光放大鏈路的嵌入式光時域反射測試的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于光通信網(wǎng)絡的光纖通信系統(tǒng)。本發(fā)明提供的光纖通信鏈路，利用傳輸光纖段傳輸節(jié)點之間不同波長波分復用信道上的光數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明披露了一種裝置及其方法，該裝置及其方法通過在每個節(jié)點上使用一個光源來執(zhí)行OTDR和LCV，以解決安全問題并加快對光纖鏈路的完整性檢驗，之后再將高拉曼激光激勵光源應用到光纖鏈路上。本發(fā)明還披露了一種在每個節(jié)點上僅使用一個接收器的系統(tǒng)。
【專利說明】光放大鏈路的嵌入式光時域反射測試
[0001]相關申請的交叉引用
本申請主張于2011年8月12日申請的，申請序列號為61/523，248的美國臨時專利的權利，該專利通過援引被納入本申請中。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及嵌入式光時域反射測試及光放大光纖鏈路的鏈路連續(xù)性檢驗。
【背景技術】
[0003]進行光信號放大之前，光信號在光纖傳輸線上傳輸會逐漸減弱，一般在光纖傳輸線上傳輸80至IOOkm后需要進行光放大，先將信號激光轉換成電信號進行電信號放大，之后再轉換回光信號，并繼續(xù)沿著傳輸線傳送。在引入摻鉺光纖放大器后，光信號可以傳輸?shù)酶h(2至3000km)，且無需經(jīng)過這一復雜、組件密集且不理想的光-電-光之間的轉換。
[0004]光放大器自引入以來，其價格相對不算很貴，外形小巧，并且效果好，因此自80年代中期以來幾乎被專門用于光纖傳輸系統(tǒng)。然而，使用摻鉺光纖放大器進行放大的一個缺點是，即使是最好的放大器裝置也會使通過該裝置的噪聲翻倍。而使用較差、典型的放大裝置時，通過該放大器的噪聲(信號)幾乎放大了四倍。要指出的是，如果放大器中有太多噪聲，那么將會限制經(jīng)摻鉺光纖放大器放大之后的光信號在玻璃傳輸光纖內的最大傳輸距離。
[0005]光放大器近幾年來具有很大的發(fā)展，其可用于信號數(shù)據(jù)率每秒10 Gb至40 Gb，甚至是100 Gb每秒。摻鉺光纖放大器的使用在繼續(xù)，但如果在每秒IOOGb的速率下工作，那么每個脈沖較小，且能量較低。以特定的速率發(fā)送的每一個脈沖都有一定匹配/比例的能量。相比速率為IOGb的脈沖，速率為IOOGb的脈沖小了 10倍，因此在信號傳輸時，投入光信號的能量便少了很多。
[0006]盡管使用更聰明的方案可獲得更多的光，但基礎物理學表明，隨著脈沖速率的增力口，光信號中的光能和光子數(shù)量總是會越來越少。由于噪聲成為信號的很大一部分，因此可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栆矔兊酶?，在這些具有高信號速率的系統(tǒng)中進行測試變得更為困難。因此有必要改變放大器在遠程通信中的使用方式。
[0007]在90年代末，一種通過把大量激光注入傳輸光纖來改善放大效果的技術應運而生。通過使用該技術，而不是使信號沿著光纖傳輸消耗功率，激光中的多余能量在穿過介質——玻璃時轉換成振動狀態(tài)，從而允許放大所有的光波長。共振激發(fā)的激光基本上維持了其所遇到的脈沖的功率，并確保信號脈沖不與類似未激發(fā)脈沖一樣消耗功率。這就使數(shù)據(jù)信號在未放大的情況下傳輸?shù)酶h。這一技術借助拉曼放大器，該放大器通過拉曼效應實現(xiàn)產(chǎn)生光和能量的物理過程。使用拉曼泵的OTDR在專利號為6，850，360的美國專利中披露，并通過援引被納入本申請中。
[0008]使用拉曼放大器存在的一個問題是，該放大器需要非常高功率的激光，這就意味著使用該放大器可能非常不安全。傳輸線業(yè)主和運營商不喜歡肉眼無法看到的高功率激光，因此，一旦發(fā)生連接器開路或破損，激光所發(fā)出的光能便很容易使人失明。激光裝置和設備操作的安全標準在IEC60825標準中規(guī)定，該標準說明了具體的操作措施和安全標識。國際電信聯(lián)盟電信標準局(ITU-T)制定了標準G.664通信系統(tǒng)中的激光安全。根據(jù)標準G.664，光通信裝置應能夠自動將輸出功率降低至安全功率，甚至在激光發(fā)生泄漏時自動關閉激光。這一解決方案被稱為G.664中的“自動功率降低”(APR)和“自動功率關閉”(APSD)解決方案。
[0009]有必要以有效的方式及使用最少的附加組件，將傳輸線監(jiān)測功能添加到光學放大系統(tǒng)中。具體地說，比如用光時域反射計(OTDR)監(jiān)測沿鏈路的衰減，及鏈路連續(xù)性檢驗(LCV)用于確定兩個節(jié)點之間有效的封閉雙向光路。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法滿足上述需要，并以技術上不可預測的、簡潔的且非常有效的方式實施解決方案以解決存在的問題。例如，在其中一個實施例中，僅使用單個光源來實現(xiàn)OTDR和LCV功能，從而(a)防止因拉曼放大鏈路中的高光功率導致光纖鏈路損壞，及(b)確保故障發(fā)生時，在光纖鏈路工作的工作人員的眼睛安全。本發(fā)明還披露了另一種系統(tǒng)及方法，包括使用單個光接收器，以同樣技術上不可預測的、簡潔且有效的方式，使現(xiàn)在需求得以滿足。
