用于光通信系統(tǒng)中的故障識別的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明題為用于光通信系統(tǒng)中的故障識別的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供一種中繼器(1、2、…N)，其實現(xiàn)例如特別是可在長中繼器跨距中采用的雙向光時域反射(OTDR)和環(huán)路增益監(jiān)測技術。在一個實施例中，中繼器(1、2、…N)包括高損耗環(huán)回(HLLB)路徑(202、204)，其配置成耦合引入與引出光纖路徑之間的測試信號。HLLB路徑(202、204)從中繼器中的放大器(A、B)的輸出耦合到輸入，并且把來自引出光纖路徑的OTDR和環(huán)回信號耦合到引入光纖路徑，使得信號可返回給傳送了測試信號的線路監(jiān)測設備。
【專利說明】用于光通信系統(tǒng)中的故障識別的系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及通信系統(tǒng)，以及更具體來說，涉及光通信系統(tǒng)中的故障識別。
【背景技術】
[0002]在長距離光通信系統(tǒng)中，監(jiān)測系統(tǒng)的健康會是重要的。例如，監(jiān)測能夠用于檢測光傳輸纜線中的故障或斷開、故障中繼器或放大器和/或系統(tǒng)的其它問題。
[0003]一般來說，已知的監(jiān)測技術包括使用線路監(jiān)測設備(LME)，其例如在不同波長生成一個或多個LME測試信號。LME可例如在波分復用(WDM)系統(tǒng)中隨信息信號來傳送測試信號。測試信號可通過放大器或中繼器中的高損耗環(huán)回(HLLB)路徑返回給線路監(jiān)測設備。LME則可將所返回測試信號與數(shù)據信號分離，并且處理所返回測試信號，以便得到表示所返回測試信號的特性的數(shù)據，作為表征光路的量度。
[0004]一種這樣的監(jiān)測技術涉及使用光時域反射(OTDR)設備和技術。按照常規(guī)OTDR技術，LME生成OTDR測試信號(其例如可以是光脈沖或者特殊調制的光載波)，并且發(fā)射OTDR測試信號進入路徑對的出站光路。出站路徑中的元件可反射(例如后向散射)OTDR測試信號的部分。后向散射信號部分可被返回(例如，在相同的出站路徑或者不同路徑、例如通過經由HLLB進行耦合的入站路徑)，并且在LME中被檢測。路徑中的各元件的傳輸特性還可例如通過衰減測試信號或者反射信號，來影響在那個元件之后的點所反射的信號量。來自沿光路的各元件或點的后向散射或者反射信號的幅值可用作表征光路的量度。
[0005]OTDR技術包括相干光時域反射(COTDR)。COTDR對其測試信號使用特殊光調制方案并使用相干光檢測接收器，以便改進接收器靈敏度。改進的靈敏度實現(xiàn)后向散射信號的超低等級的測量，并且因而實現(xiàn)超長光纖的檢查，即使光纖處于遠離COTDR設備的光路的部分(例如超出光放大器)。因為來自傳輸路徑的光纖的瑞利后向散射能夠由OTDR或COTDR來檢測，所以系統(tǒng)監(jiān)測的這種方式提供一種允許用戶檢查中繼器之間的光纖的診斷工具。
[0006]另一種已知線路監(jiān)測技術包括檢查通過系統(tǒng)中的HLLB路徑的測試信號的環(huán)路增益。在這種方式中，LME可傳送表例如偽隨機位序列的一個或多個LME測試信號。測試信號可通過各放大器或中繼器中的高損耗環(huán)回(HLLB)路徑返回給線路監(jiān)測設備。然后，LME可處理所返回的測試信號，以便得到表示HLLB環(huán)路增益的數(shù)據，其中環(huán)路增益被賦予給在從LME、通過HLLB和任何中間光路及放大器、并且回到LME的傳播中的測試信號。HLLB環(huán)路增益的顯著偏差可指示系統(tǒng)中的故障。
[0007]OTDR和環(huán)路增益監(jiān)測技術受到現(xiàn)代長距離通信系統(tǒng)的需求挑戰(zhàn)。例如，海底光纜系統(tǒng)和其它這類長距離通信系統(tǒng)的成本受到系統(tǒng)中的中繼器的數(shù)量極大影響。因此，持續(xù)地需要擴大中繼器之間的間距，以便減少中繼器的數(shù)量。雖然最大可能的中繼器跨距隨著諸如高級調制格式的引入之類的改進而已經增加，但是OTDR設備的能力沒有同步改進。在一些系統(tǒng)中，OTDR設備的可達范圍可限制在90 km之內，使得中繼器跨距的僅大約一半可以是可測量的。此外，一些系統(tǒng)中的高損耗環(huán)回(HLLB)路徑僅允許測量來自引出方向的反射瑞利信號，因為它們僅具有一個路徑從中繼器的一個放大器輸出連接到那個中繼器的另一個放大器輸出。因此，一些常規(guī)架構可能無法測量來自引入光纖路徑的瑞利信號。
[0008]對于環(huán)路增益測量，已知的是，中繼泵浦功率損耗和增加的光纖跨距損耗可能是引起與正常值的HLLB環(huán)路增益偏差的主要故障機理。在已知系統(tǒng)中，HLLB環(huán)路增益中例如高于預定義告警閾值的顯著偏差可觸發(fā)系統(tǒng)告警。這種系統(tǒng)中的告警閾值的選擇可要求區(qū)分正常系統(tǒng)波動及測量誤差與實際傳輸路徑故障。遺憾的是，這種區(qū)分可能是困難的，因為部分由于中繼器環(huán)回輸出到輸出架構以及中繼放大器中的增益機制、例如自增益調節(jié)，一些HLLB環(huán)路增益測量一般對傳輸路徑的物理變化可以是不靈敏的。因此，這類系統(tǒng)中的非破壞性故障的實際路徑變化可引起一些系統(tǒng)中的HLLB環(huán)路增益變化，其在給定典型測量誤差和系統(tǒng)波動的情況下只是略微可檢測的。
