专利名称：光纤网络传感系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及分布式光纤传感器，特别涉及基于无源光网络(PON)的传感系统。
背景技术：
下一代网络(NGN)和下一代互联网(NGI)，是一种可以提供各种业务的综合开放式网 络构架，是目前国际、国内通信领域研究的焦点和前沿课题之一，也是我国"十一五"中长 期科技规划重点支持的方向，其中接入网技术和交换技术是NGN和NGI研究的重点。我国"光 进铜退"的趋势正在加速，针对商业用户的点对点的应用已日益普及，PON已成为FTTB、 FTTC、 FTT0、 FTTH (光纤接入技术，统称为FTTx，包括Fiber to the building, Fiber to the curb, Fiber to the office, Fiber to the home)的最佳技术。目前主流的PON包括 Ethernet PON (简称EP0N)和Gigabit PON (简称GP0N)，其网络拓扑结构如图l所示，包括 一个0LT (光路终端)、 一个lXn分束器和n个0NU (光网络单元)。其中每个ONU的所有通信 数据都需要OLT进行周转。
光纤作为当今一种十分重要的通信传输媒质不仅可用于光通信信号的传输还同时具有光 传感的功能，可以用于温度、应力、振动等多个参数的高灵敏度检测并能应用于安防探测( 如防火、防盗等)。分布式光纤传感技术中光纤既是传输介质，又是传感元件，它可以同时 获得整个光纤长度上被测量参数的空间分布状态和随时间变化的信息。OTDR的英文全称是 Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤 中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射进行各种相关参数探测的技术。包括相 位敏感光时土或反身寸计(Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer, 简写为小 -0TDR)技术、偏振光时土或反身寸计(Polarization Optical Time Domain Reflectometer, 简写为P0TDR)技术和布里渊光时i或反射计(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer,简写为B0DTR， 一种应力敏感传感器)技术。利用这些技术可以检测出光纤 线路上各种参数的微小变化。目前已有的在P0N系统中融入0TDR技术的方案，无一例外是在 P0N的各个0NU分支中加入布拉格光纤光栅(FBG)以反射不同波长作为标记，并在接收端通 过WDM接收机进行分离。当某个分支产生断裂时，该处将产生菲涅尔反射，同时该分支的FBG 反射光消失。因此，虽然采用了分布式传感技术，但是都是在接收端统一对传感激光进行接 收和处理，由于各个分支的背向瑞利散射光重合在一起不能分离，且其传感光源为宽带光源，所以仅仅只能监测PON结构中的光缆故障，不能实现安防监测功能。其网络结构如图2所示
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于波分复用器(简写为WDM，特别是基于 低成本的稀疏波分复用器——CWDM)和分布式处理技术的光纤网络传感系统以克服现有技术 的不足。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，光纤网络传感系统，包括0LT、 WDM、分 束器、n个ONU分支以及激光器和调制器，所述OLT发出的通信激光与所述激光器发射的传感 激光，通过一个WDM融合注入PON干线传输到分束器分成n条支路；其特征在于每条支路通 过一个WDM将通信激光和传感激光分离，通信激光进入ONU分支，传感激光通过散射光接收器 进入传感网，所述散射光接收器与OTDR处理模块连接，所述OTDR处理模块与该支路的ONU连 接；所述n》2。
本发明的有益效果是，采用分布式处理，降低了复杂度和实时性的要求，通用于目前的 各种P0N结构，不会受到PON标准限制。有利于用户的定制服务，用户可以定制自己需要的功 能，减少了OLT处服务器的负担。具有更长的探测距离，而且可以同时用于多个ONU分支的探
图1是P0N结构示意图2是现有技术的P0N探测系统结构示意图3是本发明实施例的示意图。
具体实施例方式
本发明的光纤网络传感系统，包括OLT、 WDM、分束器、n个ONU分支以及激光器和调制器 ，所述OLT发出的通信激光与所述激光器发射的传感激光，通过一个WDM融合注入PON干线传 输到分束器分成n条支路；其特征在于每条支路通过一个WDM将通信激光和传感激光分离， 通信激光进入ONU分支，传感激光通过散射光接收器进入传感网，所述散射光接收器与OTDR 处理模块连接，所述OTDR处理模块与该支路的ONU连接；所述n》2。
具体的，所述散射光接收器采用环行器；
或，所述散射光接收器采用耦合器；
进一步的，所述激光器为窄线宽激光器，其发射的传感激光波长为入s，且与通信激光 不在同一波段。更具体的，所述WDM为CWDM;
更进一步的，在WDM与环行器之间连接有光放大器。 实施例
