CN111030752A - 一种基于ofdr的oxc光纤id识别装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置，包括线性扫频激光器、光纤分束器、光纤环形器、OXC设备、光纤耦合器、光电探测器、数据采集卡和计算机，通过扫频获得每段光纤的OFDR曲线，从而建立OXC设备光纤链路参考数据和ID的关联关系并存入计算机，当某一光纤链路接通时，先测量该光纤链路的OFDR曲线进而获取该光纤链路特征数据，利用该特征数据与计算机中存储的各个光纤链路的参考数据进行互相关运算，运算结果满足相关度阀值则该光线链路接通并确定光纤链路的ID，从而实现光纤链路识别。本发明能快速、准确地识别光纤，确认接通的端口，简洁方便。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置及方法。
背景技术
90年代以来，随着光纤通信技术的迅速发展，以IP业务为代表的数据业务容量需求急剧扩张，光纤资源逐渐匮乏，宽带管理出现分层化，这些都对光纤传输技术的容量、带宽资源分配、有效管理提出了更高的要求。光交叉连接作为DWDM全光网中的核心器件，有效替代了复杂昂贵的电交叉连接，不需要光电转换，避免了传输网络中各个节点上的光电和电光转换所产生的电子瓶颈，极大地提高了网络的生存性、恢复速度及传输速率和容量，对全光网传输起到了重大的推动作用。
绝大部分的OXC都是由一个解复用层，一个空间开关矩阵和一个复用层组成，通过空间开关矩阵的切换，对输入输出业务建立交叉连接，为不同的光通道业务进行正确的选路。同时，为适应数据业务类型和数量的急剧增长，特别是在骨干网上，OXC设备的端口数量通常达到上千的量级。错综复杂的交叉连接机制，数量庞大的业务处理量，一类高性能的光开关和波长选择器虽能在功能上满足要求，在交换路由中难免出现故障，导致信号串扰，严重影响光网络传输质量。因此，在OXC设备使用中，需要验证开关矩阵切换是否成功，目标通道是否建立。
判断光路通断通常采用红光透射监测，对于OXC设备而言，上千个端口可能包含上万条光纤链路。每一条光纤链路的排查需要在入射端口进行红光输入。频繁的人工插拔耗时极多，效率极低，使得OXC设备的通道检查过程十分繁琐、缓慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中OXC设备通道检查过繁琐、耗时的缺陷，提供一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置及方法，用于快速、准确地识别光纤，确认OXC设备接通的端口。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置，包括：
线性扫频激光器，用于发出波长周期变化的线性扫频光；
光纤分束器，将所述线性扫频激光器产生的线性扫频光分为两路，一路作为信号光进入光纤环形器，另一路作为参考光进入光纤耦合器；
光纤环行器，其a端口接收信号光输入，b端口与OXC设备连接，将信号光输出到OXC设备，并接收所述OXC设备中光纤链路反射的信号光，c端口与光纤耦合器连接，将所述OXC设备中光纤链路反射的信号光输出到光纤耦合器；
光纤耦合器，接收所述参考光和所述OXC设备中光纤链路反射的信号光，所述参考光和所述OXC设备中光纤链路反射的信号光产生拍频干涉信号；
光电探测器，用于将所述拍频干涉信号转化为电信号；
数据采集卡，用于采集所述光电探测器产生的电信号并数字化；
计算机，分别连接所述数据采集卡和线性扫频激光器，所述计算机控制扫频激光器发出线性扫频光,接收数据采集卡采集的数字信号并进行分析、处理，获得OXC设备每一路光纤链路的参考数据并建立该参考数据与该光纤链路ID的关联关系并存储到计算机中，接通光纤链路时，先在计算机控制下获得该光纤链路的OFDR曲线并提取特征数据，利用该特征数据和计算机中存储的各个光纤链路的参考数据进行互相关运算进而实现光纤链路ID的识别。
接上述技术方案，所述OXC设备包括以各种方式实现光交叉连接的设备，所述OXC设备中光纤链路反射的信号光为瑞利散射光。
接上述技术方案，所述光纤分束器为1×2光纤分束器，其分光比为90：10，90％的光进入所述光纤环行器，10％的光进入所述光纤耦合器。
接上述技术方案，所述光纤耦合器为2×1光纤耦合器。
提供一种基于OFDR的OXC光纤ID识别方法，该方法包括以下步骤：
