基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测装置及方法，该装置包括三大模块：探测脉冲预编码模块，链路故障识别模块，解码器模块。探测脉冲预编码模块，链路故障识别模块通过光环形器和波分复用器与光线路终端（OLT）设备和馈入光纤连接，馈入光纤通过位于远端节点的光分路器连接各条分布式光纤，在各条分布式光纤末端通过不同的解码器与各个用户端相连。本发明利用预编码的探测脉冲信号，采用轮询方式，一次只针对某一个目标用户的光纤链路故障监测。由于所监测的支路链路长度已知，探测时间窗口缩小到一个很小的时间窗口，减少了码字相干距离，提高了监测系统的准确性。
【专利说明】基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤通信【技术领域】，涉及一种基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，光接入领域的无源光网络PON( Passive Optical Network)技术得到广泛的应用。无源光网络PON技术的不断发展，不仅提高了数据传输速率，而且增加了承载用户数。因此，PON网络任何一条光链路(馈入光纤和分布光纤)故障(断裂、老化或弯曲损耗)都会导致大量数据信息的丢失，用户满意度降低，也给网络运营商带来了经济损失。因此，在过去的几年中，无源光网络链路故障检测方法得到了越来越多的关注。传统的光时域反射计OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)被广泛的应用在点对点链路的远程检测中，在点对多点的PON系统中，OTDR技术却有较大限制:所有的分布光纤支路的反向信号在位于远端节点的光分路器处相互叠加，很难区分某一个反向信号来自哪条分布光纤支路。
[0003]经对现有文献检索发现，为了弥补基于OTDR的PON链路监测系统的不足，Μ.M.Rad等人提出了基于光编码OC (Optical Coding)的无源光网络链路监测方法。在文献中提出了三种不同编码机制链路监测方案:I)基于多波长光正交编码MW-00C (Mult1-WavelengthOptical Orthogonal Code)的PON链路监测方案，该监测系统在光分配网中没有使用任何有源器件，在ONU端没有新添加任何自能模块，在局端采用集中式自动监测链路状态。但该系统在实用性方面具有诸多限制:编/解码器组件较多，成本较高，体积较大，编码器插入损耗较大，降低编码信号质量；码字空间有限，网络可扩展性较差；2)基于周期码PC(Optical Code)的PON链路监测方案，该方案解码器具有结构简单、实现成本较低、插入损耗较小，但该系统依然存在一些缺点:PC码字相关性较差，反射信号识别过程比较复杂。相应的识别算法复杂度高；PC编码器中的第一个FBG的反射率固定在38%，制作工艺要求高，一旦反射率有误差，将会极大地改变光编码信号幅度，影响判决结果，并且38%部分反射率也增加了编码器插入损耗；当网络用户较大(多于64个用户)时，FBG间的光纤插入线变得较长，编码尺寸较大；3)基于增量脉冲位置IPPC(Incremental Puse-Posit1ned Code)链路监测方案，该方案采用二维的波长时间域编码，根据不同腔长来区分不同光纤支路。采用不同波长脉冲只为了改善码字相关特性，没有被用于进一步增加编码容量；此外，该方案也是对汇总的反射信号进行解码，反射信号图谱复杂多样，解码相干距离较大，解码过程较为复杂。
[0004]又经检索发现，X.Zhou，X.Sun等人提出了基于二维跳频周期码2-DFHPC (2-DFrequency Hopping/Per1dic Code)的PON链路监测方案，该方案具有较大码字容量和较小相干距离等优点，但是该方案对汇总的反射信号进行解码，反射信号图谱复杂多样，相干距离依然在米数量级，多用户干扰概率较大，解码过程较为复杂。以上四种不同编码机制链路监测方案，都是采用随机分配光码字的方式，将不同光码字分配给不同光纤支路，监测时间窗口范围较大，增加了码字相干距离，降低了监测系统判决的准确性和判决效率。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种大大减少了码字相干距离，提高了监测系统准确性，能够满足下一代光接入网的可靠性和生存性需求，减少故障修复时间，降低网络运营成本，提升服务质量的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法。
