CN115248482B - 一种光开关结构及光线路保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光开关结构及光线路保护系统，其中，光开关结构包括：第一开关部件，第一开关部件设置于光传输线路上；与第一开关部件相连的第一波分复用器；与第一波分复用器相连的供能部件；与供能部件相连的电控制部件；其中，第一波分复用器将第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将供能光信号传输给供能部件，将工作光信号传输给工作设备；供能部件将供能光信号转换为电能；在第一开关部件处于工作状态的情况下，供能部件持续为用电部件供电；用电部件包括电控制部件；工作状态包括连通状态和切换状态。本方案很好的解决了现有技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题。

Description

一种光开关结构及光线路保护系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光开关结构及光线路保护系统。
背景技术
目前，在5G前传场景中，对于可靠性要求高的区域，需用OLP(光纤线路自动切换保护)系统实现线路保护。
具体的，对于传统前传OLP保护系统方案1：如果近端具备供电条件，可采用光开关切换；远端无供电条件，远端向近端发送的光信号只能依靠耦合器等分成两路，分别在工作通道和保护通道中传输；但是，由此会引入3dB以上的插入损耗。对于传统保护系统方案2：在线路侧两端都用光开关，两端都需要有电源供电。
由上可知，传统前传OLP保护系统方案1：远端无需供电，易于安装维护，但是远端用分光器，引入大插入损耗。
传统保护系统方案2：插入损耗小，但两端都需供电需要供电，对安装场景有要求，并且需要运维。
综上，现有技术中的光开关结构存在：在使用时会额外引入器件而带来插入损耗或者必须有外界电源供电才能够正常使用等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光开关结构及光线路保护系统，以解决现有技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光开关结构，包括：
第一开关部件，所述第一开关部件设置于光传输线路上；
与所述第一开关部件相连的第一波分复用器；
与所述第一波分复用器相连的供能部件；
与所述供能部件相连的电控制部件；
其中，所述第一波分复用器将所述第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件将所述供能光信号转换为电能；
在所述第一开关部件处于工作状态的情况下，所述供能部件持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；
所述工作状态包括连通状态和切换状态。
可选的，所述供能部件包括光电转换器和与所述光电转换器相连的储能部件；
其中，所述光电转换器与所述第一波分复用器相连，所述储能部件与所述用电部件相连；
所述供能部件利用所述光电转换器将供能光信号转换为电能，并存储在所述储能部件中。
可选的，所述光电转换器还与所述用电部件相连；其中，在所述光电转换器将供能光信号转换为电能得到的电参数值大于阈值的情况下，所述光电转换器利用所述电能为所述用电部件和储能部件供电；所述阈值为所述储能部件能够输出的电参数上限值；所述电参数值包括电压值和电流值中的至少一项。
可选的，所述储能部件包括：电容，和/或电池。
可选的，所述用电部件还包括：与所述电控制部件相连的光信号探测器。
可选的，所述第一开关部件包括第一固定端和与所述第一固定端相连的第一活动端；所述第一波分复用器与所述第一固定端相连。
本发明实施例还提供了一种光线路保护系统，包括：上述的光开关结构。
可选的，所述光开关结构为第一光开关结构；
所述系统还包括：第二光开关结构；其中，所述第二光开关结构包括：
第二开关部件，所述第二开关部件设置于光传输线路上；
与所述第二开关部件相连的第二波分复用器；
与所述第二波分复用器相连的供能光源；
所述第二光开关结构与第一光开关结构之间通过所述第二开关部件和所述第一光开关结构的第一开关部件进行信号传输。
可选的，所述第二开关部件包括第二固定端和与所述第二固定端相连的第二活动端；所述第二波分复用器与所述第二固定端相连。
可选的，所述第一开关部件还包括能够与所述第一开关部件的第一固定端相连的第三活动端；所述第二开关部件还包括能够与所述第二固定端相连的第四活动端；
所述光传输线路包括所述第二活动端与所述第一开关部件的第一活动端之间的工作线路，以及所述第三活动端与所述第四活动端之间的保护线路。
可选的，还包括：
