CN107646175B - 一种波分复用无源光网络的光信号监测装置和系统 - Google Patents

一种波分复用无源光网络的光信号监测装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种波分复用无源光网络的光信号监测装置及系统，所述光信号监测装置及系统包括：输入单元，用于分别接收下行链路信号及上行链路信号；波分复用滤波器，用于根据各个不同波长来分离下行链路信号及上行链路信号；光功率测量模块，用于测量根据不同波长分离的各个信号的光功率；以及控制单元，用于基于由光功率测量模块测量的光功率信息来判断光线路的故障。

Description

一种波分复用无源光网络的光信号监测装置和系统
技术领域
本发明涉及一种波分复用无源光网络中检测以及管理光信号异常的方法。
背景技术
由于互联网的迅速普及，现有的以语音和文本为中心的服务已经转型为以视频和数据为中心的服务，对网络高速化的需求正在迅速增长。由于现有的基于铜线的网络很难以足够的速度提供长距离的服务，因此为了满足上述要求，必须将设备先前全域设置，而由此产生的运营和管理费用相当繁重。
为克服这种基于铜线的网络的局限性，作为其替代方案出现了一种基于光线的网络。特别是，正在进行很多关于基于波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)的网络的研究和开发，该网络能够使得每个信道分配固有的波长，从而确保100Mbps以上的宽的带宽，并且可以适用各种协议。
WDM的每个信道必须分别具有特定波长的光源。然而，因此也需要管理多个波长，且很难控制对温度敏感的光学部件，而这最终成为降低基于WDM的网络经济性的主要原因。
因此，为了稳定地使用基于WDM的网络，需要开发能够管理分配给每个信道的波长以及稳定的光学部件。特别是，虽然波长管理在基于WDM的网络中是非常重要的事项，但是实际管理起来并不容易。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种光信号监测装置及系统，该装置及系统用于在波分复用无源光网络中检测根据不同波长的光信号的异常与否。
技术方案
为此，根据本发明实施例的波分复用无源光网络的光信号监测装置可以包括：输入单元，用于从至少一个基带处理单元侧的多路复用装置接收下行链路信号及上行链路信号；波分复用(WDM)滤波器，用于根据各个波长分离上述下行链路信号及上述上行链路信号；光功率测量模块，用于测量从上述波分复用滤波器根据波长分离的各个光信号的光功率；以及控制单元，用于基于由上述光功率测量模块测量的光功率信息来判断光信号的异常与否。
在一实施例中，上述光信号监测装置还可以包括：光切换元件，用于在上述输入单元和上述波分复用滤波器之间选择性地连接多个输入端子之一和上述输入单元；其中，上述输入单元包括与多个光缆分别连接的上述多个输入端子。
在一实施例中，上述光信号监测装置还可以包括：模数转换器(ADC转换器)，用于在上述光功率测量模块与上述控制单元之间，将上述光功率测量模块测量的模拟光功率信息转换为数字信号。
在一实施例中，上述控制单元可以在上述光功率测量模块测量的光功率与预设的光功率基准值相差超过预设的阈值时，判断该光信号异常。
在一实施例中，上述控制单元可以将上述光功率测量模块测量的根据不同光端口以及根据不同信道的光功率信息传送到连接于外部的服务器。
并且，根据本发明的另一个实施例的波分复用无源光网络的光信号监测系统可以包括：光耦合单元，用于分配并聚合至少一个基带处理单元(BBU)的部分下行链路信号及至少一个射频拉远单元(RRU)的部分上行链路信号；以及光信号监测装置，用于从上述光耦合单元接收上述部分下行链路信号及上述部分上行链路信号并根据不同波长进行分离后，测量根据不同波长进行分离的各个信号的光功率，并且基于上述测量的光功率信息来判断光信号是否发生故障。
在一实施例中，上述光信号监测装置可以包括：输入单元，用于从上述光耦合单元接收上述部分下行链路信号及上述部分上行链路信号；波分复用(WDM)滤波器，用于将上述部分下行链路信号及上述部分上行链路信号根据各个不同波长进行分离；光功率测量模块，用于测量从上述多分复用滤波器根据不同波长进行分离的各个光信号的光功率；以及控制单元，用于当上述光功率测量模块测量的光功率与预设的光功率基准值相差超过预设的阈值时，判断该光信号异常。
