专利名称：一种使用otdr的无源光网络光纤故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及光接入网领域，具体地说，涉及一种使用OTDR在无 源光网络中进行在il良务光纤故障诊断的方法。
背景技术：
近年来，随着宽带业务市场的不断升温，以高带宽、远距离传输 为优势的无源光网络(PON)接入技术得到迅猛发展，已经有很多厂 商致力于无源光网络芯片、模块和网络管理技术的研究，使得无源光 网络系统日益走向成熟，逐渐成为各运营商下一步部署接入网的重点。PON是一种采用点到多点拓朴结构的无源光接入技术，拓朴图如 图2所示。由局侧的OLT (OpticalUneTerminal，光线路终端)、用 户侧的ONU ( OpticalNetworkUnit , 光网络单元)以及0DN (OpticalDistributionNetwork，光分配网络)组成。所谓"无源", 是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光纤和光分 /合路器(Splitter )等无源光器件组成，没有昂贵的有源电子i殳备。与点到点P2P的拓朴结构相比，PON的这种点到多点的结构节省 了大量的光纤成本。然而，在网络故障测试方面这种点到多点的拓朴 结构也带来了很多困难。在传统的点到点P2P结构中，OTDR (光时域反射仪)是一种用于光纤故障诊断的比较成熟的检测设备，利用光在传输过程中的后向散射和菲涅尔反射原理来测量光纤故障点及光路衰减等情况。对于PON 网络的故障测试，由于网络中0DN引入的高损耗，要求OTDR设备具 有很高的灵敏度和大的动态范围，已有测试厂商研制出专门用于PON 网络测试的带外0TDR设备，测试脉冲波长多为1625nm或1650nm; 目前，PON的测试方案主要是在ONU侧进行OTDR在服务测试，虽然 这种方法能够解决光纤故障问题，但是与P0N网络局端统一控制管理 的建网思想相悖，而且，对于故障的诊断也缺乏适时性。要实现在 P0N网络的0LT侧(局端)进行在服务光纤故障诊断面临两个问题， 一方面，P0N网络下行为广播方式，通过0TDR在局端测得的波形无 法确定是哪一个分支光路发生了故障；另一方面，局端测得的波形是 各个分支光路后向波形的叠加，在各分支光路噪声的累积下，4艮难准 确判断故障点位置。发明内容筌于上述问题，本发明提出了一种使用0TDR在无源光网络局端 进行在服务光纤故障诊断的方法。通过对传统P0N网络局端进行简单 改造，结合已经成熟的P0N网络管理技术和0TDR波形处理技术，简 单、有效地完成光纤故障定位。本发明的总体技术方案如图1所示，是通过以下具体方案实现的 一种使用0TDR在无源光网络(P0N )局端进行在服务光纤故障诊 断的方法，在保持PON网络体系结构中0DN和0NU部分结构不变的情况下，对网络的OLT側进行简单改造，改造后的局端设备包括原0LT 基本单元、网络管理系统、自动控制单元、0TDR测试单元和波分复 用等几大关键组件；其特征在于，局端设备使用自动控制单元将网络 管理系统和0TDR测试单元连接起来，利用PON成熟的网络管理技术 判断发生光纤故障的分支光路号，同时在光纤发生故障时自动启用 0TDR测试单元，0TDR测试单元发送带外测试脉沖，使用拉曼放大和 窄带滤波技术对接收波形进行处理，最后结合网络初始测试波形判定 故障位置。所述的网络管理系统可以是P0N网络已有的网络管理系统，此 时，本测试方法仅关注网络管理系统中的链路状态信息即可；或者，所述的网络管理系统可以是使用P0N协议专门为P0N网络 测试设计的简单的网络管理系统，此时，该管理系统应能监视和管理 P0N各分支光路的运行状态，在发生光纤故障时判断出是哪一分支光 路故障。所述的自动控制单元连接网络管理系统和0TDR测试单元；能够 读取网络管理系统中的链路状态信息，并且根据状态信息值驱动相关 操作，在发生光纤链路故障时驱动0TDR测试单元发起故障检测。所述的0TDR测试单元包括用于P0N测试的0TDR、拉曼》欠大器、 可调光带通滤波器以及光耦合器和环行器。所述的拉曼放大器用于放大0TDR测试脉冲，进而放大接收波形 中在光纤故障点的反射峰。所述的可调光带通滤波器用于0TDR接收支路，其带宽调整为略大于测试脉沖带宽，用以滤除接收波形中的干扰。所述的网络初始测试波形是在网络初建时，强制局端的0TDR测 试单元完成的网络测试波形，存于OTDR测试库中，在故障测试时作 为当前测试波形的参考波形，用于增强故障定位的准确性。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明在无源光网泳局 端将PON网络管理技术和0TDR波形处理技术结合，利用成熟的网络 管理技术判断是哪一分支光路发生光纤故障，进而驱动0TDR测试单 元发起在服务光纤故障测试；使用拉曼放大技术放大故障点的反射 峰，同时使用窄带滤波器滤除波形中的干扰，最终使工作人员通过观 测到的波形，结合网络初始测试波形很好的判断出光纤故障点的位 置。本发明在保留无源光网络中0DN和0NU结构的基础上，仅通过对 OLT侧结构进行改造，充分利用PON原有资源和简单有效的波形处理 技术，便可以实现使用OTDR在无源光网络(PON)局端进行在服务光 纤故障诊断，为网络维护提供了适时的、可靠的保障。