[0009]在美國專利N0.8，009，983 (標題為 “High Loss Loop Back for Long RepeaterSpans”( ‘983專利))中描述用于針對OTDR的受限可達范圍的一種配置，通過引用將其理論結合于此?！?83專利描述HLLB配置，其允許OTDR測試信號的雙向傳輸，以便使得使用OTDR的最大可測量跨距長度加倍。在美國專利N0.8，135,274(標題為“System and Methodfor Fault Identification in Optical Communication Systems，，( ‘274 專利))中描述用于針對環(huán)路增益監(jiān)測技術的靈敏度的一種配置，通過引用將其理論結合于此。‘274專利描述一種HLLB配置，其增加環(huán)路增益測量的靈敏度，并且將環(huán)路增益測量與預定增益表征相比較，以識別系統(tǒng)故障。但是，遺憾的是，用于針對OTDR的受限可達范圍的’ 983專利中所述的HLLB配置沒有提供’ 274專利中所述的環(huán)路增益靈敏度改進，以及用于實現(xiàn)增加環(huán)路增益靈敏度的’ 274中所述的HLLB配置不支持’ 983專利中所述的OTDR可達范圍改進。

【發(fā)明內容】

[0010]按照本公開的一個方面，因此提供一種用于光通信系統(tǒng)的中繼器，該中繼器能夠在操作上耦合到相對于給定通信方向的引入光纖路徑和引出光纖路徑。該中繼器包括:第一放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第二放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；以及第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑,用于將第一放大器的輸出f禹合到第二放大器的輸入。第一 HLLB路徑配置成:把來自第一監(jiān)測設備(LME)并且從引出光纖路徑所反射的引出光時域反射(OTDR)測試信號沿引入方向耦合到引入光纖路徑，將來自第一 LME的引入OTDR測試信號沿引出方向耦合到引入光纖路徑，并且把來自第一 LME的環(huán)回測試信號沿引入方向耦合到引入光纖路徑。
[0011]按照本公開的另一方面，提供一種光通信系統(tǒng)，包括:多個中繼器，在操作上耦合以提供光傳輸路徑。中繼器的每個包括:第一放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第二放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑，用于將第一放大器的輸出I禹合到第二放大器的輸入；以及第二 HLLB路徑,用于將第二放大器的輸出I禹合到第一放大器的輸入。第一和第二 HLLB路徑的每個配置成將從關聯(lián)引出光纖路徑所反射的關聯(lián)引出光時域反射(OTDR)測試信號沿關聯(lián)引入方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑，將關聯(lián)引入OTDR測試信號沿關聯(lián)引出方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑，以及將關聯(lián)環(huán)回測試信號沿關聯(lián)引入方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑。該系統(tǒng)還包括:第一線路監(jiān)測設備(LME)，在操作上耦合到光傳輸路徑的第一端，用于分析響應關聯(lián)引出OTDR測試信號、關聯(lián)引入OTDR測試信號和關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過第一 HLLB路徑返回給第一 LME的信號；以及第二線路監(jiān)測設備(LME)，在操作上耦合到光傳輸路徑的第二端，用于分析響應關聯(lián)引出OTDR測試信號、關聯(lián)引入OTDR測試信號和關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過第二 HLLB路徑返回給第二 LME的信號。
[0012]按照本公開的又一方面，提供一種監(jiān)測光傳輸系統(tǒng)的方法，其中光傳輸系統(tǒng)包括引出光纖路徑和引入光纖路徑。該方法包括:將包括引出光時域反射(OTDR)測試信號、弓丨入OTDR測試信號和環(huán)回測試信號的測試信號從線路監(jiān)測設備(LME)傳送到引出光纖路徑上；通過中繼器把來自引出光纖路徑的測試信號的至少一部分耦合到引入光纖路徑，中繼器包括具有輸入和輸出并且用于放大光信號的第一放大器、具有輸入和輸出并且用于放大光信號的第二放大器以及用于將第一放大器的輸出I禹合到第二放大器的輸入的高損耗環(huán)回(HLLB)路徑；在LME從引入光纖路徑，響應引出OTDR測試信號而接收引出OTDR信號，響應引入OTDR測試信號而接收引入OTDR信號以及響應環(huán)回測試信號而接收環(huán)回信號；以及分析引出OTDR信號、引入OTDR信號和環(huán)回信號，以監(jiān)測光通信系統(tǒng)中的故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]應當參照結合以下附圖來閱讀的以下詳細描述，附圖中相似標號表示相似部件: 圖1是按照本公開的一個實施例所配置的系統(tǒng)的框圖；
圖2a是按照本公開的一個實施例所配置的、圖1的系統(tǒng)中所示的中繼器的框圖；