实施例中，上述光耦合单元可以包括：第一光耦合器，用于分离各个上述下行链路信号及上述上行链路信号的一部分；第二光耦合器，用于聚合从上述第一光耦合器分离的各个信号。
实施例中，上述光耦合单元可以包括于与上述BBU连接的BBU侧多路复用装置。
实施例中，上述光信号监测系统还可以包括：服务器，用于存储从上述控制单元接收的上述光功率测量模块测量的根据不同光端口以及根据不同信道的光功率信息。
有益效果
根据本发明的实施例，通过监测波分复用无源光网络的下行链路信号及上行链路信号的光功率信息，从而可以容易地检测根据不同波长的光信号的异常。
附图说明
图1是根据本发明实施例的波分复用无源光网络的光信号监测装置及系统的结构图。
图2是根据本发明一实施例的无源网络的细部结构图。
图3是示例性表示基带处理单元(BBU)侧多路复用装置及射频拉远单元 (RRU)侧多路复用装置的细部结构图。
图4是示出光信号监测装置的示例性产品的图。
图5是表示用于说明光信号监测装置的光信号监测动作的根据时间的光功率电平(Optical power level)的示例图。
具体实施方式
本发明可以实施多种变更并且可以具有多种实施例，图中示例出了特定的实施例，并通过详细的说明具体说明本实施例。然而，应该理解的是本发明并不限定特定实施方式，而是包括落入本发明的思想和技术范围内的所有变更、等同物以及替代物。
在说明本发明时，如果判断出对相关的公知技术的具体说明会不必要地模糊本发明的主旨，则省略对其的详细说明。并且，本说明书的说明过程中使用的数字(例如，第一、第二等)是为了将一个结构要素与其他结构要素区别而使用的识别符号。
并且，本说明书中提及一个结构要素与其他结构要素“连接”或“链接”时，可能是上述一个结构要素与上述其他结构要素直接链接或直接连接，但是只要没有特别相反的记载，还应该理解为可以通过在中间媒介其他结构要素来实现链接或链接。
并且，本说明书中记载的“～部(单元)”、“～器”、“～子”、“～模块”等术语表示处理至少一个功能或动作的单位，其可通过硬件、软件或硬件和软件的结合方式体现。
另外，需要明确的是，本说明书中各构成单元的划分仅仅是根据每个构成单元的主要功能而划分的。即，下面要说明的两个以上的构成单元可以结合成一个构成单元，或者一个构成单元可以根据更细分的功能而分成两个以上的构成单元。另外，除了构成单元本身的主要功能之外，下面要说明的各个构成单元可以附加地执行其他构成单元的一部分或全部功能，并且各个构成单元的主要功能中的一部分功能可以专门被其他构成单元执行。
以下，将参照附图具体地说明本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的波分复用无源光网络的光信号监测装置及系统的示意结构图。
参照图1，光信号监测装置100配置为，包括：光切换模块120，波分复用滤波器140(WDM滤波器)，光功率测量模块160，ADC转换器170以及控制单元180。
光信号监测装置100可以通过以太网(Ethernet)等网络连接到外部服务器 200。虽然，本发明中以以太网为例进行说明，但并不限于此，即只要可用，任何有线或无线网络均可。
服务器200可以执行的功能是，存储由光信号监测装置200测量的光功率信息(即，关于光信号强度等的信息)，并提供给用户，使用户能够以图形用户界面(Graphic UserInterface，GUI)方式进行实时监测。服务器200可以配置为包括存储器以及显示器，以便执行此操作。
光信号监测装置100可以连接多个无源网络。图1示例性地示出了总共26 个无源网络(无源网络#1(Passive Network#1)至无源网络#26(Passive Network #26))以切换连接的方式连接到光切换模块120。虽然在图1中未示出，但是多个无源网络可以分别经由光缆连接到光信号监测装置100的多个输入端110(参照图4)。
无源网络是基于无源波分复用的网络，其包括至少一个基带处理单元 (BasebandUnit，BBU)以及至少一个射频拉远单元(Remote Radio Unit，RRU)。
