基于波長(zhǎng)掃描窄線寬otdr的pon監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)包括：窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)OTDR、1xN光開關(guān)裝置、復(fù)用器、無(wú)源終端濾波器和網(wǎng)絡(luò)管理中心。本發(fā)明無(wú)源終端濾波器與窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)相配合，不同的網(wǎng)絡(luò)終端具有不同的特定的反射中心波長(zhǎng)，不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端用戶進(jìn)行識(shí)別，而且提高動(dòng)態(tài)范圍和定位精度，不會(huì)造成故障的誤判；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與診斷，并具備預(yù)警和故障定位功能；同時(shí)，系統(tǒng)安裝不需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的線路和模塊作任何改動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能穩(wěn)定、易于工業(yè)化生產(chǎn)，是具有較高性價(jià)比的全程光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON監(jiān)控技術(shù)，尤其涉及一種基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本世紀(jì)初以來(lái)，基于無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)的光纖接入網(wǎng)建設(shè)成為提高社會(huì)信息化水平和運(yùn)行效率、推動(dòng)電信技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速健康發(fā)展、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)的重要手段，“光纖入戶”工程開始在全球范圍內(nèi)全面推開。因涉及對(duì)電信網(wǎng)最基礎(chǔ)層面的全面改造，其市場(chǎng)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿κ志薮?。隨著光纖入戶產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與用戶數(shù)的迅速增長(zhǎng)，分光器和光接點(diǎn)大量增加所帶來(lái)的光網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)問(wèn)題對(duì)運(yùn)營(yíng)商形成巨大壓力。
[0003]無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON包括多個(gè)鏈路，每一個(gè)鏈路中，采用光線路終端連接至主干線，主干線連接至分光器，由分光器分成多個(gè)分支路，多個(gè)分支路直接連接至網(wǎng)絡(luò)終端的各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，或者分支路再經(jīng)過(guò)次級(jí)分光器分成次分支路，然后連接至各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元?，F(xiàn)有的網(wǎng)管技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方式是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)路管理原理，存在如下嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的突出問(wèn)題:1、線路故障只有在用戶報(bào)案或出現(xiàn)通信中斷告警的情況下才能被發(fā)現(xiàn)，而不能在通信尚未中斷而線路已出現(xiàn)明顯劣化趨勢(shì)的情況下進(jìn)行預(yù)警并及時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的維護(hù)。2、不能給出故障的類型和確切位置，需投入大量配備各類昂貴專業(yè)光學(xué)儀表的工程技術(shù)人員和車輛采用分段測(cè)試方式對(duì)故障進(jìn)行排查和修復(fù)。需進(jìn)行大量無(wú)效測(cè)量以找出故障段和故障點(diǎn)，形成巨額的網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)成本，直接阻礙用戶網(wǎng)絡(luò)使用成本的降低。3、對(duì)故障線路進(jìn)行排查和修復(fù)所需時(shí)間較長(zhǎng)，效率很低，極易造成用戶對(duì)光纖接入技術(shù)的不良感知，并進(jìn)而影響光纖到戶技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0004]針對(duì)目前光分配網(wǎng)特點(diǎn)，迅速推出能夠?qū)饩W(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與診斷，具備預(yù)警和故障定位功能，并具有較高性價(jià)比的系統(tǒng)技術(shù)與配套產(chǎn)品是國(guó)際范圍內(nèi)光纖入戶產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的迫切需要，具有良好的國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景。
[0005]現(xiàn)有的PON網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)一般都采用融入光時(shí)域反射計(jì)OTDR的集中式監(jiān)控方式，將光時(shí)域反射計(jì)OTDR設(shè)在局方光線路終端OLT處，通過(guò)瑞利反射和菲涅爾反射原理來(lái)檢測(cè)監(jiān)控主干線和分支路的鏈路狀況。若出現(xiàn)故障點(diǎn)，OTDR設(shè)備能及時(shí)準(zhǔn)確的分析出故障原因和故障點(diǎn)位置。從而解決了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中無(wú)法對(duì)故障快速定位以及需要用戶暫時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)才能進(jìn)行監(jiān)控的缺點(diǎn)。按照測(cè)試信號(hào)的傳輸路徑不同，集中式監(jiān)控模式可以被分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)P2MP模式和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)P2P模式。
[0006]P2MP模式指OTDR發(fā)出的測(cè)試信號(hào)在經(jīng)過(guò)分光器后，以廣播的方式進(jìn)入所有的配線分支，形成一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，此模式的不足主要表現(xiàn)為一下兩點(diǎn):(I)、根據(jù)P2MP原理，測(cè)試信號(hào)需要經(jīng)過(guò)分光器，然而，一個(gè)1:32的分光器會(huì)帶來(lái)約15dB的衰減，從而導(dǎo)致功率降低，影響檢測(cè)性能。為了消除測(cè)試信號(hào)衰減帶來(lái)的不利影響，就必須增大OTDR的動(dòng)態(tài)范圍。但是這種方法不僅增加了盲區(qū)大小，還增加了 OTDR成本。(2)、由于同時(shí)檢測(cè)多條配線分支，所以最終得到的曲線是OTDR對(duì)各鏈路進(jìn)行測(cè)試得到的曲線疊加。在這種情況下，當(dāng)兩個(gè)ONU各自得到的OLT的距離相近時(shí)，從疊加曲線上很難分辨出各自的測(cè)試曲線，從而增加了光纖鏈路診斷和故障定位難度，為了避免這類問(wèn)題，需要在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)就保證每個(gè)ONU到OLT的距離互不相同，增加了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性。此外，某些鏈路上的故障在經(jīng)過(guò)曲線疊加之后，可能被其他鏈路的測(cè)試曲線活著噪聲信號(hào)淹沒，這將導(dǎo)致技術(shù)人員或監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)鏈路狀況造成的誤判。