[0011]光放大鏈路監(jiān)測系統(tǒng)提供單個光源來生成光信號，并通過光信號開展鏈路連續(xù)性檢驗(LCV)測試和光時域反射(OTDR)測試。單個光源可以是激光二極管或拉曼激光器。放大后的光信號可以第一方向穿過鏈路，而用于LCV測試和OTDR測試的光信號可以第二方向(與第一方向相反)穿過鏈路?；蛘撸糯蠛蟮墓庑盘柡陀糜贚CV測試的光信號可以第一方向穿過鏈路，而用于OTDR測試的光信號可以第二方向(與第一方向相反)穿過鏈路。用于LCV測試和OTDR測試的光信號可帶有一個正基線功率電平，及疊加在該基線功率電平上的脈沖?；蛘撸糜贚CV測試和OTDR測試的光信號可帶有一個零基線功率電平，及疊加在該基線功率電平上的脈沖。
[0012]光纖放大節(jié)點可包括一個與第二光連接器光耦合的光接收器，該第二光連接器與兩個通信節(jié)點之間第二光纖段(總共有一對)的第一端連接，該光接收器根據(jù)其編程檢測OTDR和LCV信號。一個與第一連接器和上述第二連接器光耦合的光源，所述連接器分別與連接至通信節(jié)點之間第一光纖段和第二光纖段(總共有一對)的第一端連接，該光源用于生成檢測這一節(jié)點與另一節(jié)點之間的OTDR和LCV信號，所述另一節(jié)點為通信節(jié)點之間一對光纖段第二端上另一同樣配置的節(jié)點，其中，該光源同時與通信節(jié)點之間的上述第一和第二光纖段(總共有一對)的第一端連接，從而同時向兩個連接器生成光信號。
[0013]監(jiān)測光纖鏈路兩個節(jié)點之間至少一對光纖的方法包括:使用第一個節(jié)點的光源發(fā)射第一個節(jié)點光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間的上述至少一對光纖中第一光纖段上兩個節(jié)點中的第一個節(jié)點向第二個節(jié)點發(fā)射；在所述第一個節(jié)點上檢測所述第一光纖段中的所述第一個光測試脈沖的反射；在所述第二個節(jié)點上檢測收到的所述第一光纖段中的所述第一個光測試脈沖；使用第二個節(jié)點的光源發(fā)射第二個節(jié)點光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第二光纖段上的兩個節(jié)點中的第二個節(jié)點向第一個節(jié)點發(fā)射；在所述第二個節(jié)點上檢測所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖的反射；在所述第一個節(jié)點上檢測收到的所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖；其中，如果在超過預設定的固定系統(tǒng)時間參數(shù)乙延遲的時間內未確認在所述第二個節(jié)點上是否收到所述第一個光纖段中的所述第一個光測試脈沖，那么啟動線路故障信號。
[0014]監(jiān)測光纖鏈路兩個節(jié)點之間至少一對光纖的另一種方法包括:使用第一個節(jié)點的光源發(fā)射第一個節(jié)點光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第一光纖段上兩個節(jié)點中的第一個節(jié)點向第二個節(jié)點發(fā)射；在所述第一個節(jié)點上開始檢測所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射；將在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射與指定的第一個反射參數(shù)進行對比；其中，如果對比結果顯示在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射符合所述指定參數(shù)，那么繼續(xù)這一過程；其中，如果對比結果顯示在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射不符合所述指定參數(shù)，那么啟動第一條線路故障信號；等待乙延遲時間，然后在所述第二個節(jié)點上開始檢測收到的所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖；其中，如果確認在所述第二個節(jié)點上已收到所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖，那么:使用第二個節(jié)點的光源發(fā)射第二個光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第二光纖段上兩個節(jié)點中的第二個節(jié)點向第一個節(jié)點發(fā)射；在所述第二個節(jié)點上開始檢測所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射；將在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射與指定的第二個反射參數(shù)進行對比；其中，如果對比結果顯示在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射符合所述指定參數(shù)，那么繼續(xù)這一過程；其中，如果對比結果顯示在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射不符合所述指定參數(shù)，那么啟動第二條線路的故障信號；等待乙延遲時間，然后在所述第一個節(jié)點上開始檢測收到的所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖；其中，如果在超過乙延遲的時間內未確認在所述第二個節(jié)點上是否收到所述第一個光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖，那么啟動線路故障信號。其中，啟動上述故障信號可立即關閉系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]以此可以更詳細理解上述特征的具體方式，并且通過參考實施例還可獲得更為具體的描述，其中一些實施例詳見附圖。然而，需注意的是附圖僅闡明典型的實施例，因此不應視為限制其范圍，并且還允許援引其他同樣有效的實施例。
