专利名称：用于测试光网络的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测试光网络的方法和装置，尤其但不限制性地涉及用于测量无源光网络中光传输线上的信号的方法和装置。
背景技术：
随着光纤和相关元件的成本下降，新的远程通信网络配置从核心网络边缘到位于或非常接近终端用户正越来越多地采用光纤。这种所谓的FTTX(光纤到X，其中X可以是住宅、办公室、建筑、街头等)安装通常基于无源光网络(PON)结构，其中位于核心网络边缘的终端(光线路终端——OLT)沿光纤电缆向下传送信号至N端口分路器，每个端口然后终于于位于一个终端用户房屋的光网络终端(ONT)。通常，下行信号位于两个波长上1490nm波长用于下行传输数字数据，以及1550nm波长用于传输有线电视(CATV)信号，而每个终端用户的光网络终端(ONT)在约1310nm的波长上传输上行数据信号。注意，CATV信号通常以模拟形式传输。
通常采用异步转移模式(ATM)或类似协议来编码下行和上行数据信号。OLT在下行1490nm信号中包括同步信号，其允许每个ONT在其自身唯一的时间段内发送其上行信号(1310nm)，从而避免与来自连接在PON上的其它ONT的信号干扰。因此，以及考虑到眼睛的安全，当光纤链路断开时，从ONT没有1310nm的传输，从而防止接收1490nm的下行数据信号。
对该FTTX安装的现场维护需要一种低成本、易使用的诊断测试仪器来测量信号。该诊断测试仪器的实例为光功率计，其可以独立测量不同下行和上行信号波长(如1310nm、1490nm、1550nm)上的功率。在维修调用中，所述测量结果可以显示网络中或终端用户连接处的可能故障。另外公知的是，使用光谱分析仪(OSA)同时测量不同波长的光功率。
每个这些仪器的缺点在于，其为单端口设备，如果沿光纤同向传送不同波长的信号，则只能测量功率。在OSA情况下，另一个缺点是，所述仪器对于常规现场应用通常过于昂贵和复杂。
发明内容
本发明用于消除或至少减轻现有技术的不足，或至少提供可选方案，为此，提供了一种用于测量模拟或数字光信号的参数例如光功率的便携式仪器，所述信号在两个单元之间的光传输路径中同时双向传送，所述单元例如是无源光网络中的网络单元，所述单元中的至少一个在没有保持路径的连续性的情况下不发送其光信号。
根据本发明的一方面，提供了一种便携式仪器，用于测量在光传输路径中双向传送的光信号参数，所述光传输路径在第一单元和第二单元之间，所述两个单元中至少一个单元在所述路径的连续性没有保持的情况下将不发送其光信号，所述仪器包括第一和第二连接器装置，其用于将所述仪器串联到所述光传输路径中；耦合器装置，其具有第一和第二端口，所述第一和第二端口分别连接到第一和第二连接器装置，从而其之间的路径在所述耦合器中完成光传输路径，第三端口，用于输出通过所述第一端口接收的每个光信号的一部分，以及第四端口，用于输出通过所述第二端口接收的每个光信号的一部分；检测装置，其耦合到所述第三和第四端口，用于将所述光信号部分转换成对应的电信号；处理装置，其用于处理所述电信号，以提供需要的测量值；以及输出装置，其用于显示测量的参数。
优先，输出装置包括用于显示参数的测量值的显示装置。
当至少一个光信号包括不同波长的组成时，所述仪器还包括波长区分装置，用于根据波长区分对应光信号部分的对应组成。检测装置和处理装置分别检测和处理两个不同的信号组成。检测装置还可以包括两个检测器，用于分别检测每个光信号组成。
当光信号是模拟信号时，处理装置可以被设置为用于获得信号的时间平均光功率。
当光信号包括间歇交替的脉冲时，处理装置可以被设置为用于获得脉冲的光功率。
如果光信号包括脉冲数字信号，处理装置还可以被设置为用于获得脉冲在脉冲持续时间上的平均光功率。尤其是，当使用所述仪器测量由“脉冲”数据流构成的光信号(如ATM数据信号)的功率时，检测装置可以被设置为只从数据脉冲、而不是从任何插入的数字零序列(即无信号)获得功率。这种脉冲数据流通常为从无源光网络(PON)的光网络终端(ONT)发送到多个光线路终端(OLT)、从OLT发送到多个ONT的上行数据。
信号处理装置可以是定制电路和/或适当编程的微型计算机。
根据本发明所述第二个方面，提供了一种测量在单元之间的光传输路径中双向传送的光信号的参数的方法，其中至少一个单元在所述传输路径不连续的情况下不发送其光信号，所述方法包括以下步骤(i)将耦合器的第一和第二端口连接至所述光传输路径，使得通过所述耦合器的在所述第一和第二端口之间的路径与所述光传输路径串联，并在其间传送所述双向信号；(ii)在所述耦合器的第三端口检测在所述路径中的一个方向上传送的所述光信号的部分，并提供对应的第一电信号；(iii)在所述耦合器的第四端口检测在所述路径中的相反方向上传送的所述光信号的部分，并提供对应的第二电信号；以及(iv)处理所述第一和第二电信号，以提供需要的测量结果。
当至少一个光信号包括不同波长的组成时，所述方法还包括区分步骤，其中根据波长区分对应光信号部分的对应不同组成。检测和处理步骤然后可以分别检测和处理两个不同的信号组成。
