CN113726422A - 一种可网管的光纤在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可网管的光纤在线监测系统，光纤监测系统和光纤反射系统，所述的光纤监测系统包括光监测模块和控制模块，所述的光检测模块用来连接客户端的线路接口和待测光纤线路，光检测模块发出的检测光信号与客户端的线路光信号进行合波后，传送至待测光纤线路。光检测模块还接收从待测光纤上反射回的光检测信号，通过光电探测器采集监控光源发出的光检测信号和反射回的光检测信号的光功率信息，并将上述采集信息送至所述的控制模块。所述的控制模块，获取光纤检测模块采集的数据信息后，通过相应的算法，计算出各条光纤线路的运行情况以及故障点等信息，并上报至网络管理中心，提供给用户进行判断处理。

Description

一种可网管的光纤在线监测系统

技术领域

本发明涉及光纤监测领域，具体涉及一种可网管的光纤在线监测系统。

背景技术

随着通信技术的成熟，光纤在通信网络中被广泛规模使用，随着传输数据量的急剧增长，用户对光纤传输通信质量的要求越来越高。提高光纤利用率，完善光纤线路的故障定位能力，提升高层次的光纤线路运维能力已经在现网应用中必不可少。

如何采用集中化的方式实时监控并获取光纤线路的运行情况，在低成本的投入消耗下，如何准确的定位光纤线路故障，快速的响应网络上报的告警信息，及时修复故障光纤线路，缩短故障影响时间，是目前光纤线路急需完善和优化的瓶颈。

目前，大部分光纤线路应用场景中，光时域反射仪(Optical Time-domainReflectometer，OTDR)被广泛应用，但是OTDR直接监测光纤是一种独立分散，被动式的维护手段，需要工程维护人员去光纤线路现场，将现网应用的光纤线路接入OTDR设备的监测端口，这需要中断现网业务，影响用户感知；并且OTDR设备属于精密仪器，使用成本比较高，对于大规模光纤网络，人力成本和物力成本耗费较大。

基于上述问题和缺陷，有必要对现有的光纤监测技术进行改进，可在不影响现网业务的情况下自动实现对光纤线路的监控，判断光纤线路的故障点，以及光纤线路的工作运行情况，对故障作出精确的定位，减少人工操作和仪器或仪表的介入。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实现一种可自动监测光纤状态，提高效率，节省成本的光纤在线监测系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种可网管的光纤在线监测系统，包括光纤监测模块，光纤反射模块，和网络管理中心模块，所述的光检测模块连接客户端的线路接口和待测光纤线路，所述光纤检测模块位于用户发送端，所述光纤反射模块位于用户接收端，其中：

所述光纤监测模块包括控制模块和光检测模块，所述光检测模块包括监控光源、光开关和N路单元探测光路，任意单元探测光路均包括波分复用器、环形器和光电探测器；

所述光纤反射模块包括N路单元反射光路，任意一路单元反射光路均包括波分解复用器和反射器；

所述监控光源发出检测光信号，检测光信号输出至光开关分成N路光信号分别输入到N路单元探测光路；

任意一路单元探测光路中的波分复用器将光开关的输出的光信号与客户发送端发出的数据业务信号进行合波后通过环形器和输出端口输出至任意一路待测光纤线路并通过待测光纤线路传输至光纤反射模块；

所述的光纤反射模块的任意一路单元反射光路接收到待测光纤线路传送的光信号后通过波分解复用器分离出监控光信号和数据业务信号，所述监控光信号和数据业务信号传输至反射器后，其中的监控光信号在反射器反射回到波分解复用器中，并通过波分解复用器传送至待测光纤线路，而所述数据业务信号经过反射器后输出至客户接收端；

