專利名稱：無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障的檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其涉及一種檢測無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障的系統(tǒng) 和方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及化，如網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)絡(luò)購物，以及網(wǎng)絡(luò)娛 樂等已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活的一部分，這樣現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)銅線(有線)系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了 這種高速和寬帶的需求，而無源光網(wǎng)絡(luò)是寬帶和高速、環(huán)保和節(jié)能的寬帶接入技術(shù)，是取代 現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)的最佳候選者，其正在被絕大多數(shù)運(yùn)營商所接受并被部署，用以滿足日益 增長的通信用戶以及更快速和更好的服務(wù)需求。無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，簡稱PON)是一種點(diǎn)對多點(diǎn)的光纖接入 技術(shù)，如圖1所示。無源光網(wǎng)絡(luò)包括光線路終端(Optical Line Terminal,簡稱OLT)、 光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit，簡稱 0NU)以及光分配網(wǎng)絡(luò)(Optical Distribution Network,簡稱0DN)。通常是由一個光線路終端OLT通過主干光纖和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN的光功 率分離器(簡稱分光器)連接多個分支光纖及相應(yīng)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU構(gòu)成的點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。在大量無源光網(wǎng)絡(luò)的安置和部署后，需要考慮該網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)，特別是光纖 線路的檢測和故障的定位。為了降低運(yùn)行和維修成本，運(yùn)營商希望在OLT處用一個光程檢 測設(shè)備(例如，OTDR (Optical Time Domain Ref lectometer，光時域反射儀))來檢測整個 無源光網(wǎng)絡(luò)的主干和分支光纖，如果一個分支光纖出現(xiàn)故障，希望在不影響其它分支光纖 的業(yè)務(wù)的情況下，能迅速發(fā)現(xiàn)故障和對故障進(jìn)行定位以及維修。在局方OLT處用一個OTDR來檢測這種點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)時，主干光纖的信號一般都不 會有問題，但分支光纖的信號都將會遇到以下兩個問題。一、如果部分分支光纖到分光器的距離大致相等時，OTDR不能分辨到底是哪個分 支光纖的信號，除非使用高分辨率的0TDR。但現(xiàn)在所能提供的最高分辨率為2米。二、如果分光器的分光比例很大，這時分支光纖的瑞利反射信號經(jīng)過分光器時將 有很大的損耗，等它到達(dá)OTDR的探測器時，信號已經(jīng)淹沒在噪聲中了。例如對于1 32分光比的10公里0DN，分光器的損耗是3*5+3=18 dB,而10公里 光纖損耗是0.40*10 = 4.0 dB。一般OTDR設(shè)備的最大動態(tài)范圍是40 dB左右。如光程檢 測的信號經(jīng)過分光器到達(dá)分支光纖的末端然后全反射(即不計(jì)反射損耗)經(jīng)過分光器到達(dá) OTDR儀。如果不計(jì)其它損耗(如連接損耗等)，其總光程損耗將達(dá)到2*18+2*4.0 = 44 dB。 這已經(jīng)超出OTDR設(shè)備的工作動態(tài)范圍，因此分支光纖的信號已淹沒在噪聲中。這說明傳統(tǒng) 用在局方的OTDR設(shè)備是不能測量大分光比的ODN的分支光纖的故障。這種現(xiàn)象比較普及， 在實(shí)際鋪設(shè)的PON網(wǎng)絡(luò)中由于種種原因甚至對很小分光比的Ρ0Ν，用普通的OTDR儀器也不 能看到分支光纖的反射信號?，F(xiàn)有的補(bǔ)救辦法是在所有的ONU前加一個光濾波器，該濾波器透射所有的小于 1625nm的光，但反射1625nm以上的OTDR的光，見圖2所示。采用光濾波器后，端口反射的光可以增加6 dB。配上高分辨OTDR設(shè)備，這樣可以根據(jù)有沒有反射光來確定分支光纖是否 有故障，但是還是不能確定分支光纖故障發(fā)生的確切位置。如果有部分分支光纖長度基本 相等，反射的光其本重疊，即使是高分辨OTDR設(shè)備也不能分辨其中的區(qū)別。更糟糕的是對 于大分光比的ODN (如1:128分光比以上)，濾波器帶來的增益有可能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠分光器的 損耗，因此在局方的OTDR設(shè)備將有可能收不到來自分支光纖的任何信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的系統(tǒng)及系統(tǒng)， 用以解決在局方用一個OTDR設(shè)備就可以檢測和定位任何一支分支光纖的故障。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的系統(tǒng)，包 括光時域反射儀(OTDR)設(shè)備、波分復(fù)用耦合器、波長選擇耦合器、分支光纖選擇器以及與 分光器和分支光纖相連的波長選擇路由器，其中，所述波分復(fù)用耦合器與所述OTDR設(shè)備和 光線路終端(OLT)相連，并通過主干光纖與所述波長選擇耦合器相連；所述波長選擇耦合 器與所述分光器和所述分支光纖選擇器相連；所述分支光纖選擇器與所述波長選擇耦合器 及每個所述波長選擇路由器相連；每個所述波長選擇路由器還分別與相應(yīng)的分支光纖連 接，通過所述分支光纖與光網(wǎng)絡(luò)單元相連，其中，