[0016]圖1是作為示例的光纖通信鏈路的示意圖。
[0017]圖2是使用拉曼泵浦的光時域反射測試追蹤曲線圖示例。
[0018]圖3是通過DFB光源測量傳輸連接兩個節(jié)點之間的一對光纖段特征的連接方式和信號流示意圖。
[0019]圖4是通過拉曼泵浦光源測量傳輸連接兩個節(jié)點之間的一對光纖段特征的系統(tǒng)連接方式和信號流示意圖。
[0020]圖5是通過單個光源和單個監(jiān)測測試脈沖的光接收器測量傳輸連接兩個節(jié)點之間的一對光纖段特征的系統(tǒng)連接方式和信號流示意圖。
[0021]圖6是顯示圖5所述系統(tǒng)中節(jié)點A和B上脈沖計時和啟動的垂直計時圖。[0022]圖7是顯示圖5所述系統(tǒng)中節(jié)點A和B上脈沖計時和啟動相關說明性步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]本領域普通技術人員都很了解OTDR的原理，下面闡述下該原理。
[0024]本申請說明了對OTDR和LCV測試的應用，包括系統(tǒng)安裝和啟動，故障期間的系統(tǒng)診斷，及現(xiàn)場監(jiān)測。
[0025]光纖網(wǎng)絡用于支持語音和數(shù)據(jù)通信。在采用波分復用的光纖網(wǎng)絡中，使用多波長光來支持單根光纖上的多個通信信道。
[0026]拉曼放大系統(tǒng)需要一個安全系統(tǒng)來確保鏈路的兩端都完全連接，并且在拉曼泵浦供給能量(或者提升能量)到較高水平前不會出現(xiàn)連接器開路的情況。檢驗鏈路兩端是否完全連接的一種方法是LCV (鏈路連續(xù)性檢驗)。LCV的功能是確保線路完好無損且可安全操作。拉曼放大系統(tǒng)中存在的風險與拉曼泵浦的全高額定功率(和能量)相關，一旦光纖(傳輸線)在某處仍處于開路狀態(tài)時激活拉曼泵浦，便可引發(fā)非常高的風險，可能造成操作人員的眼睛受傷。例如，從光纖線路開路處逃逸的高能量光可能會照射到操作人員的眼睛，照射的后果即使不會使操作人員的眼睛失明，也會造成嚴重的眼損傷。
[0027]對于拉曼放大系統(tǒng)，整合OTDR (光時域反射計)功能來測試光纖可能的集總損失(不均勻的高信號衰減區(qū)域)也是有利的，因為它們往往由骯臟的連接器造成，這些骯臟的連接器容易因較高的拉曼泵浦功率(能量)而燃燒和變黑，從而造成進一步的信號衰減。具體地說，在將拉曼源啟動至全功率前對前20至50km的光纖鏈路進行OTDR測試是非常好的做法。盡管OTDR測試結果并未提供人員安全方面的信息，但它們確實有助于保護設備。一個骯臟的連接器雖然不會造成光逃逸的危險，但其當暴露在一個非常高的光功率下時，也可能燃燒及被損壞，并使得連接至該燒毀連接器的線路發(fā)生故障。如此，OTDR分析和結果有助于保護傳輸線并監(jiān)測傳輸線的情況，從而預測并安排維修停機，以防出現(xiàn)“工作中的”線路故障和停機。
[0028]如果顯示OTDR蹤跡相比預設的線路完整性或有效性規(guī)定有很大的衰減，那么該“不合規(guī)格”結果將啟動警報，啟動線路中斷和/或后續(xù)的維修安排或立即維修活動。
[0029]圖1顯示了光纖通信網(wǎng)絡中作為示例的光纖通信鏈路10。發(fā)射器12通過一系列光纖鏈路將信息傳輸至接收器14。每個光纖鏈路可包括傳輸光纖的光纖段16。光纖段16可以長約200km，用于長途網(wǎng)絡，或者可以是任何其他合適的長度，用于光纖通信網(wǎng)絡中的信號傳輸。鏈路10可以是光纖環(huán)網(wǎng)或任何其他合適網(wǎng)絡的一部分。
[0030]圖1的通信鏈路可用于支持波分復用結構，提供使用多波長光的多個通信信道。例如，圖1的鏈路可支持擁有40個信道的系統(tǒng)，并且每個信道都使用不同的光載波波長。光信道可按例如約IOGbps (0C- 192)的傳輸速度調制。使用的光載波波長可以在1527至1605 nm上下。這些僅僅是示例性的系統(tǒng)特征。如有需要，可提供很少的信道(如一個信道)，或者可提供更多的信道(如幾百個信道)，信號可加載在多個波長上(如使用光碼分多址(CDMA)結構)，信號可按較慢或較快的數(shù)據(jù)率調制(如0C-48約2.5Gbps的速率或者0C-768約40Gbps的速率)，及可支持不同的光載波波長(如范圍為1240至1670 nm的波長)。
[0031]光放大器18可用于放大鏈路10上的光信號。光放大器18可包括光功率放大器、光線路放大器和光前置放大器。光放大器18可以是含稀土的光纖放大器,如摻鉺光纖放大器，或包含離散拉曼泵浦線圈的放大器、包含用于光泵浦傳輸光纖段16使其通過受激拉曼效應產(chǎn)生光增益的泵浦放大器、半導體光放大器或者任何其他合適的光放大器。
[0032]拉曼泵浦模塊20可用于為光纖段16提供拉曼泵浦光。拉曼泵浦光通過受激拉曼效應在光纖段16中形成拉曼增益。每個拉曼泵浦模塊都可通過激光二極管、光纖激光器或其他合適的泵浦光源提供單波長或多波長的泵浦光。雖然圖1的裝置涉及光纖段16與拉曼泵浦光的反向增強，但如有需要，光纖段16還可與拉曼泵浦光共同增強。
