CN108024162B - 一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构，包括：至少一组光交换路由模块，每组光交换路由模块包括：正向光交换路由模块，用于对输入的经前段传感光纤衰弱的正向激励光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至后段传感光纤；基于所述正向光的反向光交换路由模块，用于对输入的后段传感光纤的反向传感光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至前段传感光纤。本发明还提供了一种利用上述光交换路由结构实现全分布式光纤传感的方法，该光交换路由结构的结构简单，能够对全分布式光纤传感的正向激励光和反向传感光分别进行光纤波长路由选择、中继放大，能多次路由和中继放大，可广泛应用于全分布式光纤传感网络。

Description

一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构及其方法

技术领域

本发明涉及分布式光纤传感领域，尤其涉及一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构及其方法。

背景技术

全分布式光纤传感技术是光纤传感的突出的优势之一，能够检测到被测物理量在空间和时间上的连续分布信息，具有普通传感器所无法替代的独特应用前景。在实际应用中，如周边防护、管道泄漏检测、油气油井温度分布检测等领域，需要检测多条甚至网络分布的传感线路，这是普通全分布式光纤传感器难以有效实现的，需要构建全分布式光纤传感网络，以达到(连续)全分布式环境的监测。这里所说的全分布式光纤传感网络不是由点式光纤传感器复合构成的分布式光纤传感网络，而是实现连续光纤测量的全分布式光纤传感网络。

全分布式光纤传感网络的实现不仅需要全分布式光纤传感器端机，而且需要传感光信号的中继和路由。虽然基于密集波分复用和光中继放大在光纤传感网络的传输上已经被广泛应用，传输容量得到大幅度提高，现在已有成熟的双向对称的光中继和路由技术。但是，对于全分布式光纤传感网络，正向激励光和反向传感光在功率上有很大的差异，例如布里渊分布式光纤传感器的激励光脉冲峰值在几百毫瓦以上，而传感检测的布里渊散射光在微瓦以下，难以采用光通信的对称结构进行光中继和路由，需要适合的全分布式传感的信号路由交换和中继。

申请公布号为201611245739的专利申请文件公布了一种实现长距离分布式光纤传感的中继放大装置及其方法。该装置实现对正向激励光和反向传感光的分别中继放大。但是装置只能实现中继放大，不能实现路由选择，且只能应用到长距离分布式光纤传感系统中。

发明内容

针对全分布式光纤传感网络的路由交换需要，并考虑到全分布式光纤传感的正反方向光的不对称性，本发明的目的是提供一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构及其方法，该光交换路由结构的结构简单，能够对全分布式光纤传感的正向激励光和反向传感光分别进行光纤波长路由选择、中继放大，能多次路由和中继放大，可广泛应用于全分布式光纤传感网络。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构，所述光交换路由结构包括至少一组光交换路由模块，每组光交换路由模块包括：

正向光交换路由模块，用于对输入的经前段传感光纤衰弱的正向激励光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至后段传感光纤；

基于所述正向光的反向光交换路由模块，用于对输入的后段传感光纤的反向传感光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至前段传感光纤。

第一个实施方式，所述光交换路由结构包括：

第一端口，用于将经前段传感光纤衰弱的正向激励光输入至第一密集波分复用器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的反向传感光输出至前段传感光纤；

第一密集波分复用器，用于对输入的正向激励光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关，还用于对输入的反向传感光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第一端口；

光开关，用于对输入的正向激励光进行光纤波长路由选择后输出至第二密集波分复用器，还用于对输入的反向传感光进行光纤波长路由选择后输出至第一密集波分复用器；

第二密集波分复用器，用于对输入的正向激励光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第一光中继放大器，还用于对输入的反向传感光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关；

第一光中继放大器，用于对输入的正向激励光进行中继放大后输出至第三端口，还用于对输入的反向传感光进行中继放大后输出至第二密集波分复用器；

第三端口，用于将后段传感光纤的反向传感光输入至第一光中继放大器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的正向激励光输出至后段传感光纤；

其中，对正向激励光依次作用的所述第一端口、所述第一密集波分复用器、所述光开关、所述第二密集波分复用器、所述第一光中继放大器以及所述第三端口组成第一正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第三端口、所述第一光中继放大器、所述第二密集波分复用器、所述光开关、所述第一密集波分复用器以及所述第一端口组成第一反向光交换路由模块；