[0007]P2P模式是指OTDR所發(fā)出的測(cè)試信號(hào)在同一時(shí)刻只對(duì)一條鏈路進(jìn)行監(jiān)控，從而在OLT于OUN之間形成一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。P2P結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于使OTDR發(fā)出的測(cè)試信號(hào)繞過(guò)激光器，并根據(jù)光開關(guān)的選擇進(jìn)入待測(cè)鏈路。由于測(cè)試信號(hào)在傳輸過(guò)程中不經(jīng)過(guò)分光器，所以其功率不會(huì)受到很大的衰減，不會(huì)影響系統(tǒng)的監(jiān)控性能。這種模式的不足主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:(I)、由于在遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN增加了有源器件(如光開關(guān)、單片機(jī)等)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的概率有所增加，并且不利于環(huán)保節(jié)能。另外，為了保證RN無(wú)源性，在RN處不能安裝功能設(shè)備，技術(shù)人員需要考慮有源器件的遠(yuǎn)程供電和控制方式。(2)、由于系統(tǒng)每次只對(duì)一條鏈路進(jìn)行監(jiān)控，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中ONU的數(shù)量較大時(shí)，系統(tǒng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控的時(shí)間較長(zhǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基于OTDR的PON網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)目前光分配網(wǎng)的特點(diǎn)，提出了一種能夠?qū)饩W(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與診斷，具備預(yù)警和故障定位功能的全程光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，本系統(tǒng)安裝不需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的線路和模塊作任何改動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能穩(wěn)定、易于工業(yè)化生產(chǎn)、具有較高性價(jià)比等特點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)。
[0010]無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON包括N個(gè)鏈路，每一個(gè)鏈路包括:主干線、分光器、分支路和光網(wǎng)絡(luò)單元；其中，光線路終端連接至主干線，主干線連接至分光器，由分光器分成多個(gè)分支路，每一個(gè)分支路的末端直接通過(guò)終端連接器連接至網(wǎng)絡(luò)終端的光網(wǎng)絡(luò)單元，或者分支路再經(jīng)過(guò)次級(jí)分光器分成多個(gè)次級(jí)的分支路，然后分支路的末端分別通過(guò)終端連接器連接至光網(wǎng)絡(luò)單元，其中，N為自然數(shù)，且NS 2。
[0011]本發(fā)明的基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)包括:窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)0TDR、lxN光開關(guān)裝置、復(fù)用器、無(wú)源終端濾波器和網(wǎng)絡(luò)管理中心；其中，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR經(jīng)IxN光開關(guān)裝置與PON的N個(gè)鏈路相連接；在每一個(gè)鏈路中的主干線的前端設(shè)置復(fù)用器；在每一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的前端設(shè)置無(wú)源終端濾波器；窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出波長(zhǎng)可調(diào)諧的監(jiān)控信號(hào)，通過(guò)IxN光開關(guān)裝置選擇輸入N個(gè)鏈路中的一個(gè)；復(fù)用器將監(jiān)控信號(hào)與光線路終端的通信信號(hào)耦合至主干線；經(jīng)分光器后輸入至各個(gè)分支路，分支路的末端通過(guò)無(wú)源終端濾波器連接至光網(wǎng)絡(luò)單元；窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出的監(jiān)控信號(hào)的波段與通信信號(hào)的波段不重疊；每一個(gè)無(wú)源終端濾波器具有一個(gè)在監(jiān)控信號(hào)波段內(nèi)的特定的反射中心波長(zhǎng)，無(wú)源終端濾波器將通信信號(hào)透過(guò)，將特定的反射中心波長(zhǎng)的監(jiān)控信號(hào)反射，并將其他波段的監(jiān)控信號(hào)損耗掉；同一個(gè)鏈路中的各個(gè)無(wú)源終端濾波器的特定的反射中心波長(zhǎng)均不相同；從網(wǎng)絡(luò)終端反射回來(lái)的監(jiān)控信號(hào)，由窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)OTDR進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理中心。
[0012]窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)包括:分布式反饋DFB激光器陣列組件、波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)生器、定向耦合器、前端連接器、高靈敏度探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、中心控制系統(tǒng)；其中，分布式反饋激光器陣列組件通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧端口組連接波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)制信號(hào)輸入端連接信號(hào)發(fā)生器，通過(guò)光纖輸出端連接至定向耦合器的第一端口 ；波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)通過(guò)激光器陣列端口組連接分布式反饋激光器陣列組件，通過(guò)控制端口組連接中心控制系統(tǒng)；中心控制系統(tǒng)連接至信號(hào)發(fā)生器，控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載至分布式反饋激光器陣列組件，輸出監(jiān)控信號(hào)；中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)控制DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)；監(jiān)控信號(hào)由第一端口輸入定向耦合器，經(jīng)第二端口輸出至前端連接器，入射至IxN光開關(guān)裝置，經(jīng)由一個(gè)鏈路后，至無(wú)源終端濾波器發(fā)生反射；反射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)前端連接器和定向耦合器；由定向耦合器的第三端口入射至高靈敏度探測(cè)器，并轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)輸出；通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入至中心控制系統(tǒng)；中心控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集與處理，并將結(jié)果輸出至網(wǎng)絡(luò)管理中心。
[0013]窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR產(chǎn)生的監(jiān)控信號(hào)的波段遠(yuǎn)離通信信號(hào)的波段，因此不會(huì)對(duì)通信信號(hào)產(chǎn)生干擾，使得監(jiān)控系統(tǒng)可以在不中斷通信的情況下，進(jìn)行對(duì)鏈路的實(shí)時(shí)監(jiān)控；輸出波長(zhǎng)可調(diào)諧，使得監(jiān)控信號(hào)能夠與無(wú)源終端濾波器實(shí)現(xiàn)精確的匹配應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高精度定位、大動(dòng)態(tài)范圍的監(jiān)控。設(shè)置在PON的網(wǎng)絡(luò)終端的每一個(gè)無(wú)源終端濾波器，對(duì)于監(jiān)控信號(hào)波段內(nèi)的一個(gè)特定的波長(zhǎng)具有高反射率，其他的監(jiān)控信號(hào)損耗掉，而對(duì)通信信號(hào)具有高透射率，一個(gè)鏈路內(nèi)的無(wú)源終端濾波器的特定的反射中心波長(zhǎng)均不相同，從而通過(guò)反射回來(lái)的反射中心波長(zhǎng)，能夠區(qū)分反射的分支路，用以對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行用戶識(shí)別；同時(shí)，對(duì)該監(jiān)控信號(hào)具有放大作用，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)隔離其他監(jiān)控信號(hào)，防止其對(duì)用戶端設(shè)備進(jìn)行干擾。在網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)置無(wú)源終端濾波器，使得能夠在不改變?nèi)魏瓮ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下，快速改造成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
