本申請是申請?zhí)枮?01080019452.4、申請日為2010年1月15日、發(fā)明名稱為“用于無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障發(fā)現(xiàn)的方法和裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。

本發(fā)明一般涉及用于發(fā)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障的方法和裝置。發(fā)現(xiàn)包括指示、標(biāo)識以及定位pon中的故障。

背景技術(shù)：

無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）是點對多點光纖網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其中，無動力（即無源）分光器用于使得單個光纖能夠服務(wù)多個住所。pon包括置于服務(wù)提供商的中心局的至少一個光線路終端（olt）以及靠近pon的最終用戶的多個光網(wǎng)絡(luò)終端（ont）。更罕見地，可以將olt置于外部設(shè)備中，例如在街道機箱（streetcabinet）中。pon的好處之一是，相比于點對點體系結(jié)構(gòu)，可以減少需要的光纖和中心局設(shè)備的量。pon的另一個好處是，相比于金屬介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)期低得多的現(xiàn)場維護和故障管理成本。這些成本經(jīng)常被稱為“營運費用”。

為了實現(xiàn)更低的營運費用，重要的是能夠容易地檢測pon中的任何發(fā)生的故障。故障檢測或故障指示應(yīng)當(dāng)使得pon的運營商能夠斷定故障是否在光纖網(wǎng)絡(luò)中或在末端設(shè)備中發(fā)生，以及它是什么種類的故障（即標(biāo)識）。還期望的是，得到故障發(fā)生在光纖網(wǎng)絡(luò)的什么部分以及在光纖網(wǎng)絡(luò)中的哪里的指示（即定位故障）。

在目前的故障管理解決方案中，通常使用光時域反射測量法（otdr）。otdr設(shè)備或otdr儀器沿著光纖發(fā)送短脈沖并且檢測來自那個光纖的背向反射或反向散射（backreflectionorbackscattering）。

光纖損耗中的一個重要因素是光的散射。

在光纖中，光在所有方向上—包括向后朝光源—散射。在otdr設(shè)備或otdr儀器中測量向后朝光源散射的光—即背向反射或反向散射。取決于光纖的情況和任何連接器的存在以及諸如此類，從光已經(jīng)從otdr設(shè)備/儀器發(fā)出，隨著光沿著光纖通過，散射發(fā)生變化。隨著脈沖沿著光纖通過，校準(zhǔn)它的速度是可能的。通過這樣做，otdr設(shè)備/儀器將它在反向散射或背向反射的光中所“看到”的與光纖中的實際位置相關(guān)是可能的。因此，創(chuàng)建光纖中的任何點上的反向散射的光的量的顯示是可能的。

通過分析反向散射的光，檢測光纖中的任何故障—例如滲水、老化、有故障的連接器、接頭、光纖彎曲、對光纖的擠壓（crunch）等等—是可能的。任何這類情況都會影響光的散射。

otdr設(shè)備或otdr儀器通常是非常昂貴的，并且因此期望的是，使得盡可能少的otdr設(shè)備來執(zhí)行測量和分析。還期望的是，使用位于中心的局中的otdr設(shè)備來執(zhí)行測量，而不必將設(shè)備或儀器帶入現(xiàn)場。但是，pon包括與高損耗關(guān)聯(lián)的一個或更多功率分配器。因此，在兩次通過這些分配器之后，otdr信號被減弱，從而使得在這種分配器之后的故障的任何定位都非常困難。功率分配器越大，則與它關(guān)聯(lián)的損耗越大。pon通常包括具有1:32或更高的分配率的功率分配器，使得在分配器之后的任何故障的定位不可能。最多，檢測故障是可能的，但是定位它是不可能的。

同樣，可以采用在用戶側(cè)的光功率測量以檢測接收功率中的任何改變，但是，找到故障的原因或故障的位置將都是不可能的。

ont還可以將狀態(tài)消息發(fā)送回中心局，以便檢測有故障的光纖、光學(xué)元件或有故障的ont。但是，狀態(tài)消息將僅僅指示故障可能已經(jīng)發(fā)生，而找到故障的原因或故障的位置將都是不可能的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，解決上面概述的問題中的至少一些問題。具體地，本發(fā)明的目的是使得能夠發(fā)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的光纖的故障。