圖2b示出按照本公開的一個實施例、通過圖2a的中繼器的引出OTDR測試信號和來自引出光纖路徑的反射瑞利信號的路徑；
圖2c示出按照本公開的一個實施例、通過圖2a的中繼器的引入OTDR測試信號和來自引入光纖路徑的反射瑞利信號的路徑；
圖2d示出通過圖2a的中繼器的環(huán)回測試信號的路徑；
圖3包括與按照本公開的示范系統(tǒng)中的中繼泵浦功率的3dB降低關聯(lián)的環(huán)路增益的變化與中繼器環(huán)回數(shù)的示范模擬圖表；
圖4是示出按照本公開、監(jiān)測包括引出光纖路徑和引入光纖路徑的光通信系統(tǒng)的方法的一個示例的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1是按照本公開的一個實施例所配置的系統(tǒng)100的框圖。如能夠看到，系統(tǒng)100包括數(shù)量N個中繼器(中繼器1、中繼器2...中繼器N)，其如通常所做的那樣經由光纖在操作上耦合，以形成傳輸路徑102。本文所使用的術語“耦合”或“操作上耦合”指的是任何連接、耦合、鏈路等，通過其，將一個系統(tǒng)元件所攜帶的信號賦予“耦合”元件或者多個元件。這類“耦合”裝置不一定相互直接連接，而是可通過可操控或修改這類信號的中間組件或裝置分隔。
[0015]中繼器分隔中繼器跨距。例如，中繼器I與中繼器2之間的跨距包括跨距部分1、
2、3和4?？缇嗖糠?、2、3和4各表示總跨距長度的一部分，并且在一種特定情況下，各跨距部分表示中繼器之間的距離的大約一半。
[0016]中繼器1...Ν的架構的一個有益效果在于，它們能夠用于促進長中繼器跨距(它們整體超過90 km)的OTDR監(jiān)測，同時還促進靈敏環(huán)路增益監(jiān)測。如根據本公開將會理解，本文所述的技術和架構可與大量網絡組件和配置一起使用，并且給定系統(tǒng)可包括多個中繼器、變化長度的跨距和/或在系統(tǒng)終端的其它組件、例如收發(fā)器。本公開的實施例并不是要局限于任何特定組件和/或配置。
[0017]還參照圖1所示的示例系統(tǒng)，測試信號能夠由部署在系統(tǒng)的各終端的線路監(jiān)測設備(LME I和LME 2)提供給傳輸路徑102。測試信號可包括OTDR測試信號和環(huán)路增益測試信號。OTDR測試信號由傳輸路徑來反射，并且通過一個或多個中繼器中的高損耗環(huán)回路徑(HLLB)返回給相應LME。環(huán)路增益測試信號通過一個或多個中繼器中的HLLB、作為環(huán)回信號返回給相應LME。
[0018]LME I和LME 2的每個能夠采用用于分析反射信號和/或環(huán)回信號的常規(guī)技術來實現(xiàn)，以及在一個具體實施例中，兩者均能夠提供在中繼器的通帶邊緣的波長上的測試信號，以便不干擾(例如波分復用信號的)實際數(shù)據信號，特別是當預期在系統(tǒng)使用期間(所謂的“服務中模式”)執(zhí)行測試時，與沒有實際數(shù)據業(yè)務存在時(所謂的“停止服務模式”)所執(zhí)行的測試相反。一般來說，并且如前面所述，反射信號(例如瑞利信號)和環(huán)回信號包括信息，其允許監(jiān)測系統(tǒng)計算與光路關聯(lián)的參數(shù)、例如環(huán)路增益，或者以其它方式評估測試信號所傳播的光路。環(huán)路增益的變化或者其它相關參數(shù)可用于生成指示系統(tǒng)中的故障的告
目O
[0019]從LME I的角度來看，引出光纖路徑包括跨距部分I和2，以及引入光纖路徑包括跨距部分4和3。從LME 2的角度來看，引出光纖路徑包括跨距部分4和3，以及引入光纖路徑包括跨距部分I和2。按照本公開的一個實施例，按照本公開的HLLB架構允許每個LME通過調整測試信號的光學頻率，來選擇從引出光纖路徑或者引入光纖路徑所反射的瑞利信號。例如，LME I能夠測量跨距部分I和3，以及LME 2能夠測量跨距部分2和4。因此，監(jiān)測系統(tǒng)的總測量范圍在兩個通信方向覆蓋整個中繼器跨距。能夠例如通過具有超高空間分辨率(?100 m)的服務中模式，來測量引入(或者入站)0TDR，以及能夠通過停止服務模式來測量引出(或者出站)0TDR。多徑干擾(MPI)和相對強度噪聲(RIN)是與常規(guī)HLLB架構相當?shù)摹?br> [0020]另外，HLLB架構允許具有特定波長的環(huán)回增益測試信號通過各中繼器環(huán)回到傳送了測試信號的LME。從每個LME的角度來看，HLLB將引出光纖路徑上的放大器的輸出耦合到引入光纖路徑上的放大器的輸入?？赏ㄟ^將從環(huán)回信號所得出的環(huán)路增益數(shù)據與預定故障表征進行比較，來實現(xiàn)故障分析。
[0021]圖2a是圖1的系統(tǒng)中所示并且按照本公開的一個實施例所配置的中繼器的框圖。如所示，中繼器包括放大器對(放大器A和B)、四個光耦合器(耦合器1、2、3和4)、兩個光衰減器(衰減器I和衰減器2)以及六個波長選擇性濾波器(濾波器1、2、3、4、5和6)。放大器A和B、光耦合器1、2、3和4、衰減器I和2以及濾波器1、2、3、4、5和6能夠采用常規(guī)技術來實現(xiàn)，并且使用適合于應用的現(xiàn)成光纖和連接技術在操作上耦合，給定諸如操作波長范圍、功率級、中繼器之間的跨距長度之類的具體細節(jié)。例如，放大器A和B可采用一個或多個摻鉺光纖放大器(EDFA)或者其它稀土摻雜光纖放大器、拉曼放大器或者半導體光放大器來實現(xiàn)，并且可按照單級或雙級配置來提供。濾波器1、2、3、4、5和6各可采取多種已知濾波器配置的任一種，以及在一個具體實施例中，實現(xiàn)為光纖布拉格光柵濾波器。[0022]所示示范配置包括第一 HLLB路徑202和第二 HLLB路徑204。第一 HLLB路徑202將放大器A的輸出I禹合到放大器B的輸入。第二 HLLB路徑204將放大器B的輸出I禹合到放大器A的輸入。