[0014]窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR通過(guò)IxN光開關(guān)裝置與PON相連接，通過(guò)IxN光開關(guān)裝置選擇，將監(jiān)控信號(hào)輸入至N條鏈路中的一條鏈路，極大可能的對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的可控范圍進(jìn)行擴(kuò)展，從而使來(lái)自光線路終端OLT的海量光纖共享一臺(tái)監(jiān)控終端。
[0015]復(fù)用器將來(lái)自窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的監(jiān)控信號(hào)，與光線路終端的通信信號(hào)低損耗地耦合至主干線的信號(hào)傳輸光纖，并將返回的監(jiān)控信號(hào)分離出來(lái)。
[0016]網(wǎng)絡(luò)管理中心根據(jù)窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的監(jiān)控和診斷結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)有劣化趨勢(shì)的線路和故障點(diǎn)進(jìn)行可視化標(biāo)注、生成技術(shù)報(bào)告和分級(jí)告警處理等功能。
[0017]本發(fā)明對(duì)光網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與診斷，具備預(yù)警和故障定位功能，測(cè)試信號(hào)波長(zhǎng)不會(huì)對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生干擾；并且，監(jiān)控路徑量大、有源器件少、系統(tǒng)安裝不要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的線路和模塊作任何改動(dòng)；同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用戶安裝成本低廉、性能穩(wěn)定、易于工業(yè)化生廣、聞性價(jià)比聞等優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控方法。
[0019]本發(fā)明的基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控方法，包括以下步驟:
[0020]I)窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出波長(zhǎng)可調(diào)諧的監(jiān)控信號(hào)；
[0021]2) IxN光開關(guān)裝置選擇N個(gè)鏈路中的一個(gè)，將監(jiān)控信號(hào)輸入至一個(gè)鏈路；
[0022]3)復(fù)用器將光線路終端的通信信號(hào)與監(jiān)控信號(hào)耦合至主干線；
[0023]4)監(jiān)控信號(hào)和通信信號(hào)從主干線經(jīng)分光器后輸入至各個(gè)分支路，傳輸至網(wǎng)絡(luò)終端的無(wú)源終端濾波器；
[0024]5)無(wú)源終端濾波器將通信信號(hào)透過(guò)，通信信號(hào)傳輸至光網(wǎng)絡(luò)單元，無(wú)源終端濾波器將特定的反射中心波長(zhǎng)的信號(hào)反射回，并將其他波段的信號(hào)損耗掉；
[0025]6)反射回的信號(hào)經(jīng)復(fù)用器返回窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧0TDR，進(jìn)行信號(hào)采集與處理，通過(guò)特定的反射中心波長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行識(shí)別，并將結(jié)果傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理中心；
[0026]7)網(wǎng)絡(luò)管理中心對(duì)有劣化趨勢(shì)的線路和故障點(diǎn)進(jìn)行可視化標(biāo)注、生成技術(shù)報(bào)告和分級(jí)告警處理。
[0027]其中，在步驟I)中，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出監(jiān)控信號(hào)，包括以下步驟:
[0028]a)中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)經(jīng)激光器陣列端口組，設(shè)定DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)；
[0029]b)中心控制系統(tǒng)控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生探測(cè)電脈沖信號(hào)，經(jīng)調(diào)制信號(hào)輸入端輸入至DFB激光器陣列組件，輸出監(jiān)控信號(hào)；
[0030]c)DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)由第一端口輸入定向耦合器，經(jīng)第二端口輸出至前端連接器，入射至IxN光開關(guān)裝置。
[0031]其中，在步驟a)中，中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)經(jīng)激光器陣列端口組，控制DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)，包括以下步驟:
[0032]1.中心控制系統(tǒng)經(jīng)波長(zhǎng)設(shè)定輸入端向波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)輸入波長(zhǎng)選擇指令λ，其中入=入i+入t ;
[0033]i1.選擇開關(guān)裝置根據(jù)波長(zhǎng)選擇指令選擇在室溫下激射波長(zhǎng)λ i與λ最接近的第i個(gè)DFB激光器為工作狀態(tài)，并設(shè)定管芯選擇指令，將管芯選擇指令經(jīng)η個(gè)管芯選擇輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，使得第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)；
[0034]ii1.同時(shí)，溫度監(jiān)控裝置根據(jù)XtS定制冷電阻的工作電壓指令，經(jīng)制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，調(diào)諧第i個(gè)DFB激光器的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)，并通過(guò)經(jīng)測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端的測(cè)溫電阻反饋回的阻值數(shù)據(jù)對(duì)λ t進(jìn)行調(diào)控；
[0035]iv.波長(zhǎng)監(jiān)控裝置對(duì)經(jīng)輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端的DFB激光器陣列組件反饋回的波長(zhǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并將測(cè)得的實(shí)際DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)信息經(jīng)監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端反饋給中心控制系統(tǒng)，其中，λ i為DFB激光器陣列中第i個(gè)DFB激光器在室溫下激射波長(zhǎng)，λ t為該DFB激光器隨溫度漂移的波長(zhǎng)。
[0036]在步驟6)中，波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR對(duì)反射回的信號(hào)進(jìn)行采集與處理，包括以下步驟:
[0037]a)反射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)前端連接器和定向耦合器，由定向耦合器的第三端口入射至高靈敏度探測(cè)器，并轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)輸出；
[0038]b)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入至中心控制系統(tǒng)；
[0039]c)中心控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集與處理，并將數(shù)據(jù)輸出至網(wǎng)絡(luò)管理中心。
[0040]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0041]I)采用窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)，具有大的動(dòng)態(tài)范圍，監(jiān)控信號(hào)通過(guò)分光器后仍能識(shí)別分支路末端的用戶；
[0042]2)各個(gè)無(wú)源終端濾波器的具有特定的反射中心波長(zhǎng)，支路曲線疊加后仍能識(shí)別各個(gè)用戶端，在出現(xiàn)故障的時(shí)候不會(huì)造成故障的誤判；
[0043]3)使用有源器件少，系統(tǒng)安裝不需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的線路和模塊作任何改動(dòng)，降低用戶安裝成本；