如图3所示，本例光纤网络传感系统包括OLT、 1Xn分束器、n个0NU、 n个环行器(出于 节约成本考虑，也可以采用5 : 5的耦合器代替环行器)、n个OTDR处理模块、n + l个WDM以及 激光器和调制器。因为选择的激光器发射的传感激光中心波长，与通信激光相差很远，如 EP0N的上/下行波长为1490/1310nm，可以选用窄线宽激光器中心波长为1550nm，因此可以采 用CWDM直接分开通信激光和传感激光，本例中的所有WDM均采用成本较低的CWDM。每个环行 器都通过光放大器与CWDM连接，能够对光路传输产生的衰减进行补偿。
激光器产生的传感激光经过调制器调制后，在下行方向与OLT发出的通信激光通过CWDM 融合，经过P0N干线输入lXn分束器，分束到各个分支。在每个分支接口，用一个CWDM将传 感激光和通信激光分离，传感激光进入传感网。传感网通过ONU支持直接铺设到用户，以达 到分布式监测各种干扰。光纤传感信号处理部分(0TDR处理模块)设在0NU处，背向瑞利散 射光经过A/D卡进行空间域到时间域的转化，从而完成空间位置上的分布式监测任务。处理 后的信息再通过0NU的数据接口融合到0NU上行数据，传输到监控中心或服务器，用于给用户 提供增值服务。本发明可以有效的共享光缆资源和不改变原有通信构架，有很好的兼容性。
本例激光器采用窄线宽、高稳定且低噪声的低成本DFB (Distribute Feedback分布反馈 式)激光器，具有高性能、低成本的特点。光源的线宽窄、相对强度噪声低，中心波长为入 s，与通信激光波长不在同一波段。传感激光的调制脉冲宽度为lns 10y s (对应入侵监测 精度为O. lm lkm)，重复频率》100Hz (对应最大监控距离》100km)，被调制的光脉冲经 过CWDM与通信信号融合入PON中传输，到ONU后经CWDM解复用。由于经过无源的分束器分束以 及长距离的光纤衰减，传感信号光可能需要放大后(单元数较少时可不用放大)送入到传感 光纤，用以实现各种分布式传感。背向瑞利散射光的处理，可以选择O-OTDR、光强型 BOTDR，甚至可以选择一定偏振态的激光进行POTDR处理，根据不同的探测要求决定。每个 ONU分支的背向瑞利散射光分别进行处理，传感分支互不影响，通过ONU提供的数据接口融合 到ONU上行传输，回传到OLT进行监控及响应处理，在OLT处将各ONU单元的传感信息融合供监 控部门使用或由运营商提供增值业务。
解决传感信息上传到控制中心有多种方法目前的PON (EP0N， GPON)在ONU侧接入端能 提供100M/1000M以太网接口，以及用于增值业务的E1/T1， RF视频等数据接口。传感信息从 0NU的E1/T1数据接口融合入上行通信数据，而控制中心从0LT的E1/T1提取光纤传感信息进行监控。对于某些厂商的PON不提供用于增值业务的数据接口，我们可以为ONU处的数据处理模 块配置一个MAC和IP地址，每个数据处理模块当作一个独立的设备。将传感数据打包成以太 网帧，与正常的通信数据通过交换机融合入上行通信数据。
本发明不仅可以实现分布到用户的安防探测，如防盗、防火等，利用传感激光同样可以 进行网络安全状况监测，在0LT到0NU这段融合光路上，传感激光与光纤接入通信激光共享光 缆，可以通过该传感激光传输状态的测试来实现通信网络的安全状况分析。
权利要求
1.光纤网络传感系统，包括OLT、WDM、分束器、n个ONU分支以及激光器和调制器，所述OLT发出的通信激光与所述激光器发射的传感激光，通过一个WDM融合注入PON干线传输到分束器分成n条支路；其特征在于每条支路通过一个WDM将通信激光和传感激光分离，通信激光进入ONU分支，传感激光通过散射光接收器进入传感网，所述散射光接收器与OTDR处理模块连接，所述OTDR处理模块与该支路的ONU连接；所述n≥2。
2. 根据权利要求l所述的光纤网络传感系统，其特征在于，所述散射 光接收器采用环行器。
3. 根据权利要求l所述的光纤网络传感系统，其特征在于，所述散射 光接收器采用5 : 5的耦合器。
4. 根据权利要求l所述的光纤网络传感系统，其特征在于，所述激光 器为窄线宽激光器，其发射的传感激光波长为入s，且与通信激光不在同一波段。
5. 根据权利要求l所述的光纤网络传感系统，其特征在于，所述WDM为CWDM。
6. 根据权利要求l所述的光纤网络传感系统，其特征在于，在WDM与 环行器之间连接有光放大器。
全文摘要
本发明涉及分布式光纤传感器，特别涉及基于无源光网络(PON)的传感系统。本发明针对现有传感系统不能对各个OUN分支光路进行识别、探测的缺点，公开了一种基于波分复用器和分布式处理技术的光纤网络传感系统以克服现有技术的不足。本发明的技术方案是，在现有PON系统中利用ONU分支设置传感网络，进行分布式传感激光接收和处理，降低了复杂度和实时性的要求，通用于目前的各种PON结构，不会受到PON标准限制。本发明可以用于现有PON系统，增加安防探测功能。
文档编号H04L12/28GK101321022SQ200810302890
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者冉曾令, 森 熊, 罗力伟, 饶云江 申请人:电子科技大学