CN117834003A - 一种基于数据通道的pon线路监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于数据通道的PON线路监测方法及装置，涉及光传感领域，所述监测方法包括：光线路终端OLT基于无源光网络PON系统的下行波长和管理数据帧，向光分配网ODN发送预设的数据序列；根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。本申既不需要额外的设备发射探测光脉冲，也不需要OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器，因此大大降低了监测成本。

Description

一种基于数据通道的PON线路监测方法及装置

技术领域

本申请涉及光传感领域，具体涉及一种基于数据通道的PON线路监测方法及装置。

背景技术

接入网的用户环境复杂多变，统计表明光接入网有超70％的线路故障发生在配线和入户光纤段，必须由技术人员来实现故障识别、定位和修复，耗费的时间、人力往往超出预期，而且业务中断和维修时间过长会导致客户的满意度下降。因此需要能在中央机房(Central Office,CO)端对无源的光分配网(Optical Distribution Network，ODN)的光路进行监控，准确了解各支路光纤的通断和使用情况，从而方便部署、管控和维护，有效定位故障和修复。

光时域反射仪(Optical Time-Domain Reflectometer，OTDR)接入无源光网络(Passive Optical Network，PON)，可以实现对PON线路的光强度变化进行监测，但是OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器价格较高，导致监测成本较高。

发明内容

本申请提供一种基于数据通道的PON线路监测方法及装置，可以解决现有技术中存在的监测成本较高的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种基于数据通道的PON线路监测方法，所述监测方法包括：

光线路终端OLT基于无源光网络PON系统的下行波长和管理数据帧，向光分配网ODN发送预设的数据序列；

根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；

根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

本实施例中，既不需要额外的设备发射探测光脉冲，也不需要OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器，因此大大降低了监测成本。

结合第一方面，在一种实施方式中，光线路终端OLT基于无源光网络PON系统的下行波长和管理数据帧，向光分配网ODN发送预设的数据序列包括：将所述预设的数据序列按照自定义管理数据帧格式进行内容填充，经过OLT的发送器件编码形成相关序列，与PON系统待发送数据调制到下行波长的光上。

本实施例中，只采用OLT的发送器件和下行波长的光信号进行探测，可以无缝衔接运营的PON系统。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述相关序列内容和长度根据监测需要选择，所述相关序列多次重复发送，每次发送相关序列保持内容连续且不被间断。

本实施例中，相关序列的多次重复发送，相关计算时，更多相关序列经过平均降噪可获得更高信噪比。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述相关序列的内容和从OLT发送的时间被记录。

本实施例中，记录的内容便于后续进行相关运算，同时确定光信号的发回时间。

结合第一方面，在一种实施方式中，根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，包括：所述ODN中，不同光纤支路的反射点将所述光信号反射回OLT，对所述反射光信号进行滤波、放大及光电探测，通过信号处理得到反射光信号的序列。

结合第一方面，在一种实施方式中，根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，包括：根据公式△D＝ct/2计算反射点到OLT的距离△D，其中c为光在光纤中的传输速度，t为数据序列从OLT发出到反射光信号接收的时间间隔，t根据相关峰的峰值延迟确定，根据△D确定反射点在光纤线路中的位置。

结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化，包括：当相关峰的峰值大于初始峰值时，该反射点光强度变强；当相关峰的峰值小于初始峰值时，该反射点光强度变弱。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于数据通道的PON线路监测装置，OLT基于PON系统的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列；

所述监测装置包括信号接收端，其用于根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

本实施例中，监测装置使用了数字通信的成熟光器件和算法，相对于现有技术中采用OTDR，本实施例大大降低了监测成本，灵活性大大提高。

结合第二方面，在一种实施方式中，还包括耦合器，所述ODN返回的反射信号经过耦合器进入所述信号接收端。

结合第二方面，在一种实施方式中，所述信号接收端包括：

滤波器，用于对光信号进行滤波，得到所述反射光信号；

放大器，用于对所述反射光信号进行放大；

光电探测器，用于探测所述反射光信号并光电转换，得到反射光信号的序列；

信号处理器，用于将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

OLT通过PON系统本身的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列，根据反射回OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)的反射光信号的序列与上述数据序列相关运算，得到相关峰的时延和峰值；根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。相对于现有技术，本申请使用OLT发送数字序列，既不需要额外的设备发射探测光脉冲，也不需要OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器，因此大大降低了监测成本。

附图说明

图1为本申请基于数据通道的PON线路监测方法实施例的流程示意图；

图2为本申请中反射光信号的时序示意图；

图3为本申请基于数据通道的PON线路监测装置实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先，对本申请中的部分技术术语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解本申请。

PON：Passive Optical Network，无源光网络，是一种点对多点的光纤传输和接入技术。

OLT：Optical Line Terminal，光线路终端，指的是用于连接光纤干线的终端设备。

ODN：Optical Distribution Network，光分配网，是基于PON设备的FTTH(FiberTo The Home，光纤到户)光缆网络，其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。