S1、按顺序给OXC设备每一输出端口的光纤链路编制ID并标记于对应光纤链路上；
S2、对编制并标记ID的OXC设备光纤链路，获得该光纤链路的OFDR曲线，并提取特征数据作为参考数据，关联该光纤链路的参考数据和其对应的ID，并存储在计算机中；
S3、根据关联的OXC设备的光纤链路ID和链路参考数据，利用接通的OXC设备某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID。
接上述技术方案，所述OXC设备光纤链路特征数据的提取方法如下：
S21、计算机控制线性扫频激光器发出线性扫频光，入射所述光纤分束器分为参考光和信号光，所述参考光入射所述光纤耦合器，所述信号光经所述光纤环行器进入OXC设备，并将所述OXC设备中光纤链路某一位置反射的瑞利散射光送入所述光纤耦合器，该瑞利散射光和所述参考光在所述光纤耦合器处发生拍频干涉产生拍频干涉信号；
S22、所述拍频干涉信号经所述光电探测器后转换为电信号，并由所述数据采集卡数字化后送入所述计算机；
S23、重复S21～S22，获得所述OXC设备中光纤链路每一位置反射的瑞利散射光谱数据，得到所述OXC设备中该光纤链路的OFDR曲线；
S24、以输出端口位置往前倒退固定距离处为起点，在所述OXC设备中光纤链路的OFDR曲线上截取部分数据作为该光纤链路的特征数据。
接上述技术方案，所述步骤S3中利用OXC设备某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID方法如下：
S31、接通OXC设备的某一个光纤链路，并获得该光纤链路瑞利散射光谱的特征数据；
S32、将接通的OXC设备光纤链路的特征数据与所述计算机中存储的已关联光纤链路ID的参考数据逐次进行互相关运算，如果运算结果大于相关度阀值，利用该参考数据查找对应的光纤链路ID，说明标记该ID的光纤链路接通，实现光纤链路识别。
接上述技术方案，所述相关度阀值根据实际采集的数据进行设定。
本发明产生的有益效果是：本发明基于OFDR的OXC光纤ID识别装置通过扫频获得每段光纤的OFDR曲线，从而建立OXC设备光纤链路参考数据和ID的关联关系并存入计算机，当某一光纤链路接通时，先测量该光纤链路的OFDR曲线进而获取该光纤链路特征数据，利用该特征数据与计算机中存储的各个光纤链路的参考数据进行互相关运算，运算结果满足相关度阀值，则通过参考数据找到该光纤链路的ID，从而实现光纤链路识别。本发明能快速、准确地识别光纤，确认接通的端口，简洁方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的装置结构示意图；
图2是本发明实施例的某一个光纤链路的OFDR曲线；
图3是本发明实施例的某一个光纤链路测量数据与参考数据互相关运算结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，提供一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置，包括线性扫频激光器1、光纤分束器2、光纤环形器3、OXC设备4、光纤耦合器5、光电探测器6、数据采集卡7和计算机8，其中：
线性扫频激光器1，用于发出波长周期变化的线性扫频光；
光纤分束器2，将线性扫频激光器1产生的线性扫频光分为两路，一路作为信号光进入光纤环形器3，另一路作为参考光进入光纤耦合器5；
光纤环行器3，其a端口接收信号光输入，b端口与OXC设备4连接，用于将信号光输出到OXC设备4，并接收OXC设备4中光纤链路反射的信号光，c端口与光纤耦合器5连接，用于将OXC设备4中光纤链路反射的信号光输出到光纤耦合器5；
光纤耦合器5，接收参考光和OXC设备4中光纤链路反射的信号光，并产生参考光和OXC设备4中光纤链路反射的信号光的拍频干涉信号；
光电探测器6，用于将光纤耦合器5产生的拍频干涉信号转化为电信号；
数据采集卡7，用于将光电探测器6产生的电信号数字化；
计算机8，分别连接所述数据采集卡7和线性扫频激光器1，计算机8控制扫频激光器1发出线性扫频光,接收数据采集卡7采集的数字信号并进行分析、处理，获得OXC设备4每一路光纤链路的参考数据并建立该参考数据与该光纤链路ID的关联关系并存储到计算机8中，接通光纤链路时，先在计算机8控制下获得该光纤链路的OFDR曲线并提取特征数据，利用该特征数据和计算机8中存储的各个光纤链路的参考数据进行互相关运算进而实现光纤链路ID的识别。