结合了附图的详细描述，将使本发明方法的结构和过程更加直观 明了，其中图1所示为本发明总体技术方案图 图2所示为无源光网络(PON)基本结构图 图3所示为本发明所述方法的局端结构图 图4所示为本发明所述方法的测试流程图具体实施方式
本发明的核心是使用0TDR在无源光网络局端进行在服务光纤故 障诊断时，在局端设置自动控制单元连接PON网络管理系统和0TDR 测试单元；所述网络管理系统在网络发生光纤故障时能够判定故障发 生在哪一条分支光路；所述自动控制单元能够获取分支光路故障信息 并自动驱动0TDR测试单元发起在服务故障测试；所述0TDR测试单元 对原0TDR附加拉曼放大功能和接收信号的窄带滤波功能，放大光纤 故障点反射峰的同时有效滤除各分光支路的后向累积噪声，使通过 0TDR测得的波形能够较好地判定故障点位置；同时，在网络建设之 初，所述局端测试系统强制发起0TDR在服务测试，并保存一份完整 的网^4刀始测试波形，在发生光纤故障时可以调用所述初始测试波形 与当前测试波形对照，进一步增强故障诊断的准确性。这样通过本发 明就可以^使用用于P0N测试的带外OTDR设备在P0N局端完成光纤故 障诊断。具体一点说，本发明使用OTDR在无源光网络局端进行在服务光 纤故障诊断时，结合网络管理系统来判断哪一个分支光路发生光纤故 障；无源光网络是点到多点的拓朴结构，下行方向是广播方式传送， 所以在局端0TDR设备本身很难判断出哪一条分支光路发生了故障； 局端P0N网络管理技术自P0N出现开始就一直被关注和研究，现在 P0N系统已经具备了比较完善的网络管理技术，能够通过P0N协议准 确地判定故障所发生的分支光路号；所以，使用OTDR在无源光网络 局端进行在服务故障诊断时，通过所述的自动控制单元获取网络管理系统支路故障信息和自发启动0TDR测试单元，有效地解决了判断故 障支路问题且保证了故障诊断的适时性。在使用OTDR在无源光网络局端进行在服务光纤故障诊断时，所 测试到的波形是网络各分支光路后向波形的叠加，波形的噪声也就是 各分支光路噪声的累积，所以，如果不对波形进行处理，在噪声信号 的千扰下很难从接收波形中判断出故障点的位置。P0N系统下行信号 波长是1490nm及1550nm,使用OTDR设备进行在服务故障测试时， 在传输过程中，带外测试脉冲(一般是1625nm或1650nm)和服务信 号自发拉曼散射产生的频移信号是接收波形中最主要的噪声源，滤除 测试脉冲的带外信号能有效地抑制噪声干扰。本发明处理测试波形中的噪声干扰的方法是在OTDR的接收支路 上设置可调光带通滤波器，设置滤波器带宽略大于测试脉冲带宽能够 很好地滤除干扰信号；同时，在OTDR发送侧设置拉曼放大器将脉沖 信号放大，通过这两步波形处理，使得测试波形中光纤故障点的反射 峰突出，便于进行故障诊断。本发明还提出在网络初建时，强制OTDR 测试单元执行系统测试，保存初始测试波形，在故障测试时可以调用 该波形与测试波形对比进一步增强故障i貪断的准确性。使用本发明后，可以使用OTDR在无源光网络的局端进行在服务 光纤故障诊断。下面将结合附图对使用本发明所述的方法作进一步详细的说明 本发明所述方法的具体局端结构图如图3所示，具体实施方案如下本发明是对传统无源光网络的局端结构改造而成。图3中所述网络管理系统可以是PON已有的网络管理系统或者是 使用PON协议专门设计的能够监测网络链路状态的简单网络管理系 统，通过该网络管理系统能够判定光纤故障发生在哪一个分支光路。图3中所述自动控制单元使用标准接口连接网络管理系统和 0TDR测试单元，能够从网络管理系统获取光纤故障信息并控制0TDR 测试单元发起在服务光纤故障诊断。图3中所述的0TDR测试单元包括0TDR、拉曼放大器、可调光带 通滤波器和光耦合器及环行器；0TDR是用于PON测试的带外0TDR; 拉曼放大器、可调光带通滤波器和光耦合器及环行器一起完成测试波 形处理，拉曼放大器放大测试脉冲，使测试波形中的光纤故障点反射 峰突出；可调光带通滤波器用于滤除测试波形中的带外干扰信号，i殳 置其带宽略大于测试脉冲带宽即可。在^f吏用本方法对系统进行测试时，系统工作流程如图4所示，具 体测试过程如下A、 如果是新建网络，则强制执行B3中所述的0TDR测试过程，在0TDR 中保存网络的初始测试波形，以备故障诊断时调用。