CN110518966B - 一种基于正交编码的onu定位系统和定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于正交编码的ONU定位系统和定位方法，包括由用于连接光纤干线的光线路终端OLT、用于无源分配的光分配网络ODN和用于提供用户侧接口的光网络单元ONU依次串联组成的无源光纤网络PON；通过给每个ONU分配唯一的特征码，在不增加额外条件的情况下，实现对TDM‑PON网络中的故障ONU的定位功能。

Description

一种基于正交编码的ONU定位系统和定位方法
技术领域
本发明属于无源光纤网络技术领域，具体涉及一种基于正交编码的ONU定位系统和定位方法。
背景技术
无源光纤网络PON(Passive Optical Network)由光线路终端OLT(optical lineterminal)、光分配网络ODN(Optical Distribution Network)和光网络单元ONU(OpticalNetwork Unit)组成，主要采用TDM时分复用技术，又称TDM-PON网络；OLT和ONU之间通过ODN包含的光纤链路传输信号，OLT到ONU为下行信号，ONU到OLT为上行信号。ONU端的多个ONU通过时分技术将不同的时隙包传输到OLT，OLT端通过解析包内容识别ONU上行信号的业务信息判断该ONU是否在位。
专利CN109510727A即基于上述思路提出了一种自动定位ONU故障的方法和系统，通过ONU、OLT上报自身的运行信息来判断ONU是否出现故障以及故障的类型。该方法可以判断ONU是否故障，但无法判断ONU的故障原因。
专利CN102739305A进一步提出了一种无源光网络中异常ONU的定位方法、系统及装置，通过将ONU进行分组，设置每组光功率基准值和多级阈值，将异常状态时的光功率与基准值进行对比确定出现故障的分组序号，缩小ONU的故障范围，降低排查人力成本。该方法可以定位故障ONU所在的区间，但无法判断出现故障的具体ONU单元和故障原因。
专利CN109039444A进一步提出了一种ONU异常检测方法、装置、OLT及光网络，通过上行误帧率确定异常ONU所在的组，调整组中各ONU的上行时隙检测光信号强度，根据检测结果确定异常ONU单元。该方法可以判断出现故障的具体ONU单元，但仍无法判断ONU的故障原因。
由上述分析可知，目前无源光网络中对于ONU的故障检测只能判断ONU是否故障，无法判断故障是由于光纤中断导致的还是ONU单元失效导致的。有许多方案引入了光时域反射仪OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)对ONU故障原因进行定位。
专利CN1866790A提出了一种使用OTDR检测光路的PON网络设计方法，通过在OLT中引入OTDR对ONU进行定位。该方法要求ONU所经过的ODN链路在部署时所有分支光路长度均不同。
专利CN103905112A提出了一种无源光网络故障检测方法、装置和系统，核心是采用两次OTDR测试对所有ONU进行定位，第一次测试不加反射器，第二次测试增加反射器，如果反射峰的幅值减小，则当前加反射器的ONU出现故障。该方法要求对所有ONU进行增加和拆除反射器的操作。
以上方法不能定位距OLT相等的ONU单元，还需要人工参与将ONU端反射增强，增加了无源网络故障定位的成本，延长了故障修复时间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于正交编码的ONU定位系统和定位方法，用于在不增加额外条件的情况下定位有故障的ONU。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于正交编码定位ONU的系统，包括由光线路终端OLT、光分配网络ODN和光网络单元ONU依次串联组成的无源光纤网络PON；光线路终端OLT用于连接光纤干线并完成数据汇聚分发的接入业务，包括OLT发射端、光时域反射仪OTDR、8B/10B编码单元、正交编码单元、第一光电转换器、第一电路处理单元、第一环形器、合分波器和OLT接收端；OLT发射端用于发送下行信号，8B/10B编码单元用于对所述的下行信号进行8B/10B编码；光时域反射仪OTDR用于发送包含一系列不同编码特征的正交码的脉冲信号、接收第一环形器返回的相关编码并通过对比定位故障ONU特征码；正交编码单元用于对所述的脉冲信号进行正交编码；第一电路处理单元用于将所述的8B/10B编码和正交编码在电域进行叠加；第一光电转换器用于将第一电路处理单元输出的电信号转换为光信号；第一环形器用于将第一光电转换器转换输出的光信号发送给合分波器，并将合分波器返回的相关编码发送给光时域反射仪OTDR；合分波器用于接收第一环形器输出的光信号并发送给光