所述第一正向光交换路由模块和所述第一反向光交换路由模块组成第一组光交换路由模块。

第二个实施方式中，所述光交换路由结构包括两组光交换路由模块。具体地，基于第一个实施方式，所述光交换路由结构还包括：

第二端口，用于将经前段传感光纤衰弱的正向激励光输入至第三密集波分复用器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的反向传感光输出至前段传感光纤；

第三密集波分复用器，用于对输入的正向激励光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关，还用于对输入的反向传感光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第二端口；

其中，对正向激励光依次作用的所述第二端口、所述第三密集波分复用器、所述光开关、所述第二密集波分复用器、所述第一光中继放大器以及所述第三端口组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第三端口、所述第一光中继放大器、所述第二密集波分复用器、所述光开关、所述第三密集波分复用器以及所述第二端口组成第二反向光交换路由模块；

所述第二正向光交换路由模块和所述第二反向光交换路由模块组成第二组光交换路由模块。

第三个实施方式中，所述光交换路由结构包括两组光交换路由模块。具体地，基于第一个实施方式，所述光交换路由结构还包括：

第四密集波分复用器，用于对输入的正向激励光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第二光中继放大器，还用于对输入的反向传感光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关；

第二光中继放大器，用于对输入的正向激励光进行中继放大后输出至第四端口，还用于对输入的反向传感光进行中继放大后输出至第四密集波分复用器；

第四端口，用于将后段传感光纤的反向传感光输入至第二光中继放大器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的正向激励光输出至后段传感光纤；

其中，对正向激励光依次作用的所述第一端口、所述第一密集波分复用器、所述光开关、所述第四密集波分复用器、所述第二光中继放大器以及所述第四端口组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第四端口、所述第二光中继放大器、所述第四密集波分复用器、所述光开关、所述第一密集波分复用器以及所述第一端口组成第二反向光交换路由模块；

所述第二正向光交换路由模块和所述第二反向光交换路由模块组成第二组光交换路由模块。

第四个实施方式，所述光交换路由结构包括四组光交换路由模块。具体地，基于第三个实施方式，所述光交换路由结构还包括：

第四密集波分复用器，用于对输入的正向激励光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第二光中继放大器，还用于对输入的反向传感光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关；

第二光中继放大器，用于对输入的正向激励光进行中继放大后输出至第四端口，还用于对输入的反向传感光进行中继放大后输出至第四密集波分复用器；

第四端口，用于将后段传感光纤的反向传感光输入至第二光中继放大器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的正向激励光输出至后段传感光纤；

其中，对正向激励光依次作用的所述第一端口、所述第一密集波分复用器、所述光开关、所述第四密集波分复用器、所述第二光中继放大器以及所述第四端口组成第三正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第四端口、所述第二光中继放大器、所述第四密集波分复用器、所述光开关、所述第一密集波分复用器以及所述第一端口组成第三反向光交换路由模块；

所述第三正向光交换路由模块和所述第三反向光交换路由模块组成第三组光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的所述第二端口、所述第三密集波分复用器、所述光开关、所述第四密集波分复用器、所述第二光中继放大器以及所述第四端口组成第四正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第四端口、所述第二光中继放大器、所述第四密集波分复用器、所述光开关、所述第三密集波分复用器以及所述第二端口组成第四反向光交换路由模块；

所述第四正向光交换路由模块和所述第四反向光交换路由模块组成第三组光交换路由模块。

所述第一密集波分复用器、第三密集波分复用器均用于对正向激励光解复用单根光纤的不同波长通道，得到按波长范围分离的多路正向激励光，这里应设置第一密集波分复用器和第三密集波分复用器的通道波长对应在正向激励光的主要波长附近。

所述第一密集波分复用器、第三密集波分复用器还均用于对反向激励光复用不同波长通道到单根光纤，得到多路波长不同的光信号复用到同一根光纤后的反向激励光。

所述第二密集波分复用器、第四密集波分复用器均用于对多路正向激励光激励光复用不同波长通道到单根光纤，得到多路波长不同的光信号复用到同一根光纤后的正向激励光。

所述第二密集波分复用器、第四密集波分复用器还均用于对反向传感光解复用单根光纤的不同波长通道，得到按波长范围分离的多路反向传感光，这里应设置第二密集波分复用器的通道波长对应在反向传感光的主要波长附近。