[0044]4)網(wǎng)絡(luò)管理中心具有自動(dòng)隱患預(yù)警、自動(dòng)故障告警以及自動(dòng)故障定位等功能；
[0045]5)復(fù)用器將光線路終端的通信信號(hào)與監(jiān)控信號(hào)耦合，OTDR監(jiān)控信號(hào)的波段遠(yuǎn)離無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)的通信信號(hào)的波段，不會(huì)對(duì)通信信號(hào)產(chǎn)生干擾；
[0046]6)采用IxN光開關(guān)裝置，OTDR能盡可能的擴(kuò)大監(jiān)控路徑量等。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1為本發(fā)明的基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2為本發(fā)明的窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖3為本發(fā)明的窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)的分布式反饋激光器陣列組件的不意圖；
[0050]圖4為本發(fā)明的無(wú)源終端濾波器的實(shí)施例一的示意圖，其中，(a)為結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為原理圖；
[0051]圖5為本發(fā)明的無(wú)源終端濾波器的實(shí)施例二的示意圖，其中，(a)為結(jié)構(gòu)示意圖，(b)為原理圖；
[0052]圖6為具體監(jiān)控一個(gè)鏈路的監(jiān)控結(jié)果圖，其中，(a)為分支路的連接圖，(b)為傳統(tǒng)的監(jiān)控結(jié)果圖，(C)至(f)為采用本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)得到的監(jiān)控結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0054]無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON包括N個(gè)鏈路LI?LN，每一個(gè)鏈路包括:主干線MC、分光器0P、分支路DC和光網(wǎng)絡(luò)單元ONU ;其中，光線路終端OLT連接至主干線，主干線連接至分光器，由分光器分成多個(gè)分支路，每一個(gè)分支路的末端直接通過(guò)終端連接器連接至網(wǎng)絡(luò)終端的光網(wǎng)絡(luò)單元，或者分支路再經(jīng)過(guò)次級(jí)分光器分成多個(gè)次級(jí)的分支路，然后分支路的末端分別通過(guò)終端連接器TC連接至光網(wǎng)絡(luò)單元，其中，N為自然數(shù)，且彡2，如圖1所示。
[0055]如圖1所示，本發(fā)明的基于波長(zhǎng)掃描窄線寬OTDR的PON監(jiān)控系統(tǒng)包括:窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)l、lxN光開關(guān)裝置2、復(fù)用器3、無(wú)源終端濾波器4和網(wǎng)絡(luò)管理中心5 ;其中，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR經(jīng)IxN光開關(guān)裝置2與PON的N個(gè)鏈路LI?LN相連接；在每一個(gè)鏈路中的主干線MC的前端設(shè)置復(fù)用器3 ;在每一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU的前端設(shè)置無(wú)源終端濾波器4，無(wú)源終端濾波器4內(nèi)置在終端連接器TC內(nèi)；窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出波長(zhǎng)可調(diào)諧的監(jiān)控信號(hào)，通過(guò)IxN光開關(guān)裝置2選擇輸入N個(gè)鏈路中的一個(gè)；復(fù)用器3將監(jiān)控信號(hào)與光線路終端OLT的通信信號(hào)耦合至主干線MC ;經(jīng)分光器OP后輸入至各個(gè)分支路DC，分支路DC的末端通過(guò)無(wú)源終端濾波器4連接至光網(wǎng)絡(luò)單元ONU ;窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出的監(jiān)控信號(hào)的波段遠(yuǎn)離通信信號(hào)的波段；從網(wǎng)絡(luò)終端反射回來(lái)的監(jiān)控信號(hào)，由窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)OTDR進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理中心5。
[0056]如圖2所示，本實(shí)施例的窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)包括:分布式反饋激光器陣列組件11、波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12、信號(hào)發(fā)生器13、定向耦合器14、前端連接器15、無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)Ρ0Ν、高靈敏度探測(cè)器17、信號(hào)調(diào)理電路18、模數(shù)轉(zhuǎn)換器19、中心控制系統(tǒng)10 ;其中，DFB激光器陣列組件11通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧端口組連接波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12，通過(guò)調(diào)制信號(hào)輸入端D連接信號(hào)發(fā)生器13，通過(guò)光纖輸出端114連接至定向耦合器14的第一端口 141 ;波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12通過(guò)激光器陣列端口組連接DFB激光器陣列組件11，通過(guò)控制端口組連接中心控制系統(tǒng)10 ;中心控制系統(tǒng)10連接至信號(hào)發(fā)生器13，控制信號(hào)發(fā)生器13產(chǎn)生探測(cè)電脈沖信號(hào)經(jīng)調(diào)制信號(hào)輸入端D傳輸至DFB激光器陣列組件11，輸出監(jiān)控信號(hào)；中心控制系統(tǒng)10通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12控制DFB激光器陣列組件11的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)；監(jiān)控信號(hào)由第一端口141輸入定向耦合器14，經(jīng)第二端口 142輸出至前端連接器15，入射至IxN光開關(guān)裝置，經(jīng)由一個(gè)鏈路后，至無(wú)源終端濾波器發(fā)生反射；反射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)前端連接器15和定向耦合器14 ;由定向耦合器的第三端口 143入射至高靈敏度探測(cè)器17，并轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)輸出；通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路18和模數(shù)轉(zhuǎn)換器19，輸入至中心控制系統(tǒng)10 ;中心控制系統(tǒng)10進(jìn)行信號(hào)采集與處理，并將數(shù)據(jù)輸出至網(wǎng)絡(luò)管理中心5。
[0057]如圖3所示，每一個(gè)DFB激光器陣列組件包括:m個(gè)DFB激光器DFB1?DFBm、伺服電路111、mX I合波器112、半導(dǎo)體光放大器113、波長(zhǎng)調(diào)諧端口組、調(diào)制信號(hào)輸入端D和光纖輸出端114 ;其中，m個(gè)DFB激光器DFB1 ?DFBm在室溫下的激射波長(zhǎng)分別為λ” λ2、…、λ m ;波長(zhǎng)調(diào)諧端口組包括η個(gè)管芯選擇輸入端Ctl?Clr1、制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入端CT1、測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出端Ct。、輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸出端CM、半導(dǎo)體光放大器數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入端Cpi和輸出功率監(jiān)控輸出端CP。；伺服電路111根據(jù)經(jīng)Cc^Clri輸入的管芯選擇指令[Atl, A1, - ,AnJ,使m個(gè)DFB激光器中的第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)；處于工作狀態(tài)的DFB激光器的溫度通過(guò)伺服電路，經(jīng)測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出端Ct。輸出至波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12 ;來(lái)自波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)的制冷電阻工作電壓指令經(jīng)制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸入端CTi，通過(guò)伺服電路111輸入至處于工作狀態(tài)的第i個(gè)DFB激光器；經(jīng)輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸出端Cm將處于工作狀態(tài)的第i個(gè)DFB激光器的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)反饋給波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12 ；m個(gè)DFB激光器組成陣列，經(jīng)mX I合波器112連接至半導(dǎo)體光放大器113 ;半導(dǎo)體光放大器113連接至光纖輸出端114 ;其中，m為>2的自然數(shù)，η為自然數(shù)且η彡log2m, i為自然數(shù)且I彡i彡m。