与所述第二光开关结构的电控制部件相连的光信号探测器。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，所述光开关结构通过设置：第一开关部件，所述第一开关部件设置于光传输线路上；与所述第一开关部件相连的第一波分复用器；与所述第一波分复用器相连的供能部件；与所述供能部件相连的电控制部件；其中，所述第一波分复用器将所述第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件将所述供能光信号转换为电能；在所述第一开关部件处于工作状态的情况下，所述供能部件持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态；能够实现远端的光开关结构无需外界单独提供供电设备和环境即可正常使用，易于安装维护，而且不需要额外引入器件、避免了由此带来的插入损耗，很好的解决了现有技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的光开关结构示意图一；
图2为本发明实施例的光开关结构示意图二；
图3为本发明实施例的光开关结构示意图三；
图4为本发明实施例的光线路保护系统示意图；
图5为本发明实施例的储能部件电路示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题，提供一种光开关结构(具体可实现为光线路保护系统中的远端光开关结构)，如图1至图4所示，包括：
第一开关部件1，所述第一开关部件1设置于光传输线路上；
与所述第一开关部件1相连的第一波分复用器2；
与所述第一波分复用器2相连的供能部件3；
与所述供能部件3相连的电控制部件4；
其中，所述第一波分复用器2将所述第一开关部件1接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件3，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件3将所述供能光信号转换为电能；
在所述第一开关部件1处于工作状态的情况下，所述供能部件3持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；
所述工作状态包括连通状态和切换状态。
其中的“在所述第一开关部件1处于工作状态的情况下，所述供能部件3持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态”；可以保证即使供能光信号断开，供能部件也能实现一定时间的供能。
本发明实施例提供的所述光开关结构通过设置：第一开关部件，所述第一开关部件设置于光传输线路上；与所述第一开关部件相连的第一波分复用器；与所述第一波分复用器相连的供能部件；与所述供能部件相连的电控制部件；其中，所述第一波分复用器将所述第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件将所述供能光信号转换为电能；在所述第一开关部件处于工作状态的情况下，所述供能部件持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态；能够实现远端的光开关结构无需外界单独提供供电设备和环境即可正常使用，易于安装维护，而且不需要额外引入器件、避免了由此带来的插入损耗，很好的解决了现有技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题。
如图2所示，所述供能部件3包括光电转换器5和与所述光电转换器5相连的储能部件6；其中，所述光电转换器5与所述第一波分复用器2相连，所述储能部件6与所述用电部件相连；所述供能部件3利用所述光电转换器5将供能光信号转换为电能，并存储在所述储能部件6中。
这样可以实现供能部件的储能以及供能。
如图3所示，本发明实施例中，所述光电转换器5还与所述用电部件相连；其中，在所述光电转换器5将供能光信号转换为电能得到的电参数值大于阈值的情况下，所述光电转换器5利用所述电能为所述用电部件和储能部件6供电；所述阈值为所述储能部件6能够输出的电参数上限值；所述电参数值包括电压值和电流值中的至少一项。
这样可以更好的为用电部件供能。
本发明实施例中，所述储能部件包括：电容，和/或电池。
这样可以灵活实现储能部件。
进一步的，如图4所示，所述用电部件还包括：与所述电控制部件4相连的光信号探测器7。
这样可以尽量满足光开关结构的正常工作需求。光信号探测器具体可为光功率检测器。
本发明实施例中，如图1至图4所示，所述第一开关部件1包括第一固定端8和与所述第一固定端8相连的第一活动端9；所述第一波分复用器2与所述第一固定端8相连。
这样可以保证在第一开关部件连通任意光传输线路的情况下都能够实现供能部件的储能和供能。
本发明实施例还提供了一种光线路保护系统，如图4所示，包括：上述的光开关结构A。
