CN112729541A - 基于wdm的otn中光功率检测矩阵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，包括以下步骤：根据光信号在光检测器上辐射，计算光检测器受到光信号辐射所产生的电流信号；将电流信号通过滤噪电路进行去噪，再将去噪后的电流信号进行放大；将放大后的电流信号转换为数字信号；将数字信号通过通讯模块传输给服务器；服务器根据将该数字信号与预存信息进行对比。本发明通过利用光功率检测器实现5G前传中CWDM、DWDM、LWDM和MWDM，以及OTN网络设备中多个光信号进行同时采集和排除故障，有效提高了多路光纤信号故障排除工作过程中的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及光通信网络技术领域，特别涉及一种基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法。
背景技术
目前，随着5G网络的普及，网络信号的稳定性极为重要，网络信号的传输性能直接影响5G网络的正常使用；传统的CWDM、DWDM和OTN技术，以及应用于5G前传的MWDM技术和LWDM技术，波道数从6波至40波，光功率检测电路体积大，根本无法通过堆叠技术实现多路光功率检测；进而会使得传统的光功率检测技术直接影响光路接收的灵敏度；因此缺少一种能够提高光功率检测灵敏度的方法。
发明内容
本发明提供基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，用以实现在5G通信的光网络的信号传输过程中，能够对光纤信号进行光功率检测时，灵敏度和密度均大幅提高的目的，进一步提高5G信号的传输稳定性，另外，也可以应用于OTN光传输网络中，增加光信号传输稳定性。
本发明提供一种基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，包括以下步骤：
根据光信号在光检测器上辐射，计算光检测器受到光信号辐射所产生的电流信号；
将电流信号通过滤噪电路进行去噪，再将去噪后的电流信号进行放大；
将放大后的电流信号转换为数字信号；
将数字信号通过通讯模块传输给服务器；
服务器根据将该数字信号与预存信息进行对比，若与预存信息的范围不匹配，则报警并将报警信息发送至用户终端；若与预存信息的范围匹配，则不报警。
优选地，所述电流信号为I，根据公式(1)计算所述电流信号I的值：
I＝RP (1)
其中，R为光检测器的响应度，P为光功率。
优选地，所述光检测器为光功率检测器，所述光功率检测器设置为多个；各所述光功率检测器的光信号分别一一通过通讯模块传输至服务器；
通过琼斯矩阵计算各所述光检测器所连接的光纤线路的PMD值，并根据PMD值判断所述光信号是否存在缺陷；
若不存在缺陷，则继续工作；
若存在缺陷，对所述光信号的缺陷类型进一步判断，将判断的缺陷类型进行报警并发送至用户终端；
其中，PMD值为单模光纤中偏振色散。
优选地，所述服务器通过通讯模块连接有报警单元，所述报警单元为声光报警器。
优选地，
对所述光信号的缺陷类型进一步判断包括：
取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值；
根据各所述PMD值与服务器预存信息进行对比；
根据所述PMD值和预存信息判断带有缺陷的光信号为哪一种缺陷；
将缺陷类型上报至服务器，并通过服务器下发缺陷类型至用户终端。
优选地，取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值包括：
第一次解析光功率检测器，获取所述光信号的第一PMD值；
第一次解析光功率检测器，获取所述光信号的第二PMD值；
优选地，基于所述第一PMD值和所述第二PMD值计算出代表所述光功率检测器所检测的光信号的平均PMD值，计算公式如下：
其中，D1表示平均PMD值，d0表示第一PMD值；di为第二PMD值；βi为第二PMD值的权重；n为基于所述第一PMD值确定的权重,其值具体为所述第一PMD值除以预设的基准权限值的商取整。
优选地，所述缺陷类型包括并不限于：功率电阻不匹配、驱动芯片不良、光发射组件不良、信号线路上的磁珠不良、电阻漏贴或贴错；
其中，所述光发射组件为光发射次模块。
优选地，所述对所述光信号的缺陷类型进一步判断通过定位算法计算，步骤如下：
步骤一，利用RSS对各所述光信号的距离进行预估为距离di，并将各所述光信号的坐标进行初步坐标标记为：
X1(x1，y1)；X2(x2，y2)；X3(x3，y3)；X4(x4，y4)；
其中，i＝1，2，3，4；X1、X2、X3、X4为多个坐标；x为X坐标，y为Y坐标，Z坐标记为0；
步骤二，基于所述光信号的初步坐标标记，并对各所述初步坐标标记进行二次坐标标记的估算；