在上述的技术方案中，所述光交换路由结构仅包括一个光开关，通过这一个光开关实现对正向激励光或反向传感光的光纤波长路由选择，控制正向激励光或反向传感光接下来的传输路径。

在上述的技术方案中，所述第一光中继放大器和第二光中继放大器均包括：

强激励光放大模块，用于对正向激励光进行中继放大；

弱传感光放大模块，用于对反向传感光进行中继放大。

本发明还提供了一种利用上述的光交换路由结构实现全分布式光纤传感的方法，包括以下步骤：

(1)在全分布式光纤传感网络的传感光纤中途中设置至少一个所述光交换路由结构；

(2)前段传感光纤的正向激励光输入至所述光交换路由结构，经所述光交换路由结构的正向光交换路由模块光纤波长路由选择、中继放大后，输出至后段传感光纤，完成正向激励光的交换路由；

(3)后段传感光纤的反向传感光输入至所述光交换路由结构，经所述光交换路由结构的反向光交换路由模块光纤波长路由选择、中继放大后，输出至前段传感光纤，完成反向传感光的交换路由。

本发明在全分布式光纤传感网络的多段传感光纤间引入多个光交换路由交换结构，对经前段传感光纤损耗传输的正向激励光进行光纤波长路由选择、中继放大，并注入后段传感光纤中，同时对后段传感光纤的反向传感信号进行光纤波长路由选择、中继放大，并注入前段传感光纤，实现正向激励光和反向传感信号的分别光纤波长路由选择和中继放大，使得经过光交换路由选择结构后的传感光纤中的光信号不仅能够实现光纤波长路由选择，而且被中继放大，提高了全分布式光纤传感网络的信噪比，增大了全分布式光纤传感网络的测量距离和性能。与现有技术相比具有以下优点：

(1)与没有引入光交换路由结构的系统相比，采用该光交换路由结构有效针对不同传感光纤的不同传感要求进行路由交换。

(2)与一般对称的光路由器件相比，该光交换路由结构可以对正向激励光和反向传感光进行分别光纤波长路由选择和中继放大，更有效的提高资源利用率、传输可靠性和有效性。

(3)该光交换路由结构的结构简单，具有良好的可实现性和复用性，采用该光交换路由结构可以实二维或三维传感光纤分布的可重配置的全分布式光纤传感网络，这是一般光传感系统难以实现的。

(4)采用该光交换路由结构的全分布式光纤传感网络可以实现同时对多个物理量进行测量分析，这是一般分布式光纤传感系统所不具备的。

附图说明

图1是实施例1提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图；

图2是实施例2提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图；

图3是实施例3提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图；

图4是实施例1～3提供的光中继放大器的结构示意图；

图5是实施例4提供的基于光交换路由结构的全分布式光纤传感网络的结构框图；

图6是实施例4提供的基于光交换路由结构的全分布式光纤传感网络中，分布式光纤传感器的正向激励光的路由选择示意图；

图7是实施例4提供的基于光交换路由结构的全分布式光纤传感网络中，分布式反向传感光的路由选择示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图1～图3中，宽箭头表示正向激励光，窄箭头表示反向传感光。

实施例1

图1是实施例1提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图。本实施例提供的光交换路由结构包括两组光交换路由模块，第一组光交换路由模块包括第一正向光交换路由模块、基于所述正向光的第一反向光交换路由模块：第二组光交换路由模块包括第二正向光交换路由模块、基于所述正向光的第二反向光交换路由模块。

具体地，参见图1，

本实施例提供的光交换路由结构包括端口1、密集波分复用器101、光开关102、密集波分复用器103、光中继放大器104、端口3、密集波分复用器105、光中继放大器106、端口4；