分配网络ODN，同时将光分配网络ODN返回的信号分离出上行信号发送到OLT接收端，分离出相关编码通过第一环形器发送至光时域反射仪OTDR；光分配网络ODN用于为光线路终端OLT和光网络单元ONU之间提供双向的光传输通道，包括并联的不同分光比的分光盒，光分配网络ODN两侧的光路接口分别与合分波器的收发端和第二环形器的收发端连接；光网络单元ONU用于提供用户侧接口，包括第二环形器、高通滤波单元、低通滤波单元、ONU接收端、相关编码单元、ONU发射端、第二光电转换器和第二电路处理单元；第二环形器用于接收光分配网络ODN输出的信号并分别发送至高通滤波单元和低通滤波单元，同时接收第二光电转换器发送的光信号并发送至光分配网络ODN；高通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出下行信号；ONU接收端用于接收所述的下行信号；低通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出正交编码；相关编码单元用于接收所述的正交编码并进行相关编码；ONU发射端用于发送上行信号；第二电路处理单元用于将所述的相关编码和上行信号在电域进行叠加；第二光电转换器用于将第二电路处理单元输出的电信号转换为光信号。
按上述方案，光线路终端OLT还包括网管单元，网管单元用于接收光时域反射仪OTDR输出的信号并显示数据。
一种基于正交编码的ONU定位方法，包括以下步骤：
S1：OLT发射端发送的下行信号通过8B/10B编码单元进行8B/10B编码，光时域反射仪OTDR发送的包含不同编码特征的正交码的脉冲信号通过正交编码单元进行正交编码；8B/10B编码和正交编码通过第一电路处理单元在电域进行叠加；第一光电转换器将第一电路处理单元输出的电信号转换成光信号；光信号依次通过第一环形器和合分波器发送到光分配网络ODN下行传输；
S2：第二环形器下行输出的信号通过高通滤波单元分离下行信号并发送至ONU接收端，通过低通滤波单元分离正交编码并发送至相关编码单元；
S3：光网络单元ONU向光线路终端OLT发送上行信号和相关编码；
S4：合分波器分离上行信号发送到OLT接收端，合分波器将相关编码通过第一环形器发送到光时域反射仪OTDR；
S5：光时域反射仪OTDR判断光网络单元ONU是否故障；
S6：光时域反射仪OTDR定位故障光网络单元ONU。
进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：
S31：相关编码单元分配与步骤S11中脉冲信号包含的正交码对应的ONU特征码；
S32：相关编码单元将正交编码与ONU特征码进行相关编码；
S33：相关编码与ONU发射端发送的上行信号通过第二电路处理单元在电域进行叠加；第二光电转换器将第二电路处理单元输出的电信号转换成光信号；
S34：光信号通过第二环形器发送到光分配网络ODN上行传输。
进一步的，所述的步骤S5中，具体步骤为：
S51：光时域反射仪OTDR将收到的相关编码与发送的脉冲信号进行相关运算；
S52：判断相关运算结果是否为零；若相关运算结果不为零，则判断所有ONU链路正常并输出结果；若存在运算结果为零，则判断该运算结果对应的光网络单元ONU发生故障。
进一步的，所述的步骤S6中，具体步骤为：
S61：找出步骤S52中相关运算结果为零的相关编码并求补码；
S62：对比补码与步骤S31的ONU特征码，若补码等于ONU特征码，则标记ONU特征码；若补码不等于ONU特征码，则继续对比直至对比完成。
进一步的，还包括步骤S7：通过输入端与光时域反射仪OTDR的输出端连接的网管单元接收并显示光时域反射仪OTDR发出的ONU故障信息及故障距离。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种基于正交编码定位ONU的系统通过给每个ONU分配唯一的特征码，实现了在不增加额外条件的情况下定位有故障的ONU的功能。
2.本发明能够定位距OLT相等的ONU单元，应用范围更广。
3.本发明无需人工参增强ONU端的反射，降低了无源网络故障定位的成本，减少了故障修复时间。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图2是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图2，本发明的实施例包括由光线路终端OLT、光分配网络ODN和光网络单元ONU依次串联组成的无源光纤网络PON。