下面通过参考附图详细描述示例性的本发明优选实施例，本发明的各个目的、特征、方面以及优点将变得更加明显。
图1为无源光网络的部分的简化框图；图2为插入网络支路中的实施本发明的功率计的简化框图；以及图3为修改的详细示图。
具体实施例方式
图1所示的无源光网络的一部分包括中心局光线路终端(OLT)10，其通过1∶9分路器12耦合至多个光网络终端(ONT)14/1～14/9，每个所述光网络终端通过一个对应的多路光波导16/1～16/9耦合至分路器12的9个端口中的各个端口(注意，尽管示出了9个终端和9个端口分路器以方便说明，但实际中可以为更多或更少)。终端采用异步转移模式(ATM)或类似协议以编码下行(OLT到ONT)和上行(ONT到OLT)数字数据信号。OLT 10将1490nm波长的下行数据和1550nm波长的下行有线电视信号传送至ONT 14/1～14/9，并且以已知的方式对1490nm的信号编码以同步化，所述编码由ONT解码、并用于允许每个ONT 14/1～14/9在各自唯一的时间段向上将1310nm数字光数据信号传送至OLT 10，从而避免与来自连接至同一个OLT 10上的其它ONT的信号发生干扰。
如果ONT没有接收到下行信号，从而没有接收到同步信息，则ONT不能正常发送。因此，对于测量这三个信号的现场技术人员而言，有必要使得ONT 14/1～14/9连续从OLT 10接收下行信号。
现在参考图2描述测试仪器18，图2示出连接至位于分路器12与ONT14/9之间的支路波导16/9中的仪器18，其在测量三个波长的光信号的功率时，允许上行和下行光信号连续传送。测试仪器18包括外壳20，所述外壳20包括第一22和第二24隔板连接器，其被示出为分别耦合至分路器12和ONT 14/9。如图所示，连接器24通过短的跨接线26连接至ONT 14/9。
在功率计外壳20内，插座22和24分别连接至2×2光耦合器32的第一和第二端口28和30，光耦合器32的分束比约为80∶20，并且该比率在将要测量的全部波长(即1310nm、1490nm、1550nm)上大致相同。
从而，耦合器32将在端口28和30接收的每个信号按80∶20的比率分成两个部分。将每个80％的信号发送回两个连接器22和24中的另一个，而将每个20％的信号发送至耦合器32的第三和第四端口34和36中的一个。
端口34接收来自ONT 14/9的信号的20％部分，所述端口经由1310nm带通滤波器62连接至第一检测器38，用于检测标称波长为1310nm的光信号。端口36接收来自OLT 10的每个1490nm和1550nm光信号的20％，所述端口36耦合至1×2光学分路器40，所述光学分路器40的分流比为约90∶10，所述比率对于将要测量的全部下行波长(即1490nm和1550nm)大致相同。
通过来自分路器40的对应输出光纤将来自分路器40的90％的信号发送到第二带通滤波器64，所述第二带通滤波器64通过在以约1490nm为中心的约15nm的波长带范围内的光，并基本上衰减该带以外的光(例如在1550nm波长衰减超过40dB)。将第二带通滤波器64的输出发送至第二检测器42，其然后检测标称为1490nm的光。
通过对应的输出光纤将来自分路器40的10％的信号发送到第三带通滤波器66，所述第三带通滤波器66通过在以约1550nm为中心的约25nm的波长带范围内的光，并且基本上衰减该带以外的光(例如对模拟CATV信号衰减超过20dB，对数字CATV信号衰减超过40dB)。将第三带通滤波器66的输出耦合到第三检测器44，其然后检测标称为1550nm的光。
三个检测器38、42和44将对应的电信号提供给电子处理单元46，所述单元46包括一组三个类似的放大器48、50和52，用于分别放大来自检测器38、42和44的电信号。峰值检测器54和56分别检测来自放大器48和50的放大电信号的峰值功率，并将峰值功率测量提供给模拟-数字转换器58，所述转换器将所述测量转换成对应的数字信号，并将其提供给显示单元60，用于以常规方式显示测量结果。将来自放大器52的放大信号直接提供给模拟-数字转换器58，即没有峰值检测，以测量平均光功率。
通常，现场技术人员会在处于已连接耦合的状态的终端用户的住宅/房屋断开链路16/9至ONT 14/9的连接。然后将在链路16/9的上游部分的连接器连接到所述仪器上的两个隔板连接器中的指定的一个(22)，并将在跨接线26上的连接器连接到另一个。当然，如果可以获得链路的部分间的连接耦合，则可以不用跨接线26。
当断开电缆时，由ONT 14/9发出的1310nm的上行数据信号通常将中止、并在两个连接器连接到测试仪器上的其各自的隔板连接器插座时重新开始。然后可以进行测量。
事实上，由于通常在用户已经提出问题的服务调用中使用所述仪器18，因此，在插入仪器18时线路中会有临时中断通常并不重要。