根據(jù)一個方面，提供了一種裝置，其包括多級功率分配器，其中，至少一個1:n分配器后面是n項2:m分配器，其中，n和m是大于1的整數(shù)。該裝置還包括光時域反射測量（otdr）設(shè)備，其能夠?qū)tdr信號插入到功率分配器中。otdr設(shè)備適于將otdr信號插入在由至少一個1:n分配器構(gòu)成的第一級和第二n項2:m分配器之間。

這一裝置具有若干優(yōu)點。優(yōu)點之一是，能夠減少與每個分配操作關(guān)聯(lián)的損耗。對于otdr信號，跳過第一分配級，從而能夠避免與其關(guān)聯(lián)的損耗。因此，沿著光纖朝ont傳播的otdr信號可以更強。另一個優(yōu)點是，指示任何可能的（一個或多個）故障的背向反射/反向散射能夠以更小的組被組合在一起，而非來自所有ont的背向反射來到一個地方。

根據(jù)實施例，otdr設(shè)備連接到光開關(guān)（os），光開關(guān)（os）有一個輸入連接到otdr設(shè)備的輸出，并且有n*k個輸出連接到n項2:m分配器的輸入，其中，k是光線路終端（olt）的數(shù)量。

這具有以下優(yōu)點：一個otdr設(shè)備能夠用于標(biāo)識和定位若干不同的pon中—實際上在k個數(shù)量的pon中—的光纖中的可能的故障。

根據(jù)實施例，第二分配器級是2:m類型，其中，m≤16。

根據(jù)另一個實施例，第二分配器級是2:m類型，其中，m＝8。

在一個例子中，功率分配器是具有集成的2:m級的平面光波電路（plc），并且otdr信號被插入分配鏈中，使得m≤16。

在另一個例子中，功率分配器是具有集成的2:m級的平面光波電路（plc），并且otdr信號被插入分配鏈中，使得m＝8。

根據(jù)實施例，otdr設(shè)備連接到具有可調(diào)的或多波長的otdr的波分復(fù)用器（wdm）。

在一個例子中，wdm是具有1625-1675nm的維持波長窗口的陣列波導(dǎo)光柵（awg）。

根據(jù)另一個方面，定義了一種用于檢測無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障以及用于定位該故障的方法。

該方法包括設(shè)置/連接光時域反射測量（otdr）設(shè)備，使得它能夠?qū)tdr信號插入到pon的功率分配器中。功率分配器是多級分級式功率分配器，其中，至少一個1:n分配器后面是n項2:m分配器。該方法還包括將otdr信號插入在由至少一個1:n分配器構(gòu)成的第一級和第二n項2:m分配器之間。該方法還包括分析散射，以便定位從功率分配器和olt的光纖中的任何可能的故障。

根據(jù)實施例，該方法還包括將otdr設(shè)備連接到具有n*k個輸出的光開關(guān)的輸入，輸出連接到n項2:m分配器的輸入，其中，k是光線路終端（olt）的數(shù)量。

根據(jù)例子，功率分配器是具有集成的2:m級的平面光波電路（plc），并且該方法包括將otdr信號插入分配鏈中，使得m≤16。

根據(jù)另一個例子，功率分配器是具有集成的2:m級（231-233）的平面光波電路（plc），并且該方法包括將otdr信號插入分配鏈中，使得m＝8。

根據(jù)又一個實施例，該方法包括將otdr設(shè)備連接到具有可調(diào)的或多波長的otdr的波分復(fù)用器（wdm）。

附圖說明

現(xiàn)在將依靠示范實施例并參考附圖來更詳細地描述本發(fā)明，其中：

－圖1是根據(jù)實施例的連接了otdr設(shè)備的兩級1:4分配器的示意圖。

－圖2是根據(jù)實施例的連接了otdr設(shè)備的平面光波電路的示意圖。

－圖3是根據(jù)實施例的連接了otdr設(shè)備的多個（k個）光線路終端（olt）、光開關(guān)（os）、兩級分配器以及多個（n*m*k個）光網(wǎng)絡(luò)終端（ont）的示意圖。