[0058]如圖2所示，波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12包括選擇開關(guān)裝置S、溫度監(jiān)控裝置T、波長(zhǎng)監(jiān)控裝置M、激光器陣列端口組和控制端口組Btl?B3 ;其中，激光器陣列端口組與波長(zhǎng)調(diào)諧端口組相對(duì)應(yīng)連接，與DFB激光器陣列組件進(jìn)行通信，包括η個(gè)管芯選擇輸出端Atl?Alr1、制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端At。、測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端AT1、輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端AM、半導(dǎo)體光放大器數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端AP。和輸出功率監(jiān)控模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端Api ;控制端口組Btl?B3負(fù)責(zé)與中心控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，包括波長(zhǎng)設(shè)定輸入端Btl、監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端B1、輸出功率設(shè)定輸入端B2和監(jiān)控功率輸出端B3 ;來(lái)自中心控制系統(tǒng)的波長(zhǎng)選擇指令λ (λ = λ j+At)經(jīng)波長(zhǎng)設(shè)定輸入端輸入Btl ;選擇開關(guān)裝置S根據(jù)波長(zhǎng)選擇指令，選擇在室溫下激射波長(zhǎng)λ i與λ最接近的第i個(gè)DFB激光器為工作狀態(tài)，并設(shè)定管芯選擇指令[Atl, A1,…，An_J，將管芯選擇指令經(jīng)η個(gè)管芯選擇輸出端A0?Alri傳輸至DFB激光器陣列組件，使得第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)；同時(shí)，溫度監(jiān)控裝置T根據(jù)XtS定制冷電阻的工作電壓指令，經(jīng)制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端At。傳輸至DFB激光器陣列組件，調(diào)諧第i個(gè)DFB激光器的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)，并通過(guò)經(jīng)測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端ATi的測(cè)溫電阻反饋回的阻值數(shù)據(jù)對(duì)λ t進(jìn)行調(diào)控；DFB激光器陣列組件反饋回的波長(zhǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端K輸入，由波長(zhǎng)監(jiān)控裝置M進(jìn)行處理分析；并將測(cè)得的實(shí)際DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)信息經(jīng)監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端B1反饋給中心控制系統(tǒng)10 ;同時(shí)，功率監(jiān)控裝置P根據(jù)經(jīng)輸出功率設(shè)定輸入端B2輸入的輸出功率設(shè)定指令，給出半導(dǎo)體光放大器輸出功率指令，經(jīng)半導(dǎo)體光放大器數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端AP。傳輸至DFB激光器陣列組件，并根據(jù)經(jīng)輸出功率監(jiān)控模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端Api反饋回的實(shí)際輸出功率值進(jìn)行調(diào)整，并將輸出功率控制的結(jié)果經(jīng)監(jiān)控功率輸出端B3反饋給中心控制裝置其中，λ = λ i+ λ t，λ i為DFB陣列中第i個(gè)DFB激光器在室溫下激射波長(zhǎng)，λ t為該DFB激光器隨溫度漂移的波長(zhǎng)。
[0059]波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)12通過(guò)監(jiān)控并調(diào)控處于工作狀態(tài)的DFB激光器的發(fā)光管芯的溫度，可以使其輸出波長(zhǎng)發(fā)生約0.lnm/°C的改變，并可對(duì)管芯溫度在10°C?50°C范圍內(nèi)進(jìn)行精度為0.10C的設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)約4nm的DFB激光器輸出波長(zhǎng)調(diào)諧，整個(gè)DFB激光器陣列組件I的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍約40nm，調(diào)諧精度0.0lnm。
[0060]DFB激光器陣列組件I包括12個(gè)DFB激光器，在室溫下激射波長(zhǎng)分別為1530.33nm>1533.47nm>1536.6lnm> 1539.77nm、1542.94nm>1546.12nm>1549.32nm、1552.52nm、1555.75nm、1558.98nm、1562.23nm 和 1565.50nm ;均為獨(dú)立封裝的 14 管腳 DFB激光器，每一獨(dú)立封裝的DFB激光器包括背光檢測(cè)器件、測(cè)溫電阻、制冷電阻TEC和發(fā)光管芯。由于m = 12, η彡log2m,則η = 4,4個(gè)管芯選擇輸出端Atl?A3。中心控制系統(tǒng)10為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA。
[0061]通信信號(hào)的波段在850nm、1310nm和1550nm，監(jiān)控信號(hào)在1650nm波段(1640?1660nm)，監(jiān)控信號(hào)的波段遠(yuǎn)離通信信號(hào)的波段。
[0062]實(shí)施例一
[0063]如圖4(a)所示，本實(shí)施例的無(wú)源終端濾波器包括:光纖包層41、光纖纖芯42、布拉格光纖光柵43和閃耀光纖光柵44 ;其中，光纖包層41包裹光纖纖芯42 ;布拉格光纖光柵43和閃耀光纖光柵44分別刻在光纖纖芯42上，布拉格光纖光柵43位于閃耀光纖光柵44之前。根據(jù)公式λ b = 2nrff Λ，其中，λ b為布拉格波長(zhǎng)，Iieiff為模式有效折射率，A為布拉格光纖光柵周期，改變模式有效折射率neff或布拉格光纖光柵周期Λ，都可以改變布拉格光纖光柵的布拉格波長(zhǎng)Xb。通過(guò)改變模式有效折射率neff或布拉格光纖光柵周期Λ，使得每一個(gè)布拉格光纖光柵43具有不同的布拉格波長(zhǎng),經(jīng)布拉格光纖光柵后,只有布拉格波長(zhǎng)的信號(hào)反射，其余的信號(hào)透過(guò)，因此反射信號(hào)具有特定的反射中心波長(zhǎng)，即布拉格波長(zhǎng)，作為網(wǎng)絡(luò)終端的標(biāo)識(shí)；通過(guò)設(shè)計(jì)閃耀光纖光柵的傾斜角Θ和折射率，使得監(jiān)控信號(hào)的波段被耦合近光纖包層內(nèi)，從而閃耀光纖光柵對(duì)監(jiān)控信號(hào)的波段具有高損耗率，將透過(guò)布拉格光纖光柵的監(jiān)控信號(hào)全部損耗掉，從而僅有通信信號(hào)透過(guò)，傳輸至網(wǎng)絡(luò)終端的光網(wǎng)絡(luò)單元。
[0064]如圖4(b)所示，入射至無(wú)源終端濾波器的入射信號(hào)包括波長(zhǎng)為λ。的通信信號(hào)、波長(zhǎng)為布拉格光纖光柵的布拉格波長(zhǎng)λ η的監(jiān)控信號(hào)，以及其他波長(zhǎng)λ other的監(jiān)控信號(hào)。入射信號(hào)進(jìn)入布拉格光纖光柵43，波長(zhǎng)為布拉格波長(zhǎng)λη的監(jiān)控信號(hào)被反射回OTDR，其余的信號(hào)進(jìn)入閃耀光纖光柵44后，在監(jiān)控信號(hào)波段的其他監(jiān)控信號(hào)Xrthw以及少量透射的λη被耦合進(jìn)入光纖包層41內(nèi)，最后從無(wú)源終端濾波器4輸出的信號(hào)只為通信用信號(hào)λ0。