其中，对正向激励光依次作用的端口1、密集波分复用器101、光开关102、密集波分复用器103、光中继放大器104以及端口3组成第一正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口3、光中继放大器104、密集波分复用器103、光开关102、密集波分复用器101以及端口1组成第一反向光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的端口1、密集波分复用器101、光开关102、密集波分复用器105、光中继放大器106以及端口4组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口4、光中继放大器106、密集波分复用器105、光开关102、密集波分复用器101以及端口1组成第二反向光交换路由模块。

在第一正向光交换路由模块中，经前段传感光纤衰弱的正向激励光经端口1输入至密集波分复用器101，然后，经过密集波分复用器101以解复用单根光纤的不同波长通道后再输入至光开关102，由光开关102进行光纤波长路由选择，接下来，选择后段传感光纤传输端口为3的正向激励光经过密集波分复用器103，以复用不同波长通道到单根光纤，最后，正向激励光输入至光中继放大器104，经光中继放大104进行中继放大后输出至端口3，再由端口3输出至后段传感光纤，完成正向激励光的正向光交换路由。

在第一反向光交换路由模块中，后段传感光纤的反向传感光经过端口3输入至光中继放大器104，然后，反向传感光经光中继放大器104中继放大后输入至密集波分复用器103，以解复用单根光纤的不同波长通道，多个波长通道的反向传感光经光开关102进行光纤波长路由选择，接下来，选择前段传感光纤传输端口为1的反向传感光输出至密集波分复用器101，以解复用单根光纤的不同波长通道，再输出至端口1，最后，由端口1输出至前段传感光纤，完成反向传感光的反向光交换路由。

在第二正向光交换路由模块中，经前段传感光纤衰弱的正向激励光经端口1输入至密集波分复用器101，然后，经过密集波分复用器101以解复用单根光纤的不同波长通道后再输入至光开关102，由光开关102进行光纤波长路由选择，接下来，选择后段传感光纤传输端口为4的正向激励光经过密集波分复用器105，以复用不同波长通道到单根光纤，最后，正向激励光输入至光中继放大器106，经光中继放大106进行中继放大后输出至端口4，再由端口4输出至后段传感光纤，完成正向激励光的正向光交换路由。

在第二反向光交换路由模块中，后段传感光纤的反向传感光经过端口4输入至光中继放大器106，然后，反向传感光经光中继放大器106中继放大后输入至密集波分复用器105，以解复用单根光纤的不同波长通道，多个波长通道的反向传感光经光开关102进行光纤波长路由选择，接下来，选择前段传感光纤传输端口为1的反向传感光输出至密集波分复用器101，以解复用单根光纤的不同波长通道，再输出至端口1，最后，由端口1输出至前段传感光纤，完成反向传感光的反向光交换路由。

实施例2

图2是实施例2提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图。本实施例提供的光交换路由结构也包括两组光交换路由模块，第一组光交换路由模块包括第一正向光交换路由模块、基于所述正向光的第一反向光交换路由模块：第二组光交换路由模块包括第二正向光交换路由模块、基于所述正向光的第二反向光交换路由模块。

具体地，参见图2，

本实施例提供的光交换路由结构包括端口1、密集波分复用器201、光开关202、密集波分复用器203、光中继放大器204、端口3、密集波分复用器205、端口2；

其中，对正向激励光依次作用的端口1、密集波分复用器201、光开关202、密集波分复用器203、光中继放大器204以及端口3组成第一正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口3、光中继放大器204、密集波分复用器203、光开关202、密集波分复用器201以及端口1组成第一反向光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的端口2、密集波分复用器205、光开关202、密集波分复用器203、光中继放大器204以及端口3组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口3、光中继放大器204、密集波分复用器203、光开关202、密集波分复用器205以及端口2组成第二反向光交换路由模块。

实施例3

图3是实施例3提供的实现全分布式光纤传感的光交换路由结构的结构框图。本实施例提供的光交换路由结构也包括四组光交换路由模块，第一组光交换路由模块包括第一正向光交换路由模块、基于所述正向光的第一反向光交换路由模块：第二组光交换路由模块包括第二正向光交换路由模块、基于所述正向光的第二反向光交换路由模块；第三组光交换路由模块包括第三正向光交换路由模块、基于所述正向光的第三反向光交换路由模块：第四组光交换路由模块包括第四正向光交换路由模块、基于所述正向光的第四反向光交换路由模块；