光切换模块120可以通过单根光缆连接到WDM滤波器140。并且，光切换模块120的作用是与多个无源网络通过多个光缆连接，并选择性地进行切换。如上所述，对应于无源网络的多个光缆通过多个输入端110连接到光切换模块 120。即，光切换模块120的作用是在控制单元180的控制下选择性地切换欲由光信号监测装置100监测的光端口。由于光切换模块120是使用广泛的元件，因此省略对其的详细说明。
波分复用(WDM)滤波器140的作用是对于从光切换模块120传送的下行链路信号及上行链路信号根据不同波长进行分配，并且通过各自的光路来连接至光功率测量模块160。波分复用滤波器140按照方式的不同可分为普通的粗波分复用方式(CWDM：CoarseWavelength Division Multiplexing)以及密集波分方式(DWDM：Dense WavelengthDivision Multiplexing)。CWDM在对光缆的波长区域进行波分时，信道间隔为20nm宽；而DWDM则为信道间隔通常为0.8nm 或0.4nm的窄信道传送方式。在本发明中以使用CWDM滤波器作为WDM滤波器140，并且多路复用了共14个波长信号的情况进行说明。
光功率测量模块160可以测量从WDM滤波器140根据不同波长分离并传送的每个光信号的光功率电平。例如，WDM滤波器140总共分配14个波长信号，并且通过14个光信道(或光缆)将分配的14个波长信号连接到光功率测量模块160。光功率测量模块160可以以光电二极管(Photo Diode，PD)等设备所构成。
ADC转换器170的作用是将由光功率测量模块160测量的模拟形式的光功率信号转换成数字信号，并传送至控制单元180。此时，ADC转换器170和控制单元180可以通过I2C通信方式连接。
控制单元180的作用是根据通过ADC转换器170转换成数字信号的光功率电平信息来判断光信号是否异常。控制单元180可以通过串行外设接口(Serial PeripheralInterface，SPI)通信方式等连接到光切换模块120，其能够控制光切换模块120来选择连接于无源网络的光端口，并对被选择的无源网络的光信号进行监测。
例如，图2示出了26个无源网络通过总共26条光缆线路与光切换模块120 连接的情况，控制单元180可控制光切换模块120，根据条件可以依次切换光缆线路。此时，切换条件可以遵循预先设定的规则。例如，切换条件可以预设为，以网络的名称或编号为准按顺序依次进行切换。
并且，如上所述，控制单元180可以通过以太网等网络连接到外部服务器 200，控制单元180可以将光功率电平信息传送到服务器200，并且可根据从服务器200传送过来的用户命令来控制光切换模块120的切换。
图2是根据本发明一实施例的无源网络的细部结构图。各个无源网络的 BBU及RRU的详细结构是众所周知的，因此将省略对其的详细说明。
在图2中示例性地示出，各无源网络的BBU和RRU分别以7个波长的信号多路复用和解复用而进行通信。即，BBU侧多路复用装置(B1)包括：根据总共7个不同波长的信号的多路复用端口1～7；连接到光信号监测装置100的监测端口(MON)；以及与RRU侧多路复用装置(R1)连接的连接端口(COM)。多路复用端口1连接到BBU#1，多路复用端口7连接到BBU#7。该7个不同波长的信号被多路复用成一个信号，并通过光缆传送到RRU侧多路复用装置 (R1)，解复用后每个多路复用端口1～7传送到RRU#1至#7。
图2的示例中，光信号监测装置100可在总共26个输入端110连接总共26 个光缆，因此能够监测总共26个无源网络的BBU以及RRU。当然，光信号监测装置100的输入端110可以根据网络的数量等状态而以不同方式设置。
并且，以上举例说明了，将BBU侧多路复用装置中的7个波长的信号以及 RRU侧多路复用装置中的7个波长的信号，即将14个波长的信号通过WDM滤波器140多路复用。然而，根据所需信道的数量，也可以以不同方式设置WDM 滤波器140能够处理的波长的数量。
下面将参照图3详细说明本发明的光信号监测装置100的光功率电平的监测方法。
图3是示例性表示基带处理单元(BBU)侧多路复用装置及射频拉远单元 (RRU)侧多路复用装置的细部结构图。
如上所述，光信号监测装置100的输入端110连接有光缆，该光缆可以连接到BBU侧多路复用装置(B1)的监测端口MON#1。光信号监测装置100 可以在接收来自监测端口MON#1的下行及上行链路信号之后，通过检测每个光信号的光功率来判断光信号有无异常。