[0023]第一 HLLB路徑202包括耦合器I和2、濾波器1、2和3以及衰減器I。耦合器I耦合到引出光纖路徑，以及耦合器2耦合到引入光纖路徑。耦合器I具有第一和第二端口(在圖2a中分別標記為I和2)，以及耦合器2具有第二端口(在圖2a中分別標記為I和2)。耦合器I的第一端口耦合到耦合器2的第一端口。濾波器I耦合到耦合器I的第二端口。濾波器2耦合到耦合器2的第二端口，以及濾波器3通過衰減器I耦合到濾波器2。
[0024]第一 HLLB路徑202把來自LME I (圖1)的測試信號(其在放大器A的輸出處的引出光纖路徑上傳播)耦合到放大器B的輸入處的引入光纖路徑。第一 HLLB路徑把來自引出光纖路徑的測試信號耦合到引入光纖路徑的方式取決于傳播方向(即，引出或引入)以及測試信號的波長。
[0025]為了便于說明，圖2a_2d所示的箭頭示出引入和引出光纖路徑上的信號相對LME1(圖1)的傳播方向。如所示，信號可在引出光纖路徑上沿引入方向朝放大器A的輸出傳播或者沿引出方向從放大器A的輸出傳播。同樣，信號可在引入光纖路徑上沿引入方向朝放大器B的輸入傳播或者沿引出方向從放大器B的輸入傳播。當然，對于LME 2(圖1)，這些方向會反轉。
[0026]沿引出方向從放大器A的輸出朝I禹合器傳播的信號通過I禹合器I來I禹合到第一HLLB路徑202，并且傳遞給濾波器I。濾波器I配置成僅反射預期波長的測試信號，并且終止所有其它測試信號。在這個具體示例中，濾波器I反射具有波長λ I的測試信號，并且終止所有其它測試信號。
[0027]由濾波器I所反射的、具有波長λ I的測試信號被傳遞給放大器B的輸入處的耦合器2。I禹合器2將濾波器I所反射的信號的一部分(例如,總光功率的2%)沿引出方向、即沿離開放大器B的方向注入到引入光纖路徑中。耦合器2將濾波器I所反射的信號的其余部分定向到濾波器2。濾波器2的輸出耦合到衰減器1、例如IOdB衰減器的輸入，以及衰減器I的輸出耦合到濾波器3。濾波器2配置成反射預期波長的測試信號，并且傳遞所有其它測試信號。在這個具體示例中，濾波器2反射具有波長λ 2的測試信號，λ 2是與λ I不同的波長(即，λ I Φ λ 2)，并且將所有其它信號傳遞給衰減器I。衰減器I衰減經過濾波器2的信號，并且將經衰減的信號傳遞給濾波器3。濾波器3配置成反射預期波長(或者波長范圍)的信號，并且傳遞所有其它波長。在這個具體示例中，濾波器3反射具有波長λ I的測試信號，并且終止所有其它信號。由濾波器3所反射的、具有波長λ I的信號再次通過衰減器1、通過濾波器2來傳遞，以及其一部分(例如總光功率的2%)沿引入方向、即朝放大器B的輸入的方向注入到引入光纖路徑中。
[0028]在引出光纖路徑上沿引入方向傳播的瑞利反射信號由耦合器I耦合到第一 HLLB路徑202上，并且傳遞給耦合器2，而沒有被賦予在濾波器I上。耦合器2將信號的一部分(例如，總光功率的2%)沿引出方向、即沿離開放大器B的方向注入到引入光纖路徑中。耦合器2將信號的其余部分定向到濾波器2。濾波器2反射具有波長λ 2的測試信號，并且將所有其它信號傳遞給衰減器I。衰減器I衰減經過濾波器2的信號，并且將經衰減的信號傳遞給濾波器3。濾波器3反射具有波長λ I的測試信號，并且終止所有其它信號。由濾波器3所反射的、具有波長λ I的測試信號再次通過衰減器1、通過濾波器2來傳遞，以及其一部分(例如總光功率的2%)沿引入方向注入到引入光纖路徑中。
[0029]當使用OTDR來監(jiān)測引出光纖路徑(從LME I的角度來看)時，并且如將參照圖2b來論述，從LME I所傳送的、具有波長λ 2的測試信號順引出光纖路徑向下傳播，并且通過引出光纖路徑來反射。具有波長λ 2的反射瑞利信號波長沿引入方向返回給耦合器I。耦合器I將具有波長λ 2的反射信號的一部分耦合到中繼器的第一 HLLB路徑202 (如剛才所述)。第一 HLLB路徑202上具有波長λ 2的反射信號的一部分由濾波器2來反射，由耦合器2沿引入方向耦合到引入光纖路徑上，并且返回給LME I供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。
[0030]當使用OTDR來監(jiān)測引入光纖路徑(從LME I的角度來看)時，并且如將參照圖2c來論述，來自LME I的、具有波長λ I的測試信號沿引出方向、順引出光纖路徑向下傳播，以及其一部分由耦合器I朝濾波器I耦合到中繼器的第一 HLLB路徑202。具有波長λ I的測試信號由濾波器I反射到耦合器2，其將測試信號的一部分沿引出方向注入到引入光纖路徑上。測試信號通過引入光纖路徑來反射。具有波長λ I的反射瑞利信號波長在引入光纖路徑上沿引入方向傳播，并且返回給LME I供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。
[0031]當使用LME I來執(zhí)行環(huán)路增益分析時，并且如將參照圖2d來論述，來自LME I的、具有波長λ I的測試信號沿引出方向、順引出光纖路徑向下傳播，以及其一部分由耦合器I朝濾波器I耦合到中繼器的第一 HLLB路徑202。具有波長λ I的測試信號由濾波器I反射到耦合器2，其通過濾波器2和衰減器I來傳遞測試信號的一部分。濾波器3反射回具有波長λ I的測試信號以通過衰減器I和濾波器2，以及耦合器2將其一部分沿引入方向注入到引入光纖路徑上。將具有波長λ I的測試信號作為環(huán)回信號來返回給LME I供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。因此，環(huán)回信號由衰減器I來衰減兩次。