进一步地，OXC设备4包括以各种方式实现光交叉连接的设备，OXC设备4中光纤链路反射的信号光为瑞利散射光。
进一步地，光纤分束器2为1×2光纤分束器，其分光比为90：10，90％的光进入光纤环行器3，10％的光进入光纤耦合器5。
进一步地，光纤耦合器5为2×1光纤耦合器。
提供一种基于OFDR的OXC光纤ID识别方法，基于上述装置，包括以下步骤：
S1、按顺序给OXC设备4每一输出端口的光纤链路编制ID并标记于光纤链路上；
S2、对编制并标记ID的OXC设备4光纤链路，获得该光纤链路的OFDR曲线，并提取特征数据作为参考数据，关联该光纤链路的参考数据和其对应的ID，并存储在计算机中；
S3、根据S2关联的OXC设备4光纤链路ID和该链路参考数据，根据接通的OXC设备4某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID。如图2所示，为某一通道光纤链路的OFDR曲线，横坐标为距离，纵坐标为反射强度。输出端口在0.65m处，OXC设备4中光开关到输出端口的尾纤长度约为15cm。由于链路尾端反射较大，对附近位置的测量结果有一定的影响，因此截取尾端向前倒退3cm处长度为8cm的部分作为本段链路的特征数据，并将该特征数据作为该光纤链路的参考数据，并以光纤ID号为本参考数据文件命名，从而建立光纤链路ID号和光纤链路参考数据的关联关系。重复上述操作，得到每一通道链路的参考数据文件并以该链路ID号命名。
进一步地，OXC设备4光纤链路特征数据的提取方法如下：
S21、计算机8控制线性扫频激光器1发出线性扫频光，入射光纤分束器2分为参考光和信号光，参考光入射光纤耦合器5，信号光经光纤环行器3进入OXC设备4，并将OXC设备4中光纤链路某一位置反射的瑞利散射光送入光纤耦合器5，该瑞利散射光和参考光在光纤耦合器5处发生拍频干涉产生拍频干涉信号；
S22、拍频干涉信号经光电探测器6后转换为电信号，并由数据采集卡7数字化后送入计算机8；
S23、重复S21～S22，获得OXC设备4中光纤链路每一位置反射的瑞利散射光谱数据，得到OXC设备4中该光纤链路的OFDR曲线；
S24、以输出端口位置往前倒退固定距离处为起点，在OXC设备4中光纤链路的OFDR曲线上截取部分数据作为该光纤链路的特征数据。
进一步地，步骤S3中利用OXC设备4某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID方法如下：
S31、接通OXC设备4的某一个光纤链路，并获得该光纤链路瑞利散射光谱的特征数据；
S32、将接通的OXC设备4光纤链路的特征数据与计算机8中存储的已关联光纤链路ID的参考数据逐次进行互相关运算，如果运算结果大于相关度阀值，利用该参考数据查找对应的光纤链路ID，说明标记该ID的光纤链路接通，实现光纤链路识别。
进一步地，相关度阀值根据实际采集的数据进行设定。
具体实施时，断开OXC设备4所有通道的连接，按预设将其中某条链路接通。采用光纤ID识别装置扫描得到本链路OFDR曲线，在相同位置截取部分作为测量数据。将预设接通的链路参考文件与本测量文件做互相关运算，确认通道是否建立。
光纤链路OFDR曲线数据为沿光纤长度，空间分辨率(10μm)间隔下各点的反射强度。设参考数据序列为x(t)，测量数据序列为y(t)，则可得到这两段数据的互相关函数为
从而求出互相关系数为：
其中，Rx为x(t)的自相关函数，Ry为y(t)的自相关函数。|ρxy(τ)|≤1，其最大值用来表示x(t)、y(t)最为相似处所对应的点，即最大的相似程度。相关系数越大，表示两段信号越相似。一般情况下，|ρxy(τ)|≤0.3表示两段信号基本不相关，0.3≤|ρxy(τ)|≤0.5表示两段信号相关，0.5≤|ρxy(τ)|≤0.8表示两段信号明显相关，0.8≤|ρxy(τ)|≤1.0表示两段信号高度相关。考虑到OFDR曲线采集装置中不可避免的测量信号随机抖动及实际数据采集情况，将互相关运算结果阈值设置为0.8。
如图3所示，某一光纤链路测量数据与一段参考数据离散互相关结果，互相关系数为0.95，表示两段数据高度相关，可以判断该测量数据与该参考数据为同一段光纤的OFDR测量结果，光纤识别成功，根据该参考数据对应的ID，可以确认接通的通道。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于OFDR的OXC光纤ID识别装置，其特征在于，包括：