光线路终端OLT用于连接光纤干线并完成数据汇聚分发的接入业务，包括OLT发射端、光时域反射仪OTDR、8B/10B编码单元、正交编码单元、第一光电转换器、第一电路处理单元、第一环形器、合分波器、OLT接收端和网管单元；OLT发射端用于发送下行信号，8B/10B编码单元用于对所述的下行信号进行8B/10B编码；光时域反射仪OTDR用于发送包含一系列不同编码特征的正交码的脉冲信号、接收第一环形器返回的相关编码并通过对比定位故障ONU特征码；正交编码单元用于对所述的脉冲信号进行正交编码；第一电路处理单元用于将所述的8B/10B编码和正交编码在电域进行叠加；第一光电转换器用于将第一电路处理单元输出的电信号转换为光信号；第一环形器用于将第一光电转换器转换输出的光信号发送给合分波器，并将合分波器返回的相关编码发送给光时域反射仪OTDR；合分波器用于接收第一环形器输出的光信号并发送给光分配网络ODN，同时将光分配网络ODN返回的信号分离出上行信号发送到OLT接收端，分离出相关编码通过第一环形器发送至光时域反射仪OTDR；网管单元用于接收光时域反射仪OTDR输出的ONU故障信息并显示数据。
光分配网络ODN用于为光线路终端OLT和光网络单元ONU之间提供双向的光传输通道，包括并联的不同分光比的分光盒，光分配网络ODN两侧的光路接口分别与合分波器的收发端和第二环形器的收发端连接。
光网络单元ONU用于提供用户侧接口，包括第二环形器、高通滤波单元、低通滤波单元、ONU接收端、相关编码单元、ONU发射端、第二光电转换器和第二电路处理单元；第二环形器用于接收光分配网络ODN输出的信号并分别发送至高通滤波单元和低通滤波单元，同时接收第二光电转换器发送的光信号并发送至光分配网络ODN；高通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出下行信号；ONU接收端用于接收所述的下行信号；低通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出正交编码；相关编码单元用于接收所述的正交编码并进行相关编码；ONU发射端用于发送上行信号；第二电路处理单元用于将所述的相关编码和上行信号在电域进行叠加；第二光电转换器用于将第二电路处理单元输出的电信号转换为光信号。
一种基于正交编码的ONU定位方法，包括以下步骤：
S1：OLT发射端发送的下行信号通过8B/10B编码单元进行8B/10B编码，光时域反射仪OTDR发送的包含不同编码特征的正交码的脉冲信号通过正交编码单元进行正交编码；8B/10B编码和正交编码通过第一电路处理单元在电域进行叠加；第一光电转换器将第一电路处理单元输出的电信号转换成光信号；光信号依次通过第一环形器和合分波器发送到光分配网络ODN下行传输。
S2：第二环形器下行输出的信号通过高通滤波单元分离下行信号并发送至ONU接收端，通过低通滤波单元分离正交编码并发送至相关编码单元。
S3：光网络单元ONU向光线路终端OLT发送上行信号和相关编码：
S31：相关编码单元分配与步骤S11中脉冲信号包含的正交码对应的ONU特征码；
S32：相关编码单元将正交编码与ONU特征码进行相关编码；
S33：相关编码与ONU发射端发送的上行信号通过第二电路处理单元在电域进行叠加；第二光电转换器将第二电路处理单元输出的电信号转换成光信号；
S34：光信号通过第二环形器发送到光分配网络ODN上行传输。
S4：合分波器分离上行信号发送到OLT接收端，合分波器将相关编码通过第一环形器发送到光时域反射仪OTDR。
S5：光时域反射仪OTDR判断光网络单元ONU是否故障：
S51：光时域反射仪OTDR将收到的相关编码与发送的脉冲信号进行相关运算；
S52：判断相关运算结果是否为零；若相关运算结果不为零，则判断所有ONU链路正常并输出结果；若存在运算结果为零，则判断该运算结果对应的光网络单元ONU发生故障。
S6：光时域反射仪OTDR定位故障光网络单元ONU：
S61：找出步骤S52中相关运算结果为零的相关编码并求补码；
S62：对比补码与步骤S31的ONU特征码，若补码等于ONU特征码，则标记ONU特征码；若补码不等于ONU特征码，则继续对比直至对比完成。
S7：通过输入端与光时域反射仪OTDR的输出端连接的网管单元接收并显示光时域反射仪OTDR发出的OTDR曲线事件信息和包括被标记的ONU特征码在内的ONU故障信息及故障距离。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于正交编码的ONU定位系统，其特征在于：包括由光线路终端OLT、光分配网络ODN和光网络单元ONU依次串联组成的无源光纤网络PON；