[0032]第二 HLLB路徑204包括耦合器3和4、濾波器4、5和6以及衰減器2。耦合器3具有第一和第二端口(分別標記為I和2)，以及耦合器4具有第二端口(分別標記為I和2)。耦合器3的第一端口耦合到耦合器4的第一端口。濾波器4耦合到耦合器3的第二端口。濾波器5耦合到耦合器4的第二端口，以及濾波器6通過衰減器2耦合到濾波器2。一般來說，第二 HLLB路徑204按照如以上針對第一 HLLB路徑202所述的相同方式進行操作，除了第二 HLLB路徑204將從放大器B的輸出處的LME 2 (圖1)傳播的測試信號耦合到放大器A的輸入之外。注意，圖2a-2c中的引入和引出光纖路徑相對LME I來標記。這些標記相對傳播到LME 2以及從LME 2傳播的測試信號反轉。
[0033]例如，并且鑒于反轉標記，當使用OTDR來監(jiān)測引出光纖路徑(從LME 2的角度來看)時，來自LME 2的、具有波長λ 2的測試信號通過耦合器2、放大器B和耦合器3傳播。將具有波長λ 2的反射瑞利信號波長返回給耦合器3。耦合器3將具有波長λ 2的反射信號的一部分耦合到第二 HLLB路徑204上。HLLB路徑204上具有波長λ 2的反射信號的一部分由濾波器5來反射，由耦合器4來耦合到引入光纖路徑上，并且返回給LME 2供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。
[0034]當使用OTDR來監(jiān)測引入光纖路徑(從LME 2的角度來看)時，來自LME 2的、具有波長λ I的測試信號的一部分由耦合器3朝濾波器4耦合到第二 HLLLB路徑204上。具有波長λ I的測試信號由濾波器4反射到耦合器4，其將測試信號的一部分沿引出方向(從LME 2的角度來看)注入到引入光纖路徑上。將具有波長λ I的反射瑞利信號波長返回給LME 2供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。
[0035]當使用LME 2來執(zhí)行環(huán)路增益分析時，來自LME 2的、具有波長λ I的測試信號的一部分由耦合器3朝濾波器4耦合到第二 HLLB路徑204上。具有波長λ I的測試信號由濾波器4反射到耦合器4，其通過濾波器5和衰減器2來傳遞測試信號的一部分。濾波器6反射回具有波長λ I的測試信號以通過衰減器2和濾波器5，以及耦合器4將其一部分沿引入方向(從LME 2的角度來看)注入到引入光纖路徑上。將具有波長λ I的測試信號返回給LME 2供分析，因此在必要時能夠采取適當動作(例如光纖的修復)。因此，從LME 2傳播的環(huán)回信號由衰減器2來衰減兩次。
[0036]圖2b和圖2c從LME I (圖1)的角度示出圖2a所示中繼器在分別執(zhí)行引出和引入OTDR測量時的操作。如圖2b中的虛線所示，為了執(zhí)行引出光纖路徑的OTDR測試，從LMEI所傳送的、具有波長λ 2的引出OTDR測試信號沿引出方向經過耦合器4、放大器A和耦合器I。具有波長λ 2的引出OTDR測試信號通過引出光纖路徑來反射，以及在引出光纖路徑上沿引入方向傳播的、具有波長λ 2的反射瑞利信號的一部分經過耦合器1，由濾波器2來反射，以及其一部分沿引入方向注入到引入光纖路徑中。反射瑞利信號通過放大器B和耦合器3返回給LME I。反射瑞利信號在圖2b中表不為引出OTDR信號。有利地，由于第一HLLB路徑202將放大器A的輸出耦合到放大器B的輸入，所以因經過耦合器2和4引起的引出OTDR測試信號的衰減至少部分由放大器B來補償。
[0037]為了執(zhí)行引入光纖路徑的OTDR測試，如圖2c中的虛線所示，具有波長λ I的引入OTDR測試信號沿引出方向從LME I來傳送，并且經過耦合器4和放大器Α。其一部分由耦合器I耦合到第一 HLLB路徑202。具有波長λ I的引入OTDR測試信號由濾波器I來反射，并且傳遞給耦合器2，其將測試信號的一部分沿引出方向注入到引入光纖路徑中。具有波長λ I的引入OTDR測試信號通過引入光纖路徑來反射，以及具有波長λ I的反射瑞利信號沿引入方向、通過耦合器2、放大器B和耦合器3返回給LME I。反射瑞利信號在圖2c中表示為引入OTDR信號。有利地，由于第一 HLLB路徑202將放大器A的輸出耦合到放大器B的輸入，所以因經過耦合器2和4引起的引入OTDR測試信號的衰減至少部分由放大器B來補
\-ΖΧ ο
[0038]圖2d從LME I (圖1)的角度示出圖2a所示中繼器在執(zhí)行環(huán)回測量時的操作。如圖2d中的虛線所示，為了執(zhí)行環(huán)回測試，具有波長λ I的環(huán)回測試信號沿引出方向從LMEI來傳送，并且經過耦合器4和放大器Α。其一部分由耦合器I耦合到第一 HLLB路徑202。具有波長λ I的環(huán)回測試信號由濾波器I來反射，并且傳遞給耦合器2。環(huán)回測試信號經過濾波器2和衰減器1，并且由濾波器3反射回通過衰減器I和濾波器2。耦合器2將又經過濾波器2的環(huán)回測試信號的一部分沿引入方向注入到引入光纖路徑中。具有波長λ I的環(huán)回測試信號通過放大器B和耦合器3、作為環(huán)回信號返回給LME I。有利地，與OTDR測試信號相反，環(huán)回信號受到第一 HLLB路徑202顯著影響，因為它兩次經過衰減器I。衰減器I可以是例如IOdB衰減器。
[0039]在圖2a_2d所不的不例實施例中，f禹合器2和4各米用放大器A和B的相應輸入處的98%-2%耦合器來實現(xiàn)，以及耦合器I和3各采用放大器A和B的相應輸出處的90%-10%耦合器來實現(xiàn)。中繼器的放大器A和B的輸入處的2%耦合器的選擇允許因添加的光學組件引起的低噪聲系數(shù)損失。輸入處的10%或更高的耦合器可在按照本公開的系統(tǒng)中使用，但是可引起大約0.4 dB的附加插入損耗。因此，耦合器2和4可根據系統(tǒng)需求相應地選擇。