[0065]此外，用布拉格光纖光柵43的反射光來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OTDR菲涅耳反射點(diǎn)作為用戶識(shí)別，可以提高窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的動(dòng)態(tài)范圍。可提升的動(dòng)態(tài)范圍滿足下面的公式:
[0066]Drise = 1log (Y )+13.98 (I)
[0067]其中，Y為布拉格光纖光柵對(duì)λ ^的反射率,若布拉格光纖光柵的反射率Y為90%，帶入公式(I)可得，可提升13.52dB動(dòng)態(tài)范圍。
[0068]實(shí)施例二
[0069]如圖5(a)所示，本實(shí)施例的無(wú)源終端濾波器包括:光纖包層41、光纖纖芯42、閃耀相移光柵45和介質(zhì)薄膜46 ;其中，光纖包層41包裹光纖纖芯42 ;閃耀相移光柵46刻在光纖纖芯42上；末端設(shè)置介質(zhì)薄膜46 ;閃耀相移光柵45由于光柵折射率突變產(chǎn)生相移作用，對(duì)監(jiān)控信號(hào)的特定的波長(zhǎng)具有透射作用，而對(duì)其他波段的監(jiān)控信號(hào)具有高損耗率；介質(zhì)薄膜46對(duì)通信信號(hào)的波段具有高透射率，而對(duì)監(jiān)控信號(hào)的波段具有高反射率。通過(guò)設(shè)計(jì)閃耀相移光柵45的光柵折射率突變從而對(duì)于某一特定波長(zhǎng)具有相移作用，使得入射信號(hào)至無(wú)源終端濾波器后，特定的波長(zhǎng)的監(jiān)控信號(hào)反射，其他波段損耗掉，只有通信信號(hào)透過(guò)，傳輸至網(wǎng)絡(luò)終端的光網(wǎng)絡(luò)單元，從而使得網(wǎng)絡(luò)終端具有特定的反射中心波長(zhǎng)，作為網(wǎng)絡(luò)終端的標(biāo)識(shí)。
[0070]如圖5(b)所示，入射至無(wú)源終端濾波器的入射信號(hào)包括波長(zhǎng)為λ。的通信信號(hào)、波長(zhǎng)為閃耀相移光柵的透射波長(zhǎng)λ η的監(jiān)控信號(hào)，以及其他監(jiān)控信號(hào)入射信號(hào)進(jìn)入閃耀相移光柵45時(shí)，除透射波長(zhǎng)λ η以外的其他監(jiān)控信號(hào)λ other由于閃耀相移光柵45的作用，被稱合進(jìn)光纖包層41中損耗掉,只能透過(guò)λ。和λ η ; λ。和λ η通過(guò)介質(zhì)薄膜46時(shí)，由于介質(zhì)薄膜46對(duì)通信信號(hào)的波段具有高透射率，對(duì)監(jiān)控信號(hào)的波段具有高反射率，所以入η被反射回，最后只有通信信號(hào)λ 0從無(wú)源終端濾波器4輸出。
[0071]此外，用介質(zhì)薄膜的反射來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的OTDR菲涅耳反射點(diǎn)作為用戶點(diǎn)識(shí)別，可以提高窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的動(dòng)態(tài)范圍?？商嵘膭?dòng)態(tài)范圍同樣滿足公式(1)，其中，Y為介質(zhì)薄膜對(duì)1650nm波段的反射率。若介質(zhì)薄膜的反射率Y為99%，帶入公式(I)可得，可提升13.94dB動(dòng)態(tài)范圍。
[0072]綜上所述，無(wú)源終端濾波器內(nèi)置于終端連接器TC中，對(duì)某一特定波長(zhǎng)的監(jiān)控信號(hào)具有高反射率、對(duì)其他監(jiān)控信號(hào)具有高損耗率且對(duì)通信信號(hào)波段(850nm/1310nm/1550nm)具有高透射率的光纖器件，與窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)相配合，監(jiān)控信號(hào)中的特定波長(zhǎng)反射回0TDR，進(jìn)行用戶識(shí)別，并且對(duì)該監(jiān)控信號(hào)具有放大作用，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)隔離其他監(jiān)控信號(hào)防止其對(duì)用戶端設(shè)備進(jìn)行干擾。
[0073]監(jiān)控系統(tǒng)采用實(shí)施例二的無(wú)源終端濾波器，對(duì)PON進(jìn)行監(jiān)控，以監(jiān)控第一鏈路為例。第一鏈路包括M個(gè)分支路，每個(gè)無(wú)緣終端濾波器具有特定的反射中心波長(zhǎng)λ λΜ(均在1650nm波段內(nèi))，M為自然數(shù)，且彡2。復(fù)用器3采用熔燒拉錐型的接入復(fù)用器；1χΝ光開關(guān)裝置2是機(jī)械式光開關(guān)。
[0074]窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR輸出的監(jiān)控信號(hào)為X1?λ M輪詢，用以分別識(shí)別各分支路；經(jīng)IxN光開關(guān)裝置2選擇將監(jiān)控信號(hào)接入第一鏈路LI ;復(fù)用器3將光線路終端的通信信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)耦合至主干路，經(jīng)分光器輸入至分支路；無(wú)源終端濾波器4將90%以上的監(jiān)控信號(hào)反射回監(jiān)控終端，大幅提高窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的動(dòng)態(tài)范圍和定位精度，并且監(jiān)控信號(hào)不會(huì)進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)單元ONU內(nèi)，起到了光隔離器的作用。
[0075]如圖6(a)所示，第一鏈路中包括3個(gè)分支路(Μ = 3)，分別具有特定的反射中心波長(zhǎng)λ P λ 2和λ 3，末端分別連接光網(wǎng)絡(luò)單元ONUl?0NU3，與窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的距離分別為L(zhǎng)pL2和L2,即第二分支路與第三分支路的路徑長(zhǎng)度相等，分光器與窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR的距離分別為L(zhǎng)。圖6(b)為采用傳統(tǒng)OTDR測(cè)得的分支路的監(jiān)控圖，監(jiān)控信號(hào)為λ = 1650nm。由圖(b)可知，由于沒有采取措施，使得鏈路菲涅耳反射非常微弱，且當(dāng)分支路的路徑長(zhǎng)度相同時(shí)，0NU2與0NU3反射點(diǎn)重合，無(wú)法識(shí)別。圖6(c)至(f)為采用本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)得到的分支路的監(jiān)控圖。其中，圖6(c)中，監(jiān)控信號(hào)為A1 = 1649nm，由于只有ONUl對(duì)應(yīng)的無(wú)源終端濾波器的反射中心波長(zhǎng)為1649nm，所以監(jiān)控圖上只有ONUl的反射點(diǎn)，對(duì)應(yīng)第一分支路，說(shuō)明第一分支路正常，且該反射點(diǎn)的強(qiáng)度要比傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)強(qiáng)度大1dB以上；圖6(d)監(jiān)控信號(hào)為λ 2 = 1650nm,由于只有ONUl對(duì)應(yīng)的無(wú)源終端濾波器的反射中心波長(zhǎng)為1650nm，監(jiān)控圖上只有0NU2的反射點(diǎn)，對(duì)應(yīng)第二分支路，說(shuō)明第二分支路正常，且該反射點(diǎn)的強(qiáng)度要比傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)強(qiáng)度大1dB以上；圖6(e)監(jiān)控信號(hào)為λ 3 = 1651nm,由于只有ONUl對(duì)應(yīng)的無(wú)源終端濾波器的反射中心波長(zhǎng)為1651nm,曲線圖上只有0NU3的反射點(diǎn)，對(duì)應(yīng)第三分支路，說(shuō)明第三分支路正常，且該反射點(diǎn)的強(qiáng)度要比傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)強(qiáng)度大1dB以上。若第三分支路在Lf出現(xiàn)故障，由于斷點(diǎn)處對(duì)所有波長(zhǎng)的光均反射，所以如果采用傳統(tǒng)OTDR進(jìn)行測(cè)量，那么所有波長(zhǎng)的信號(hào)掃描時(shí)，均可見在Lf處出現(xiàn)斷點(diǎn)反射點(diǎn)，無(wú)法區(qū)分出故障點(diǎn)所在的分支路。但是采用本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)控信號(hào)為λ 3 = 1651nm時(shí)，如圖6(f)所示，0NU3的對(duì)應(yīng)的反射點(diǎn)消失，并且只有Lf處出現(xiàn)反射點(diǎn)，由此說(shuō)明第三分支路在Lf出現(xiàn)故障，Lf是故障點(diǎn)與窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR之間的距離?？梢姴捎帽景l(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR與無(wú)緣無(wú)源終端濾波器相配合，不同的網(wǎng)絡(luò)終端具有不同的特定的反射中心波長(zhǎng)，不僅可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端用戶進(jìn)行識(shí)別，而且提高動(dòng)態(tài)范圍和定位精度。