OTDR：Optical Time-Domain Reflectometer，光时域反射仪，是通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本申请实施例提供一种基于数据通道的PON线路监测方法，既不需要额外的设备发射探测光脉冲，也不需要OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器，解决现有技术中存在的监测成本较高的问题。

一实施例中，参照图1，图1为本申请基于数据通道的PON线路监测方法实施例的流程示意图。如图1所示，监测方法包括：

S101、OLT基于PON系统的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列。

S102、根据上述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将反射光信号的序列与该数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值。

S103、根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

本实施例中，OLT基于PON系统的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列，通过与ODN的反射光信号进行相关运算，结合同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化，解决了反射定位和功率监测两大问题。同时，只采用OLT的发送器件和下行波长的光信号进行探测，可以无缝衔接运营的PON系统，不是通过额外设备发射探测光脉冲，降低整监测成本，并且不需要OTDR中的脉冲光源和高灵敏度探测器，进一步降低了监测成本。

进一步地，一实施例中，OLT除了传输PON系统本身待发送的用户数据和管理数据外，在需要监测PON线路时，要插入预设的数据序列。上述步骤S101中具体包括：将预设的数据序列按照PON系统自定义的管理数据帧格式进行内容填充，将所述预设的数据序列按照自定义管理数据帧格式进行内容填充，经过OLT的发送器件编码形成相关序列，与PON系统待发送数据(用户数据和管理数据)一起，经过光模块调制到下行波长的光上，作为下行光信号发送给ODN。该相关序列与PON系统内部其他数据和管理帧一起到达ONU，但该相关序列不是有效数据，被ONU识别后直接丢弃不处理。

进一步的，OLT的发送器件编码根据PON网络类型遵循EPON或GPON协议规范，编码后最终经过光模块发送的相关序列的内容和长度根据监测需要进行选择。相关序列多次重复发送，每次发送相关序列保持内容连续且不被间断。相关序列的内容和从OLT发送的时间被记录，以便于后续进行相关运算，同时确定光信号的发回时间。相关序列的发送间隔和重复发送次数根据监测需要进行调节，重复接收到更多相关序列经过平均降噪可获得更高信噪比。

本实施例中，通过OLT发送预设的数据序列，不通过额外设备发射探测光脉冲，可以降低整监测成本，无缝衔接运营的PON系统。仅在需要监测PON线路时，OLT发送相关序列，并进行后续的相关计算，其余不需要监测PON线路时，可以停止发送相关序列，以节省PON系统带宽和处理开销。

一实施例中，优选更长的相关序列，使得在相关运算后相关峰值更高，有利于从噪声中恢复弱反射信号。

进一步地，一实施例中，上述步骤S102中，下行光信号在ODN中，不同光纤支路的反射点将下行光信号反射回OLT，再对反射光信号进行滤波、放大及光电探测，通过信号处理得到反射光信号的序列。

进一步地，一实施例中，不同光纤支路可能的反射点包括光纤接头、断点等。

进一步地，一实施例中，上述步骤S103中，根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置包括：根据公式△D＝ct/2，可以计算出反射点到OLT的距离△D，其中，c为光在光纤中的传输速度，t为数据序列从OLT发出到反射光信号接收的时间间隔，t根据相关峰的峰值延迟确定，来自不同反射点的反射光信号的时间间隔t不同，根据不同的t来区分和标记不同的反射点，根据△D确定反射点在光纤线路中的位置。

本实施例中，反射光信号的时序示意图如图2所示。其中，反射信号的个数为n个，为反射光信号1、反射光信号2、……、反射光信号n。相关峰的峰值为t1、t2、……、tn。

进一步地，一实施例中，上述步骤S103中，同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对时，当相关峰的峰值大于初始峰值时，该反射点光强度变强；当相关峰的峰值小于初始峰值时，该反射点光强度变弱，当相关峰的峰值等于初始峰值时，该反射点光强度可以看做没有什么变化。初始峰值是指：反射光信号的序列与该数据序列第一次(正常时)相关运算得到的相关峰的峰值，用作参照。

第二方面，本申请实施例还提供一种基于数据通道的PON线路监测装置。

一实施例中，参照图3，图3为基于数据通道的PON线路监测装置实施例的示意图。如图3所示，监测装置利用OLT本身的发送器件，基于PON系统的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列。PON系统包括OLT、馈线、ODN、以及多个ONU，如图3中的ONU₁、ONU₂、……、ONU_n。ODN通过光分路器将下行光信号分别传输给各支路，每个支路上都设有反射点，可能的反射点包括光纤接头、断点等。OLT发送用户数据和管理数据，通过馈线后，光分路器将下行光信号分给每条支路，然后传输给ONU。部分光信号被反射点反射回OLT。

如图3所示，监测装置包括信号接收端，用于根据ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将反射光信号的序列与该数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

进一步地，一实施例中，监测装置还包括耦合器，ODN返回的反射信号经过耦合器进入上述信号接收端。

进一步地，一实施例中，OLT本身的发送器件，将预设的数据序列按照PON系统自定义的管理数据帧格式进行内容填充，将所述预设的数据序列按照自定义管理数据帧格式进行内容填充，经过OLT的发送器件编码形成相关序列，与PON系统待发送数据(用户数据和管理数据)一起，经过光模块调制到下行波长的光上，作为下行光信号发送给ODN。该相关序列与PON系统内部其他数据和管理帧一起通过支路到达ONU，但该相关序列不是有效数据，被ONU识别后直接丢弃不处理。