在二次坐标标记的估算时，引入加权因子ω1、ω2、ω3、ω4，根据各加权因子重新估算二次坐标为：
其中，k为衰减常数；所述距离di引入加权因子中，使得距离di越短的初步坐标中的加权因子越大；所述衰减常数k的值越小，则所述光信号的缺陷类型判断越准确；
步骤三，求取二次坐标和初步坐标标记进行平均值，并利用该平均值与预存信息进行对比，得到所述光信号的缺陷类型。
优选地，得到所述光信号的缺陷类型后，通过以下步骤进行报警：
步骤1，根据求取平均坐标值，进行类型区分，若存在多种缺陷类型，则根据多种缺陷类型分别标记；
步骤2，根据标记的缺陷类型，对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序；
步骤3，重复步骤1，2，并二次确认报警顺序，经由通讯模块将所述缺陷类型根据报警顺序依次发送至用户终端。
优选地，所述取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值为能够出现故障的位置设有多个光检测器；
基于该位置的光检测器接收的光信号求取PMD值；
根据求取的PMD值进行多次求取平均值；
根据求取的平均值与预存在服务器的预存信息进行对比，
确定缺陷类型并标记。
优选地，所述对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序包括：
获取各出现故障位置的各光检测器所采集的信息；
根据采集信息通过公式(2)计算该故障位置的状态信息：
dprkj＝|prkj-pdkj| (2)
根据该故障位置的状态信息dprkj，与预存的阈值信息ptkj进行求差，根据公式(3)计算出该故障位置的状态值Skj：
所述故障位置的状态值Skj分别一一对应一种通讯状态，根据该通讯状态进行报警信息的上报；
其中，0表示该故障位置暂无故障信息；1表示该故障位置的光信号质量下降10％-15％；2表示该故障位置的光信号质量下降25％-35％；3表示该故障位置的光信号质量下降85以上；
其中，dprkj为该故障位置的状态信息，prkj为第j个故障位置的第k个端口，pdkj为第j个故障位置的第k个端口的基准值；ptkj为第j个故障位置的第k个端口的预存阈值信息。
优选地，匹配度计算公式如下：
其中,Di表示数字信号与预存信息库内第i个预存信息之间的匹配度；yj表示数字信号中第j个数据的值；xij表示预存信息库内第i个预存信息的第j个数据的值。
本发明的工作原理和有益效果如下：
本发明提供的基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，通过利用高灵敏度的光检测器进行光信号采集，实现光信号转换为电信号，再进一步利用电信号进行去噪，得到去噪后的电信号；接着，利用去噪的电信号进行信号放大并转换为数字信号，最后将数字信号传输给服务器，所述服务器根据预存信息对比后，实现对检测到的光信号进行判断是否存在故障，若存在故障，则下发故障信息给用户终端，使得用户能够及时的接收到故障信息，进一步根据故障信息进行故障排除；由此提高了在光功率检测过程中，或者说光纤信号故障检测过程中的检测效率，减少人工进行故障排除的情况；
同时，本发明通过利用光功率检测器实现高灵敏度和高密度的对多个光信号进行同时采集和排除故障，有效提高了多路光纤信号故障排除工作过程中的工作效率。实现在5G通信的光网络的信号传输过程中，能够对5G前传中CWDM、DWDM、LWDM和MWDM，以及OTN网络设备中的光纤信号进行光功率检测时，灵敏度和密度均大幅提高的目的，进一步提高5G信号的传输稳定性，另外，也可以应用于OTN光传输网络中，增加光信号传输稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的流程图；
图2为对所述光信号的缺陷类型判断的流程图；
图3为对所述光信号的缺陷类型进一步判断的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据图1-3所示，本发明提供一种基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，包括以下步骤：
根据光信号在光检测器上辐射，计算光检测器受到光信号辐射所产生的电流信号；
将电流信号通过滤噪电路进行去噪，再将去噪后的电流信号进行放大；
将放大后的电流信号转换为数字信号；
将数字信号通过通讯模块传输给服务器；
服务器根据将该数字信号与预存信息进行对比，若与预存信息的范围不匹配，则报警并将报警信息发送至用户终端；若与预存信息的范围匹配，则不报警。
本发明的工作原理和有益效果如下：