所述OTDR設(shè)備，用于向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出光程檢測信號；用于根據(jù)收到的所述 光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，分析所述反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光 纖是否存在故障；
所述波分復(fù)用耦合器，用于將所述光程檢測信號導(dǎo)入到主干光纖上；用于從主干光纖 上分離出所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，傳給所述OTDR設(shè)備；
所述波長選擇耦合器，用于從主干光纖上分離出所述光程檢測信號，傳給所述分支光 纖選擇器；用于將收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號導(dǎo)回到主干光纖上；
所述分支光纖選擇器，用于將所述光程檢測信號傳送給預(yù)先接通的波長選擇路由器; 用于將收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號傳送到所述預(yù)先接通的波長選擇耦合 器；
所述波長選擇路由器，用于將所述光程檢測信號傳給相應(yīng)的分支光纖，然后從所述分 支光纖的上行信號中分離出所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，將所述光程檢測信號對應(yīng) 的反射信號傳到分支光纖選擇器。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)
所述OTDR設(shè)備，還用于在向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出光程檢測信號之前或者在檢測 結(jié)束后，向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令信號，所述指令信 號通過所述波分復(fù)用耦合器和所述波長選擇耦合器傳到所述分支光纖選擇器，
所述分支光纖選擇器，接收到所述指令信號后還用于根據(jù)所述指令信號接通或斷開所 述波長選擇路由器。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)所述分支光纖選擇器包括無源光模塊、光 開關(guān)控制器和IXN的光開關(guān)，其中
所述無源光模塊包括光環(huán)行器模塊和分光模塊，所述光環(huán)行器模塊包括輸入接口、輸 出接口、第一進(jìn)出接口和第二進(jìn)出接口，從所述輸入接口進(jìn)入的光信號從所述第一進(jìn)出接口輸出，從所述第一進(jìn)出接口進(jìn)入的光信號從所述第二進(jìn)出接口輸出，從所述第二進(jìn)出接 口的光信號從所述輸出接口輸出；所述分光模塊包括共用接口、第一分光接口和第二分 光接口，從所述共用接口進(jìn)入的光信號被分為兩束光信號后，分別從所述第一分光接口和 所述第二分光接口輸出；
所述光環(huán)行器模塊的輸出接口與所述分光模塊的共用接口連接，所述第一分光接口與 所述光環(huán)行器模塊的輸入接口連接，所述第二分光接口與所述光開關(guān)控制器連接，所述光 開關(guān)控制器與所述光開關(guān)連接；所述波長選擇耦合器與所述第一進(jìn)出接口連接，所述第二 進(jìn)出接口與所述光開關(guān)的通用口連接，所述光開關(guān)的N個分支口與相應(yīng)的波長選擇路由器 連接，
所述光開關(guān)控制器，用于若檢測到所述針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，以及向所 述光開關(guān)發(fā)出相關(guān)的控制指令；
所述光開關(guān)，用于根據(jù)所述控制指令接通或斷開所述光開關(guān)的通用口與所述指令指定 的分支光纖對應(yīng)的分支口的光通路。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn) 所述光環(huán)行器模塊為四接口的光環(huán)行器，或者 所述光環(huán)行器模塊由兩個三接口的光環(huán)行器組成。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)所述光開關(guān)控制器包括光接收器和光開關(guān) 控制模塊，
所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡螅瑐鹘o所述光開關(guān)控制模塊； 所述光開關(guān)控制模塊，用于接收到所述電信號后，若判斷所述電信號為監(jiān)控指令信號， 則向所述光開關(guān)發(fā)出相關(guān)的控制指令。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)所述分光模塊，用于將從所述共用接口進(jìn)入 的光信號分為第一光功率的光信號和第二光功率的光信號，所述第一光功率的光信號從所 述第一分光接口輸出，所述第二光功率的光信號從所述第二分光接口輸出。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)