B、 如果不是新建网络，则执行以下过程Bl、网络管理系统适时监测网络的运行状态，报告当前网络的链路状 态信息，判断是否有哪一条分支光路发生了光纤故障； B2、自动控制单元适时获取网络管理系统中的链路状态信息，发现光 纤故障时向0TDR测试单元发出控制信号，启动OTDR在服务故障测试；B3、 0TDR发射测试脉沖，同时启动拉曼放大器和光窄带滤波器对测 试波形进行处理，拉曼放大器放大波长设置为测试脉冲波长，窄带滤 波器带宽设置略大于测试脉冲带宽；B4、观测当前测试波形，进一步调用系统初始测试波形作为参考，判 断光纤故障点位置。以上所述，仅为本发明可行的实施例，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何在本发明接露的技术范围内的等效变化或替换方法， 都应涵盖在本发明的保护范围之内；为保护发明者的权益，于此说明。
权利要求
1、一种使用OTDR在无源光网络(PON)局端进行在服务光纤故障诊断的方法，在保持PON网络体系结构中ODN和ONU部分结构不变的情况下，对网络的OLT侧进行简单改造，改造后的局端设备包括原OLT基本单元、网络管理系统、自动控制单元、OTDR测试单元和波分复用几大关键组件；其特征在于，局端设备使用自动控制单元将网络管理系统和OTDR测试单元连接起来，利用PON成熟的网络管理技术判断发生光纤故障的分支光路号，同时在光纤发生故障时自动启用OTDR测试单元，OTDR测试单元带外测试脉冲，使用拉曼放大和窄带滤波技术对接收波形进行处理，最后结合网络初始测试波形判定故障位置。
2、 根据权利要求1所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的网络管理系统可以是PON网络已有的网络管理系统，此 时，本测试方法^f又关注网络管理系统中的链路状态信息即可；或者，所述的网络管理系统可以是使用PON协议专门为PON网络 测试设计的简单的网络管理系统，此时，该管理系统应能监视和管理 PON各分支光路的运行状态，在发生光纤故障时判断出是哪一分支光 路故障。
3、 根据权利要求1所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的自动控制单元连接网络管理系统和OTDR测试单元；能够读取网络管理系统中的链路状态信息，并且根据状态信息值驱动相关操作，在发生光纤链路故障时驱动0TDR测试单元发起故障4全测。
4、 根据权利要求1所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的0TDR测试单元包括用于PON测试的0TDR、拉曼》欠大器、 可调光带通滤波器以及光耦合器和环行器。
5、 根据权利要求4所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的拉曼放大器用于放大OTDR测试脉冲，进而放大接收波形 中在光纤故障点的反射峰。
6、 根据权利要求4所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的可调光带通滤波器应用于OTDR接收支路，其带宽调整为 略大于测试脉冲带宽，用以滤除接收波形中的干护L。
7、 根据权利要求1所述的使用OTDR在无源光网络(PON)局端 进行在服务光纤故障诊断的方法，其特征在于，所述的网络初始测试波形是在网络初建时，强制局端的OTDR 测试单元完成的网络测试波形，存于OTDR测试库中，在故障测试 时作为当前测试波形的参考波形，用于增强故障定位的准确性。
全文摘要
本发明公开了一种使用OTDR的无源光网络光纤故障诊断方法。该方法运行于PON局端，通过PON网络管理系统判断是否发生光纤故障，同时判断出是哪一条分支光路故障；若有光纤故障则自动启用OTDR测试单元进行PON系统在服务测试；OTDR测试单元发送带外测试脉冲，使用拉曼放大器(放大测试脉冲)和可调的窄带光带通滤波器(带宽略大于测试脉冲，滤除带外噪声)进行OTDR测试波形处理，结合初始测试波形(网络初建时测得)，判定故障位置。该方法扩充了无源光网络的光纤故障诊断方案，实现了在局端使用OTDR的在服务故障诊断，而且只需对现有PON网络的局端结构进行简单改造即可，简单、有效。
文档编号H04B10/08GK101217313SQ20081005607
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月11日 优先权日2008年1月11日
发明者昱 尧, 张永军, 彬 李, 伟 梁, 顾畹仪 申请人:北京邮电大学