所述的光检测模块收到待测光纤线路反射回来的监控光信号，通过环形器输出至光电探测器进行探测并将探测的数据信号输出至控制模块；

所述的控制模块获取探测数据后，通过计算处理，判断各光纤线路的运行情况和故障原因，并将该信息上报至网络管理中心。

优选地，所述的网络管理中心用于显示光纤路线的运行情况和故障原因。

优选地，所述监控光信号与数据业务信号为不同波长光信号。

优选地，所述光开关为8路或者16路的输出端口光开关。

优选地，所述输出接口采用APC接口光纤。

优选地，所述光电探测器包括第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器；

所述第一光电探测器与所述光开光连接，用于采集从光开关输出的检测光信号功率值P1；

所述第二光电探测器与发送端客户端连接，用于检测用户端的业务数据信号的光功率值P2；

所述第三光电探测器与所述环形器连接，用于检测光信号经过环形器后的光功率值P3；

所述第四光电探测器与所述输出端口连接，用于检测通过反射模块反射回来的光信号的光功率值P4。

优选地，判断各光纤线路的运行情况和故障原因规则如下：

判断依据为：当P3大于P1时，判断光信号正常，否则，判断为光检测模块有故障，并将故障信息上报至网络管理中心。

优选地，待测光纤线路插损值计算方法如下：

待测光纤线路插损值Δ＝P1–波分复用器插损–波分解复用器插损–P4。

本发明有益的技术效果：本发明包括光纤监测模块，光纤反射模块，和网络管理中心模块，其中光检测模块发出的检测光信号与客户端的数据业务光信号进行合波后，传送至待测光纤线路。光检测模块还接收从待测光纤上反射回的光检测信号，通过光电探测器采集监控光源发出的光检测信号和反射回的光检测信号的光功率信息，并将上述采集信息送至所述的控制模块。光反射模块通过分波解复用器，将待测光纤输入的光信号，分波为光检测信号和数据业务光信号，数据业务光信号从客户端的线路接口输出，光检测信号通过反射器反射回待测光纤线路，并回送至光纤监测系统的光检测模块。控制模块获取光纤检测模块采集的数据信息后，计算出各条光纤线路的运行情况以及故障点等信息，并上报至网络管理中心，提供给用户进行判断处理，做到了全自动监测，无需人工去现场监测，大大提高了工作效率，节省了人力物力成本。

附图说明

图1为本发明一种可网管的光纤在线监测系统的结构原理框图；

图2为本发明光纤监测模块原理框图；

图3为本发明光纤反射模块原理框图。

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，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

如图1-3所示，一种可网管的光纤在线监测系统，包括光纤监测模块，光纤反射模块，和网络管理中心模块，所述光纤检测模块位于用户发送端，所述光纤反射模块位于用户接收端，其中：

所述光纤监测模块包括控制模块和光检测模块，所述光检测模块包括监控光源、光开关和N路单元探测光路，任意单元探测光路均包括波分复用器WDM、环形器和光电探测器；其中波分复用器在光检测系统侧的为合波功能的波分复用器。环形器对光检测系统输出至光反射系统的光信号无任何改变，对光反射系统反射至光检测系统的反射光信号可单独的分离出来。

所述光纤反射模块包括N路单元反射光路，任意一路单元反射光路均包括波分解复用器WDM和反射器；波分解复用器为分波功能的波分解复用器。

所述监控光源发出检测光信号，检测光信号输出至光开关分成N路光信号分别输入到N路单元探测光路；光开关可以是8路或者16路的输出端口，可以同时监控8路或者16路客户端的数据业务光纤线路。

任意一路单元探测光路中的波分复用器将光开关的输出的光信号与客户端发出的数据业务信号进行合波后通过环形器和输出端口输出至任意一路待测光纤线路并通过待测光纤线路传输至光纤反射模块；这里所述监控光信号与数据业务信号为不同波长光信号。这里的输出端口均使用APC接口光纤，可有效降低反射光的影响。

