，其特征在于，还包括测试光信号检测单元，负责测试前置波分复用器组的各透射端P的是否有测试光信号。

8.一种如权利要求1至6任意一项所述用于OTDR光纤检测的测试波中继设备的控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、位于中心通信接点核心控制平台获得需测试某一光纤线路的光纤检测请求指令时，由核心控制平台向位于远端的某一、或某部分测试波中继设备发送光纤中继指令；

步骤二、位于远端的测试波中继设备获得光纤中继指令时，按指令将所需光纤链路连接成功；并向核心控制平台返回连接完成指令；

步骤三、核心控制平台获得连接完成指令后，控制位于光通信接点上的对应的OTDR测试设备发送λo波长的OTDR测试光信号；

步骤四、λo波长的OTDR测试光信号依次通过若干测试波中继设备，并到达相应需测试光纤线路；同时，OTDR测试设备获得该测试光信号的相关反射波；

步骤五、依据所获得的测试光信号的相关反射波，测算出需测试光纤线路故障点位置。