[0033]計算機設備22可用于實現(xiàn)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。計算機設備22可被置于網(wǎng)絡節(jié)點和/或網(wǎng)絡管理設施上。如虛線24所示，網(wǎng)絡管理系統(tǒng)可通過合適的通訊路徑與光放大器18、發(fā)射器12、接收器14、拉曼泵浦模塊20及其他光纖網(wǎng)絡設備進行通訊。通訊路徑可基于任何合適的光路或電路。例如，通訊路徑(如由虛線24表示)可包括服務或遙測信道路徑、有線或無線通訊路徑，并且可能涉及通過緩慢調制鏈路10上較小調制深度的正常數(shù)據(jù)形成的通訊路徑。通訊路徑(由虛線24表示)還可用于拉曼泵浦模塊20和光放大器18之間的直接通訊。
[0034]鏈路10還可包括光纖網(wǎng)絡設備模塊，如添加/刪除模塊、光開關、色散補償模塊、動態(tài)過濾模塊或任何其他合適的光纖網(wǎng)絡設備。
[0035]圖2顯示了作為示例的使用拉曼泵浦模塊的拉曼泵浦進行光時域反射測試的跟蹤曲線82，它通過計算機設備22的控制單元和監(jiān)控裝置取得。在圖2的示例中，反射信號功率(即拉曼泵浦模塊20拉曼泵浦的反射泵浦功率)被標注為時間函數(shù)。如有需要，圖2中X軸上的時間標度可基于光纖段16已知的特征(如組速率)轉換成距離標度。圖2中的y軸(功率)被標注為對數(shù)(dB)標度。
[0036]跟蹤曲線82顯示了在示例的光纖段16中的多個特征。例如，可確定接縫、裂縫、切口以及連接器的位置。如果計算機系統(tǒng)22的控制單元檢測到故障(如裂縫或不應斷開的連接器)，那么該控制單元可生成警報，并可減少拉曼泵浦的功率(如減少到零或其他對眼睛安全的水平)。如果不存在任何切口，那么也可測量出光纖段16的總長度。
[0037]跟蹤數(shù)據(jù)還可用于識別光纖段16中的光纖。不同類型的光纖可用于光纖段16的不同部分。例如，光纖段16可能包含標準單模光纖(SMF)、色散補償光纖(DCF)或其他類型的光纖。不同類型的光纖具有不同的單位長度損耗和有效纖芯面積(A.sub.EFF)。如果跟蹤曲線82如圖2所示被標注為對數(shù)標度，那么跟蹤曲線82在給定區(qū)域的斜率與A.sub.EFF的數(shù)值呈負相關。在圖2這一示例中，如斜率特征所示，SMF和DCF這兩種類型的光纖被用于光纖段16的不同部分。光纖段16中光纖類型相關的信息可供計算機設備22的控制單元和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)用于確定拉曼泵浦模塊20和光放大器18的適當泵浦功率及其他設置。
[0038]如有需要，拉曼泵浦模塊20中可使用監(jiān)聽和監(jiān)控裝置來測量光纖段16上不同拉曼泵浦水平的信號功率，從而使控制單元可收集由拉曼泵浦模塊20產(chǎn)生的開關拉曼增益的信息。這些開關增益測量結果可與在各個泵浦波長處進行的光學測量結果結合，從而進一步區(qū)別光纖段16的特征。
[0039]光放大器在光纖網(wǎng)絡中被用于放大光信號。例如，光放大器可用于放大在光纖路徑上已衰減的光數(shù)據(jù)信號。一個典型的放大器可包括由二極管激光器泵浦的摻鉺光纖線圈。光放大器中也可包含拉曼泵浦激光器，以通過拉曼效應使得與摻鉺放大器連接的傳輸光纖獲得更多的光增益。拉曼泵浦信號的傳輸方向通常被設置成與數(shù)據(jù)信號傳輸方向相反。
[0040]系統(tǒng)安裝和啟動的目的在于:確定傳輸鏈路的光纖線路損耗情況，從而優(yōu)化拉曼泵浦功率，及在啟動拉曼泵浦前識別接觸不良的連接器/接縫。連續(xù)系統(tǒng)診斷故障分析解決功能包括:定位光纖斷裂、現(xiàn)場監(jiān)測、及定位和監(jiān)測傳輸線上正在緩慢退化的各個點，從而促使在退化演變成意想不到的光纖鏈路故障前安排預防性維修。
[0041]在一個實施例中，各節(jié)點處的單一光源生成測試信號，該信號以與光纖鏈路上所攜帶數(shù)據(jù)信號相反的方向傳送。以圖3和4中顯示的配置來舉例說明兩種變體。在其中一種變體中，DFB (分布反饋)發(fā)射器包括一個激光二極管，該二極管可生成測試信號，用于進行OTDR和LCV測試。在另一種變體中，用(能量受控制的)拉曼激光器作為生成OTDR和LCV測試用測試信號的光源。
[0042]在圖3及圖5至7中，被標記為“DFB TX”的單一光源用于生成LCV和OTDR測試
的光信號。
[0043]根據(jù)圖3，在節(jié)點B處，作為DFB TX 100 (DFB發(fā)射器100)的DFB激光器(發(fā)射器)的向頂部光纖70提供了一個脈沖(如37)和一個直流電平(如35)(高電平基礎信號——非直流電平，而是類似基線信號電平的光纖信號設置，基線信號(約I mW)代表無光)。通常，對于光時域反射計(OTDR)而言，一個測試脈沖表現(xiàn)為無光、滿光和無光。圖3中節(jié)點A和B處的DFB TX 100，200發(fā)射的測試信號用于OTDR和LCV評估。(發(fā)射器)發(fā)出光脈沖，該脈沖被用于評估0TDR，并被添加到光直流電平的頂端，虛線80表示返回到OTDR信號接收器RX OTDR 102 (0TDR信號接收器102)的反射脈沖的路徑。傳輸DFB TX (100, 200)發(fā)出脈沖，由虛線76和脈沖37表示，且部分光脈沖沿著頂部光纖70被反射回接收器RX OTDR102。虛線74表示基線信號35的路徑(經(jīng)過OTDR的反射點)，因此，如果光纖完好無損，那么剩余部分的測試信號(至少是基線測試信號電平)將穿過整根光纖段，并且節(jié)點A處RX(LCV) 204將收到該信號。如果節(jié)點A收到節(jié)點B沿著頂部光纖70發(fā)出的測試信號，那么將促使DFB TX 200沿著底部光纖72向節(jié)點B發(fā)射回一個脈沖，并由接收器RX(LCV) 104接收以完成循環(huán)，藉以通知節(jié)點B已收到測試脈沖。由于脈沖(由虛線73表示)是從節(jié)點A沿著底部光纖72向節(jié)點B發(fā)出的(底部光纖72的反向反射模式未在圖中顯示)，因此接收器RX OTDR 202可同時監(jiān)聽并進行底部光纖72的OTDR評估。