[0040]因此，按照本公開的系統(tǒng)促進來自任一個方向(例如來自LME I或LME 2)的引入和引出光纖路徑的OTDR測試以及來自任一個方向的環(huán)路增益測量。可通過將經由中繼器所接收的環(huán)回信號與關聯(lián)環(huán)回信號的所傳送測試信號進行比較，來計算與各中繼器關聯(lián)的環(huán)路增益數(shù)據。任何中繼器的環(huán)路增益可表示賦予給從LME到經過與中繼器關聯(lián)的HLLB路徑并且回到LME的測試信號的增益和損耗。作為補充或替代，按照本公開的系統(tǒng)可在分析系統(tǒng)故障中利用差分環(huán)路增益數(shù)據。各中繼器的差分環(huán)路增益可計算為與中繼器(例如圖1的中繼器2)關聯(lián)的環(huán)路增益減去與前一個中繼器(例如圖1中的中繼器I)關聯(lián)的環(huán)路增益。
[0041]與將一個路徑上的放大器的輸出耦合到另一路徑上的放大器的輸出的HLLB相t匕，提供按照本公開的HLLB路徑(其將一個路徑上的放大器的輸出耦合到相反路徑上的放大器的輸入)提供對額外泵浦損耗和額外光纖損耗的增加靈敏度以及對入站和出站光纖損耗的更高可解析性。額外泵浦損耗的特征可在于中繼器中的放大器泵浦激光器的完全或部分故障，從而引起由關聯(lián)放大器所賦予的增益的完全或部分降低。額外光纖損耗可發(fā)生，并且其特征可在于通過例如中繼器之間的跨距中的光纖路徑的傳輸?shù)母郊踊蛲耆珦p耗。
[0042]例如，圖3包括環(huán)路增益的變化與關聯(lián)系統(tǒng)(其中包括具有關聯(lián)環(huán)回路徑Rl至R14的14個中繼器，并且包括在與R7關聯(lián)的中繼器的中繼器泵浦功率的3dB降低、即額外泵浦損耗)的中繼器環(huán)回數(shù)的示范模擬圖表300。圖表302示出當系統(tǒng)配置有HLLB路徑時的環(huán)路增益的變化與環(huán)回數(shù)，其中所述HLLB路徑用于將沿第一方向放大信號的第一放大器的輸出與沿第二方向(其與第一方向相反)放大信號的第二放大器的輸出耦合。圖表304示出當系統(tǒng)配置有按 照本公開的HLLB路徑、例如路徑202、204時的環(huán)路增益的變化與環(huán)回數(shù)，其中所述HLLB路徑用于將沿第一方向放大信號的第一放大器(例如放大器A)的輸出與沿第二方向(其與第一方向相反)放大信號的第二放大器(例如放大器B)的輸入耦合。如所示，當使用按照本公開的HLLB時，中繼器泵浦功率的3dB降低可引起環(huán)路增益的大許多的變化(即，該系統(tǒng)具有增加的靈敏度)。
[0043]圖4是示出按照本公開、監(jiān)測包括引出光纖路徑和引入光纖路徑的光通信系統(tǒng)的方法400的一個示例的流程圖。所示流程圖可示為和描述為包括特定的步驟序列。但是要理解，步驟序列只提供如何能夠實現(xiàn)本文所述的一般功能性的示例。步驟無需按照所示順序來運行，除非另加說明。
[0044]在所示方法400中，包括引出光時域反射(OTDR)測試信號、引入OTDR測試信號和環(huán)回測試信號的測試信號從線路監(jiān)測設備(LME)傳送402到引出光纖路徑上。測試信號的至少一部分通過中繼器從引出光纖路徑耦合404到引入光纖路徑。中繼器包括--第一放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第二放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；以及高損耗環(huán)回(HLLB)路徑，用于將第一放大器的輸出耦合到第二放大器的輸入。該方法還包括在LME從引入光纖路徑，響應引出OTDR測試信號而接收406引出OTDR信號、響應引入OTDR測試信號而接收引入OTDR信號以及響應的環(huán)回測試信號而接收環(huán)回信號。然后分析408引出OTDR信號、引入OTDR信號和環(huán)回信號，以便監(jiān)測光通信系統(tǒng)中的故障。[0045]按照本公開的一個方面，因此提供一種用于光通信系統(tǒng)的中繼器，該中繼器能夠在操作上耦合到相對于給定通信方向的引入光纖路徑和引出光纖路徑。該中繼器包括:第一放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第二放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；以及第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑,用于將第一放大器的輸出f禹合到第二放大器的輸入。第一 HLLB路徑配置成:把來自第一監(jiān)測設備(LME)并且從引出光纖路徑所反射的引出光時域反射(OTDR)測試信號沿引入方向耦合到引入光纖路徑，將來自第一 LME的引入OTDR測試信號沿引出方向耦合到引入光纖路徑，并且把來自第一 LME的環(huán)回測試信號沿引入方向耦合到引入光纖路徑。