本发明提供的基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，通过利用高灵敏度的光检测器进行光信号采集，实现光信号转换为电信号，再进一步利用电信号进行去噪，得到去噪后的电信号；接着，利用去噪的电信号进行信号放大并转换为数字信号，最后将数字信号传输给服务器，所述服务器根据预存信息对比后，实现对检测到的光信号进行判断是否存在故障，若存在故障，则下发故障信息给用户终端，使得用户能够及时的接收到故障信息，进一步根据故障信息进行故障排除；由此提高了在光功率检测过程中，或者说光纤信号故障检测过程中的检测效率，减少人工进行故障排除的情况；
同时，本发明通过利用光功率检测器实现高灵敏度和高密度的对多个光信号进行同时采集和排除故障，有效提高了多路光纤信号故障排除工作过程中的工作效率。实现在5G通信的光网络的信号传输过程中，能够对5G前传中CWDM、DWDM、LWDM和MWDM，以及OTN网络设备中的光纤信号进行光功率检测时，灵敏度和密度均大幅提高的目的，进一步提高5G信号的传输稳定性，另外，也可以应用于OTN光传输网络中，增加光信号传输稳定性。
在一个实施例中，所述电流信号为I，根据公式(1)计算所述电流信号I的值：
I＝RP (1)
其中，R为光检测器的响应度，P为光功率。
该实施例中，根据所述公式(1)实现对电流信号I的值进行计算，并由此实现利用光检测器的响应度对光信号进行迅速且灵敏的信号采集，从而提高电流信号的准确性，减少电流信号因采集不准确造成计算不准确的情况。
该实施例中，匹配度计算公式如下：
其中,Di表示数字信号与预存信息库内第i个预存信息之间的匹配度；yj表示数字信号中第j个数据的值；xij表示预存信息库内第i个预存信息的第j个数据的值。
在一个实施例中，所述光检测器为光功率检测器，所述光功率检测器设置为多个；各所述光功率检测器的光信号分别一一通过通讯模块传输至服务器；
通过琼斯矩阵计算各所述光检测器所连接的光纤线路的PMD值，并根据PMD值判断所述光信号是否存在缺陷；
若不存在缺陷，则继续工作；
若存在缺陷，对所述光信号的缺陷类型进一步判断，将判断的缺陷类型进行报警并发送至用户终端；
其中，PMD值为单模光纤中偏振色散。
该实施例中，由于单模光纤中偏振色散的值在光纤信号无故障和有故障的情况下存在偏差，根据该偏差实现对光功率检测器所采集的光信号进行判断是否存在缺陷，若存在缺陷，则将所述缺陷进行类型分析，进一步将分析的缺陷类型经由服务器下发至用户终端，实现工作人员及时了解缺陷类型，并根据缺陷类型进行故障排除，减少因不清楚故障类型进行故障排除的大工作量的情况。有效提高故障排除和清除过程中的工作效率。
在一个实施例中，所述服务器通过通讯模块连接有报警单元，所述报警单元为声光报警器。
对所述光信号的缺陷类型进一步判断包括：
取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值；
根据各所述PMD值与服务器预存信息进行对比；
根据所述PMD值和预存信息判断带有缺陷的光信号为哪一种缺陷；
将缺陷类型上报至服务器，并通过服务器下发缺陷类型至用户终端。
优选地，基于所述第一PMD值和所述第二PMD值计算出代表所述光功率检测器所检测的光信号的平均PMD值，计算公式如下：
其中，D1表示平均PMD值，d0表示第一PMD值；di为第二PMD值；βi为第二PMD值的权重；n为基于所述第一PMD值确定的权重,其值具体为所述第一PMD值除以预设的基准权限值的商取整。
该实施例中，所述声光报警器能够及时提醒未查看用户终端的工作人员，实现光纤信号一旦出现故障立即上报故障类型的目的。实现工作人员及时了解缺陷类型，并根据缺陷类型进行故障排除，减少因不清楚故障类型进行故障排除的大工作量的情况。有效提高故障排除和清除过程中的工作效率。
在一个实施例中，所述缺陷类型包括并不限于：功率电阻不匹配、驱动芯片不良、光发射组件不良、信号线路上的磁珠不良、电阻漏贴或贴错；其中，所述光发射组件为光发射次模块。
该实施例中，在故障排除过程中，能够根据多个光检测器实现多个位置进行光信号采集，并将多个光信号进行分析对比，从而实现确定多个所述光检测器分别一一对应的位置是否存在故障，并根据位置信息确定该故障属于哪一种类型。
在一个实施例中，所述对所述光信号的缺陷类型进一步判断通过定位算法计算，步骤如下：
步骤一，利用RSS对各所述光信号的距离进行预估为距离di，并将各所述光信号的坐标进行初步坐标标记为：
X1(x1，y1)；X2(x2，y2)；X3(x3，y3)；X4(x4，y4)；
其中，i＝1，2，3，4；X1、X2、X3、X4为多个坐标；x为X坐标，y为Y坐标，Z坐标记为0；
步骤二，基于所述光信号的初步坐标标记，并对各所述初步坐标标记进行二次坐标标记的估算；
在二次坐标标记的估算时，引入加权因子ω1、ω2、ω3、ω4，根据各加权因子重新估算二次坐标为：
其中，k为衰减常数；所述距离di引入加权因子中，使得距离di越短的初步坐标中的加权因子越大；所述衰减常数k的值越小，则所述光信号的缺陷类型判断越准确；