当将测试仪器插入线路后，在分路器12和ONT 14/1～14/9(如图1所示)中选定的一个之间，80％的下行数据和视频信号(即分别为1490nm和1550nm)将直接通到ONT。这样通过接收的数据信号被同步化的ONT，然后可以发送其上行数据信号(即1310nm波长)，所述信号的80％将被上行发送到OLT 10，另外20％被发送到检测器38。
可以理解，耦合器32的分流比不一定是80∶20。本发明的实施例可以采用不同比率。通常，低分流比需要更高的衰减，而高分流比会更依赖偏振。然而，应该注意，可以市场获得这样的优选耦合器，其具有特定的波长带，在所述波长带上，所述耦合器的分流比基本不依赖于波长和偏振。
可以理解，本发明并不限于测量光功率和功率计，还可以应用于其它参数测量，例如光谱、传输路径或链路中的带宽利用率等。例如，耦合器32可以与光谱分析仪结合，所述光谱分析仪取代了光分路器40、带通滤波器62、64和66、检测器38、42和44、处理装置46以及显示器60，并且可以添加2×1耦合器，用于将2×2耦合器32的端口34和36上耦合到OSA的单个输出端，从而合成两个20％信号部分。
可以理解，2×1耦合器本身会引入损耗，通常为50％或更多。当然，取代OSA，可以使用耦合到2×1耦合器的可选单端口装置来取代图2所示的元件38-66。
带通滤波器62用作区分滤波器，并满意地避免由1550nm信号的光学反向反射造成的影响，所述影响在靠近OLT 10进行测量时尤其严重。而如果通常靠近ONT终端使用所述装置，则可以忽略这种影响。
如图3所示，分路器40和带通滤波器64、66可以用波长多路分用器68(例如低光串扰的WDM耦合器)替代，其可以根据信号的各自的波长分开信号，并将其提供给检测器42和44。注意，图3中略去带通滤波器62，但其可以由于上述原因而被包括。
电子处理单元46可以优选是数字的而不是模拟的，在该情况下其可以是适当编程的微型计算机。
工业应用性实施了本发明的便携式测试仪器可以是价格低廉并易于操作的。由于现场维护技术人员通常是维护有线电话连接的相同人员，并较少地具有在光纤技术方面的大量训练，因此当所述设备用于测试FTTX网络时，易于操作的优点尤其重要。
尽管已经详细描述和示出了本发明实施例，但是可以理解，所述实施例只是说明性和示例性的，而不是限制性的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书所限制。
权利要求
1.一种便携式仪器，用于测量在光传输路径(16/9)中双向传播的光信号的参数，所述光传输路径(16/9)在第一单元(10)和第二单元(14/9)之间，所述两个单元中至少一个单元在所述路径的连续性没有保持的情况下将不发送其光信号，所述仪器的特征在于第一和第二连接器装置(22，24)，其用于将所述仪器串联到所述光传输路径中；耦合器装置(32)，其具有第一和第二端口(28，30)，所述第一和第二端口分别连接到所述第一和第二连接器装置，从而其之间的路径在所述耦合器中完成所述光传输路径，第三端口(36)，用于输出通过所述第一端口(28)接收的每个光信号的一部分，以及第四端口(34)，用于输出通过所述第二端口(30)接收的每个光信号的一部分；检测装置(38，42，44)，其耦合到所述第三和第四端口，用于将所述光信号部分转换成对应的电信号；处理装置(46)，其用于处理所述电信号，以提供需要的测量值；以及输出装置(60)，其用于显示测量的参数。
2.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，当所述单元中的一个发送其具有两个不同波长的光信号时，对应的所述光信号部分包括分别具有所述不同波长的两个组成；所述仪器还包括装置(40，64，66，68)，用于根据波长区分所述光信号组成；所述检测装置和处理装置分别检测和处理所述两个不同信号组成。
3.根据权利要求2所述的仪器，其特征在于，所述检测装置包括两个检测器(42，44)，所述每个检测器用于分别检测所述光信号组成中的一个。
4.根据权利要求2或3所述的仪器，其特征在于，所述区分装置包括分路器(40)，用于将所述光信号部分分成所述两个组成，以及两个带通滤波器(64，66)，每个所述带通滤波器分别以所述不同波长中的一个的附近为中心，并被分别耦合到所述分路器(40)的输出端口中的一个上。
5.根据权利要求2或3所述的仪器，其特征在于，所述区分装置包括波长区分器(68)，其被耦合在所述耦合器(32)和所述检测装置之间。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，当所述光信号是模拟信号时，所述处理装置(46)被设置为获得所述信号的时间平均光功率。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，当所述光信号包括间歇交替的脉冲时，所述处理装置(46)被设置为获得所述脉冲的光功率。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，当所述光信号为数字信号时，所述处理装置(46)被设置为获得所述脉冲在每个脉冲的持续时间上的平均光功率。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，所述处理装置(46)包括定制电路。