技术方案:本发明的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测装置，包括探测脉冲预编码模块、光环形器、波分复用器、链路故障识别模块、光线路终端设备、馈入光纤、光分路器、分布式光纤、解码器模块和用户端，所述探测脉冲预编码模块与光环形器的第一端口连接，所述链路故障识别模块与光环形器的第三接口连接，光环形器的第二端口与波分复用器的U波段分波端口连接，波分复用器的C波段分波端口与光线路终端设备连接，波分复用器的合波端口通过馈入光纤与位于远端节点的光分路器输入端连接，光分路器的多路输出端通过多条分布式光纤分别与解码器模块中的各解码器网络侧端口连接，所述解码器模块中各解码器的用户侧端口分别与各用户端对应连接。
[0006]本发明装置中，探测脉冲预编码模块、链路故障识别模块位于中心局，所述解码器模块位于分布式光纤末端。
[0007]本发明的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法，包括以下步骤: 探测脉冲预编码步骤:探测脉冲预编码模块在U波段产生一个二维多波长光脉冲串信号，该信号依次通过光环形器和波分复用器、馈入光纤后进入光分路器；
链路故障识别步骤:所述二维多波长光脉冲串信号经过光分路器的分光处理后进入各条分布式光纤，然后分别在分布式光纤末端连接的解码器进行解码和反射，反射的解码信号依次经过分布式光纤、光分路器、馈入光纤、波分复用器和光环形器后进入链路故障识别模块进行链路故障识别。
[0008]本发明方法的优选方案中，链路故障识别步骤中采用轮询式链路故障检测方式，具体为:各条分布式光纤末端的解码器分别对应一个二维多波长光脉冲信号，在每个检测时间窗口内，一次只检测一条分布式光纤链路；在不同的检测时间窗口内，对各分布式光纤链路逐条进行检测。
有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:
本发明利用预编码的探测脉冲信号，采用轮询方式，一次只针对某一个目标用户的光纤链路故障监测。现有的技术中还未采用轮询方式，探测脉冲信号作用到每个目标用户，反射的探测信号在光分路器处进行叠加，叠加后的反射脉冲图谱较为复杂，码字之间的干扰变大，系统的检测准确性下降。本发明由于所监测的支路链路长度已知，监测时间窗口可以显著缩小到很小范围，大大减少了码字相干距离，提高了监测系统的准确性。本发明满足快速发展的下一代光接入网可靠性和生存性需求，减少故障修复时间，降低网络运营成本，提升服务质量，吸引更多的用户，进一步推动下一代宽带接入网技术的研发和应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明检测装置原理图；
图2为实施例中光预编码信号解码后的反射信号图谱示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例和说明书附图对本发明的技术方案作详细说明:
图1为基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测装置原理图，包括探测脉冲预编码模块、光环形器、波分复用器、链路故障识别模块、光线路终端设备、馈入光纤、光分路器、分布式光纤、解码器模块和用户端，所述探测脉冲预编码模块与光环形器的第一端口连接，所述链路故障识别模块与光环形器的第三接口连接，光环形器的第二端口与波分复用器的U波段分波端口 b连接，波分复用器的C波段分波端口 a与光线路终端设备连接，波分复用器的合波端口 c通过馈入光纤与位于远端节点的光分路器输入端连接，光分路器的多路输出端通过多条分布式光纤分别与解码器模块中的各解码器网络侧端口 A连接，所述解码器模块中各解码器的用户侧端口 B分别与各用户端对应连接。
[0011]本发明的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法，包含以下步骤: 探测脉冲预编码步骤:本发明探测脉冲信号采用U波段传输，对采用C波段传输上下行数据透明，相互之间没有干扰。探测脉冲预编码模块在U波段产生一个二维多波长光脉冲串信号，该信号依次通过光环形器和波分复用器、馈入光纤后进入光分路器；