－圖4是根據(jù)實施例的方法的流程圖。

－圖5是根據(jù)另一個實施例的方法的流程圖。

具體實施方式

簡要地描述，提供了一種用于發(fā)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障的裝置和方法。

如上所述，otdr信號經(jīng)常用于檢測光纖網(wǎng)絡(luò)中的故障。同樣，光網(wǎng)絡(luò)終端（ont）可以測量信號強度并且將這些測量報告回中心局。

下面，將描述用于發(fā)現(xiàn)pon中的故障的裝置和方法。故障的發(fā)現(xiàn)要求指示故障已經(jīng)發(fā)生并且故障已經(jīng)發(fā)生在光纖上的哪里，即以定位故障。

現(xiàn)在將參考圖1、2以及3來描述如何可以實現(xiàn)或?qū)嵤┭b置的例子。

圖1是根據(jù)實施例的連接了otdr設(shè)備的兩級1:4分配器的示意圖。

圖1示出用于無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障發(fā)現(xiàn)的裝置的例子。該裝置包括兩級功率分配器100，其中，一個1:2分配器120后面是兩項2:2分配器131、132。該裝置還包括光時域反射測量（otdr）設(shè)備110，其能夠?qū)tdr信號插入到功率分配器100中。在otdr設(shè)備或儀器110和功率分配器100之間提供開關(guān)裝置115。otdr設(shè)備110適于將otdr信號插入在由1:2分配器120構(gòu)成的第一級和由兩項2:2分配器131、132構(gòu)成的第二級之間。另外，還有四個光網(wǎng)絡(luò)終端（ont）151、152、153以及154。圖1還示出一個光線路終端（olt）160。olt160通常位于服務(wù)提供商的中心局。ont被設(shè)置在靠近pon的最終用戶的位置。

設(shè)置otdr設(shè)備110使得它能夠?qū)tdr信號插入到功率分配器中的第一和第二分配級之間的優(yōu)點之一是，能夠減少與每個分配操作關(guān)聯(lián)的損耗。對于otdr信號，跳過第一分配級，從而能夠避免與其關(guān)聯(lián)的損耗。因此，沿著光纖朝ont傳播的otdr信號將很可能更強。另一個優(yōu)點是，指示任何可能的（一個或多個）故障的背向反射/反向散射能夠以更小的組被組合在一起，而非使得來自所有ont的背向反射供應(yīng)到一個地方。

為澄清，不是在otdr設(shè)備110以一束接收在其回來的路上通過整個功率分配器的來自所有ont151-154的所有背向反射，而是來自ont151和152的背向反射能夠被組合在一起，并且來自ont153和154的背向反射能夠被組合在一起。“被組合在一起”意味著，檢測到的背向反射是一個組中的來自ont151加上152的背向反射和一個組中的來自ont153加上154的背向反射的總和。從更小的組中抽取和分析信息一般是比從更大的組中抽取和分析信息更容易，這一點能夠在這一解決方案中得到利用。這樣，可以獨立地分析來自ont151和152的背向反射，并且可以獨立地分析來自ont153和154的背向反射。

同樣，背向反射不必一直經(jīng)過功率分配器100傳播，這能夠減少與每個分配操作關(guān)聯(lián)的損耗。在圖1中，能夠避免分配器120，即第一分配級。因為背向反射可以由于不必通過整個功率分配器—即第一和第二分配級二者—而都更強，并且因為來自不同ont的背向反射被組合在一起，所以能夠從接收到的背向反射中抽取更多的信息。這樣，不但能夠更容易地標(biāo)識和指示故障，而且定位故障位于或者已經(jīng)發(fā)生在沿光纖的哪里能夠是可能的。

相當(dāng)經(jīng)常的是，使用包括分配1:4的第一分配級和分配2:8的第二分配級的1:32的分配器。分配率越高，則從背向反射或散射中分析和抽取信息變得越困難。分配越高，則本發(fā)明的優(yōu)點變得越明顯。

對于高于2:16的分配，目前的otdr設(shè)備抽取足夠的信息以便確定沿光纖的故障的位置是困難的，這是由于損耗和被組合在一起的ont的巨大數(shù)量。在這種分配中，來自16個ont的背向反射被組合在一起。對于更高的分配，檢測和指示故障已經(jīng)發(fā)生是可能的，并且指示哪個光纖是有故障的可以是可能的，但是準(zhǔn)確地斷定故障已經(jīng)發(fā)生在哪里可能變得困難。因此，最后的分配器級是2:m類型—其中m≤16—可能是優(yōu)選的。