所述波分復(fù)用耦合器為第一濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述OTDR設(shè)備連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述OLT連接，其 共用端口與主干光纖連接；
所述波長選擇耦合器為第二濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述分支光纖選擇器連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述分光 器連接，其共用端口與主干光纖連接；
所述波長選擇路由器為第三濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述分支光纖選擇器連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述分光 器連接，其共用端口與相應(yīng)的分支光纖連接。進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還具有下面特點(diǎn)
所述波分復(fù)用耦合器，還用于將所述OLT的下行信號導(dǎo)入所述主干光纖；還用于從所 述主干光纖上分離出上行信號，傳給所述OLT ；
所述波長選擇耦合器，還用于從所述主干光纖上分離出所述下行信號，傳給所述分光 器；用于將收到的所述上行信號導(dǎo)回到所述主干光纖上；所述分光器，用于將所述下行信號傳給各個所述波長選擇路由器；將各個所述波長選 擇路由器傳來的上行信號輸出給所述波長選擇耦合器；
所述波長選擇路由器，還用于將所述下行信號傳給相應(yīng)的分支光纖，然后將所述分支 光纖的上行信號傳給所述分光器。為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的方法，基于 上述的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，包括
OTDR設(shè)備發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，分支光纖選擇器接收到所述指令 后，連通所述指令指定的分支光纖的光通路；
OTDR設(shè)備發(fā)出光程檢測信號后，根據(jù)接收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，分 析所述反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光纖是否存在故障。進(jìn)一步地，上述方法還具有下面特點(diǎn) 所述OTDR設(shè)備檢測結(jié)束后，發(fā)出結(jié)束檢測指令；
分支光纖選擇器接收到所述結(jié)束檢測指令后，斷開該指令指定的光通路。進(jìn)一步地，上述方法還具有下面特點(diǎn)所述光程檢測信號的波長為1625nm至 1675nm 之間。綜上所述，本發(fā)明提供一種檢測無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障的系統(tǒng)及方法，可以監(jiān)視、檢 測以及定位無源光網(wǎng)絡(luò)的主干和所有的分支光纖的故障，而且通過選擇OTDR監(jiān)控信號來 選擇與其對應(yīng)的分支光纖進(jìn)行檢測，這樣就避免了長度相等分支光纖的信號重疊，不能區(qū) 分的問題。同時讓OTDR的探測信號和反射信號均繞過分光器回到主干光纖，這樣分光器的 損耗與光程檢測信號無關(guān)，保證了 OTDR儀對分支光纖的檢測能力和精度。


圖1為現(xiàn)有的無源光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有光程檢測無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明光程檢測無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明波分復(fù)用耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明波長選擇耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明波長選擇路由器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明分支光纖選擇器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明分支光纖選擇器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例的檢測無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障的系統(tǒng)包括可發(fā)監(jiān)控指令 的OTDR設(shè)備、波分復(fù)用耦合器、波長選擇耦合器、分支光纖選擇器以及一個以上與分光器 相連的波長選擇路由器。其中，波分復(fù)用耦合器與OTDR設(shè)備以及光線路終端OLT相連，通 過主干光纖與波長選擇耦合器相連；波長選擇耦合器與分光器以及分支光纖選擇器相連； 分支光纖選擇器與每個波長選擇路由器相連；每個波長選擇路由器分別通過相應(yīng)的分支光 纖與光網(wǎng)絡(luò)單元相連。分光器與每個波長選擇路由器相連。