步骤三，求取二次坐标和初步坐标标记进行平均值，并利用该平均值与预存信息进行对比，得到所述光信号的缺陷类型。
该实施例中，在对其中一种类型进行确定时，为避免故障信息被误报，因此在能够出现故障的位置设置多个用于测量光信号的所述光检测器，从而利用该位置设置的多个光检测器进行多次坐标值的求取，以及根据求取的多次坐标值求取平均值，进一步将平均值和服务器的预存信息进行对比，由此准确的判断并确定该位置是否真正存在缺陷；实现各所述缺陷类型能够精准确定的目的。
在一个实施例中，得到所述光信号的缺陷类型后，通过以下步骤进行报警：
步骤1，根据求取平均坐标值，进行类型区分，若存在多种缺陷类型，则根据多种缺陷类型分别标记；
步骤2，根据标记的缺陷类型，对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序；
步骤3，重复步骤1，2，并二次确认报警顺序，经由通讯模块将所述缺陷类型根据报警顺序依次发送至用户终端。
该实施例中，根据报警级别对其进行依次上报，实现了工作人员能够根据系统的优先级顺序依次进行排查故障点，从而提高故障排查的效率，使得故障排查时间减少，进一步实现故障排查尽快完成，从而实现光信号能够正常传输的目的。进一步有效保障信息传输的目的。
在一个实施例中，
所述取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值为能够出现故障的位置设有多个光检测器；
基于该位置的光检测器接收的光信号求取PMD值；
根据求取的PMD值进行多次求取平均值；
根据求取的平均值与预存在服务器的预存信息进行对比，
确定缺陷类型并标记。
该实施例中，通过设置多个光功率检测器，实现对其中一个故障位置进行多次检测，根据检测结果求取平均值；接着，再利用求取的平均值与系统中预存的信息进行对比，并根据对比结果确定缺陷类型，并对该缺陷类型进行标记，便于对该缺陷类型进行二次复核，实现多次判断缺陷位置的目的，从而减少因缺陷位置识别错误造成误报的情况，提高了系统报警的可靠性。
在一个实施例中，所述对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序包括：
获取各出现故障位置的各光检测器所采集的信息；
根据采集信息通过公式(2)计算该故障位置的状态信息：
dprkj＝|prkj-pdkj| (2)
根据该故障位置的状态信息dprkj，与预存的阈值信息ptkj进行求差，根据公式(3)计算出该故障位置的状态值Skj：
所述故障位置的状态值Skj分别一一对应一种通讯状态，根据该通讯状态进行报警信息的上报；
其中，0表示该故障位置暂无故障信息；1表示该故障位置的光信号质量下降10％-15％；2表示该故障位置的光信号质量下降25％-35％；3表示该故障位置的光信号质量下降85以上；
其中，dprkj为该故障位置的状态信息，prkj为第j个故障位置的第k个端口，pdkj为第j个故障位置的第k个端口的基准值；ptkj为第j个故障位置的第k个端口的预存阈值信息。
该实施例中，根据该故障位置的状态信息dprkj，与预存的阈值信息ptkj进行求差，根据公式(3)计算出该故障位置的状态值Skj，利用该故障位置的状态值Skj进行确定该故障位置属于哪一种故障等级；
若存在多个故障位置，则根据多个故障位置中的故障等级进行依次报警，实现优先排除当前最严重的故障位置；使得在光缆通讯过程中，能够迅速响应和迅速通知工作人员进行及时消除故障的目的。有效保障了在信息传输过程中的稳定性和可靠性。减少因故障位置长时间排查不当造成信息传输受阻的情况。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.基于WDM的OTN中光功率检测矩阵方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据光信号在光检测器上辐射，计算光检测器受到光信号辐射所产生的电流信号；
将电流信号通过滤噪电路进行去噪，再将去噪后的电流信号进行放大；
将放大后的电流信号转换为数字信号；
将数字信号通过通讯模块传输给服务器；
服务器根据将该数字信号与预存信息进行对比，若与预存信息的范围不匹配，则报警并将报警信息发送至用户终端；若与预存信息的范围匹配，则不报警。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光检测器为光功率检测器，所述光功率检测器设置为多个；各所述光功率检测器的光信号分别一一通过通讯模块传输至服务器；
通过琼斯矩阵计算各所述光检测器所连接的光纤线路的PMD值，并根据PMD值判断所述光信号是否存在缺陷；
若不存在缺陷，则继续工作；
若存在缺陷，对所述光信号的缺陷类型进一步判断，将判断的缺陷类型进行报警并发送至用户终端；
其中，PMD值为单模光纤中偏振色散。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