根據(jù)一個實施例，最后的分配器級是2:m類型，其中m＝8。

圖1中示出的分配器100能夠是普通的兩級分配器，其中，otdr信號被插入在第一和第二級之間。圖1中的分配器100還能夠是具有集成的2:2級的平面光波電路（plc）。

otdr測量的意思是測量在otdr信號被沿著pon中的光纖發(fā)送時發(fā)生的背向反射或反向散射。如在圖1中能夠看到的，分配器131和132是2:2分配器。每個分配器131和132的一個輸入來自分配器120的相應(yīng)的兩個輸出。每個相應(yīng)的分配器131和132的另一個輸入連接到otdr設(shè)備。

圖2是根據(jù)該裝置的實施例的連接了otdr設(shè)備的平面光波電路（plc）的示意圖。在plc中，有多個級聯(lián)設(shè)置的分配器。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖2僅僅是示意性的，并且為了簡單起見，plc中的分配器中的一些已經(jīng)被省去。此外，還應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然目前占據(jù)主導(dǎo)地位，但是plc并不是可以采用的唯一的分配器技術(shù)。能夠用任何類型的分配器技術(shù)實施這一裝置。

圖2示出otdr設(shè)備210，其設(shè)置成將otdr信號插入到功率分配器200中，在這一情況下是plc200。otdr設(shè)備210適于將otdr信號插入在由1:n分配器構(gòu)成的第一級和第二2:m分配器之間。圖2示出具有分配為2:2的級聯(lián)分配器221、222、231、232以及233的plc。在圖2中，只有分配器231使用其兩個輸入，這是因為一個輸入連接到分配器222的輸出，在級聯(lián)中，分配器222設(shè)置在分配器231之前。分配器231的另一個輸入連接到otdr設(shè)備210。其他示出的分配器221、222、232以及233只使用一個輸入。級聯(lián)中的第一個分配器221有一個輸入連接到olt260并且將該輸入分成兩個。在圖2中，分配器221和222構(gòu)成第一分配級，這里為分配1:4。分配器231、232以及233構(gòu)成第二分配級，這里為分配2:8。整個plc200最終分配1:32。

圖2還示出otdr正連接到光開關(guān)270。這一變型是可選的，并且可以在pon具有多個olt的情況下使用，每個olt連接到相應(yīng)的功率分配器。下面將參考圖3對此進行更詳細的描述。

圖3是根據(jù)該裝置的實施例的連接了otdr設(shè)備的多個（k個）光線路終端（olt）、光開關(guān)（os）、k個數(shù)量的兩級功率分配器以及多個（n*m*k個）光網(wǎng)絡(luò)終端（ont）的示意圖。

在圖3中，示出了k個數(shù)量的兩級功率分配器。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖3是示意性的表示，其中，為了簡單起見，多個（k個）功率分配器中的一些部分已經(jīng)被省去。同樣，圖3可能給予k個功率分配器和級被設(shè)置在同一位置的印象，但是情況不一定如此。

有k個數(shù)量的olt361、362，每個連接到相應(yīng)的功率分配器。每個功率分配器包括第一級的1:n分配器321、322以及n個數(shù)量的或n項的2:m分配器331-336。圖3還示出連接到k個數(shù)量的功率分配器的n*m*k個數(shù)量的ont351-354。

圖3還示出otdr設(shè)備310，其經(jīng)由光開關(guān)（os）370—可選地還經(jīng)由過濾器380—連接到k個數(shù)量的功率分配器。os370具有一個輸入和對應(yīng)于總數(shù)量為n*k的2:m分配器331-336的n*k個數(shù)量的輸出。otdr信號被插入os370中，os370經(jīng)由其n*k個數(shù)量的輸出進一步發(fā)射信號。os370的輸出各自分別連接到第二級2:m分配器331-336中的每個的兩個輸入之一。第二級2:m分配器331-336中的每個的兩個輸入中的另一個輸入分別連接到第一級1:n分配器321和322的輸出之一。圖3還示出過濾器380，其設(shè)置在otdr設(shè)備或儀器和光開關(guān)（os）之間。