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可發(fā)監(jiān)控指令的OTDR設(shè)備，用于向波分復(fù)用耦合器發(fā)射針對某個相應(yīng)分支光纖 進(jìn)行檢測的指令(例如，發(fā)射針對光開關(guān)的相關(guān)指令)，以及隨后發(fā)出光程檢測的信號；并根 據(jù)分析收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光 纖是否存在故障。這里簡單敘述一下指令信號與光程檢測信號的區(qū)別，光程檢測的信號是一個單脈 沖的光信號，而指令信號是由8個光脈沖組成的一個字節(jié)八個比特的信號，因此光電接收 器很容易把它們區(qū)分開來；同時OTDR本身清楚什么時候發(fā)指令信號，什么時候發(fā)光程檢測 信號，其只分析收到所述光程檢測的反射信號，對其是否異常來確定主干光纖和相應(yīng)分支 光纖是否存在故障。這里，如果反射信號是菲涅爾反射信號或者瑞利反射信號有突變，可以確定主干 光纖或相應(yīng)分支光纖存在故障，如果是連續(xù)瑞利反射信號，可以確定主干光纖或相應(yīng)分支 光纖沒有出現(xiàn)故障。波分復(fù)用耦合器，用于將收到所有的OTDR信號和光線路終端的下行信號導(dǎo)入到 主干光纖上，以及將主干光纖上分離出來的光程檢測反射信號傳到OTDR設(shè)備上，并將分離 出的上行信號傳給光線路終端0LT。波長選擇耦合器，用于從主干光纖的下行光中分離出OTDR信號，并將其傳給分支 光纖選擇器，其余的下行光傳給分光器；以及將收到的來自分支光纖選擇器的光程檢測的 反射信號導(dǎo)回到主干光纖上，同時將通過分光器的上行信號傳送到主干光纖上。分支光纖選擇器，用于根據(jù)OTDR信號中的指令接通與其相連的波長選擇路由器， 并將來自波長選擇耦合器的光程檢測信號通過光開關(guān)連通的光路傳送到相應(yīng)的波長選擇 路由器上，以及把來自波長選擇路由器的分支光纖的光程檢測反射信號送到波長選擇耦合 器；
分支光纖選擇器可以包括無源導(dǎo)光模塊、光接收器和給光開關(guān)控制芯片，具體地，分支 光纖選擇器用于將來自波長選擇耦合器的OTDR信號通過無源導(dǎo)光模塊，分一部分的光到 監(jiān)控的光接收器(PD)上，PD將接收到的光信號變?yōu)殡娦盘杺鹘o光開關(guān)控制芯片(Chip)，控 制芯片將根據(jù)所收到的信號進(jìn)行判斷，如果是監(jiān)控指令信號，將根據(jù)要求對光開關(guān)發(fā)出相 關(guān)的指令，光開關(guān)接受相關(guān)指令執(zhí)行相關(guān)動作，如光開關(guān)連接波長選擇耦合器與相關(guān)的波 長選擇路由器之間的通路；如果不是監(jiān)控指令信號，即光程檢測信號，那控制器將無作為， 但光程檢測信號將通過光開關(guān)連通的光路，到達(dá)相應(yīng)的波長選擇路由器，然后進(jìn)入分支光 纖，而光程檢測反射信號也將經(jīng)沿該光路返回主干光纖。波長選擇路由器，用于將來自分光器的下行信號傳給所有的分支光纖；以及將來 自分支光纖選擇器的光程檢測信號傳給相應(yīng)的分支光纖；然后從分支光纖的上行信號中分 離出光程檢測反射信號傳到分支光纖選擇器，以及將其余分離出的上行信號傳給分光器。其中，所述波分復(fù)用耦合器位于局方OLT處，目的在于不影響正常業(yè)務(wù)時，將OTDR 信號導(dǎo)入和導(dǎo)出。參見圖4所示，波分復(fù)用耦合器可以由一個薄膜濾波器組成，或也可以由 寬帶濾波器組成。該薄膜濾波器對1625nm (0TDR的波長的范圍為1625nm至1675nm，是符 合國際電訊聯(lián)盟ITU-T L. 66的標(biāo)準(zhǔn))以上的光均反射，如R端口(允許1625nm以上的光信 號輸入或輸出)，但對小于1625nm的光均透射，如P端口(允許小于1625nm的光信號輸入或 輸出)。其的連接如下，P端口與OLT相連，C端口與主干光纖相連，R端口與OTDR的設(shè)備相
9連。該薄膜濾波器用于將OTDR設(shè)備輸出的OTDR信號導(dǎo)入到主干光纖上，并將OTDR反射信 號傳到OTDR設(shè)備，同時保持OLT與ONU的正常上下行通訊往來。在本發(fā)明實(shí)施例中，在分光器的入口處可以設(shè)置一個波長選擇耦合器，參見圖5 所示，所述波長選擇耦合器可以由一個薄膜濾波器(TFF)組成，或也可以由寬帶濾波器組 成。該薄膜濾波器對1625nm(或OTDR的波長)以上的光均反射，如R端口，但對小于1625nm 的光均透射，如P端口。其連接如下，P端口與分光器相連，C端口與主干光纖相連，R端口 與分支光纖選擇器相連。該薄膜濾波器用于將OTDR信號導(dǎo)入到分支光纖選擇器上，并將分 支光纖的OTDR反射信號導(dǎo)回主干光纖上，同時保持OLT與ONU的正常上下行通訊往來。在光分配網(wǎng)絡(luò)ODN的分光器旁有一個分支光纖選擇器，分支光纖選擇器是個有源 器件。參見圖7或圖8所示，分支光纖選擇器可是由三部分組成。第一部分是無源導(dǎo)光模塊，如圖7所示，由一個四接口的光環(huán)行器及一個分光器 組成四接口的光環(huán)行器有四個接口，其中接口 1是輸入接口，即光只進(jìn)不出，從接口 1進(jìn)來 的光，只能從接口 2輸出；接口 2是進(jìn)出接口，從接口 2進(jìn)來的光，只能從接口 3輸出；接口 3是進(jìn)出接口，從接口 3進(jìn)來的光，只能從接口 4輸出；接口 4是輸出接口，即光只出不進(jìn)，只 有接口 3的光才能從接口 4輸出；分光器是一個光功率分配器，即Splitter，其將光功率按 一定比例從不同的接口輸出，是一個雙向器件。在圖7中使用的分光器有三個接口，其C接 口為通用口，接口 1為第一分光接口，從C接口分出的光大部分(例如90%)從接口 1輸出； 接口 2為第二分光接口，從C接口分出的光小部分(例如10%)從接口 1輸出，分光的比例可 由用戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整；其連接如圖7所示，光環(huán)行器的接口 3與波長選擇耦合器相 連，其接口 2與光開關(guān)的通用接口連接，而接口 1與分光器的第一接口相連，接口 4與分光 器的通用接口相連，分光器的第二接口與光開關(guān)控制器的光接收器相連。