参照图3，BBU侧多路复用装置(B1)可以配置为包括：与各个BBU(BBU #1至#7)连接的WDM滤波器10；以及连接到WDM滤波器10以便将部分下行链路信号及上行链路信号传送到光信号监测装置100的光耦合器50。并且， RRU侧多路复用装置(R1)可以配置为包括连接于各个RRU(RRU#1至#7) 的WDM滤波器20。
在各个BBU(BBU#1至#7)中，λ1，λ3，···，λ14总共14个不同波长的信号被分配，上述14个不同波长的信号在WDM滤波器10中被多路复用成一个信号，并经由光耦合器50传送到RRU侧多路复用装置(R1)。即，BBU#1 可以向RRU#1传送λ1波长的信号，并且可以从RRU#1接收λ2波长的信号。同样地，BBU#7可以向RRU#7传送λ13波长的信号，并且可以从RRU#7 接收λ14波长的信号。
光耦合器50可以配置为包括：第一光耦合器52和第二光耦合器54。第一光耦合器52可以以n:m的比率分配下行及上行链路信号，并且将该预设比率的信号传送到第二光耦合器54(n和m是小于100的实数，n+m可以是100)。例如，可假设预先设定成以下情况：即n为95，m为5，并且m比率的信号被传送到第二光耦合器54。此时，当从BBU侧多路复用装置(B1)的WDM滤波器10输入下行链路信号时，第一光耦合器52可以分离输入的下行链路信号的5％，并将其输出到第二光耦合器54。此时，输入的下行链路信号的95％的信号，可以传送到RRU侧多路复用装置(R1)。并且，当从RRU侧多路复用装置 (R1)的WDM滤波器20接收到上行链路信号时，第一光耦合器52可以分离接收到的上行链路信号的5％，并将其输出到第二光耦合器54。此时，输入的上行链路信号的95％的信号，可以传送到侧多路复用装置BBU(B1)。
第二光耦合器54可以以预设比例(例如50：50的比例)结合从第一光耦合器52传送的m比率的下行及上行链路信号，并通过监测端口(MON#1)传送到光信号监测装置100。因此，不会引起下行链路信号及上行链路信号的大的变化的同时可以实时监测传送和接收的信号。
以上示例了，第一光耦合器52以95：5的比率分配下行及上行链路信号，并且第二光耦合器54以50：50的比率结合下行及上行链路信号的情况，但是第一光耦合器52的分配比率和第二光耦合器54的结合比率可以根据情况而以不同方式设定。因此，第一光耦合器52的分配比率以及第二光耦合器54的结合比率不限定本发明的权利范围。
并且，RRU侧多路复用装置(R1)通过WDM滤波器20对经由光耦合器 50传送的下行链路信号进行解复用，并分配给各个RRU(RRU#1至#7)。具体而言，光耦合器50分配从BBU侧多路复用装置(B1)传送到RRU侧多路复用装置(R1)的7个波长的下行链路信号的一部分，并传送到WDM滤波器20；而RRU(R1)侧多路复用装置R1的WDM滤波器20对进行分配的7个波长的下行链路信号的一部分进行解复用，并传送到各个(RRU#1至#7)。
光信号监测装置100的控制单元180可以通过将所聚合的下行及上行链路信号的光功率电平与预设的阈值进行比较，来判别特定波长光信号是否异常。
图4是示出根据本发明的光信号监测装置100的示例性产品的图。
参照图4的示例性产品，光信号监测装置100具有26个输入端110，该输入端110可以连接到对应于各个无源网络的基带处理单元(BBU)侧多路复用装置的光缆线路。26个输入端可以连接到图1的光切换模块120，根据控制单元180的控制信号以及预设规则进行切换，并监测连接到每个光缆线路的无源网络的每个光信号。如上所述，输入端110的数量可以以不同的方式设置。图1 和图2已经说明了光信号监测装置100，故在此省略对其的详细说明。以下，将参照图5详细说明控制单元180的用于判别特定波长光信号是否存异常的动作。
图5是表示用于说明光信号监测装置的光信号监测动作的根据时间的光功率电平(level)的示例图。
如图1和图2中所述，光功率由光电二极管等光功率测量模块160进行测量。即，光功率测量模块160可以以dB为单位计算入射至光光接收元件的光信号的光功率的增益(gain)或损耗(loss)信息。具体地，由于预先存储了根据不同波长的光信号的初始光功率信息，因此将光功率测量模块160测量的光功率与预先存储的根据不同波长的光信号的光功率信息进行比较，从而计算出光功率信号的增益或损耗信息。如果特定波长的光信号的初始光功率是Pi，而由光功率测量模块160测量的光功率是Pm，则光功率电平可以通过等式10×log (Pm/Pi)进行计算。