本发明实施例提供的所述光线路保护系统通过光开关结构设置：第一开关部件，所述第一开关部件设置于光传输线路上；与所述第一开关部件相连的第一波分复用器；与所述第一波分复用器相连的供能部件；与所述供能部件相连的电控制部件；其中，所述第一波分复用器将所述第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件将所述供能光信号转换为电能；在所述第一开关部件处于工作状态的情况下，所述供能部件持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态；能够实现远端的光开关结构无需外界单独提供供电设备和环境即可正常使用，易于安装维护，而且不需要额外引入器件、避免了由此带来的插入损耗，很好的解决了现有技术中光开关结构在无外界供电的情况下无法正常使用或带来插入损耗的问题。
本发明实施例中，所述光开关结构为第一光开关结构；如图4所示，所述系统还包括：第二光开关结构B；其中，所述第二光开关结构B包括：第二开关部件10，所述第二开关部件10设置于光传输线路上；与所述第二开关部件10相连的第二波分复用器11；与所述第二波分复用器11相连的供能光源12；所述第二光开关结构B与第一光开关结构A之间通过所述第二开关部件10和第一光开关结构A的第一开关部件1进行信号传输。
第二光开关结构具体可实现为光线路保护系统中的近端光开关结构。近端光开关结构是指有外界供电条件的光开关结构；远端光开关结构是指无外界供电条件的光开关结构。第二波分复用器使得供能光源的光信号和外界输入的光信号均通过第二开关部件向第一光开关结构传输。当然，本发明实施例中，也可以只将外界输入的光信号通过第二开关部件向第一光开关结构传输，而不包含供能光源的光信号，在此不作限定。
如图4所示，所述第二开关部件10包括第二固定端13和与所述第二固定端13相连的第二活动端14；所述第二波分复用器11与所述第二固定端13相连。
这样可以保证在第二开关部件连通任意光传输线路的情况下都能够实现将供能光源的光信号和外界输入的光信号均向第一光开关结构传输。
如图4所示，所述第一开关部件1还包括能够与所述第一开关部件1的第一固定端8相连的第三活动端15；所述第二开关部件10还包括能够与所述第二固定端13相连的第四活动端16；所述光传输线路包括所述第二活动端14与所述第一开关部件的第一活动端9之间的工作线路(即工作通道)，以及所述第三活动端15与所述第四活动端16之间的保护线路(即保护线路或备用线路)。
这样可以尽量保证光线路保护系统的正常工作。
进一步的，如图4所示，所述的光线路保护系统，还包括：与所述第二光开关结构B的电控制部件17相连的光信号探测器18。
这样可以保证光线路保护系统的完整性。光信号探测器具体可为光功率检测器。
其中，上述光开关结构的所述实现实施例均适用于该光线路保护系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。
下面对本发明实施例提供的所述光开关结构及光线路保护系统进行进一步说明，供能部件以包括光电转换器和与所述光电转换器相连的储能部件为例。
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种光开关结构及光线路保护系统，具体可实现为一种基于光远程供能的光开关(对应于上述光开关结构)和OLP(光纤线路自动切换保护)系统；具体的：
本发明实施例提供的光开关如图2和图3所示，包含第一波分复用器2、光电换能器(对应于上述光电转换器5)和储能模块(对应于上述储能部件6)。该光开关只需输入供能光(即供能光信号)和工作光信号，便可利用光电换能器将供电光能转化为电能；后续输入到储能模块中，通过储能模块为电控制模块(对应于上述电控制部件4)供电(对应于图2)；或者，输入到储能模块和电控制模块，为储能模块和电控制模块供电(对应于图3)；当第一开关部件1收到控制信号时即可正常工作，无需外部供电。也就说，本发明实施例中，除了图2所示的光电转换器、储能部件以及用电部件依次串联的光开光结构外，还可类似图3所示结构，即光电换能器、储能部件以及用电部件三者之间相互连接；具体的，工作时，当光电换能器转换后电压或电流(对应于上述电参数值)大于储能部件可输出的电压或电流(对应于上述阈值)时，光电换能器可同时为储能部件和用电部件供电；当光电换能器转换后电压或电流小于储能部件可输出的电压或电流时，光电换能器可为储能部件供电，由储能部件为用电部件供电。
本发明实施例中，在供能光正常输入时，储能模块可为电控制模块和小功率外部器件等供电。在光开关(即第一开关部件1)切换期间，供能光中断，储能模块能够支持光开关一次及以上的光路切换动作，可支持在切换周期内为小功率外部器件供电。对应于上述在所述第一开关部件1处于工作状态的情况下，所述供能部件3持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态。其中，关于小功率外部器件可以包括光信号探测器。