具体地，参见图3，

本实施例提供的光交换路由结构包括端口1、密集波分复用器301、光开关302、密集波分复用器303、光中继放大器304、端口3、端口2、密集波分复用器305、密集波分复用器306、光中继放大器307、端口4；

其中，对正向激励光依次作用的端口1、密集波分复用器301、光开关302、密集波分复用器303、光中继放大器304以及端口3组成第一正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口3、光中继放大器304、密集波分复用器303、光开关302、密集波分复用器301以及端口1组成第一反向光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的端口1、密集波分复用器301、光开关302、密集波分复用器306、光中继放大器307以及端口4组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口4、光中继放大器307、密集波分复用器306、光开关302、密集波分复用器301以及端口1组成第二反向光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的端口2、密集波分复用器305、光开关302、密集波分复用器306、光中继放大器307以及端口4组成第三正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口4、光中继放大器307、密集波分复用器306、光开关302、密集波分复用器305以及端口2组成第三反向光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的端口2、密集波分复用器305、光开关302、密集波分复用器303、光中继放大器304以及端口3组成第四正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的端口3、光中继放大器304、密集波分复用器303、光开关302、密集波分复用器305以及端口2组成第四反向光交换路由模块。

上述实施例1～3中光中继放大器的结构示意图如图4所示。参见图4，光中继放大器包括对端口a、光环形器401、强激励光放大模块402、弱传感光放大模块403、光环形器404、端口b；输入光中继放大器的正向激励光依次经端口a、光环形器401后输入至强激励光放大模块402，经强激励光放大模块402放大后的正向激励光依次经光环形器404、端口b输出光中继放大器；输入光中继放大器的反向传感光依次经端口b、光环形器404后输入至弱传感光放大模块403，经弱传感光放大模块403放大后的反向传感光依次经光环形器401、端口a输出光中继放大器。

上述实施例1～3中光中继放大器均采用申请号为201611245739.4专利申请中公布的光中继放大装置，实现多通道传感的路由交换，即传感网络的重配置。

上述实施例1～3中的密集波分复用器均可以采用100GHz信道间隔、低偏振相关损耗、高隔离度、高稳定性和可靠性的密集波分复用器，其中通道数和可通过的波长可以根据需求进行定制。

上述实施例1～3中的光开关均可以采用低插入损耗、低信道干扰、波长范围宽、高稳定性和可靠性的光开关，其中通道数可以根据需求定制。如果通道数较多，可以接入多个光开光进行路由选择。

实施例4

图5是实施例4提供的基于光交换路由结构的全分布式光纤传感网络的结构框图，参见图5该网络中包括传感路由器501、传感路由器502、传感路由器503、传感路由器504、分布式光纤传感器505、分布式光纤传感器506以及多个传感光纤段507。其中，传感路由器501、传感路由器502、传感路由器503、传感路由器504均采用实施例3提供的光交换路由结构，分布式光纤传感器505和分布式光纤传感器506测量同一个物理量。

传感路由器501、传感路由器502、传感路由器503、传感路由器504的光开关通道选择设置为：从端口1进入的正向激励光从端口3出去；从端口2进入的正向激励光从端口4出去。

图6是分布式正向激励光的路由选择示意图。参见图6，

分布式光纤传感器505的正向激励光经前段传感光纤传输后，经传感路由器501的端口1和端口2输入至传感路由器501，经过传感路由器501的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器501的端口3和端口4输出；从传感路由器501的端口4输出的正向激励光经一段传感光纤传输后，经传感路由器502的2端口输入至传感路由器502，经过传感路由器502的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器502的端口4输出；从传感路由器501的端口3输出的正向激励光经一段传感光纤传输后，经传感路由器503的2端口输入至传感路由器503，经过传感路由器503的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器503的端口4输出。

分布式光纤传感器505的正向激励光经前段传感光纤传输后，经传感路由器502的端口1输入至传感路由器502，经过传感路由器502的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器502的端口3输出；从传感路由器502的端口3输出的正向激励光经一段传感光纤传输后，经传感路由器504的2端口输入至传感路由器504，经过传感路由器504的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器504的端口4输出。

