专利名称：一种单纤双向光模块及光程检测方法
技术领域：
本发明涉及通信领域光网络，尤其涉及一种单纤双向光模块及光程检测方法。
背景技术：
随着网络技术的快速发展和网络应用的普及化，如网络通讯、网络购物以及网络娱乐等已经成为现代人生活的一部分，现有的接入网络铜线(即有线)系统已远远满足不了这种高速和宽带的需求，而无源光网络是宽带和高速、环保和节能的宽带接入技术，是取代现有的接入网络的最佳候选者，其正在被绝大多数的运营商所接受并部署，以为日益增长的通信用户提供更快速和更好的服务。在大量无源光网络的安置和部署后，需要考虑该网络的运行和维护问题，特别是光纤线路的检测和故障的定位问题。为了降低运行和维修成本，运营商希望通信设备本身具有光程检测的功能以简化设备，并且与系统整合在一起时可以快速检测整个无源光网络的光纤体系，以及快速分析和报警，这将大大降低运营商的运维成本。现有的主要方法是在通信设备外安置一个光时域检测仪(Optical Time Domain Reflector,简称为OTDR)，通过合波器把OTDR的检测光合入主干光纤进行检测。由于OTDR 的设备比较昂贵，操作起来也不太方便，而且每次接插对业务也有一定的影响，因此运维成本较高。在无源光网络中，无论是GPON(Gigabit-Capable Ρ0Ν，千兆无源光网络)还是 EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，其光线路终端(Optical Line Terminal，简称为0LT)都使用如图1所示的单纤双向光模块，该单纤双向光模块中包括发射器 CTx)、接收器(Rx)及 WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)滤波片。发射器用于发射1490nm的下行光，接收器用于接收上行1310nm的光。由于上下行光均从一个光纤进出，但其波长不同，因此可以用波分复用滤波片对其进行导光或合波。
发明内容
本发明的目的是提供一种单纤双向光模块及光程检测方法，以克服重用原有的业务波长的光发射器进行检测时影响业务的缺陷。为解决上述问题，本发明提供了一种单纤双向光模块，包括依次相连的第一下行光发射器、第一波分复用滤波片及第一光接收器，还包括光程检测接口、第二光接收器、第二下行光发射器、导光单元及控制单元；所述光程检测接口用于与光线路终端相连，其中所述第二下行光发射器用于向所述导光单元发射波长区别于业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；所述导光单元与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述光程检测光输出到光纤接口 ；还用于将从所述光纤接口发来的所述光程检测光的反射光输出到所述第二光接收器；
所述第二光接收器用于将接收到的所述导光单元发来的所述光程检测光的反射光转换为电信号；所述控制单元分别与所述光程检测接口、第二下行光发射器及第二光接收器电连接，用于根据从所述光程检测接口接收到的光程检测命令向所述第二下行光发射器发送控制命令；还用于对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据处理，并将处理后得到的数据通过所述光程检测接口发送给所述光线路终端。进一步地，所述导光单元中包括导光器及第二波分复用滤波片；所述导光器用于将所述第二下行光发射器发来的光程检测光输出到所述第二波分复用滤波片；还用于将所述第二波分复用滤波片发来的所述光程检测光的反射光输出到所述第二光接收器；所述第二波分复用滤波片与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述导光器发来的所述光程检测光输出到光纤接口，还用于将从所述光纤接口接收到的所述光程检测光的反射光发送给所述导光器。进一步地，所述导光器为光耦合器或光环形器。进一步地，所述导光单元中包括第二波分复用滤波片及分光器；所述第二波分复用滤波片与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述第二下行光发射器发来的所述光程检测光输出到所述分光器的第一接口；所述分光器用于将所述第一接口接收到的光程检测光输出到光纤接口 ；还用于将从光纤接口返回的所述光程检测光的反射光通过其上第二接口输出到所述第二光接收器。进一步地，所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据处理，具体包括所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据化处理；或者所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据化处理和数学处理。进一步地，