链路故障识别步骤:所述二维多波长光脉冲串信号经过光分路器的分光处理后进入各条分布式光纤，然后分别在分布式光纤末端连接、位于用户端前端的解码器进行解码和反射，在分布式光纤链路末端，采用C波段传输上下行数据透明传输，光预编码信号在分布式光纤末端的解码器进行解码。经过解码和反射，该光预编码信号彼此之间的相对位置发生变化，与之相匹配的解码器使得光预编码信号在时域上完全重叠在一起，形成单个强脉冲；而在其他光纤链路中，解码信号在时域上是分散的，如图2光预编码信号解码后的反射信号图谱示意图所示。解码器解码和反射的解码信号依次经过分布式光纤、光分路器、馈入光纤、波分复用器和光环形器后进入链路故障识别模块进行链路故障识别。
[0012]所述链路故障识别步骤中采用轮询式链路故障检测方式，具体为:位于中心局的链路故障识别模块，在每个ONU用户上线注册时，就会自动启动测距功能，光纤链路长度是已知的，所以返回来的光解码信号的探测周期也是确定已知的，为该光探测信号在PON光纤链路上的往返时间，并与每条分布式光纤链路的长度一一对应。由于探测的目标光纤链路长度是确定的，所以可以将目标探测时间窗口缩小到一个很小的时间窗口内，在每个检测时间窗口内，一次只检测一条分布式光纤链路；在不同的检测时间窗口内，对各分布式光纤链路逐条进行检测。在探测时间窗口内，经过链路故障识别模块接收和信号处理后，可以通过脉冲幅度判决门限对目标光纤链路的返回探测信号进行判决，获取目标光纤支路的链路状态信息，如图2光预编码信号解码后的反射信号图谱示意图所示。
[0013]下面列举一实施例:图1中，η个ONU用户分配η个不同光预编码信号C1、
C2........Cn。每条不同分布光纤链路的探测周期确定为！\、T2........Tn。在周期T1，探测目标链路1，发送探测光预编码信号C1，在链路I的末端解码器进行解码，得到多波长脉冲时域相叠加的单脉冲信号，返回到中心局端线路终端设备，而其他链路上的解码器由于码字不匹配无法得到相叠加的单脉冲信号，如图2光预编码信号解码后的反射信号图谱所示；同样地，在周期T2，探测分布光纤链路2，发送探测光预编码探测脉冲C2，以此类推，就可以实现轮询式链路检测。
[0014]上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测装置，其特征在于，该检测装置包括探测脉冲预编码模块、光环形器、波分复用器、链路故障识别模块、光线路终端设备、馈入光纤、光分路器、分布式光纤、解码器模块和用户端，所述探测脉冲预编码模块与光环形器的第一端口连接，所述链路故障识别模块与光环形器的第三接口连接，光环形器的第二端口与波分复用器的U波段分波端口(b)连接，波分复用器的C波段分波端口(a)与光线路终端设备连接，波分复用器的合波端口(C)通过馈入光纤与位于远端节点的光分路器输入端连接，光分路器的多路输出端通过多条分布式光纤分别与解码器模块中的各解码器网络侧端口(A)连接，所述解码器模块中各解码器的用户侧端口(B)分别与各用户端对应连接。
2.根据权利要求1所述的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测装置，其特征在于，所述的探测脉冲预编码模块、链路故障识别模块位于中心局，所述解码器模块位于分布式光纤末端。
3.一种基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法，其特征在于，该检测方法基于权利要求1或2所述装置，包括以下步骤； 探测脉冲预编码步骤:探测脉冲预编码模块在U波段产生一个二维多波长光脉冲串信号，该信号依次通过光环形器和波分复用器、馈入光纤后进入光分路器； 链路故障识别步骤:所述二维多波长光脉冲串信号经过光分路器的分光处理后进入各条分布式光纤，然后分别在分布式光纤末端连接的解码器进行解码和反射，反射的解码信号依次经过分布式光纤、光分路器、馈入光纤、波分复用器和光环形器后进入链路故障识别模块进行链路故障识别。
4.根据权利要求3所述的基于光预编码的轮询式无源光网络光层检测方法，其特征在于，所述链路故障识别步骤中采用轮询式链路故障检测方式，具体为:各条分布式光纤末端的解码器分别对应一个二维多波长光脉冲信号，在每个检测时间窗口内，一次只检测一条分布式光纤链路；在不同的检测时间窗口内，对各分布式光纤链路逐条进行检测。
【文档编号】H04Q11/00GK104506970SQ201410802093
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】朱敏, 张教, 张旋, 王东鹏, 孙小菡 申请人:东南大学