光线路终端OLT用于连接光纤干线并完成数据汇聚分发的接入业务，包括OLT发射端、光时域反射仪OTDR、8B/10B编码单元、正交编码单元、第一光电转换器、第一电路处理单元、第一环形器、合分波器和OLT接收端；OLT发射端用于发送下行信号，8B/10B编码单元用于对所述的下行信号进行8B/10B编码；光时域反射仪OTDR用于发送包含一系列不同编码特征的正交码的脉冲信号、接收第一环形器返回的相关编码并通过对比定位故障ONU特征码；正交编码单元用于对所述的脉冲信号进行正交编码；第一电路处理单元用于将所述的8B/10B编码和正交编码在电域进行叠加；第一光电转换器用于将第一电路处理单元输出的电信号转换为光信号；第一环形器用于将第一光电转换器转换输出的光信号发送给合分波器，并将合分波器返回的相关编码发送给光时域反射仪OTDR；合分波器用于接收第一环形器输出的光信号并发送给光分配网络ODN，同时将光分配网络ODN返回的信号分离出上行信号发送到OLT接收端，分离出相关编码通过第一环形器发送至光时域反射仪OTDR；
光分配网络ODN用于为光线路终端OLT和光网络单元ONU之间提供双向的光传输通道，包括并联的不同分光比的分光盒，光分配网络ODN两侧的光路接口分别与合分波器的收发端和第二环形器的收发端连接；
光网络单元ONU用于提供用户侧接口，包括第二环形器、高通滤波单元、低通滤波单元、ONU接收端、相关编码单元、ONU发射端、第二光电转换器和第二电路处理单元；第二环形器用于接收光分配网络ODN输出的信号并分别发送至高通滤波单元和低通滤波单元，同时接收第二光电转换器发送的光信号并发送至光分配网络ODN；高通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出下行信号；ONU接收端用于接收所述的下行信号；低通滤波单元用于将第二环形器输出的信号分离出正交编码；相关编码单元用于接收所述的正交编码并进行相关编码；ONU发射端用于发送上行信号；第二电路处理单元用于将所述的相关编码和上行信号在电域进行叠加；第二光电转换器用于将第二电路处理单元输出的电信号转换为光信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于正交编码的ONU定位系统，其特征在于：光线路终端OLT还包括网管单元，网管单元用于接收光时域反射仪OTDR输出的信号并显示数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于正交编码的ONU定位系统的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：OLT发射端发送的下行信号通过8B/10B编码单元进行8B/10B编码，光时域反射仪OTDR发送的包含不同编码特征的正交码的脉冲信号通过正交编码单元进行正交编码；8B/10B编码和正交编码通过第一电路处理单元在电域进行叠加；第一光电转换器将第一电路处理单元输出的电信号转换成光信号；光信号依次通过第一环形器和合分波器发送到光分配网络ODN下行传输；
S2：第二环形器下行输出的信号通过高通滤波单元分离下行信号并发送至ONU接收端，通过低通滤波单元分离正交编码并发送至相关编码单元；
S3：光网络单元ONU向光线路终端OLT发送上行信号和相关编码；
S4：合分波器分离上行信号发送到OLT接收端，合分波器将相关编码通过第一环形器发送到光时域反射仪OTDR；
S5：光时域反射仪OTDR判断光网络单元ONU是否故障；
S6：光时域反射仪OTDR定位故障光网络单元ONU。
4.根据权利要求3所述的一种定位方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：
S31：相关编码单元分配与步骤S11中脉冲信号包含的正交码对应的ONU特征码；
S32：相关编码单元将正交编码与ONU特征码进行相关编码；
S33：相关编码与ONU发射端发送的上行信号通过第二电路处理单元在电域进行叠加；第二光电转换器将第二电路处理单元输出的电信号转换成光信号；
S34：光信号通过第二环形器发送到光分配网络ODN上行传输。
5.根据权利要求4所述的一种定位方法，其特征在于：所述的步骤S5中，具体步骤为：
S51：光时域反射仪OTDR将收到的相关编码与发送的脉冲信号进行相关运算；
S52：判断相关运算结果是否为零；若相关运算结果不为零，则判断所有ONU链路正常并输出结果；若存在运算结果为零，则判断该运算结果对应的光网络单元ONU发生故障。
6.根据权利要求5所述的一种定位方法，其特征在于：所述的步骤S6中，具体步骤为：
S61：找出步骤S52中相关运算结果为零的相关编码并求补码；
S62：对比补码与步骤S31的ONU特征码，若补码等于ONU特征码，则标记ONU特征码；若补码不等于ONU特征码，则继续对比直至对比完成。
7.根据权利要求6所述的一种定位方法，其特征在于：还包括步骤S7：通过输入端与光时域反射仪OTDR的输出端连接的网管单元接收并显示光时域反射仪OTDR发出的ONU故障信息及故障距离。
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