[0076]通過(guò)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與診斷，并具備預(yù)警和故障定位功能；同時(shí)，系統(tǒng)安裝不需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的線路和模塊作任何改動(dòng)，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、性能穩(wěn)定、易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是具有較高性價(jià)比的全程光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0077]最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，所述無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)PON包括N個(gè)鏈路，每一個(gè)鏈路包括:主干線、分光器、分支路和光網(wǎng)絡(luò)單元；其中，光線路終端連接至主干線，主干線連接至分光器，由分光器分成多個(gè)分支路，每一個(gè)分支路的末端直接通過(guò)終端連接器連接至網(wǎng)絡(luò)終端的光網(wǎng)絡(luò)單元，或者分支路再經(jīng)過(guò)次級(jí)分光器分成多個(gè)次級(jí)的分支路，然后分支路的末端分別通過(guò)終端連接器連接至光網(wǎng)絡(luò)單元；其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括:窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)0TDR、lxN光開關(guān)裝置、復(fù)用器、無(wú)源終端濾波器和網(wǎng)絡(luò)管理中心；其中，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR經(jīng)IxN光開關(guān)裝置與PON的N個(gè)鏈路相連接；在每一個(gè)鏈路中的主干線的前端設(shè)置復(fù)用器；在每一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的前端設(shè)置無(wú)源終端濾波器；窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出波長(zhǎng)可調(diào)諧的監(jiān)控信號(hào)，通過(guò)IxN光開關(guān)裝置選擇輸入N個(gè)鏈路中的一個(gè)；復(fù)用器將監(jiān)控信號(hào)與光線路終端的通信信號(hào)耦合至主干線；經(jīng)分光器后輸入至各個(gè)分支路，分支路的末端通過(guò)無(wú)源終端濾波器連接至光網(wǎng)絡(luò)單元；窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出的監(jiān)控信號(hào)的波段與通信信號(hào)的波段不重疊；每一個(gè)無(wú)源終端濾波器具有一個(gè)在監(jiān)控信號(hào)波段內(nèi)的特定的反射中心波長(zhǎng)，無(wú)源終端濾波器將通信信號(hào)透過(guò)，將特定的反射中心波長(zhǎng)的監(jiān)控信號(hào)反射，并將其他波段的監(jiān)控信號(hào)損耗掉；同一個(gè)鏈路中的各個(gè)無(wú)源終端濾波器的特定的反射中心波長(zhǎng)均不相同；從網(wǎng)絡(luò)終端反射回來(lái)的監(jiān)控信號(hào)，由窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)OTDR進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理中心，其中，N為自然數(shù)，且N彡2。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧光時(shí)域反射計(jì)包括:分布式反饋DFB激光器陣列組件、波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)生器、定向耦合器、前端連接器、高靈敏度探測(cè)器、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、中心控制系統(tǒng)；其中，分布式反饋激光器陣列組件通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧端口組連接波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)制信號(hào)輸入端連接信號(hào)發(fā)生器，通過(guò)光纖輸出端連接至定向耦合器的第一端口 ；波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)通過(guò)激光器陣列端口組連接分布式反饋激光器陣列組件，通過(guò)控制端口組連接中心控制系統(tǒng)；中心控制系統(tǒng)連接至信號(hào)發(fā)生器，控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載至分布式反饋激光器陣列組件，輸出監(jiān)控信號(hào)；中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)控制DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)；監(jiān)控信號(hào)由第一端口輸入定向耦合器，經(jīng)第二端口輸出至前端連接器，入射至IxN光開關(guān)裝置，經(jīng)由一個(gè)鏈路后，至無(wú)源終端濾波器發(fā)生反射；反射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)前端連接器和定向耦合器；由定向耦合器的第三端口入射至高靈敏度探測(cè)器，并轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)輸出；通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入至中心控制系統(tǒng)；中心控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集與處理，并將結(jié)果輸出至網(wǎng)絡(luò)管理中心。
3.如權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式反饋激光器陣列組件包括:m個(gè)DFB激光器、伺服電路、mX I合波器、半導(dǎo)體光放大器、波長(zhǎng)調(diào)諧端口組、調(diào)制信號(hào)輸入端和光纖輸出端；其中，m個(gè)DFB激光器在室溫下的激射波長(zhǎng)分別為λρλρ…、Xm;波長(zhǎng)調(diào)諧端口組包括η個(gè)管芯選擇輸入端、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)輸出端、制冷信號(hào)輸入端和波長(zhǎng)監(jiān)控輸出端；伺服電路根據(jù)經(jīng)η個(gè)管芯選擇輸入端輸入的管芯選擇指令，使m個(gè)DFB激光器中的第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)；測(cè)溫電阻測(cè)量處于工作狀態(tài)的DFB激光器的溫度，通過(guò)伺服電路將測(cè)溫電阻的電阻值模數(shù)轉(zhuǎn)換后將電阻值轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)輸出端輸出至波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)；來(lái)自波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)的制冷電阻工作狀態(tài)指令經(jīng)制冷指令輸入端，通過(guò)伺服電路輸入，調(diào)節(jié)工作狀態(tài)的DFB激光器中的制冷電阻的工作電流方向和強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)DFB激光器的工作溫度；工作狀態(tài)的DFB激光器的監(jiān)控信號(hào)光的波長(zhǎng)，經(jīng)波長(zhǎng)監(jiān)控輸出端，反饋給波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)；mfDFB激光器組成陣列，經(jīng)mXl合波器連接至半導(dǎo)體光放大器；半導(dǎo)體光放大器連接至光纖輸出端；其中，m為> 2的自然數(shù)，η為自然數(shù)且η > log2m, i為自然數(shù)且 I < i < m。