[0044]節(jié)點B在收到節(jié)點A的信號后，便已確認通往節(jié)點B的底部光纖72也是安全的(這一過程在圖6和7的時間線和流程圖中舉例說明，并在下文進一步論述)。因此，在節(jié)點A和節(jié)點B之間，系統(tǒng)確認光纖或兩根光纖(段)(亦稱“一對光纖”)完好無損。一旦光纖經(jīng)證實為完好無損(或者光密封)，高功率拉曼泵浦即可開啟(或者從低能量上升至高能量)。
[0045]以前，OTDR測試在不進行鏈路連續(xù)性檢驗的情況下借助拉曼泵浦完成，如美國專利US 6，850，360 BI。拉曼泵浦的一個缺點是，使用的光波長如遇玻璃功率會迅速衰減。光纖中使用的玻璃設計為在1550 nm的波長下工作,而當拉曼泵浦在約1450 nm的波長下進行泵浦時，能量將迅速衰減，因此不會傳送得特別遠。節(jié)點之間光纖段第一部分中通過低能量拉曼光源進行的OTDR分析僅顯示出該第一部分的情況。使用低能量拉曼光源無法完成整段光纖的驗證，因此改用一種非常廉價的小型激光器一DFB。
[0046]本申請中所述的信號處理和序列提供了自動排序的信號，在節(jié)點A和B之間發(fā)射和接收，用于評估OTDR和LCV。以前會派遣一名操作員或技術員到節(jié)點B，及派遣另一名操作員或技術員到節(jié)點A，然后他們通過電話討論OTDR和鏈路檢驗程序。
[0047]本申請中所述的操作提供了便利有效的光纖完整性檢驗，且操作員或技術員無需離開控制室。高功率拉曼光源可在節(jié)點A和B處進行控制，同時持續(xù)確保該區(qū)域內人員的安全，并由各個節(jié)點處的控制元件作出決定。節(jié)點B和節(jié)點A之間，及節(jié)點A和節(jié)點B之間用于檢驗節(jié)點之間一對光纖段的決策過程和通訊自動化在這之前還未被披露。
[0048]僅使用拉曼激光器(通過拉曼泵浦生成激光)作為OTDR和LCV測試用的光源也是可行的，如圖4中所示。然而，這需要將拉曼泵浦激光器驅動電路設計成能夠確保LCV測試用光功率電平保持在一個安全的低電平，即使在驅動電路發(fā)生故障時。由于光纖中OTDR脈沖和反射的存在，因此還可能導致數(shù)據(jù)信號在傳輸過程中出現(xiàn)一定程度的劣化。
[0049]圖4中僅使用拉曼泵浦信號進行OTDR和LCV測試，不存在DFB TX0 RX OTDR250，260是OTDR信號的接收器，而RX LCV 252，262用于接收鏈路檢驗信號。實線和虛線70，、72，、73，、74，、76，和80，與圖3中所示的實線和虛線70、72、73、74、76和80的功能相對應。
[0050]在一個實施例中，用基線直流光功率電平進行LCV測試，并疊加上OTDR脈沖(如在
IkHz下，具有0.1%的占空比)。然而，將相同的光脈沖用于OTDR測試和LCV信號也是可行的，因此，LCV功能不需要單獨的直流光功率電平。這或許可以產(chǎn)生更好的OTDR靈敏度。但是由于脈沖參數(shù)必須足以確保LCV的正確操作，這會導致在設置OTDR脈沖參數(shù)的能力上喪失靈活性。
[0051]在另一個實施例中，一個節(jié)點處的單一光源生成OTDR測試信號，該測試信號以與光纖鏈路上的數(shù)據(jù)信號相反的方向傳送，而LCV測試信號則以與光纖鏈路上數(shù)據(jù)信號相同的方向傳送。附圖5舉例說明了這一實施例，其中各個節(jié)點處的DFB TX 300，400發(fā)射器包括一個激光二極管，該激光二極管生成與數(shù)據(jù)信號相反方向(用光纖310，320上的大實線和虛線三角形形狀表示)傳送的OTDR測試信號，及與數(shù)據(jù)信號相同方向傳送的LCV測試信號。圖5中的DFB信號與數(shù)據(jù)信號以相反方向傳送。在頂部光纖310上，數(shù)據(jù)信號從節(jié)點A傳送至節(jié)點B。底部光纖320上的數(shù)據(jù)信號從右向左傳送。由于使用單一光源和單一接收器進行OTDR測試和LCV測試，因此這些設備在這兩種測試模式之間的使用采用時分復用技術。
[0052]圖6和7舉例說明了圖5所示結構在OTDR測試模式和LCV測試模式之間切換的協(xié)議。該協(xié)議定義了“隨機等待”和“延遲”，以防止相鄰節(jié)點同時啟動發(fā)射脈沖及在連續(xù)操作期間的時間延遲，將預計收到OTDR脈沖的時間與預計收到鏈路檢驗脈沖的時間隔開。
[0053]圖5中所示的傳輸光纖在單個節(jié)點處僅包括一個DFB TX (發(fā)射器)300, 400和一個 RX OTDR (接收器)302，402。
[0054]節(jié)點B處的RX OTDR 302是反射信號和鏈路檢驗DFB信號的接收器。節(jié)點B處的DFB TX 300沿著頂部光纖310和底部光纖320向左發(fā)射脈沖。頂部光纖310上的反射脈沖預計將在節(jié)點B處收到，該反射脈沖將由RX OTDR 302接收。(節(jié)點B處未檢測到底部光纖上的反射脈沖)。
[0055]同時節(jié)點A處的DFB TX 400也沿頂部光纖310和底部光纖320向節(jié)點B發(fā)射激光，以檢驗頂部光纖310的鏈路連續(xù)性并向底部光纖320提供一個OTDR脈沖信號。若節(jié)點B (在接收器RX OTDR 302處)接收到了節(jié)點A處發(fā)射來的激光，則表明頂部光纖310沒有故障。