具体的，OLT的发送器件编码根据PON网络类型遵循EPON或GPON协议规范，编码后最终经过光模块发送的相关序列的内容和长度根据监测需要进行选择。相关序列多次重复发送，每次发送相关序列保持内容连续且不被间断。相关序列的内容和从OLT发送的时间被记录，以便于上述信号接收端进行相关运算，同时确定返回时间。

进一步的，相关序列的发送间隔和重复发送次数根据监测需要进行调节，信号接收端重复接收到更多相关序列经过平均降噪可获得更高信噪比。

进一步地，一实施例中，信号接收端包括滤波器、放大器、光电探测器以及信号处理器。其中，滤波器，用于对光信号进行滤波，得到反射光信号。放大器，用于对反射光信号进行放大。光电探测器，用于探测。反射光信号并进行光电转换，得到反射光信号的序列。信号处理器，用于将反射光信号的序列与前述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

具体的，信号处理器对同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对时，当相关峰的峰值大于初始峰值时，该反射点光强度变强；当相关峰的峰值小于初始峰值时，该反射点光强度变弱，当相关峰的峰值等于初始峰值时，该反射点光强度可以看做没有什么变化。

本实施例中，使用OLT的发送器件发送预设的数据序列，可以无缝的衔接运营的PON系统，由于上述监测装置使用了数字通信的成熟光器件和算法，使监测成本大大降低，相对于现有技术中采用OTDR，本实施例大大降低了监测成本，灵活性大大提高。同时，由于返回信号的时间分辨率取决于光信号的传输速率，本实施例监测装置的处理速度大大提高，对反射点位置定位精度更高。

其中，上述监测装置中各个模块的功能实现与上述监测方法实施例中各步骤相对应，其功能和实现过程在此处不再一一赘述。

需要说明的是，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本申请各个实施例所述的方法。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。术语“第一”、“第二”和“第三”等描述，是用于区分不同的对象等，其不代表先后顺序，也不限定“第一”、“第二”和“第三”是不同的类型。

在本申请实施例的描述中，“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

在本申请实施例描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作或步骤，但是应该理解，这些操作或步骤可以不按照其在本申请实施例中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号仅用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作或步骤可以按顺序执行或并行执行，并且这些操作或步骤可以进行组合。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

光线路终端OLT基于无源光网络PON系统的下行波长和管理数据帧，向光分配网ODN发送预设的数据序列；

根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；

根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

2.如权利要求1所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，光线路终端OLT基于无源光网络PON系统的下行波长和管理数据帧，向光分配网ODN发送预设的数据序列包括：将所述预设的数据序列按照自定义管理数据帧格式进行内容填充，经过OLT的发送器件编码形成相关序列，与PON系统待发送数据调制到下行波长的光上。

3.如权利要求2所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，所述相关序列内容和长度根据监测需要选择，所述相关序列多次重复发送，每次发送相关序列保持内容连续且不被间断。

4.如权利要求3所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，所述相关序列的内容和从OLT发送的时间被记录。

5.如权利要求1所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，包括：所述ODN中，不同光纤支路的反射点将所述光信号反射回OLT，对所述反射光信号进行滤波、放大及光电探测，通过信号处理得到反射光信号的序列。

6.如权利要求1所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，包括：根据公式△D＝ct/2计算反射点到OLT的距离△D，其中c为光在光纤中的传输速度，t为数据序列从OLT发出到反射光信号接收的时间间隔，t根据相关峰的峰值延迟确定，根据△D确定反射点在光纤线路中的位置。

7.如权利要求1所述的基于数据通道的PON线路监测方法，其特征在于，所述根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化，包括：当相关峰的峰值大于初始峰值时，该反射点光强度变强；当相关峰的峰值小于初始峰值时，该反射点光强度变弱。

8.一种基于数据通道的PON线路监测装置，其特征在于：OLT基于PON系统的下行波长和管理数据帧，向ODN发送预设的数据序列；

所述监测装置包括信号接收端，其用于根据所述ODN反射回OLT的反射光信号，得到反射光信号的序列，将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。

9.如权利要求8所述的基于数据通道的PON线路监测装置，其特征在于，还包括耦合器，所述ODN返回的反射信号经过耦合器进入所述信号接收端。

10.如权利要求8所述的基于数据通道的PON线路监测装置，其特征在于，所述信号接收端包括：

滤波器，用于对光信号进行滤波，得到所述反射光信号；

放大器，用于对所述反射光信号进行放大；

光电探测器，用于探测所述反射光信号并光电转换，得到反射光信号的序列；

信号处理器，用于将所述反射光信号的序列与所述数据序列进行相关运算，得到相关峰的时延和峰值；还用于根据不同相关峰的时延区分光纤线路中反射点的位置，根据同一反射点的相关峰的峰值与初始峰值的大小比对，监测该反射点光强度的变化。