分布式光纤传感器506的正向激励光经前段传感光纤传输后，经传感路由器503的端口1输入至传感路由器503，经过传感路由器503的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器503的端口3输出；从传感路由器503的端口3输出的正向激励光经一段传感光纤传输后，经传感路由器504的1端口输入至传感路由器504，经过传感路由器504的光纤波长路由选择、中继放大后，正向激励光从传感路由器504的端口3输出。

至此，该由4个传感路由器和两个分布式光纤传感器组成的全分布式光纤传感网络中的传感光纤段中全部分都有正向激励光传输，此过程可以实现在整个全分布式网络中进行一个物理量的测量。

分布式光纤传感器505和分布式光纤传感器506可以是测量不同物理量的分布式光纤传感器。通过更换分布式光纤传感器505和分布式光纤传感器506的种类，可以实现对不同物理量的全分布式网络测量。

图7是本实施例中，分布式反向传感光的路由选择示意图。参见图7，全分布式光纤传感网络中经后段光纤衰弱的反向传感光经传感路由器502的端口4输入至传感路由器502，经传感路由器504的端口3输入至传感路由器504，经传感路由器503的端口4输入至传感路由器503，经传感路由器504的端口4输入至传感路由器504。

经传感路由器502的端口4输入至传感路由器502的反向传感光，经传感路由器502的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从传感路由器502的端口2输出；由传感路由器502的端口2输出的反向传感光经过一段传感光纤传输后，经传感路由器501的端口4输入至传感路由器501，经过传感路由器501的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从分布式光纤传感器501的端口2输入至分布式光纤传感器505。

经传感路由器504的端口3输入至传感器504的反向传感光，经传感路由器504的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从传感路由器504的端口1输出；由传感路由器504的端口1输出的反向传感光经过一段传感光纤传输后，经传感路由器503的端口3输入至传感路由器503，经过传感路由器503的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从分布式光纤传感器503的端口1输入至分布式光纤传感器506。

经传感路由器503的端口4输入至传感路由器503的反向传感光，经传感路由器503的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从传感路由器503的端口2输出；由传感路由器503的端口2输出的反向传感光经过一段传感光纤传输后，经传感路由器501的端口3输入至传感路由器501，经过传感路由器501的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从分布式光纤传感器501的端口1输入至分布式光纤传感器505。

经传感路由器504的端口4输入至传感路由器504的反向传感光，经传感路由器504的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从传感路由器504的端口2输出；由传感路由器504的端口2输出的反向传感光经过一段传感光纤传输后，经传感路由器502的端口3输入至传感路由器502，经过传感路由器502的光纤波长路由选择、中继放大后，反向传感光从分布式光纤传感器502的端口1输入至分布式光纤传感器505。

至此，分布式光纤传感器505和分布式光纤传感器506可以收到所有传感光纤段上的反向传感光，实现由4个传感路由器和两个分布式光纤传感器组成的全分布式光纤传感网络。该全分布式光纤传感网络还可通过增加传感路由器和分布式光纤传感器的数量，实现更多物理量、更大维度的、更长距离的、全方位的传感测量。

在本实施例中，传感路由器可以实现二维或三维传感光纤分布的可重配置的全分布式光纤传感网络。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构，其特征在于，所述光交换路由结构包括至少一组光交换路由模块，每组光交换路由模块包括：

正向光交换路由模块，用于对输入的经前段传感光纤衰弱的正向激励光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至后段传感光纤；

基于所述正向光的反向光交换路由模块，用于对输入的后段传感光纤的反向传感光进行光纤波长路由选择、中继放大后输出至前段传感光纤；

其中，所述光交换路由结构包括：

第一端口，用于将经前段传感光纤衰弱的正向激励光输入至第一密集波分复用器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的反向传感光输出至前段传感光纤；

第一密集波分复用器，用于对输入的正向激励光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关，还用于对输入的反向传感光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第一端口；

光开关，用于对输入的正向激励光进行光纤波长路由选择后输出至第二密集波分复用器，还用于对输入的反向传感光进行光纤波长路由选择后输出至第一密集波分复用器；

第二密集波分复用器，用于对输入的正向激励光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第一光中继放大器，还用于对输入的反向传感光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关；