[0056]如何分辨送達的信號是一個潛在的問題。可能會有兩組DFB激光信號送達節(jié)點B處的RX OTDR 302 (節(jié)點B發(fā)射的反射信號和節(jié)點A發(fā)射的原始信號)，必須分辨出這兩個信號。例如在節(jié)點A處DFB TX 400的發(fā)射信號中加入一個脈沖代碼，這樣接收器就能鎖定傳送回節(jié)點B處RX OTDR 302的信號形式(從而同其它信號區(qū)分開來)。如果接收的是信號代碼，接收器則可獲悉這一代碼，因為接收器正在等待接收這一特定代碼。若成功接收，則告知系統(tǒng)光纖完好無損。與其他結構相比，在這一結構中，各個節(jié)點處僅使用一個接收器，如302、402等，而無需再編程另一個接收器，并將其接入系統(tǒng)中，從而減少復雜性和節(jié)約費用。
[0057]圖6所示垂直計時圖舉例說明了相鄰節(jié)點間正常的(沒有故障的光纖對)信號傳輸，包括OTDR反射和鏈路檢驗步驟，顯示了兩個循環(huán)過程。在正常運轉的情況下，這一過程一旦開始，就會一直持續(xù)下去。圖7所示為一個節(jié)點處發(fā)生的過程步驟，這些過程步驟的參考編號用于追蹤圖6所示節(jié)點A和節(jié)點B處發(fā)射和接收信號，即位于節(jié)點A和節(jié)點B之間的 OTDR 和 LCV。
[0058]如圖7所示,這一過程從啟動開始一直持續(xù)下去。一經(jīng)“啟動”(120),將節(jié)點計時器“T”重置歸零，S卩“重置時間T=0”(122)步驟，再“監(jiān)聽鏈路檢驗脈沖”(123)，之后評估“是否從其他節(jié)點接收到鏈路檢驗脈沖”(124)。若未從其他節(jié)點處接收到脈沖(124)，則評估“是否Τ>Τ_隨機”(130)(該實施例中，Τ_隨機的設置值約為0.1-1.0秒)。若“是否Τ>Τ_隨機”(130)的答案為“否”，則這一過程回到“監(jiān)聽鏈路檢驗脈沖”(123)步驟。若“是否Τ>Τ_隨機”(130)的答案為“是”，則進入“發(fā)射脈沖”(132)步驟。另外，若“是否從其他節(jié)點處接收到鏈路檢驗脈沖”(124)的答案為“是”，則進行“重置時間Τ=0”(126)步驟，隨后進入“等待直至Τ>Τ_延遲”(128)步驟，之后開始“發(fā)射脈沖”(132)步驟。
[0059]將對圖7所示過程步驟和圖6所示計時圖之間的關聯(lián)性予以說明。首先，假定隨節(jié)點A和節(jié)點B之間光信號的傳送，過程正沿既定的過程步驟“正常”進行，且無故障或評估步驟會導致該過程偏離既定步驟或是停留在分支過程中。如圖6所示當節(jié)點受到激活(予以啟動)時，節(jié)點Α、B同時進入“隨機等待”的進程。圖6所示的“隨機等待”進程包括“隨機等待”文字旁矩形框中說明的過程步驟(參見圖7中編號相同的過程步驟)，即步驟120、122、123、124和130?！半S機等待”進程一結束，則進入“發(fā)射脈沖”進程，即步驟132，以從節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)射光脈沖。如圖5所示，該實施例中，脈沖同時沿頂部光纖310和底部光纖320發(fā)射。
[0060]回到圖7，可知在“發(fā)射脈沖”(132)步驟完成之后，則依次進入“重置時間Τ=0”步驟(134)，“捕獲OTDR返回信號” (136)步驟，“是否Τ> Τ_延遲”(138)評估和“監(jiān)聽鏈路檢驗脈沖”(142)步驟。
[0061]如圖6所示，節(jié)點A處的OTDR RX進程以從實線發(fā)出的箭頭指向左下的虛線來表示，表示光信號正從節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)射。矩形框內的參考編號(即步驟134、136、138、140和142)與圖7中的過程步驟形成對應。
[0062]在圖5中，返回虛線350表示的是底部光纖320中OTDR反射回節(jié)點A的光。
[0063]在圖6所示的節(jié)點B處，“隨機等待”和“延遲”進程參考圖7中的過程步驟順序進行，步驟參考編號位于進程名稱旁側的矩形框內，即120、122、123、124、126和128。以節(jié)點B為例，從節(jié)點A處接收到脈沖后，節(jié)點B重置其計時器到零點位置，經(jīng)過T_延遲時間的等待，開始進入“發(fā)射脈沖”進程，如圖7所示，該進程的代表編號和相關參考編號為132。節(jié)點B處的“發(fā)射脈沖”(132) —經(jīng)發(fā)射，節(jié)點B處的OTDR RX進程以從實線發(fā)出的箭頭指向右下的虛線來表示，表示光信號正從節(jié)點A向節(jié)點B發(fā)射。矩形框內的參考編號(即134、136,138,140和142)與圖7中的過程步驟形成對應。
[0064]在圖5中，返回虛線330表示的是頂部光纖310中OTDR反射回節(jié)點B的光。
[0065]回到圖7，可知在“監(jiān)聽鏈路檢驗脈沖”(142)步驟完成之后，則開始評估“是否從其他節(jié)點接收到鏈路檢驗脈沖”(144)。“是否從其他節(jié)點接收到鏈路檢驗脈沖”(144)評估的結果若為“是”，則該過程將轉入“0TDR追蹤曲線是否正?！?152)的評估，若這一評估的結果為“是”，則進入“開啟拉曼泵浦”(154)步驟以及“關閉警報”(156)步驟。
[0066]圖6所示的與節(jié)點A處的“鏈路檢驗”活動/進程相關的上述步驟，與其旁側矩形框中的圖7中的步驟參考編號形成對應，即144、152、154和156。
[0067]另外，如圖7所示，若“是否從其他節(jié)點接收到鏈路檢驗脈沖”(144)評估反饋的結果為“否”，則隨后進入“是否Τ>τ_延遲”(146)評估。若“是否Τ>Τ_延遲”(146)評估的結果為“否”，則重復“監(jiān)聽鏈路檢驗脈沖”(142)步驟。若“是否Τ>Τ_延遲”(146)評估的結果為“是”，則進入“關閉拉曼泵浦”(148)步驟和“開啟警報”步驟。一旦開始“開啟警報”步驟，則過程可能中止或回到“重置計時器Τ=0” (122)步驟重啟評估。