所述控制单元采用以下方式与所述光程检测接口、第二下行光发射器和第二光接收器电连接第二光接收器连接跨阻放大器，该跨阻放大器的一路连接至所述控制单元；第二下行光发射器与一激光驱动器相连，该激光驱动器与所述控制单元相连；
该控制单元与所述光程检测接口相连。进一步地，所述第二波分复用滤波片对于波长等于或高于所述光程检测光的波长的光进行反射，而对于波长低于所述光程检测光的波长的光进行透射。相应地，本发明还提供了一种光程检测方法，应用于单纤双向光模块中，包括通过本光模块上的光程检测接口接收到管理本光模块的光线路终端发来的检测命令后，发射波长区别于所述光线路终端的业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；
将所述光程检测光输出到光纤接口，并接收所述光纤接口传来的所述光程检测光的反射光；将所述反射光转换为电信号后，对所述电信号进行数据处理，并将处理后得到的数据通过所述光程检测接口传递给所述光线路终端。进一步地，所述单纤双向光模块发射的所述光程检测光的波长大于所述待光线路终端的业务上行光及所述业务下行光的波长。进一步地，所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据处理，具体包括所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据化处理；或者，所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据化处理和数学处理，形成光强度和距离变化的数据。本发明对原有的光模块进行了改造，使其具有OTDR的检测功能，并对正常的业务运行没有干扰，且将原有的设备与光程检测特性有机的结合在一起，满足了运营商用现有的设备即可进行光纤故障的检测的愿望，并大大缩短了运维以及报警的时间，减少了运营商的运营成本。
图1为现有的光模块结构示意图；图2是本发明实施例中单纤双向光模块的结构示意图；图3是本发明实施例一中光模块的结构示意图；图4是本发明实施例二光模块的详细结构及连接示意图；图5是本发明实施例三中光模块的结构示意图；图6是本发明实施例四中光模块的详细结构及连接示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本实施例的基本思想是不使用传送业务所用的上行光或下行光，而另外增加一个专用于光程检测的光(以下简称为光程检测光)，即标准规定的专用于进行光程检测的波长在1625nm至1675nm之间的光。这种方法的好处在于在进行光程检测时不会影响业务， 也无需中断业务。较优地，可采用现有已商用的波长为1625nm或1650nm的光进行光程检测。如图2所示，单纤双向光模块，包括依次相连的第一下行光发射器TxO、第一波分复用滤波片WDMO及第一光接收器RxO，通过本光模块上的光程检测接口与管理本光模块的光线路终端相连，还包括第二光接收器Rxl、第二下行光发射器Txl、导光单元及控制单元；第二下行光发射器用于向导光单元发射波长区别于业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；导光单元与第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将光程检测光输出到光纤接口 ；还用于将从光纤接口发来的光程检测光的反射光输出到第二光接收器；其中，导光单元中包括导光器及第二波分复用滤波片；导光器用于将第二下行光发射器发来的光程检测光输出到第二波分复用滤波片；还用于将第二波分复用滤波片发来的光程检测光的反射光输出到第二光接收器；第二波分复用滤波片与第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将导光器发来的光程检测光输出到光纤接口，还用于将从光纤接口接收到的光程检测光的反射光发送给导光器。在具体实现时，导光器可选用光环行器或光耦合器；第二光接收器用于接收导光单元发来的上述光程检测光的反射光，并将该反射光转化为电信号；控制单元分别与光程检测接口、第二下行光发射器及第二光接收器电连接，用于根据从光程检测接口接收到的光程检测命令向第二下行光发射器发送控制命令，还用于对第二光接收器中的电信号进行数据处理，并将处理后的数据输出至光程检测接口。该数据处理具体包括控制单元对第二光接收器中的电信号进行数据化处理；或者控制单元对第二光接收器中的电信号进行数据化处理和数学处理。其中，对于单脉冲检测光，数学处理可以是对多次检测后得到的数据进行统计平均计算，对于多脉冲检测光，数学处理还包括正交序列或格雷码序列算法等。下面用几个实施例进行进一步说明。实施例一为了避开上下行业务的波长，使用区别于上下行业务波长的第三波长的光进行光程检测。