第一光中继放大器，用于对输入的正向激励光进行中继放大后输出至第三端口，还用于对输入的反向传感光进行中继放大后输出至第二密集波分复用器；

第三端口，用于将后段传感光纤的反向传感光输入至第一光中继放大器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的正向激励光输出至后段传感光纤；

其中，对正向激励光依次作用的所述第一端口、所述第一密集波分复用器、所述光开关、所述第二密集波分复用器、所述第一光中继放大器以及所述第三端口成第一正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第三端口、所述第一光中继放大器、所述第二密集波分复用器、所述光开关、所述第一密集波分复用器以及所述第一端口组成第一反向光交换路由模块；

所述第一正向光交换路由模块和所述第一反向光交换路由模块组成第一组光交换路由模块；

所述光交换路由结构还包括：

第二端口，用于将经前段传感光纤衰弱的正向激励光输入至第三密集波分复用器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的反向传感光输出至前段传感光纤；

第三密集波分复用器，用于对输入的正向激励光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关，还用于对输入的反向传感光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第二端口；

其中，对正向激励光依次作用的所述第二端口、所述第三密集波分复用器、所述光开关、所述第二密集波分复用器、所述第一光中继放大器以及所述第三端口组成第二正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第三端口、所述第一光中继放大器、所述第二密集波分复用器、所述光开关、所述第三密集波分复用器以及所述第二端口组成第二反向光交换路由模块；

所述第二正向光交换路由模块和所述第二反向光交换路由模块组成第二组光交换路由模块；

所述光交换路由结构还包括：

第四密集波分复用器，用于对输入的正向激励光复用不同波长通道到单根光纤后输出至第二光中继放大器，还用于对输入的反向传感光解复用单根光纤到不同波长通道后输出至光开关；

第二光中继放大器，用于对输入的正向激励光进行中继放大后输出至第四端口，还用于对输入的反向传感光进行中继放大后输出至第四密集波分复用器；

第四端口，用于将后段传感光纤的反向传感光输入至第二光中继放大器，还用于将经过光纤波长路由选择、中继放大后的正向激励光输出至后段传感光纤；

其中，对正向激励光依次作用的所述第一端口、所述第一密集波分复用器、所述光开关、所述第四密集波分复用器、所述第二光中继放大器以及所述第四端口组成第三正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第四端口、所述第二光中继放大器、所述第四密集波分复用器、所述光开关、所述第一密集波分复用器以及所述第一端口组成第三反向光交换路由模块；

所述第三正向光交换路由模块和所述第三反向光交换路由模块组成第三组光交换路由模块；

对正向激励光依次作用的所述第二端口、所述第三密集波分复用器、所述光开关、所述第四密集波分复用器、所述第二光中继放大器以及所述第四端口组成第四正向光交换路由模块；

对反向传感光依次作用的所述第四端口、所述第二光中继放大器、所述第四密集波分复用器、所述光开关、所述第三密集波分复用器以及所述第二端口组成第四反向光交换路由模块；

所述第四正向光交换路由模块和所述第四反向光交换路由模块组成第四组光交换路由模块。

2.如权利要求1所述的实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构，其特征在于，所述第一光中继放大器包括：

强激励光放大模块，用于对正向激励光进行中继放大；

弱传感光放大模块，用于对反向传感光进行中继放大。

3.如权利要求1所述的实现全分布式光纤传感网络的光交换路由结构，其特征在于，所述第二光中继放大器包括：

强激励光放大模块，用于对正向激励光进行中继放大；

弱传感光放大模块，用于对反向传感光进行中继放大。

4.一种利用权利要求1所述的光交换路由结构实现全分布式光纤传感的方法，包括以下步骤：

(1)在全分布式光纤传感网络的传感光纤中途中设置至少一个所述光交换路由结构；

(2)前段传感光纤的正向激励光输入至所述光交换路由结构，经所述光交换路由结构的正向光交换路由模块光纤波长路由选择、中继放大后，输出至后段传感光纤，完成正向激励光的交换路由；

(3)后段传感光纤的反向传感光输入至所述光交换路由结构，经所述光交换路由结构的反向光交换路由模块光纤波长路由选择、中继放大后，输出至前段传感光纤，完成反向传感光的交换路由。

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