所述的光纤反射模块的任意一路单元反射光路接收到待测光纤线路传送的光信号后通过波分解复用器分离出监控光信号和数据业务信号，所述监控光信号和数据业务信号传输至反射器后，其中的监控光信号在反射器反射回到波分解复用器中，并通过波分解复用器传送至待测光纤线路，而所述数据业务信号经过反射器后输出至客户端；所述反射器可有效对接收的光监控信号进行无损的反射。

所述客户端中，输出业务数据光信号的客户发送端，为客户端A；从输出至光反射模块输出连接的客户接收端，为客户端B，业务数据光信号与光检测信号完全独立，两者互相不影响。

所述的光检测模块收到待测光纤线路反射回来的监控光信号，通过环形器输出至光电探测器进行探测并将探测的数据信号输出至控制模块；光电探测器可准确的将光信号转化为可供电路处理的电信号。

具体地，所述光电探测器包括第一光电探测器PD1、第二光电探测器PD2、第三光电探测器PD3和第四光电探测器PD4；

所述第一光电探测器PD1与所述光开光连接，用于采集从光开关输出的检测光信号功率值P1；

所述第二光电探测器PD2与发送端客户端连接，用于检测用户端的业务数据信号的光功率值P2；

所述第三光电探测器PD3与所述环形器连接，用于检测光信号经过环形器后的光功率值P3；

所述第四光电探测器PD4与所述输出端口连接，用于检测通过反射模块反射回来的光信号的光功率值P4。

所述的控制模块获取探测数据后，通过计算处理，判断各光纤线路的运行情况和故障原因，并将该信息上报至网络管理中心。

所述的网络管理中心用于显示光纤路线的运行情况和故障原因。所述的网络管理中心，能够直观的将光纤线路的运行情况和故障原因，直观的输出给用户，整个过程实现对光纤线路的自动检测，无需人工参与操作，而且无需中断在线业务。

如图2所示，本发明同时对多路不同的待测光纤线路进行监控，本发明仅对第一路光纤线路的原理进行说明，其他光纤线路的监控原理与第一条光纤线路相同，所用的元器件和电路原理均是相同的。

光检测模块的监控光源产生测试光纤线路用的光源，该光源产生的检测光信号波长要与用户端A光纤线路上产生的数据业务光信号的波长不一样，这样才能保证用户端的业务数据信号不受影响，同时该检测光信号色散系数较低，减少在待测光纤上传送过程光功率的损耗，以获取更为准确的光功率信息，作出更为准确的判断；另外不一样的波长信号，可方便进行合波和分波的处理，使发明系统的可行性更高，投入成本更低。具体地，检测光信号波长选择1591nm，数据业务光信号选择1310或1550nm。

具体地，以上所述的检测光信号输出至光开关，光开关可根据实际场景的应用需求，可提供2路，4路，8路，16路等多种方案，以最大化利用好光纤监测资源，在光纤线路集中的站点可以使用8路或者16路的光开关，可以实现一路检测光信号对多条光纤线路的监控，节约检测系统的投入，在光纤线路分散的站点，可以使用2路或4路的光开关，避免检测端口的浪费，又可降低物质成本投入。所述的光检测光信号经过光开关后，会对光信号的功率有影响，不同路数的光开关对光信号功率影响的程度是不一样的，此时需要第一个光电探测器PD1，准确采集从光开关输出的检测光信号功率值，记录当前光信号光功率值为P1。

光检测模块提供多路业务线路接口，可接入客户端A的用户数据信息，所述的用户数据信息进入检测模块，需要第二个光电探测器PD2对该数据信息的光信号进行功率检测，记录当前光信号光功率值为P2。

光检测信号和业务数据信号经过一个WDM波分复用器合波，该波分复用器对上述两组信号进行合波后，输出至环形器，环形器对波分复用器输出的光信号无损透传，环形器输出的光信号进入待测光纤前，需要第三个光电探测器PD3对该光信号进行光功率检测，记录当前的光功率值为P3。所述的环形器输出的光信号，输出至检测模块的端口,进入待测光纤线路中，该端口使用APC模式的光纤法兰盘接口，可有效消除该端口在未连接待测线路光纤时产生的回波损耗，避免出现误判和差错。