如图3所示，该装置在原有的由第一下行光发射器TxO、第一波分复用滤波器WDMO 及第一光接收器RxO组成的BOSA (Bi-directional Optical Sub Assembly，单纤双向光模块)结构中，增加了控制单元、导光器、第三波长(如1625nm)的第二下行光发射器Txl、第二波分复用滤波器WDMl以及第二光接收器Rxl，通过该新增加的WDMl对第三波长的光进行导光，使得业务光不会进入导光器。通过新增加的控制单元可以对光程检测进行控制及进行相应的数据处理。其中，在具体实现时，导光器可选用光环行器或者光耦合器。以图3所示结构描述上下行业务光的传输过程第一下行光发射器TxO发出的波长如是GPON或EPON为1490nm的下行业务光，如是XG-PON或10G-EP0N为1577nm的下行业务光经第一波分复用滤波器WDMO和第二波分复用滤波器WDMl被导向光纤接口 ；波长为 1310nm的上行业务光也从光纤接口经WDMl和WDMO被导入第一光接收器RxO中进行数据接收。而光程检测光的传输过程如下首先由OLT通过光程检测接口向控制单元发出光程检测命令，控制单元根据该命令驱动第二下行光发射器Txl发出第三波长的光程检测光，该光程检测光经导光器的接口 1到达接口 2，进而到达WDMl的反射口 R，然后被WDMl的通用口 C送出光纤接口，而经过光纤时被反射回来的反射光由光纤接口到WDMl的通用口 C， 经WDMl的反射口 R输出，从导光器的接口 2输出到接口 3，到达第二光接收器Rxl。由于接收到的信号较弱，因此发射和接收的过程可能需要重复多次。
Rxl可将接收到的光程检测光的反射光转化为电信号后发送给控制单元，由控制单元对接收到的电信号进行模数转换的数据处理后，可以直接把处理后得到的数据通过光程检测接口发送给0LT，由OLT内部的相应处理芯片(如MAC(Medium Access Control，介质访问控制)芯片)对收到的数据进行处理；或者控制单元在进行数据处理后，先把该处理后得到的数据存储起来，等接收到多次数据后进行统计平均计算以得到OTDR数据，然后通过光程检测接口发送给0LT，由OLT把收到的经过处理的数据透明传送给上层的网元管理系统(Element Management System,简称为 EMS)。这里需要说明的是WDMO和WDMl均可用薄膜滤波(TFF)技术中边缘滤波片(Edge Filter)来实现，但两者的性能有所不同，如WDM1是以第三波长(如1620nm)作为分离点， 波长等于或大于第三波长的光被反射，而波长小于第三波长的光被透射；而WDMO是以上下行业务分离波长(如1450nm)为分离点，波长大于1450nm的光被透射，小于或等于1450nm 的光被反射。实施例二 如图4所示，在上述实施例一结构的基础上，明确了这些器件的相互关联。OLT的MAC芯片通过四个连接线与该光模块相连，其中TxO Data以及TxO Disable通过第一激光驱动器来控制第一下行光发射器TxO，而连接线Rx通过LIA (Lock-In Amplifier，锁定放大器)及TIA(Transimpedance Amplifier，跨阻放大器)来接收第一光接收器RxO接收到的数据，而OLT的MAC芯片通过OTDR连接线与光模块中的控制单元相连， 用于发启动/关闭OTDR的测试命令以及传输OTDR的数据；光模块中的控制单元用来执行 OLT MAC芯片发来的命令以及对接收到的Rxl发来的光程检测光的反射光进行数据处理后得到OTDR数据，并把它通过OTDR连接线传输到OLT MAC芯片上。控制单元通过Txl Data 和Txl Disable来连接第二激光驱动器，在收到检测命令后，通过第二激光驱动器控制第二下行光发射器Txl发出光程检测光，而该光程检测光的反射光由第二光接收器Rxl接收后转化为电信号，通过TIA2放大后到达控制单元，这个发射和接收过程可能需要反复多次， 控制单元把接收到的这些数据进行数模转换后进行数学处理，一般是统计平均后得到OTDR 的数据，然后通过OTDR的连接线传给OLT MAC芯片。具体的检测的过程如下首先OLT由其上MAC芯片通过OTDR连接线向光模块中的控制单元发出光程检测命令，控制单元通过TxlDisable向第二激光驱动器发出开启指令， 这时第二激光驱动器打开第二下行光发射器Txl，然后控制单元通过Txl Data向第二激光驱动器发出控制指令，第二激光驱动器驱动第二下行光发射器Txl发出光程检测光，通过导光器及WDMl的通用口 C进入光纤接口，从而进入光网络系统，其反射光从光纤接口进入 WDMl中，然后经导光器后导入第二光接收器Rxl中，由Rxl转化为电信号后，通过TIA放大后到达控制单元，这个发射和接收过程可能需要反复多次。控制单元把接收到的这些电信号进行A/D (模数)转换后进行相关数学处理，一般是统计平均后得到OTDR的数据，然后通过OTDR连接线传给OLT MAC芯片。实施例三如图5所示，在本实施例中，该装置在原有的由第一下行光发射器TxO、第一波分复用滤波器WDMO及第一光接收器RxO组成的BOSA结构中，增加了控制单元、第二波分复用滤波片WDM1、分光器、发射第三波长(如1625nm)的光程检测光的第二下行光发射器Txl以及第二光接收器Rxl。