也就是，储能模块的储能需要能够在一定时间内(切换周期内)满足所需功耗(包括电压、电流等)，所需功耗包括光开关的功耗、光信号探测器的功耗等。这样可以保证线路的正常运行。
如图4所示，本发明实施例的OLP系统中：
近端：第二光开关结构B包含供电光源(对应于上述供能光源12，可以为低成本激光LD光源)，可利用光纤非工作波长通道传输供能光，为光开关结构A供能；
远端：采用上述光开关结构A和光功率检测模块(对应于上述光信号探测器7)；光功率检测模块实时监测线路光信号功率，并为光开关(对应于上述第一开关部件1)提供电监测信号；当线路正常工作时，光开关结构A将供能光转化为电能，维持自身和光功率检测模块正常工作；当光纤线路故障时，光开关结构A实现光传输线路切换，并满足自身和光电探测器在切换周期内的供电需求。其中，光功率检测模块在光纤线路故障的情况下，会检测不到光信号，然后通知电控制模块切换通道；比如通知电控制模块将光传输线路由工作线路切换至保护线路。
本发明实施例中的供能光源可以是：低成本激光二极管；光电换能器：可以为光伏电池；储能模块：可以利用电容作为储能容器，具有工作寿命长、可与电控制模块集成、无需增加额外维护等优势；此电容的最大容量能够满足放能时间大于光开关的切换周期，且放能功率可支持光开关和光信号探测器在光开关的切换周期内正常工作(即放能功率大于或等于光开关和光信号探测器的耗能功率之和)。对应于上述在所述第一开关部件1处于工作状态的情况下，所述供能部件3持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；所述工作状态包括连通状态和切换状态。所述供能部件3的供能功率(即放能功率)大于或等于所述用电部件的耗能功率。
本发明实施例中的电容的主要电路如图5所示，其中的a表示输入端，b表示输出；c表示接地，d表示电容。
由上，本发明实施例提供的方案中远端无需单独提供供电设备和环境，易于安装维护；并且与传统前传OLP保护系统方案1相比预计可降低2dB以上的链路损耗。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光开关结构，其特征在于，包括：
第一开关部件，所述第一开关部件设置于光传输线路上；
与所述第一开关部件相连的第一波分复用器；
与所述第一波分复用器相连的供能部件；
与所述供能部件相连的电控制部件；
其中，所述第一波分复用器将所述第一开关部件接收到的光信号分为供能光信号和工作光信号，并将所述供能光信号传输给所述供能部件，将所述工作光信号传输给工作设备；所述供能部件将所述供能光信号转换为电能；
在所述第一开关部件处于工作状态的情况下，所述供能部件持续为用电部件供电；所述用电部件包括所述电控制部件；
所述工作状态包括连通状态和切换状态；
所述第一开关部件包括第一固定端和与所述第一固定端相连的第一活动端；所述第一波分复用器与所述第一固定端相连；
所述供能部件包括光电转换器和与所述光电转换器相连的储能部件；
其中，所述光电转换器与所述第一波分复用器相连，所述储能部件与所述用电部件相连；
所述供能部件利用所述光电转换器将供能光信号转换为电能，并存储在所述储能部件中。
2.根据权利要求1所述的光开关结构，其特征在于，所述光电转换器还与所述用电部件相连；
其中，在所述光电转换器将供能光信号转换为电能得到的电参数值大于阈值的情况下，所述光电转换器利用所述电能为所述用电部件和储能部件供电；
所述阈值为所述储能部件能够输出的电参数上限值；
所述电参数值包括电压值和电流值中的至少一项。
3.根据权利要求1所述的光开关结构，其特征在于，所述用电部件还包括：与所述电控制部件相连的光信号探测器。
4.一种光线路保护系统，其特征在于，包括：如权利要求1至3任一项所述的光开关结构。
5.根据权利要求4所述的光线路保护系统，其特征在于，所述光开关结构为第一光开关结构；
所述系统还包括：第二光开关结构；其中，所述第二光开关结构包括：
第二开关部件，所述第二开关部件设置于光传输线路上；
与所述第二开关部件相连的第二波分复用器；
与所述第二波分复用器相连的供能光源；
所述第二光开关结构与第一光开关结构之间通过所述第二开关部件和所述第一光开关结构的第一开关部件进行信号传输。
6.根据权利要求5所述的光线路保护系统，其特征在于，所述第二开关部件包括第二固定端和与所述第二固定端相连的第二活动端；所述第二波分复用器与所述第二固定端相连。
7.根据权利要求6所述的光线路保护系统，其特征在于，所述第一开关部件还包括能够与所述第一开关部件的第一固定端相连的第三活动端；所述第二开关部件还包括能够与所述第二固定端相连的第四活动端；
所述光传输线路包括所述第二活动端与所述第一开关部件的第一活动端之间的工作线路，以及所述第三活动端与所述第四活动端之间的保护线路。
8.根据权利要求5所述的光线路保护系统，其特征在于，还包括：
与所述第二光开关结构的电控制部件相连的光信号探测器。
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