圖8是無源導(dǎo)光模塊另一實(shí)施例，其是由兩個三接口的光環(huán)行器來代替四接口的 光環(huán)行器，三接口的光環(huán)行器的接口 1是輸入接口，光只進(jìn)不出；三接口的光環(huán)行器的接口 2是進(jìn)出接口，從接口 1進(jìn)的光從接口 2出，以及從接口 2進(jìn)的光從接口 3出；三接口的光 環(huán)行器的接口 3是輸出接口，光只出不進(jìn)；有了這個特性，第一光環(huán)行器的接口 3與第二光 環(huán)行器的接口 1相連后組成了相當(dāng)于四接口的光環(huán)行器，其第二光環(huán)行器的接口 3相當(dāng)于 四接口光環(huán)行器的接口 4 ；其第二光環(huán)行器的接口 2相當(dāng)于四接口光環(huán)行器的接口 3 ；其第 一光環(huán)行器的接口 2相當(dāng)于四接口光環(huán)行器的接口 2 ；其第一光環(huán)行器的接口 1相當(dāng)于四 接口光環(huán)行器的接口 1 ；其他的連接及功能與圖7 —致。第二部分是光開關(guān)控制器，由兩個部分組成，一個是光電轉(zhuǎn)換器(PD)，其主要作 用是接受OLT處的OTDR對光開關(guān)的指令，然后把接受到的光信號轉(zhuǎn)為電信號傳給光開關(guān)控 制芯片(即控制器)，控制器根據(jù)指令的要求對光開關(guān)進(jìn)行相關(guān)操作。更進(jìn)一步的是，指令系統(tǒng)可分為四個工作狀態(tài)
狀態(tài)一開啟光開關(guān)的電源，主要原因是為了節(jié)約能源，平時光開關(guān)處于無電源關(guān)閉狀 態(tài)，控制器接到指令后，開啟光開關(guān)電源，使光開關(guān)處于預(yù)熱和接受命令的狀態(tài)；
狀態(tài)二接通某個分支光纖的光路，控制器根據(jù)指令要求光開關(guān)接通某個支路，光開關(guān) 根據(jù)要求進(jìn)行操作；
狀態(tài)三斷開連接的光路，控制器根據(jù)指令要求光開關(guān)斷開某個支路，光開關(guān)根據(jù)要求 進(jìn)行操作；狀態(tài)四關(guān)閉光開關(guān)的電源，其主要原因是為了節(jié)約能源，控制器接到指令后，關(guān)閉光 開關(guān)電源，使整個分支光纖選擇器處于待電的狀態(tài)，即只有光開關(guān)控制器有少量供電。在整個指令操作過程中，狀態(tài)二和狀態(tài)三可重復(fù)，因?yàn)樵跍y試過程中，可能不止測 試一個分支光纖，可能需要檢測幾個，或全部。操作過程可總結(jié)為如下步驟，狀態(tài)一到狀態(tài) 二到狀態(tài)三到狀態(tài)二到狀態(tài)三……直到狀態(tài)四。其連接如圖7所示，光接收器與分光器的第二接口相連，其電的部分通過電線與 控制芯片相連，控制芯片與光開關(guān)的電的部分相連，以開啟或關(guān)閉光開關(guān)的電源。第三部分是IxN的光開關(guān)，其中N是由分支光纖的數(shù)目確定，其主要作用是為波長 選擇耦合器與選定的波長選擇路由器搭一個光通路，使得光程檢測信號通過該通道到達(dá)分 支光纖，以及分支光纖的光程檢測反射信號也能通過該通路返回主干光纖；其線路連接如 圖7或圖8所示，光開關(guān)的通用口與光環(huán)行器的接口 2相連，其1到N個分支口與相應(yīng)的分 支光纖的波長選擇路由器相連，一旦連接成功，分支光纖被光開關(guān)進(jìn)行了標(biāo)識，這表明選擇 不同的分支口，相應(yīng)地選擇了不同的分支光纖。這些標(biāo)識信息將被0LT，或OTDR所儲存，有 了這些信息后，如要檢測某個分支光纖，只要指令光開關(guān)聯(lián)通與分支光纖相應(yīng)的分支口與 通用口之間的光路即可。光開關(guān)電的部分與光開關(guān)控制器相連，其工作狀態(tài)將由光開關(guān)控 制器決定。在分光器的每一個分支光纖前連一個波長選擇路由器，該分光器可以是等功率的 分光器件，參見圖6所示，波長選擇路由器可以由一個薄膜濾波器(TFF)組成。該薄膜濾波 器對1625nm (0TDR的波長)以上的光均反射(如R端口)，但對1625nm以下的光均透射(如 P端口)。其連接如下，P端口與分光器相連，C端口與分支光纖相連，R端口與分支光纖選擇 器相連。該薄膜濾波器用于將來自分支光纖選擇器上的光程檢測信號導(dǎo)入到分支光纖上， 并將分支光纖的光程檢測反射信號導(dǎo)回分支光纖選擇器上，只有被選定的波長選擇路由器 才能對以上光程檢測信號以及光程檢測反射信號進(jìn)行導(dǎo)光，同時保持OLT與ONU的正常上 下行通訊往來，不被選定的波長選擇路由器，只有OLT與ONU的正常上下行通訊往來。本發(fā)明實(shí)施例通過以上一系列輔助光功能模塊組成的光程檢測系統(tǒng)，可以在局 方用一個可發(fā)指令的OTDR設(shè)備，來智能地快速地檢測和定位主干光纖和任何一支分支光 纖的故障。而且通過IXN的光開關(guān)來選擇與其相關(guān)的分支光纖，這樣就避免了長度相等分 支光纖的信號重疊，不能區(qū)分。同時讓分支光纖的光程檢測信號和光程檢測反射信號均繞 過分光器回到主干光纖，這樣就避免了分光器對光程檢測信號的衰減，保證了 OTDR儀能夠 接收到分支光纖的光程檢測反射信號。通過本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，能非常有效地幫助運(yùn)營商快速發(fā)現(xiàn)故障的位置，這將 大大縮短維修的時間，降低維護(hù)成本。特別是某個分支光纖發(fā)生故障時，運(yùn)營商可以在不影 響其他分支光纖的正常業(yè)務(wù)時，對該支光纖進(jìn)行快速地檢測和故障定位，以及進(jìn)行維修。這 些都將大大降低運(yùn)營商的運(yùn)行和維護(hù)成本。以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地闡述。以下例舉的實(shí) 施例僅僅用于說明和解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。為了實(shí)現(xiàn)智能地檢測無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖系統(tǒng)，首先對無源光網(wǎng)絡(luò)做一些改造，增 加一些無源的光功能模塊。按照圖3的要求，在OLT處增加了一個波分復(fù)用耦合器，其主要 功能是把OTDR設(shè)備連接在主干光纖上，使得光程檢測信號能進(jìn)入無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，相應(yīng)的