参照图5，示例了设定-15dBm作为光功率正常基准值、设定-17dBm作为第一阈值、设定-20dBm作为第二阈值的情况。如果与正常基准值的差值超过2dBm (d1)，则可以判断该光信号存在异常，如果差值超过5dBm(d2)，则可以判断该光信号失去作为通信信号的功能(即通信失败，Fail)。
从图5的曲线图中可以确认，当任意光信号的光功率电平随着时间的经过逐渐减小到-17dBm时，控制单元180判断该光信号异常，并且检测到-20dBm 后的45分钟后，判断通信失败。当然，图5的基准值和阈值仅仅是示例，根据网络的类型和特性可以进行不同的设置。
控制单元180如果判断出光信号异常或通信失败，则可以控制服务器200 向用户提供警报信息。即，控制单元180可以以预设时间为周期将由光功率测量模块160测量的光功率信息传送到服务器200。服务器200可以显示从控制单元180接收到的光功率信息，使得用户可以实时确认光功率电平。如果光功率电平与预设的基准值相差超过阈值，则输出警报使用户可以听到。
根据本发明的波分复用无源光网络的光信号监测装置及系统，无需昂贵的设备，仅使用光切换模块即可监测下行及上行链路信号的光功率电平，从而可容易地判别光信号是否异常。
以上参照本发明的实施例进行了说明，但是本领域技术人员可轻易理解，在不脱离权利要求书中记载的本发明的思想及范围的情况下，能对本发明进行各种修改和变更。

Claims (6)

1.一种波分复用无源光网络的光信号监测装置，包括：
输入单元，用于从至少一个基带处理单元侧多个多路复用装置中的任一装置接收下行链路信号及上行链路信号；
波分复用滤波器，用于将所述下行链路信号及所述上行链路信号根据各个不同波长进行分离；
光功率测量模块，用于测量从所述波分复用滤波器根据不同波长进行分离的各个光信号的光功率；
控制单元，基于由所述光功率测量模块测量的光功率信息来判断光信号的异常与否；以及
光切换元件，用于选择性地连接多个光缆中的一个光缆和所述波分复用滤波器，
其中，所述多个光缆中的各个光缆分别与所述多个多路复用装置中的各个装置连接。
2.根据权利要求1所述的光信号监测装置，其中，
所述控制单元在当所述光功率测量模块测量的光功率与预设的光功率基准值相差超过预设的阈值时，判断该光信号异常。
3.根据权利要求2所述的光信号监测装置，其中，
所述控制单元将所述光功率测量模块测量的根据不同信道的光功率信息传送到连接于外部的服务器。
4.一种波分复用无源光网络的光信号监测系统，包括：
光耦合单元，用于分配并聚合至少一个基带处理单元的下行链路信号的一部分及至少一个射频拉远单元的上行链路信号的一部分；以及
光信号监测装置，用于从所述光耦合单元接收所述部分下行链路信号及所述部分上行链路信号并根据不同波长分离后，测量根据不同波长分离的各个信号的光功率，并且基于所述测量的光功率信息来判断光信号是否发生故障，
其中，所述光信号监测装置，包括：
输入单元，用于从至少一个基带处理单元侧多路复用装置中的任一装置接收下行链路信号及上行链路信号；
波分复用滤波器，用于将所述下行链路信号及所述上行链路信号根据各个不同波长进行分离；
光功率测量模块，用于测量从所述波分复用滤波器根据不同波长进行分离的各个光信号的光功率；
控制单元，基于由所述光功率测量模块测量的光功率信息来判断光信号的异常与否；以及
光切换元件，用于选择性地连接多个光缆中的一个光缆和所述波分复用滤波器，
其中，所述多个光缆中的各个光缆分别与所述多路复用装置中的各个装置连接。
5.根据权利要求4所述的光信号监测系统，
其中，所述光耦合单元，包括：
第一光耦合器，用于分离各个所述下行链路信号及所述上行链路信号的一部分；
第二光耦合器，用于聚合从所述第一光耦合器分离的所述下行链路信号的一部分及所述上行链路信号的一部分。
6.根据权利要求4所述的光信号监测系统，还包括：
服务器，用于存储从所述控制单元接收的所述光功率测量模块测量的根据不同信道的光功率信息。
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