对所述光信号的缺陷类型进一步判断包括：
取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值；
根据各所述PMD值与服务器预存信息进行对比；
根据所述PMD值和预存信息判断带有缺陷的光信号为哪一种缺陷；
将缺陷类型上报至服务器，并通过服务器下发缺陷类型至用户终端。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值包括：
第一次解析光功率检测器，获取所述光信号的第一PMD值；
第一次解析光功率检测器，获取所述光信号的第二PMD值；
基于所述第一PMD值和所述第二PMD值计算出代表所述光功率检测器所检测的光信号的平均PMD值，计算公式如下：
其中，D1表示平均PMD值，d0表示第一PMD值；di为第二PMD值；βi为第二PMD值的权重；n为基于所述第一PMD值确定的权重,其值具体为所述第一PMD值除以预设的基准权限值的商取整。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述缺陷类型包括并不限于：功率电阻不匹配、驱动芯片不良、光发射组件不良、信号线路上的磁珠不良、电阻漏贴或贴错；
其中，所述光发射组件为光发射次模块。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述光信号的缺陷类型进一步判断通过定位算法计算，步骤如下：
步骤一，利用RSS对各所述光信号的距离进行预估为距离di，并将各所述光信号的坐标进行初步坐标标记为:
X1(x1，y1)；X2(x2，y2)；X3(x3，y3)；X4(x4，y4)；
其中，i＝1，2，3，4；X1、X2、X3、X4为多个坐标；x为X坐标，y为Y坐标，Z坐标记为0；
步骤二，基于所述光信号的初步坐标标记，并对各所述初步坐标标记进行二次坐标标记的估算；
在二次坐标标记的估算时，引入加权因子ω1、ω2、ω3、ω4，根据各加权因子重新估算二次坐标为：
其中，k为衰减常数；所述距离di引入加权因子中，使得距离di越短的初步坐标中的加权因子越大；所述衰减常数k的值越小，则所述光信号的缺陷类型判断越准确；
步骤三，求取二次坐标和初步坐标标记进行平均值，并利用该平均值与预存信息进行对比，得到所述光信号的缺陷类型。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，得到所述光信号的缺陷类型后，通过以下步骤进行报警：
步骤1，根据求取平均坐标值，进行类型区分，若存在多种缺陷类型，则根据多种缺陷类型分别标记；
步骤2，根据标记的缺陷类型，对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序；
步骤3，重复步骤1，2，并二次确认报警顺序，经由通讯模块将所述缺陷类型根据报警顺序依次发送至用户终端。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述取多个光功率检测器所检测的光信号一一对应的PMD值为能够出现故障的位置设有多个光检测器；
基于该位置的光检测器接收的光信号求取PMD值；
根据求取的PMD值进行多次求取平均值；
根据求取的平均值与预存在服务器的预存信息进行对比，
确定缺陷类型并标记。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对各所述缺陷类型的报警级别进行判断并排序包括：
获取各出现故障位置的各光检测器所采集的信息；
根据采集信息通过公式(2)计算该故障位置的状态信息：
dprkj＝|prkj-pdkj| (2)
根据该故障位置的状态信息dprkj，与预存的阈值信息ptkj进行求差，根据公式(3)计算出该故障位置的状态值Skj：
所述故障位置的状态值Skj分别一一对应一种通讯状态，根据该通讯状态进行报警信息的上报；
其中，0表示该故障位置暂无故障信息；1表示该故障位置的光信号质量下降10％-15％；2表示该故障位置的光信号质量下降25％-35％；3表示该故障位置的光信号质量下降85以上；
其中，dprkj为该故障位置的状态信息，prkj为第j个故障位置的第k个端口，pdkj为第j个故障位置的第k个端口的基准值；ptkj为第j个故障位置的第k个端口的预存阈值信息。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，服务器根据将该数字信号与预存信息进行对比计算公式如下：
其中,Di表示数字信号与预存信息库内第i个预存信息之间的匹配度；yj表示数字信号中第j个数据的值；xij表示预存信息库内第i个预存信息的第j个数据的值。
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