4.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)包括選擇開關(guān)裝置、溫度監(jiān)控裝置、波長(zhǎng)監(jiān)控裝置、激光器陣列端口組和控制端口組；其中，激光器陣列端口組與波長(zhǎng)調(diào)諧端口組相對(duì)應(yīng)連接，與DFB激光器陣列組件進(jìn)行通信，包括η個(gè)管芯選擇輸出端、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)輸入端、制冷信號(hào)輸出端和波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端；控制端口組負(fù)責(zé)與中心控制系統(tǒng)進(jìn)行通信，包括波長(zhǎng)設(shè)定輸入端和監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端；來(lái)自中心控制系統(tǒng)的波長(zhǎng)選擇指令入經(jīng)波長(zhǎng)設(shè)定輸入端輸入；選擇開關(guān)裝置根據(jù)波長(zhǎng)選擇指令選擇在室溫下激射波長(zhǎng)λ i與λ最接近的第i個(gè)DFB激光器為工作狀態(tài)，并設(shè)定管芯選擇指令，將管芯選擇指令經(jīng)η個(gè)管芯選擇輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，使得第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)；同時(shí)，溫度監(jiān)控裝置根據(jù)波長(zhǎng)漂移量λ t選擇DFB激光器的工作溫度，設(shè)定制冷電阻的工作電壓指令，經(jīng)制冷指令輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，通過(guò)調(diào)諧第i個(gè)DFB激光器的工作溫度來(lái)調(diào)諧DFB激光器輸出的監(jiān)控信號(hào)光的波長(zhǎng)漂移至λ ;通過(guò)監(jiān)控測(cè)溫電阻的阻值反映DFB激光器的實(shí)際工作溫度，反饋回的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)輸入端輸入，溫度監(jiān)控裝置根據(jù)反饋回的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，對(duì)DFB激光器的制冷電阻進(jìn)一步微調(diào)控，保證DFB激光器的工作溫度穩(wěn)定；DFB激光器陣列組件反饋回的波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端輸入，由波長(zhǎng)監(jiān)控裝置進(jìn)行處理分析；并將測(cè)得的實(shí)際DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)光的波長(zhǎng)信息經(jīng)監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端反饋給中心控制系統(tǒng)；其中，λ = λ t，λ i為DFB激光器陣列中第i個(gè)DFB激光器在室溫下的激射波長(zhǎng)，λ t為該DFB激光器隨溫度漂移的波長(zhǎng)。
5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)源終端濾波器包括:光纖包層、光纖纖芯、布拉格光纖光柵和閃耀光纖光柵；其中，光纖包層包裹光纖纖芯；布拉格光纖光柵和閃耀光纖光柵分別刻在光纖纖芯上，布拉格光纖光柵位于閃耀光纖光柵之前。
6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)源終端濾波器包括:光纖包層、光纖纖芯、閃耀相移光柵和介質(zhì)薄膜；其中，光纖包層包裹光纖纖芯；閃耀相移光柵刻在光纖纖芯上；末端設(shè)置介質(zhì)薄膜。
7.一種無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控方法，其特征在于，所述監(jiān)控方法，包括以下步驟: 1)窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出波長(zhǎng)可調(diào)諧的監(jiān)控信號(hào)； 2)IxN光開關(guān)裝置選擇N個(gè)鏈路中的一個(gè)，將監(jiān)控信號(hào)輸入至一個(gè)鏈路； 3)復(fù)用器將光線路終端的通信信號(hào)與監(jiān)控信號(hào)耦合至主干線； 4)監(jiān)控信號(hào)和通信信號(hào)從主干線經(jīng)分光器后輸入至各個(gè)分支路，傳輸至網(wǎng)絡(luò)終端的無(wú)源終端濾波器； 5)無(wú)源終端濾波器將通信信號(hào)透過(guò)，通信信號(hào)傳輸至光網(wǎng)絡(luò)單元，無(wú)源終端濾波器將特定的反射中心波長(zhǎng)的信號(hào)反射回，并將其他波段的信號(hào)損耗掉； 6)反射回的信號(hào)經(jīng)復(fù)用器返回窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧0TDR，進(jìn)行信號(hào)采集與處理，通過(guò)特定的反射中心波長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行識(shí)別，并將結(jié)果傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理中心； 7)網(wǎng)絡(luò)管理中心對(duì)有劣化趨勢(shì)的線路和故障點(diǎn)進(jìn)行可視化標(biāo)注、生成技術(shù)報(bào)告和分級(jí)告警處理。
8.如權(quán)利要求7所述的監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟I)中，窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR發(fā)出監(jiān)控信號(hào)，包括以下步驟: a)中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)經(jīng)激光器陣列端口組，設(shè)定DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)； b)中心控制系統(tǒng)控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生探測(cè)電脈沖信號(hào)，經(jīng)調(diào)制信號(hào)輸入端輸入至DFB激光器陣列組件，輸出監(jiān)控信號(hào)； c)DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)由第一端口輸入定向耦合器，經(jīng)第二端口輸出至前端連接器，入射至IxN光開關(guān)裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟a)中，中心控制系統(tǒng)通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)經(jīng)激光器陣列端口組，控制DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)，包括以下步驟:1.中心控制系統(tǒng)經(jīng)波長(zhǎng)設(shè)定輸入端向波長(zhǎng)調(diào)諧系統(tǒng)輸入波長(zhǎng)選擇指令λ，其中λ =入i+入t ; ?.選擇開關(guān)裝置根據(jù)波長(zhǎng)選擇指令選擇在室溫下激射波長(zhǎng)λ i與λ最接近的第i個(gè)DFB激光器為工作狀態(tài)，并設(shè)定管芯選擇指令，將管芯選擇指令經(jīng)η個(gè)管芯選擇輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，使得第i個(gè)DFB激光器處于工作狀態(tài)； ii1.同時(shí)，溫度監(jiān)控裝置根據(jù)XtS定制冷電阻的工作電壓指令，經(jīng)制冷電阻數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出端傳輸至DFB激光器陣列組件，調(diào)諧第i個(gè)DFB激光器的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)，并通過(guò)經(jīng)測(cè)溫電阻模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端的測(cè)溫電阻反饋回的阻值數(shù)據(jù)對(duì)λ t進(jìn)行調(diào)控； iv.波長(zhǎng)監(jiān)控裝置對(duì)經(jīng)輸出波長(zhǎng)監(jiān)控輸入端的DFB激光器陣列組件反饋回的波長(zhǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并將測(cè)得的實(shí)際DFB激光器陣列組件的監(jiān)控信號(hào)的波長(zhǎng)信息經(jīng)監(jiān)控波長(zhǎng)輸出端反饋給中心控制系統(tǒng)，其中，λ i為DFB激光器陣列中第i個(gè)DFB激光器在室溫下激射波長(zhǎng)，Xt為該DFB激光器隨溫度漂移的波長(zhǎng)。
10.如權(quán)利要求7所述的監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟6)中，波長(zhǎng)可調(diào)諧OTDR對(duì)反射回的信號(hào)進(jìn)行采集與處理，包括以下步驟: a)反射信號(hào)依次經(jīng)過(guò)前端連接器和定向耦合器，由定向耦合器的第三端口入射至高靈敏度探測(cè)器，并轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)輸出； b)通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入至中心控制系統(tǒng)； c)中心控制系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集與處理，并將數(shù)據(jù)輸出至網(wǎng)絡(luò)管理中心。
【文檔編號(hào)】H04Q11/00GK104253644SQ201410459262
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】陳根祥, 田愷, 黃金安, 馬雪芳, 謝小波, 陳笑, 王義全 申請(qǐng)人:江蘇宇特光電科技股份有限公司