其上下行业务光的传输过程如下第一下行光发射器TxO对于GPON或EPON将发出波长为1490nm的下行业务光，而对于XG-P0N或10G-EP0N将发出波长为1577nm的下行业务光，经第一波分复用滤波器WDM0、第二波分复用滤波器WDMl及分光器被导向光纤接口 ； 波长为1310nm的上行业务光也从光纤接口经分光器的第一出口、WDMl和WDMO被导入第一光接收器RxO中进行数据接收。其光程检测光的传输过程如下首先由OLT通过光程检测接口向控制单元发出光程检测命令，控制单元根据该命令驱动第二下行光发射器Txl发出第三波长的光程检测光，该光程检测光经WDMl和分光器后输出到光纤接口，而光程检测光经过光纤时被反射回来的反射光由光纤接口到分光器的第二出口到达第二光接收器Rxl。由于接收到的信号可能较弱，因此发射和接收的过程可能需要重复多次。Rxl可将接收到的光程检测光的反射光转化为电信号后发送给控制单元，由控制单元对接收到的电信号进行模数转换的数据处理后，可以直接把处理后得到的数据通过光程检测接口发送给0LT，由OLT内部的相应处理芯片对收到的数据进行处理；或者控制单元在进行数据处理后，先把该处理后得到的数据存储起来，等接收到多次数据后进行统计平均以得到OTDR数据，然后通过光程检测接口发送给0LT，由OLT把收到的经过处理的数据透明传送给上层的网元管理系统。这里需要说明的是WDMO和WDMl均可用薄膜滤波(TFF)技术中边缘滤波片(Edge Filter)来实现，但两者的性能有所不同，如WDM1是以第三波长(如1620nm)作为分离点， 波长大于或等于第三波长的光被反射，而波长小于第三波长的光被透射；而WDMO是以上下行业务分离波长(如1450nm)为分离点，波长大于分离业务波长的光被透射，小于或等于分离业务波长的光被反射。实施例四如图6所示，在上述实施例三结构的基础上，明确了这些器件的相互关联。OLT的MAC芯片通过四个连接线与该光模块相连，其中TxO Data以及TxO Disable 通过第一激光驱动器来控制第一下行光发射器TxO，而连接线Rx通过LIA及TIA来接收第一光接收器RxO接收到的数据，而OLT的MAC芯片通过OTDR连接线与BOSA中的控制单元相连，用于发启动/关闭OTDR的测试命令以及传输OTDR的数据；光模块中的控制单元用来执行OLTMAC芯片发来的命令以及对接收到Rxl发来的光程检测光的反射光进行数据处理后得到OTDR数据，并把它通过OTDR连接线传输到OLT MAC芯片上，控制单元通过Txl Data 和Txl Disable来连接第二激光驱动器LDDl，在接收到检测命令后，通过LDDl第二激光驱动器控制第二下行光发射器Txl发出OTDR的光程检测光，而该光程检测光的反射光由第二光接收器Rxl接收后转化为电信号，通过TIA2放大到达控制单元，这个发射和接收过程可能需要反复多次，控制单元把接收到的这些数据进行A/D转换后进行相关的数学处理，一般是统计平均后得到OTDR的数据，然后通过OTDR的连接线传给OLT MAC芯片。具体的检测的过程如下首先OLT由其上MAC芯片通过OTDR连接线向光模块中的控制单元发出光程检测命令，控制单元通过Txl Disable向第二激光驱动器发出开启指令， 这时第二激光驱动器打开第二下行光发射器Txl，然后控制单元通过Txl Data向第二激光驱动器发出控制指令，这时第二激光驱动器驱动第二下行光发射器Txl发出光程检测光，该光程检测光通过WDMl及分光器的第一接口进入光纤接口，从而进入光网络系统。而光程检测光的反射光从光纤接口进入分光器，然后经其上第二出口导入光接收器Rxl中，由Rxl 转化为电信号后，通过TIA放大后到达控制单元，这个发射和接收过程可能需要反复多次。 控制单元把接收到的这些电信号进行A/D转换后进行相关的数学处理，一般是统计平均后得到OTDR的数据，然后通过OTDR的连接线传给OLT MAC芯片。通过上述各实施例可以看出，光程检测过程与上下行业务过程同时进行，互不干扰。通过WDMl用波分的方法来区分上行光和测试光，即在测试过程中，上行光的业务可以继续进行，不须中断，这样测试和业务可以同时正常进行，所有的业务将不受干扰。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个光器件来实现。相应地， 上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。