线性扫频激光器，用于发出波长周期变化的线性扫频光；
光纤分束器，将所述线性扫频激光器产生的线性扫频光分为两路，一路作为信号光进入光纤环形器，另一路作为参考光进入光纤耦合器；
光纤环行器，其a端口接收信号光输入，b端口与OXC设备连接，将信号光输出到OXC设备，并接收所述OXC设备中光纤链路反射的信号光，c端口与光纤耦合器连接，将所述OXC设备中光纤链路反射的信号光输出到光纤耦合器；
光纤耦合器，接收所述参考光和所述OXC设备中光纤链路反射的信号光，所述参考光和所述OXC设备中光纤链路反射的信号光产生拍频干涉信号；
光电探测器，用于将所述拍频干涉信号转化为电信号；
数据采集卡，用于采集所述光电探测器产生的电信号并数字化；
计算机，分别连接所述数据采集卡和线性扫频激光器，所述计算机控制扫频激光器发出线性扫频光,接收数据采集卡采集的数字信号并进行分析、处理，获得OXC设备每一路光纤链路的参考数据并建立该参考数据与该光纤链路ID的关联关系并存储到计算机中，接通光纤链路时，先在计算机控制下获得该光纤链路的OFDR曲线并提取特征数据，利用该特征数据和计算机中存储的各个光纤链路的参考数据进行互相关运算进而实现光纤链路ID的识别。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述OXC设备包括以各种方式实现光交叉连接的设备，所述OXC设备中光纤链路反射的信号光为瑞利散射光。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤分束器为1×2光纤分束器，其分光比为90：10，90%的光进入所述光纤环行器，10%的光进入所述光纤耦合器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤耦合器为2×1光纤耦合器。
5.一种基于OFDR的OXC光纤ID识别方法，其特征在于,该方法基于权利要求1-4中任一项所述的基于OFDR的OXC光纤ID识别装置，该方法包括以下步骤：
S1、按顺序给OXC设备每一输出端口的光纤链路编制ID并标记于对应的光纤链路上；
S2、对编制并标记ID的OXC设备的光纤链路，获得该光纤链路的OFDR曲线，并提取特征数据作为参考数据，关联该光纤链路的参考数据和其对应的ID，并存储在计算机中；
S3、根据关联的OXC设备的光纤链路ID和链路参考数据，利用接通的OXC设备某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述OXC设备光纤链路特征数据的提取方法如下：
S21、计算机控制线性扫频激光器发出线性扫频光，入射所述光纤分束器分为参考光和信号光，所述参考光入射所述光纤耦合器，所述信号光经所述光纤环行器进入OXC设备，并将所述OXC设备中光纤链路某一位置反射的瑞利散射光送入所述光纤耦合器，该瑞利散射光和所述参考光在所述光纤耦合器处发生拍频干涉产生拍频干涉信号；
S22、所述拍频干涉信号经所述光电探测器后转换为电信号，并由所述数据采集卡数字化后送入所述计算机；
S23、重复S21~S22，获得所述OXC设备中光纤链路每一位置反射的瑞利散射光谱数据，得到所述OXC设备中该光纤链路的OFDR曲线；
S24、以输出端口位置往前倒退固定距离处为起点，在所述OXC设备中光纤链路的OFDR曲线上截取部分数据作为该光纤链路的特征数据。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,所述步骤S3中利用OXC设备某一光纤链路的特征数据判断光纤链路的ID方法如下：
S31、接通OXC设备的某一个光纤链路，并获得该光纤链路瑞利散射光谱的特征数据；
S32、将接通的OXC设备光纤链路的特征数据与所述计算机中存储的已关联光纤链路ID的参考数据逐次进行互相关运算，如果运算结果大于相关度阀值，利用该参考数据查找对应的光纤链路ID，说明标记该ID的光纤链路接通，实现光纤链路识别。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于,所述相关度阀值根据实际采集的数据进行设定。
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