[0068]如圖7所示，另一可選過程路徑為:若“0TDR追蹤曲線是否正?！?152)評估的反饋結果為“否”，則這一過程轉入“關閉拉曼泵浦”(148)步驟及其后續(xù)步驟。
[0069]如圖7所示，從“關閉警報”(156)步驟向前推移過程步驟，經(jīng)過“重置計時器Τ=0”(158)步驟和“等待直至Τ>Τ_延遲”(160)步驟后，時間延遲相當于“Τ_延遲”，隨后進入“發(fā)射脈沖”(132)步驟。
[0070]如圖6所示，節(jié)點A處的下一進程為“延遲”進程，這一進程的操作對應圖7相應矩形框中標有參考編號158和160的過程步驟，隨后進入下一活動(過程步驟)，即節(jié)點A處的“發(fā)射脈沖”進程，對應圖7相應矩形框中標有參考編號132的過程步驟，之后轉入節(jié)點A處參考編號為134、136、130、140和142的“OTDR RX”進程/活動以及參考編號為144、152、154和156的“鏈路檢驗”活動。
[0071]現(xiàn)將圖7已完整描述的過程步驟用作圖6例示脈沖活動的余下計時的參考。節(jié)點A處的“發(fā)射脈沖”進程完成之后，節(jié)點A處轉入“OTDR RX”活動，即步驟134、136、138、140和142。節(jié)點B處進入“延遲”進程(即步驟158和160)和“發(fā)射脈沖”進程(即步驟132)以從節(jié)點B向節(jié)點A發(fā)射脈沖，同時節(jié)點B處依次開始“OTDR RX”活動/進程(即步驟134、136、138、140和142)，“鏈路檢驗”活動(即步驟144、152、154和156)。圖6所示節(jié)點A處的最后活動為“延遲”活動/進程(即步驟158和160)。
[0072]所述過程步驟對接收到的信號進行評估，若評估結果顯示信號降至某一閥值或標準以下，則故障狀態(tài)出現(xiàn)，導致警報響起，拉曼光源關閉。
[0073]圖7所示流程圖僅適用于圖5所示實施例。圖5顯示的是一個接收器同時用作鏈路檢驗和OTDR功能。該結構中，接收器必須知道何時應處于OTDR模式，以及何時應處于鏈路檢驗模式。圖3和圖4所示實施例結構有分別專用于LCV和OTDR功能的獨立接收器，因此無需考慮信號混淆的可能性。
[0074]通常說來，過程正常情況下，節(jié)點A發(fā)射出脈沖，一旦節(jié)點B接收到該脈沖后，再延遲某一固定時間后，即向節(jié)點A發(fā)送回一個脈沖。這一脈沖基本上就在節(jié)點A和節(jié)點B之間來回傳送。至于如何管理節(jié)點A和節(jié)點B之間的啟動(建立系統(tǒng)，以使兩個節(jié)點之間僅有一個脈沖來回傳送)，這一問題必須予以解決。其風險在于當這兩個節(jié)點首次打開時，如果兩個節(jié)點同時發(fā)射脈沖，則兩個節(jié)點將無法確定正在接收的脈沖是響應脈沖還是OTDR脈沖，那么系統(tǒng)可能會陷入混亂狀態(tài)。為了避免此類混亂，通常使用的方式是啟動后隨機等待一段時間。若在等待期間接收到脈沖，則說明這一脈沖顯然不是來自這一節(jié)點，而肯定來自光纖另一端的那個節(jié)點，那一節(jié)點已經(jīng)啟動，且已經(jīng)向這一節(jié)點發(fā)射脈沖。在這一情況下，從接收到外部脈沖時起，當前節(jié)點即進入正常過程。這就是“隨機等待”狀態(tài)過程所要達到的效果。若接收到一個外部脈沖后，停止隨機等待過程，則進入正常的脈沖發(fā)射過程。
[0075]一旦將OTDR內置于正常運轉的光纖結構中，系統(tǒng)控制裝置可使系統(tǒng)操作員能夠遠程接入網(wǎng)絡，遠程登錄處于網(wǎng)路中任何位置的設備，以便觀測本申請所述的OTDR和LCV實時匯報的情況。
[0076]正如本申請所述，使用最少的硬件來實現(xiàn)OTDR和LCV的鏈路連續(xù)性。例如本案中，在各個節(jié)點處使用單一光源來執(zhí)行OTDR和LCV的功能。使用單一光源，則無需使用能量去驅動其他光源，因此可減少能量消耗。能量消耗需求的降低同時也提高了系統(tǒng)的環(huán)保性。使用單一光源，可降低系統(tǒng)和控制元件的復雜性，同時提高系統(tǒng)可靠性，而本申請所述使用單一光接收器于OTDR和LCV評估的結構亦具有相似效果。
[0077]雖然前述說明針對的是以本發(fā)明為依據(jù)的實施例，但可在不偏離本發(fā)明基本范圍的前提下對其他以及后續(xù)實施例進行修改，本發(fā)明的基本范圍由權利要求進行界定。
【權利要求】
1.一種用于光放大鏈路的監(jiān)控系統(tǒng)，包括用于生成光信號的單一光源，生成的光信號用于實施鏈路連續(xù)性檢驗(LCV)測試和光時域反射(OTDR)測試。
2.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，單一光源為激光二極管。
3.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，單一光源為拉曼激光器。
4.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，放大的光信號穿過鏈路沿第一方向定向傳送，而用于LCV測試和OTDR測試的光信號則穿過鏈路沿第二方向定向傳送,第二方向與第一方向相反。
5.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，放大的光信號和用于LCV測試的光信號穿過鏈路沿第一方向定向傳送，而用于OTDR測試的光信號則穿過鏈路沿第二方向定向傳送，第二方向與第一方向相反。