所述环形器，对波分复用器WDM输出至待测光纤线路的光信号可无损透传，但对待测光纤线路输出至波分复用器WDM处的WDM方向的光信号可以有效的剥离，在接收到待测光纤线路从对端反射回来的光信号后，会有效的剥离出反射的检测光信号，并需要第四个光电探测器PD4，对该反射光检测信号进行光功率检测，记录当前的光功率值为P4。

如上所述待测光纤线路，将光检测信号传输至另一端的光纤反射模块。

如图3所示，上述的光纤反射模块收到待测光纤线路输入的光检测信号后，经过WDM波分解复用器分波，分波后的光检测信号通过反射器后，会反射回待测光纤线路中，回传至光纤监测模块端；分波后的业务数据信息会直接输出至连接客户端B的线路接口处。

如上所述的控制模块，在采集了光功率P1，P2，P4，P3后，通过如下的算法进行计算。

待测光纤线路插损值Δ＝P1–波分复用器插损–波分解复用器插损–P4。

该实例中，波分复用器插损+波分解复用器插损＝1dB，该数据可以在设计系统时控制好，可根据实际器件的因素判断该插损值是否满足系统的应用需求，本实例中，认为波分复用器插损+波分解复用器插损和小于1dB即认为可使用。

根据原理可知，待测光纤线路插损是待测光纤线路往返一次的数值，如果是计算实际的光纤线路插损，实际待测光纤线路插损为Δ÷2。

待测光纤线路距离L＝实际待测光纤线路插损÷光纤损耗。

光纤损耗如下，按照ITU-T标准，通常用的标准G.652单模光纤色散损耗，在1310nm波段，约为0.35dB/km，在1550波段，约为0.250.35dB/km，以上数据按照标准要求，在50km以内相对准确。

如上所述的控制模块根据实际待测光纤线路插损，以及待测光纤线路的距离，可判断该光纤线路是否可用，其具体原理如下：

光纤线路插损，一般由光纤自身传输引入的插损和光纤转节点产生的插损组成，考虑到实际线路光纤线路的复杂性和未知性，还应考虑在线路中预留相应的线路插损冗余。

其中，光纤转接点一般每个插损为0.5dB，一条线路平均按照4个转接点计算，光纤转接点引起的插损为2dB。

在实际光纤通信工程应用中，运营商一般考虑光纤线路插损冗余为2dB。

以站点之间光纤(1310nm信号)距离为10km为例，计算光纤线路插损为：

待测光纤线路插损＝0.35*10+2+2＝7.5(dB)。

实际工程应用中，在相应的光纤距离内，如果线路插损测试在如下计算的插损范围内，认为该条光纤线路是满足工程应用需求的。

典型线路距离插损要求如下表1所示：

表1

因此根据计算的线路插损和线路距离如果在表格1的范围内，则认为该待测光纤是可用的，并可将该信息直观呈现在网络控制中心，实现在机房就可对光纤线路进行管理的目的。

对光功率P2，可用来判断客户端A处的用户线路是否有业务，判断依据为，无数据业务时，该处光功率应该小于-15dB，有数据业务时，该处的光功率应该大于-2dB，并把该信息上报至网管管理中心。

对于光功率P3，用来均衡WDM合波后的光信号是否正常，保证传输至待测光纤线路的光信号可用，判断依据为P3大于P1表示光信号正常，否则，判断为光检测模块有故障，并将该判断信息上报至网络管理中心。

以上所述的实例各元器件的组合以及原理，仅针对第一条检测光线路进行说明阐述，其余光纤线路原理和实现方式与第一条光纤线路相同。为了使描述简洁，未对上述实例中各个器件组合的技术特征进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都认为是说明书阐述的范围。