11反射信號能通過網(wǎng)絡(luò)傳到OTDR的探測器上。在分光器前插入波長選擇耦合器，它的主要功能是把OTDR的信號從主干光纖中 分離出來傳給分支光纖選擇器，以及把分支光纖的光程檢測反射信號傳回主干光纖，同時 保證上下行信號的正常通訊。在分光器后每個分支光纖前插入波長選擇路由器，其主要功能是把來自分支光纖 選擇器上的光程檢測信號導(dǎo)入到分支光纖上，以及把分支光纖的光程檢測反射信號從上行 信號中分離出來傳到分支光纖選擇器上，同時保證上下行通訊正常運(yùn)行。在分光器旁放上分支光纖選擇器，見圖7或圖8所示，其一端與波長選擇耦合器相 連，另一端與每個波長選擇路由器相連，主要功能是根據(jù)OTDR的指令連通光開關(guān)的通用口 和分支口。當(dāng)所有這些模塊按圖3連接以后，OTDR的設(shè)備就能智能地測試整個無源光網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)。下面對整個光程檢測流程進(jìn)行說明。圖9為本發(fā)明的無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的方法的流程圖，如圖9所示，包括下面 步驟
S10,OTDR設(shè)備發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，分支光纖選擇器接收到所述指 令后，連通所述指令指定的分支光纖的光通路；
當(dāng)無源光網(wǎng)絡(luò)需要檢測時，首先在局方把OTDR的設(shè)備連在波分復(fù)用耦合器上，然后針 對一個所需測量分支光纖，由OTDR儀用OTDR波長的光向分支光纖選擇器發(fā)出開啟光開關(guān) 的指令，然后等幾秒后，再發(fā)出接通所需測量分支光纖的指令。S20、0TDR設(shè)備發(fā)出光程檢測信號后，根據(jù)接收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射 信號，分析所述反射信號是否異常來確定相應(yīng)分支光纖是否存在故障。當(dāng)光開關(guān)執(zhí)行指令后，OTDR儀就可發(fā)出光程檢測信號，通過與OTDR儀連接的波分 復(fù)用耦合器的R接口被耦合進(jìn)主干光纖進(jìn)行傳輸，其反射信號將原路返回到OTDR儀上，如 果主干光纖有任何故障，其反常信號將很快被OTDR儀發(fā)現(xiàn)，并且能迅速定位。如主干光纖 沒有問題，檢測信號將一直傳輸?shù)讲ㄩL選擇耦合器的C接口，然后被分離出來從R接口輸出 到分支光纖選擇器的環(huán)行器的接口。如圖7所示的分支光纖選擇器，若該光環(huán)行器是四接口光環(huán)行器，則該接口是光 環(huán)行器的接口 3，然后出光環(huán)行器的接口 4，進(jìn)入分光器的通用接口，其小部分的光從分光 器的第二接口出，進(jìn)入光開關(guān)控制器的光接收器，控制芯片判斷這是光程檢測信號后，然后 無作為；而其大部分的光從分光器的第一接口出，進(jìn)入光環(huán)行器的接口 1，從光環(huán)行器的接 口 2出；到達(dá)IxN光開關(guān)的通用口，從與光開關(guān)連通的分支口出，進(jìn)入與光開關(guān)相連的波長 選擇路由器的R接口，接著從波長選擇路由器的C接口輸出到與其相連的分支光纖，經(jīng)傳輸 到達(dá)與其相連的0NU。分支光纖的光程檢測反射信號原路返回，通過波長選擇路由器的R接口到C接口， 到達(dá)分支光纖選擇器的光開關(guān)的分支口，從光開關(guān)的通用口出，如圖7所示，進(jìn)入光環(huán)行器 的接口 2，從光環(huán)行器的接口 3出之后進(jìn)入與光環(huán)行器相連的波長選擇耦合器的R接口，再 從C接口出，進(jìn)入主干光纖，經(jīng)主干光纖的傳輸?shù)竭_(dá)波分復(fù)用耦合器的C接口，然后被分離 從其R接口輸出返回到OTDR儀上，所以每次OTDR儀上將展示一個主干光纖加一個分支光 纖的反射信號。
分支光纖選擇器也可以由圖8的兩個三接口的光環(huán)行器組成，其中唯一的區(qū)別是 用兩個三接口的環(huán)行器來代替四接口的環(huán)行器，即第二光環(huán)行器的接口 2相當(dāng)于四接口環(huán) 行器的接口 3 ；第一光環(huán)行器的接口 2相當(dāng)于四接口環(huán)行器的接口 2 ；第二光環(huán)行器的接口 3相當(dāng)于四接口環(huán)行器的接口 4;第一光環(huán)行器的接口 1相當(dāng)于四接口環(huán)行器的接口 1 ；同 時第一光環(huán)行器的接口 3與第二光環(huán)行器的接口 1相連，其他的連接與圖7相同。光在這 里傳輸與前面的描述一致，將不在一一重復(fù)。如果要檢測其它的分支光纖，則重復(fù)以上的步驟，即由OTDR儀發(fā)出斷開該通路的 指令，然后等幾秒后發(fā)出連接新的分支光纖的指令，然后發(fā)出新的光程檢測信號，OTDR儀將 根據(jù)收到的光程檢測反射信號是否異常即可判斷其是否有故障以及對故障進(jìn)行定位。重復(fù) 以上的步驟一直到測量結(jié)束。進(jìn)一步地，S30、檢測結(jié)束后，OTDR設(shè)備發(fā)出檢測結(jié)束指令，分支光纖選擇器接收到 所述指令后，斷開該指令指定的光通路，以及關(guān)閉光開關(guān)電源。