6.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，用于LCV測試和OTDR測試的光信號包括正基線功率電平，以及在基線功率電平基礎上疊加的脈沖。
7.如權利要求1所述系統(tǒng)，其中，用于LCV測試和OTDR測試的光信號包括零基線功率電平，以及在基線功率電平基礎上疊加的脈沖。
8.一種光纖放大節(jié)點，包括: 一個與第二光連接器光耦合的光接收器，該第二光連接器與兩個通信節(jié)點之間一對光纖對的第二光纖段第一端連接，該光接收器根據(jù)設計檢測OTDR和LCV信號；以及一個與第一連接器和上述第二連接器光耦合的光源，所述連接器分別與通信節(jié)點之間一對光纖對的第一光纖段和第二光纖段的第一端連接，該光源用于生成檢測這一節(jié)點與另一節(jié)點之間的OTDR和LCV信號，所述另一節(jié)點為通信節(jié)點之間一對光纖段第二端上另一同樣配置的節(jié)點。
9.如權利要求8所述光纖放大節(jié)點，其中，所述光源同時與通訊節(jié)點之間一對光纖段的所述第一光纖和第二光纖的第一端連接，從而同時向兩個連接器發(fā)射光信號。
10.監(jiān)測光纖鏈路兩個節(jié)點之間至少一對光纖的方法包括: 使用第一個節(jié)點的光源發(fā)射第一個節(jié)點光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第一光纖段上兩個節(jié)點中的第一個節(jié)點向第二個節(jié)點發(fā)射； 在所述第一個節(jié)點上檢測所述第一光纖段中的所述第一個光測試脈沖的反射； 在所述第二個節(jié)點上檢測收到的所述第一光纖段中的所述第一個光測試脈沖； 使用第二個節(jié)點的光源發(fā)射第二個光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第二光纖段上兩個節(jié)點中的第二個節(jié)點向第一個節(jié)點發(fā)射； 在所述第二個節(jié)點上檢測所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖的反射； 在所述第一個節(jié)點上檢測收到的所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖； 其中，如果在超過預設定的固定系統(tǒng)時間參數(shù)τ_延遲的時間內未確認在所述第二個節(jié)點上是否收到所述第一個光纖段中的所述第一個光測試脈沖，那么啟動線路故障信號。
11.監(jiān)測光纖鏈路兩個節(jié)點之間至少一對光纖的方法包括: 使用第一個節(jié)點的光源發(fā)射第一個節(jié)點光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第一光纖段上兩個節(jié)點中的第一個節(jié)點向第二個節(jié)點發(fā)射； 在所述第一個節(jié)點上開始檢測所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射；將在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射與指定的第一個反射參數(shù)進行對比； 其中，如果對比結果顯示在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射符合所述指定參數(shù)，那么繼續(xù)這一過程； 其中，如果對比結果顯示在所述第一個節(jié)點上檢測到的所述第一光纖段中所述第一個節(jié)點光測試脈沖的反射不符合所述指定參數(shù)，那么啟動第一個線路故障信號； 等待乙延遲時間，然后在所述第二個節(jié)點上開始檢測收到的所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖； 其中，如果確認在所述第二個節(jié)點上已收到所述第一光纖段中的所述第一個節(jié)點光測試脈沖，那么: 使用第二個節(jié)點的光源發(fā)射第二個光測試脈沖，從兩個節(jié)點之間一對光纖中第二光纖段上兩個節(jié)點中的第二個節(jié)點向第一個節(jié)點發(fā)射； 在所述第二個節(jié)點上開始檢測所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射； 將在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射與指定的第二個反射參數(shù)進行對比； 其中，如果對比結果顯示在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射符合所述指定參數(shù)，那么繼續(xù)這一過程； 其中，如果對比結果顯示在所述第二個節(jié)點上檢測到的所述第二光纖段中的所述第二個節(jié)點光測試脈沖的反射不符合所述指定參數(shù)，那么啟動第二條線路的故障信號； 等待乙延遲時間，然后在所述第一個節(jié)點上開始檢測收到的所述第二光纖段中的所述第二個光測試脈沖；其中，如果在超過τ_延遲的時間內未確認在所述第二個節(jié)點上是否收到所述第一個光纖段中 的所述第一個節(jié)點光測試脈沖，那么啟動線路故障信號。
12.如權利要求11所述方法，其中，啟動所述故障信號可立即關閉系統(tǒng)。
【文檔編號】H04B10/071GK103843263SQ201280039501
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權日:2011年8月12日
【發(fā)明者】伊恩.麥克林, 馬尼什.沙瑪 申請人:奧蘭諾科技有限公司