本发明包含光纤在线监测系统和网络管理中心两部分，所述的光纤在线监测系统由光纤监测模块和光纤反射模块组成，所述的光纤监测模块包括光监测模块和控制模块，所述的光检测模块用来连接客户端的线路接口和待测光纤线路，光检测模块还提供监控光源，发出的检测光信号与客户端的线路光信号进行合波后，传送至待测光纤线路。光检测模块还接收从待测光纤上反射回的光检测信号，通过光电探测器采集监控光源发出的光检测信号和反射回的光检测信号的光功率信息，并将上述采集信息送至所述的控制模块。所述的反射光监控信号，由光纤反射系统中的光反射模块反射回待测光纤线路。所述的光反射模块用来连接客户端的线路接口和待测光纤线路的另一端。光反射模块通过分波解复用器，将待测光纤输入的光信号，分波为光检测信号和数据业务光信号，数据业务光信号从客户端的线路接口输出，光检测信号通过反射器反射回待测光纤线路，并回送至光纤监测系统的光检测模块。所述的控制模块，获取光纤检测模块采集的数据信息后，通过相应的算法，计算出各条光纤线路的运行情况以及故障点等信息，并上报至网络管理中心，提供给用户进行判断处理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，包括光纤监测模块，光纤反射模块，和网络管理中心模块，所述的光检测模块连接客户端的线路接口和待测光纤线路，其中：

所述光纤监测模块包括控制模块和光检测模块，所述光检测模块包括监控光源、光开关和N路单元探测光路，任意单元探测光路均包括波分复用器、环形器和光电探测器；

所述光纤反射模块包括N路单元反射光路，任意一路单元反射光路均包括波分解复用器和反射器；

所述监控光源发出检测光信号，检测光信号输出至光开关分成N路光信号分别输入到N路单元探测光路；

任意一路单元探测光路中的波分复用器将光开关的输出的光信号与客户发送端发出的数据业务信号进行合波后通过环形器和输出端口输出至任意一路待测光纤线路并通过待测光纤线路传输至光纤反射模块；

所述的光纤反射模块的任意一路单元反射光路接收到待测光纤线路传送的光信号后通过波分解复用器分离出监控光信号和数据业务信号，所述监控光信号和数据业务信号传输至反射器后，其中的监控光信号在反射器进行反射回到波分解复用器中，并通过波分解复用器传送至待测光纤线路，而所述数据业务信号经过反射器后输出至客户接收端；

所述的光检测模块收到待测光纤线路反射回来的监控光信号，通过环形器输出至光电探测器进行探测并将探测的数据信号输出至控制模块；

所述的控制模块获取探测数据后，判断各光纤线路的运行情况和故障原因，并将该信息上报至网络管理中心。

2.如权利要求1所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，所述的网络管理中心用于显示光纤路线的运行情况和故障原因。

3.如权利要求1所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，所述监控光信号与数据业务信号为不同波长光信号。

4.如权利要求1所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，所述光开关为8路或者16路的输出端口光开关。

5.如权利要求1所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，所述输出接口采用APC接口光纤。

6.如权利要求1所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，所述光电探测器包括第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器；

所述第一光电探测器与所述光开光连接，用于采集从光开关输出的检测光信号功率值P1；

所述第二光电探测器与发送端客户端连接，用于检测用户端的业务数据信号的光功率值P2；

所述第三光电探测器与所述环形器连接，用于检测光信号经过环形器后的光功率值P3；

所述第四光电探测器与所述输出端口连接，用于检测通过反射模块反射回来的光信号的光功率值P4。

7.如权利要求6所述的一种可网管的光纤在线监测系统，其特征在于，判断各光纤线路的运行情况和故障原因规则如下：

判断依据为：当P3大于P1时，判断光信号正常，否则，判断为光检测模块有故障，并将故障信息上报至网络管理中心。

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