當(dāng)檢測結(jié)束后，OTDR的設(shè)備用OTDR波長的光向分支光纖選擇器發(fā)出斷開光通路 的指令，然后等幾秒后，再發(fā)出關(guān)閉光開關(guān)電源的指令，使得分支光纖選擇器回復(fù)到原來的 待電的狀態(tài)。現(xiàn)在來看在檢測過程中OLT與ONU之間的通訊，見圖3。首先是下行光鏈路，OLT 發(fā)出下行的光，經(jīng)過波分復(fù)用耦合器的透射，見圖4，穿過主干光纖到達(dá)波長選擇耦合器，見 圖5，然后透過濾波器到達(dá)分光器，經(jīng)過分光器的分光到達(dá)每個波長選擇路由器，見圖6，穿 過波長選擇路由器的濾波片到達(dá)每個分支光纖，然后通過分支光纖到達(dá)相應(yīng)的0NU。上行光鏈路是由ONU發(fā)出的上行光，穿過分支光纖到達(dá)波長選擇路由器，見圖6， 首先透過波長選擇路由器的濾波片到達(dá)分光器，穿過分光器到達(dá)波長選擇耦合器，見圖5， 透過波長選擇耦合器到達(dá)主干光纖，穿過主干光纖到達(dá)波分復(fù)用耦合器，見圖4，透過波分 復(fù)用耦合器到達(dá)OLT處。在整個傳輸過程中OTDR的信號以及反射信號沒有對下行和上行 光鏈路有任何干擾。在整個光程檢測從開始到關(guān)閉的過程中，無源光網(wǎng)絡(luò)的OLT與ONU之間的通訊始 終保持暢通，也就是它們的業(yè)務(wù)沒有中斷。如果有一個分支光纖發(fā)生故障，在局方用OTDR 進(jìn)行檢測和故障定位，以及后繼的修復(fù)及恢復(fù)正常工作狀態(tài)過程中，其他分支光纖的用戶 將不會有所感知。這將大大降低了運(yùn)營商的維修的成本。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的系統(tǒng)，包括光時域反射儀(OTDR)設(shè)備、波分復(fù)用耦合器、波長選擇耦合器、分支光纖選擇器以及與分光器和分支光纖相連的波長選擇路由器，其中，所述波分復(fù)用耦合器與所述OTDR設(shè)備和光線路終端(OLT)相連，并通過主干光纖與所述波長選擇耦合器相連；所述波長選擇耦合器與所述分光器和所述分支光纖選擇器相連；所述分支光纖選擇器與所述波長選擇耦合器及每個所述波長選擇路由器相連；每個所述波長選擇路由器還分別與相應(yīng)的分支光纖連接，通過所述分支光纖與光網(wǎng)絡(luò)單元相連，其中，所述OTDR設(shè)備，用于向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出光程檢測信號；用于根據(jù)收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，分析所述反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光纖是否存在故障；所述波分復(fù)用耦合器，用于將所述光程檢測信號導(dǎo)入到主干光纖上；用于從主干光纖上分離出所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，傳給所述OTDR設(shè)備； 所述波長選擇耦合器，用于從主干光纖上分離出所述光程檢測信號，傳給所述分支光纖選擇器；用于將收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號導(dǎo)回到主干光纖上；所述分支光纖選擇器，用于將所述光程檢測信號傳送給預(yù)先接通的波長選擇路由器；用于將收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號傳送到所述預(yù)先接通的波長選擇耦合器；所述波長選擇路由器，用于將所述光程檢測信號傳給相應(yīng)的分支光纖，然后從所述分支光纖的上行信號中分離出所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，將所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號傳到分支光纖選擇器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述OTDR設(shè)備，還用于在向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出光程檢測信號之前或者在檢測 結(jié)束后，向所述波分復(fù)用耦合器發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令信號，所述指令信 號通過所述波分復(fù)用耦合器和所述波長選擇耦合器傳到所述分支光纖選擇器，所述分支光纖選擇器，接收到所述指令信號后還用于根據(jù)所述指令信號接通或斷開所 述波長選擇路由器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分支光纖選擇器包括無源光模塊、光 開關(guān)控制器和IXN的光開關(guān)，其中所述無源光模塊包括光環(huán)行器模塊和分光模塊，所述光環(huán)行器模塊包括輸入接口、輸 出接口、第一進(jìn)出接口和第二進(jìn)出接口，從所述輸入接口進(jìn)入的光信號從所述第一進(jìn)出接 口輸出，從所述第一進(jìn)出接口進(jìn)入的光信號從所述第二進(jìn)出接口輸出，從所述第二進(jìn)出接 口的光信號從所述輸出接口輸出；所述分光模塊包括共用接口、第一分光接口和第二分 光接口，從所述共用接口進(jìn)入的光信號被分為兩束光信號后，分別從所述第一分光接口和 所述第二分光接口輸出；所述光環(huán)行器模塊的輸出接口與所述分光模塊的共用接口連接，所述第一分光接口與 所述光環(huán)行器模塊的輸入接口連接，所述第二分光接口與所述光開關(guān)控制器連接，所述光 開關(guān)控制器與所述光開關(guān)連接；所述波長選擇耦合器與所述第一進(jìn)出接口連接，所述第二 進(jìn)出接口與所述光開關(guān)的通用口連接，所述光開關(guān)的N個分支口與相應(yīng)的波長選擇路由器 連接，所述光開關(guān)控制器，用于若檢測到所述針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，以及向所 述光開關(guān)發(fā)出相關(guān)的控制指令；所述光開關(guān)，用于根據(jù)所述控制指令接通或斷開所述光開關(guān)的通用口與所述指令指定 的分支光纖對應(yīng)的分支口的光通路。