如上所述，otdr設(shè)備310設(shè)置成將otdr信號插入在k個數(shù)量的功率分配器中的每一個功率分配器的第一和第二分配級之間。

假設(shè)n＝4，m＝8，這導(dǎo)致每個pon有32個ont，其中，每個pon具有一個olt。假設(shè)k＝128。這意味著一個otdr儀器或設(shè)備可以用于4096個ont，對應(yīng)于128個不同的pon。

可以說，增加m的值將導(dǎo)致更多的ont被組合在一起，從而意味著在otdr儀器或設(shè)備接收的光的背向反射或反向散射將是m個數(shù)量的ont的背向反射的總和。這將需要更高級的并且因而更昂貴的otdr儀器，這是因為隨著m的值增加，otdr監(jiān)控將變得更困難。另一方面，高的m值將減少共享otdr、光纖支線（feederfibre）以及光開關(guān)的總成本。

光開關(guān)（os）可以是機械開關(guān)。它應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地不具有任何有源設(shè)備。但是，在未來長距pon應(yīng)用中，情況可能不一定如此。優(yōu)選地，os是遠程供能和鎖閉的。當(dāng)改變輸出端口時，鎖閉通常應(yīng)當(dāng)只需要能量。為了將光纖支線用于承載能量的波長，各種解決方案是可用的。這一波長可能需要在otdr光纖支線的兩側(cè)都設(shè)有過濾器，以免干擾otdr信號，例如見圖3，示出過濾器380。同樣，在olt到分配器的光纖的兩端上的濾光器可以用于發(fā)射otdr信號，例如從而避免用于這一用途的專用光纖。

根據(jù)該裝置的例子，otdr設(shè)備連接到具有可調(diào)的或多波長的otdr的波分復(fù)用器（wdm）。這是對使用如圖2和3中示出的os的替代。換句話說，可以用wdm替換圖2和3中的os。

wdm的例子是通帶頻譜在1625-1675nm的維持波長窗口（maintenancewavelengthwindow）中的陣列波導(dǎo)光柵（awg）。

現(xiàn)在將分別參考圖4和圖5來描述用于發(fā)現(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)（pon）中的故障和用于定位該故障的方法的一些例子。該方法帶來與上面已經(jīng)描述的裝置相同的優(yōu)點。

圖4示出包括步驟410的方法的流程圖，步驟410設(shè)置/連接光時域反射測量（otdr）設(shè)備使得它能夠?qū)tdr信號插入到pon的功率分配器中。功率分配器是多級分級式功率分配器（multistagestagepowersplitter），其中，至少一個1:n分配器后面是n項2:m分配器。該方法還包括將otdr信號插入在由至少一個1:n分配器構(gòu)成的第一級和第二n項2:m分配器之間的步驟420。另外，該方法還包括分析背向反射/反向散射以便定位從功率分配器和ont的光纖中的任何可能的故障的步驟430。

圖5示出包括步驟511的方法的另一個例子，步驟511設(shè)置/連接光時域反射測量（otdr）設(shè)備使得它能夠?qū)tdr信號插入到pon的功率分配器中。功率分配器是多級分級式功率分配器，其中，至少一個1:n分配器后面是n項2:m分配器。該方法還包括將otdr設(shè)備連接到光開關(guān)的輸入的步驟512，光開關(guān)有n*k個輸出連接到n項2:m分配器的輸入，其中，k是光線路終端（olt）的數(shù)量。該方法還包括將otdr信號插入在由至少一個1:n分配器構(gòu)成的第一級和第二n項2:m分配器之間的步驟520。

在步驟530中分析背向反射/反向散射，以便定位從功率分配器和ont的光纖中的任何可能的故障。

在功率分配器是具有集成的2:m級的平面光波電路的情況下，該方法的實施例包括將otdr信號插入分配鏈中，使得m≤16。

在功率分配器是具有集成的2:m級的平面光波電路的情況下，該方法的另一個實施例包括將otdr信號插入分配鏈中，使得m＝8。

該方法的又一個例子要求將otdr設(shè)備連接到具有可調(diào)的或多波長的otdr的波分復(fù)用器（wdm）。

雖然已經(jīng)參考特定的示范實施例描述了本發(fā)明，但是描述一般只是旨在說明發(fā)明的概念，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書限定。