[0046]按照本公開的另一方面，提供一種光通信系統(tǒng)，包括:多個中繼器，在操作上耦合以提供光傳輸路徑。中繼器的每個包括:第一放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第二放大器，具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑，用于將第一放大器的輸出I禹合到第二放大器的輸入；以及第二 HLLB路徑,用于將第二放大器的輸出I禹合到第一放大器的輸入。第一和第二 HLLB路徑的每個配置成將從關聯(lián)引出光纖路徑所反射的關聯(lián)引出光時域反射(OTDR)測試信號沿關聯(lián)引入方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑，將關聯(lián)引入OTDR測試信號沿關聯(lián)引出方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑，以及將關聯(lián)環(huán)回測試信號沿關聯(lián)引入方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑。該系統(tǒng)還包括:第一線路監(jiān)測設備(LME)，在操作上耦合到光傳輸路徑的第一端，用于分析響應關聯(lián)引出OTDR測試信號、關聯(lián)引入OTDR測試信號和關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過第一 HLLB路徑返回給第一 LME的信號；以及第二線路監(jiān)測設備(LME)，在操作上耦合到光傳輸路徑的第二端，用于分析響應關聯(lián)引出OTDR測試信號、關聯(lián)引入OTDR測試信號和關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過第二 HLLB路徑返回給第二 LME的信號。
[0047]按照本公開的又一方面，提供一種監(jiān)測光傳輸系統(tǒng)的方法，其中光傳輸系統(tǒng)包括引出光纖路徑和引入光纖路徑。該方法包括:將包括引出光時域反射(OTDR)測試信號、弓丨入OTDR測試信號和環(huán)回測試信號的測試信號從線路監(jiān)測設備(LME)傳送到引出光纖路徑上；通過中繼器把來自引出光纖路徑的測試信號的至少一部分耦合到引入光纖路徑，中繼器包括具有輸入和輸出并且用于放大光信號的第一放大器、具有輸入和輸出并且用于放大光信號的第二放大器以及用于將第一放大器的輸出I禹合到第二放大器的輸入的高損耗環(huán)回(HLLB)路徑；在LME從引入光纖路徑，響應引出OTDR測試信號而接收引出OTDR信號，響應引入OTDR測試信號而接收引入OTDR信號以及響應環(huán)回測試信號而接收環(huán)回信號；以及分析引出OTDR信號、引入OTDR信號和環(huán)回信號，以監(jiān)測光通信系統(tǒng)中的故障。
【權利要求】
1.一種用于光通信系統(tǒng)(100)的中繼器(1、2、…N)，所述中繼器能夠在操作上耦合到相對于給定通信方向的引入光纖路徑和引出光纖路徑，所述中繼器包括: 第一放大器(A),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號； 第二放大器(B),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號；以及第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑(20)，用于將所述第一放大器(A)的輸出耦合到所述第二放大器(B)的輸入，所述第一 HLLB路徑配置成 把來自第一線路監(jiān)測設備(LME) (LME I)并且從所述引出光纖路徑所反射的引出光時域反射(OTDR)測試信號沿引入方向耦合到所述引入光纖路徑， 把來自所述第一 LME(LME I)的引入OTDR測試信號沿引出方向耦合到所述引入光纖路徑，以及 把來自所述第一 LME(LME I)的環(huán)回測試信號沿引入方向耦合到所述引入光纖路徑。
2.如權利要求1所述的中繼器，其中，所述第一HLLB路徑包括: 第一光耦合器(耦合器I)，耦合到所述引出光纖路徑； 第二光耦合器(耦合器2)，耦合到所述引入光纖路徑，所述第二光耦合器(耦合器2)具有稱合到所述第一光稱合器(稱合器I)的第一端口的第一端口 ； 第一選擇性濾波器(濾波器I)，耦合到所述第一光耦合器的第二端口 ； 第二選擇性濾波器(濾波器2)，耦合到所述第二光耦合器的第二端口 ；以及 第三選擇性濾波器(濾波器3)，耦合到所述第二選擇性濾波器(濾波器2)。
3.如權利要求2所述的中繼器，所述中繼器還包括耦合在所述第二選擇性濾波器(濾波器2)與所述第三選擇性濾波器(濾波器3)之間的光衰減器(衰減器I)。
4.如權利要求2所述的中繼器，其中，所述第一和第三選擇性濾波器(濾波器1、濾波器3)配置成反射具有第一波長(X1)的測試信號，以及所述第二選擇性濾波器(濾波器2)配置成反射具有第二波長(λ2)的測試信號。
5.如權利要求4所述的中繼器，其中，所述環(huán)回測試信號和所述引入OTDR測試信號在所述第一波長U1)上提供，以及所述引出OTDR測試信號在所述第二波長(λ2)上提供。
6.一種光通信系統(tǒng)(100),包括: 多個中繼器(1、2、…N)，在操作上耦合以提供光傳輸路徑，各中繼器包括: 第一放大器(A),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號； 第二放大器(B),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號； 第一高損耗環(huán)回(HLLB)路徑(202)，用于將所述第一放大器(A)的輸出耦合到所述第二放大器(B)的輸入； 第二 HLLB路徑(204)，用于將所述第二放大器(B)的輸出耦合到所述第一放大器(A)的輸入， 所述第一和第二 HLLB(202、204)路徑的每個配置成 將從關聯(lián)引出光纖路徑所反射的關聯(lián)引出光時域反射(OTDR)測試信號沿關聯(lián)引入方向耦合到關聯(lián)引入光纖路徑， 將關聯(lián)引入OTDR測試信號沿關聯(lián)引出方向耦合到所述關聯(lián)引入光纖路徑，以及 將關聯(lián)環(huán)回測試信號沿所述關聯(lián)引入方向耦合到所述關聯(lián)引入光纖路徑； 第一線路監(jiān)測設備(LME I)，在操作上耦合到所述光傳輸路徑的第一端，用于分析響應所述關聯(lián)引出OTDR測試信號、所述關聯(lián)引入OTDR測試信號和所述關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過所述第一 HLLB路徑(202)返回給所述第一 LME (LME 1)的信號；以及 第二線路監(jiān)測設備(LME 2)，在操作上耦合到所述光傳輸路徑的第二端，用于分析響應所述關聯(lián)引出OTDR測試信號、所述關聯(lián)引入OTDR測試信號和所述關聯(lián)環(huán)回測試信號而通過所述第二 HLLB路徑(204)返回給所述第二 LME (LME 2)的信號。