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述光環(huán)行器模塊為四接口的光環(huán)行器，或者 所述光環(huán)行器模塊由兩個三接口的光環(huán)行器組成。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光開關(guān)控制器包括光接收器和光開關(guān) 控制模塊，所述光接收器，用于將接收到的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡?，傳給所述光開關(guān)控制模塊； 所述光開關(guān)控制模塊，用于接收到所述電信號后，若判斷所述電信號為監(jiān)控指令信號， 則向所述光開關(guān)發(fā)出相關(guān)的控制指令。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述分光模塊，用于將從所述共用接口進(jìn)入的光信號分為第一光功率的光信號和第二 光功率的光信號，所述第一光功率的光信號從所述第一分光接口輸出，所述第二光功率的 光信號從所述第二分光接口輸出。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波分復(fù)用耦合器為第一濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述OTDR設(shè)備連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述OLT連接，其 共用端口與主干光纖連接；所述波長選擇耦合器為第二濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述分支光纖選擇器連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述分光 器連接，其共用端口與主干光纖連接；所述波長選擇路由器為第三濾波器，其允許1625nm以上的光信號輸入或輸出的端口 與所述分支光纖選擇器連接，其允許小于1625nm的光信號輸入或輸出的端口與所述分光 器連接，其共用端口與相應(yīng)的分支光纖連接。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波分復(fù)用耦合器，還用于將所述OLT的下行信號導(dǎo)入所述主干光纖；還用于從所 述主干光纖上分離出上行信號，傳給所述OLT ；所述波長選擇耦合器，還用于從所述主干光纖上分離出所述下行信號，傳給所述分光 器；用于將收到的所述上行信號導(dǎo)回到所述主干光纖上；所述分光器，用于將所述下行信號傳給各個所述波長選擇路由器；將各個所述波長選 擇路由器傳來的上行信號輸出給所述波長選擇耦合器；所述波長選擇路由器，還用于將所述下行信號傳給相應(yīng)的分支光纖，然后將所述分支 光纖的上行信號傳給所述分光器。
9.一種無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障檢測的方法，基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)進(jìn)行檢 測，包括OTDR設(shè)備發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，分支光纖選擇器接收到所述指令 后，連通所述指令指定的分支光纖的光通路；OTDR設(shè)備發(fā)出光程檢測信號后，根據(jù)接收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，分 析所述反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光纖是否存在故障。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于 所述OTDR設(shè)備檢測結(jié)束后，發(fā)出結(jié)束檢測指令；分支光纖選擇器接收到所述結(jié)束檢測指令后，斷開該指令指定的光通路。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于 所述光程檢測信號的波長為1625nm至1675nm之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測無源光網(wǎng)絡(luò)光纖故障的系統(tǒng)及方法，該方法包括OTDR設(shè)備發(fā)出針對某個分支光纖進(jìn)行檢測的指令，分支光纖選擇器接收到所述指令后，連通所述指令指定的分支光纖的光通路；OTDR設(shè)備發(fā)出光程檢測信號后，根據(jù)接收到的所述光程檢測信號對應(yīng)的反射信號，分析所述反射信號是否異常來確定主干光纖或相應(yīng)分支光纖是否存在故障。通過本發(fā)明可以監(jiān)視、檢測以及定位無源光網(wǎng)絡(luò)的主干和所有的分支光纖的故障，而且通過選擇OTDR監(jiān)控信號來選擇與其對應(yīng)的分支光纖進(jìn)行檢測，這樣就避免了長度相等分支光纖的信號重疊，不能區(qū)分的問題。
文檔編號H04Q11/00GK101984561SQ201010543600
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者徐繼東 申請人:中興通訊股份有限公司