10.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，所述处理装置(46)包括适当编程的微型计算机。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的仪器，其特征在于，所述输出装置包括显示装置(60)，其被耦合到所述处理装置(46)，用于显示所述参数测量结果。
12.一种测量在光传输路径中双向传播的光信号的参数的方法，其中至少一个所述单元在所述传输路径不连续的情况下不发送其光信号，所述方法包括以下步骤(i)将耦合器的第一和第二端口连接至所述光传输路径，使得通过所述耦合器的在所述第一和第二端口之间的路径与所述光传输路径串联，并在其间传送所述双向信号；(ii)在所述耦合器的第三端口检测在所述路径中的一个方向上传播的所述光信号的部分，并提供对应的第一电信号；(iii)在所述耦合器的第四端口检测在所述路径中的相反方向上传播的所述光信号的部分，并提供对应的第二电信号；以及(iv)处理所述第一和第二电信号，以提供需要的测量结果。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述单元中的一个发送其两个不同波长的光信号时，将对应的光信号部分分成分别具有所述不同波长的两个组成，根据波长区分所述光信号组成，并分别检测和处理所述两个不同的信号组成。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述检测步骤使用两个检测器(42，44)，每个所述检测器分别检测所述光信号组成中的一个。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，这样进行所述区分步骤，将所述光信号部分分成两个组成，并利用带通滤波器(64，66)对所述组成进行带通滤波，每个所述带通滤波器分别以所述不同波长中的一个附近为中心。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述区分步骤使用波长区分器(68)，以将所述部分分成所述组成。
17.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，当所述光信号是模拟信号时，所述检测和处理获得所述信号的时间平均光功率。
18.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，当所述光信号包括间歇交替的脉冲时，所述检测和处理获得所述脉冲的光功率。
19.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，当所述光信号为数字信号时，所述检测和处理获得所述脉冲在每个脉冲的持续时间上的平均光功率。
20.根据权利要求12至19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，利用定制电路进行所述处理。
21.根据权利要求12至19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，利用适当编程的微型计算机进行所述处理。
22.根据权利要求12至21中任一权利要求所述的方法，其它特征在于用于显示所述参数的测量结果的步骤。
23.根据权利要求12至22中任一权利要求所述的方法，其特征在于，对在光传输路径中双向传播的光信号进行测量，所述光传输路径位于无源光网络中的网络单元之间。
全文摘要
一种用于测量在单元之间的光传输路径中传送的双向光信号的仪器，所述单元中的一个单元在所述路径的连续性没有保持的情况下将不传输，所述路径例如为在中央局光线路终端(OLT)和终端用户光网络终端(ONT)之间的支路，所述仪器包括第一和第二连接器插座，用于将所述仪器连接到所述路径中；2×2耦合器(32)，其具有第一和第二端口(28，30)，所述第一和第二端口分别连接到第一和第二连接器(22，24)，从而完成光传输路径，第三端口(36)，用于输出通过所述第一端口(28)接收的每个光信号的一部分，以及第四端口(34)，用于输出通过所述第二端口(30)接收的每个光信号的一部分。耦合到所述第三和第四端口的检测器(38，42，44)将所述光信号部分转换成对应的电信号，其被处理以提供需要的测量结果。所述测量结果可以通过合适的显示单元(60)显示。当OLT发送两个不同波长的信号时，所述仪器可以根据波长分开对应光信号部分的组成，并分别对其处理。
文档编号H04B10/02GK1833384SQ200480022721
公开日2006年9月13日 申请日期2004年8月23日 优先权日2003年10月15日
发明者B·吕谢 申请人:埃科斯弗电光工程公司