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二HLLB路徑(202 ；204)的每個包括: 第一光耦合器(耦合器I ;耦合器3)，耦合到所述關聯(lián)引出光纖路徑； 第二光耦合器(耦合器2 ;耦合器4)，耦合到所述關聯(lián)引入光纖路徑，所述第二光耦合器(耦合器2 ;耦合器4)具有耦合到所述第一光耦合器(耦合器I ;耦合器3)的第一端口的第一端口； 第一選擇性濾波器(濾波器1 ;濾波器4)，耦合到所述第一光耦合器(耦合器1 ;耦合器3)的第二端口 ； 第二選擇性濾波器(濾波器2 ;濾波器5)，耦合到所述第二光耦合器(耦合器2 ;耦合器4)的第二端口 ；以及 第三選擇性濾波器(濾波器3 ;濾波器6)，耦合到所述第二選擇性濾波器(濾波器2 ；濾波器5)。
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一和第二HLLB路徑(202 ;204)的每個包括耦合在所述第二選擇性濾波器(濾波器2 ;濾波器5)與所述第三選擇性濾波器(濾波器3 ；濾波器6)之間的光衰減器(衰減器I ;衰減器2)。
9.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一選擇性濾波器(濾波器I;濾波器4)和第三選擇性濾波器(濾波器3 ;濾波器6)配置成反射具有第一波長(λ D的測試信號，以及所述第二選擇性濾波器(濾波器2 ;濾波器5)配置成反射具有第二波長(λ 2)的測試信號。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述關聯(lián)環(huán)回測試信號和所述關聯(lián)引入OTDR測試信號在所述第一波長U1)上提供，以及所述關聯(lián)引出OTDR測試信號在所述第二波長(λ2)上提供ο
11.一種監(jiān)測包括引出光纖路徑和引入光纖路徑的光通信系統(tǒng)(100)的方法，所述方法包括: 將包括引出光時域反射(OTDR)測試信號、引入OTDR測試信號和環(huán)回測試信號的測試信號從線路監(jiān)測設備(LME) (LME 1)傳送到所述引出光纖路徑上； 通過中繼器(1、2、…N)把來自所述引出光纖路徑的所述測試信號的至少一部分耦合到所述引入光纖路徑，所述中繼器包括 第一放大器(A),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號， 第二放大器(B),具有輸入和輸出，并且用于放大光信號，以及 高損耗環(huán)回(HLLB)路徑(202)，用于將所述第一放大器(A)的輸出耦合到所述第二放大器⑶的輸入； 在所述LME(LME 1)從所述引入光纖路徑，響應所述引出OTDR測試信號而接收引出OTDR信號、響應所述引入OTDR測試信號而接收引入OTDR信號以及響應所述環(huán)回測試信號而接收環(huán)回信號；以及分析所述引出OTDR信號、所述引入OTDR信號和所述環(huán)回信號，以便監(jiān)測所述光通信系統(tǒng)(100)中的故障。
12.如權利要求11所述的方法，所述HLLB路徑(202)配置成 在從所述引出光纖路徑反射所述引出OTDR測試信號之后，將所述引出OTDR測試信號沿引入方向耦合到所述引入光纖路徑， 將所述引入OTDR測試信號沿引出方向耦合到所述引入光纖路徑，以及 把來自所述LME的所述環(huán)回測試信號沿引入方向耦合到所述引入光纖路徑。
13.如權利要求12所述的方法，其中，所述HLLB路徑(202)包括: 第一光耦合器(耦合器1)，耦合到所述引出光纖路徑； 第二光耦合器(耦合器2)，耦合到所述引入光纖路徑，所述第二光耦合器(耦合器2)具有稱合到所述第一光稱合器(稱合器I)的第一端口的第一端口 ； 第一選擇性濾波器(濾波器1)，耦合到所述第一光耦合器(耦合器I)的第二端口 ； 第二選擇性濾波器(濾波器2)，耦合到所述第二光耦合器(耦合器2)的第二端口 ；以及 第三選擇性濾波器(濾波器3)，耦合到所述第二選擇性濾波器(濾波器2)。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述HLLB路徑(202)包括耦合在所述第二選擇性濾波器(濾波器2)與所述第三選擇性濾波器(濾波器3)之間的光衰減器(衰減器1)。
15.如權利要求13所述的方法，其中，所述第一選擇性濾波器(濾波器1)和第三選擇性濾波器(濾波器3)配置成反射具有第一波長(X1)的測試信號，以及所述第二選擇性濾波器(濾波器2)配置成反射具有第二波長(λ2)的測試信號。
【文檔編號】H04B10/071GK103973363SQ201410043460
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權日:2013年1月30日
【發(fā)明者】H.張 申請人:泰科電子海底通信有限責任公司