根据本发明的发明内容，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单纤双向光模块，包括依次相连的第一下行光发射器、第一波分复用滤波片及第一光接收器，其特征在于，还包括光程检测接口、第二光接收器、第二下行光发射器、导光单元及控制单元；所述光程检测接口用于与光线路终端相连，其中所述第二下行光发射器用于向所述导光单元发射波长区别于业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；所述导光单元与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述光程检测光输出到光纤接口 ；还用于将从所述光纤接口发来的所述光程检测光的反射光输出到所述第二光接收器；所述第二光接收器用于将接收到的所述导光单元发来的所述光程检测光的反射光转换为电信号；所述控制单元分别与所述光程检测接口、第二下行光发射器及第二光接收器电连接， 用于根据从所述光程检测接口接收到的光程检测命令向所述第二下行光发射器发送控制命令；还用于对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据处理，并将处理后得到的数据通过所述光程检测接口发送给所述光线路终端。
2.如权利要求1所述的单纤双向光模块，其特征在于 所述导光单元中包括导光器及第二波分复用滤波片；所述导光器用于将所述第二下行光发射器发来的光程检测光输出到所述第二波分复用滤波片；还用于将所述第二波分复用滤波片发来的所述光程检测光的反射光输出到所述第二光接收器；所述第二波分复用滤波片与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述导光器发来的所述光程检测光输出到光纤接口，还用于将从所述光纤接口接收到的所述光程检测光的反射光发送给所述导光器。
3.如权利要求2所述的单纤双向光模块，其特征在于 所述导光器为光耦合器或光环形器。
4.如权利要求1所述的单纤双向光模块，其特征在于 所述导光单元中包括第二波分复用滤波片及分光器；所述第二波分复用滤波片与所述第一波分复用滤波片的通用口相连，用于将所述第二下行光发射器发来的所述光程检测光输出到所述分光器的第一接口；所述分光器用于将所述第一接口接收到的光程检测光输出到光纤接口 ；还用于将从光纤接口返回的所述光程检测光的反射光通过其上第二接口输出到所述第二光接收器。
5.如权利要求1 4中任意一项所述的单纤双向光模块，其特征在于， 所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据处理，具体包括 所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据化处理；或者所述控制单元对所述第二光接收器中的所述电信号进行数据化处理和数学处理。
6.如权利要求5所述的单纤双向光模块，其特征在于所述控制单元采用以下方式与所述光程检测接口、第二下行光发射器和第二光接收器电连接第二光接收器连接跨阻放大器，该跨阻放大器的一路连接至所述控制单元；第二下行光发射器与一激光驱动器相连，该激光驱动器与所述控制单元相连；该控制单元与所述光程检测接口相连。
7.如权利要求2或4所述的单纤双向光模块，其特征在于所述第二波分复用滤波片对于波长等于或高于所述光程检测光的波长的光进行反射， 而对于波长低于所述光程检测光的波长的光进行透射。
8.一种光程检测方法，应用于单纤双向光模块中，包括通过本光模块上的光程检测接口接收到管理本光模块的光线路终端发来的检测命令后，发射波长区别于所述光线路终端的业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；将所述光程检测光输出到光纤接口，并接收所述光纤接口传来的所述光程检测光的反射光；将所述反射光转换为电信号后，对所述电信号进行数据处理，并将处理后得到的数据通过所述光程检测接口传递给所述光线路终端。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述单纤双向光模块发射的所述光程检测光的波长大于所述待光线路终端的业务上行光及所述业务下行光的波长。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据处理，具体包括所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据化处理；或者，所述单纤双向光模块对所述电信号进行数据化处理和数学处理，形成光强度和距离变化的数据。
全文摘要
本发明公开了一种单纤双向光模块及光程检测方法，所述方法应用于单纤双向光模块中，包括通过本光模块上的光程检测接口接收到管理本光模块的光线路终端发来的检测命令后，发射波长区别于该光线路终端的业务上行光及业务下行光的波长的光程检测光；将该光程检测光输出到光纤接口，并接收光纤接口传来的该光程检测光的反射光；将该反射光转换为电信号后，对该电信号进行数据处理，并将处理后得到的数据通过光程检测接口传递给光线路终端。本发明对正常的业务运行没有干扰，且将原有的设备与光程检测特性有机的结合在一起，满足了运营商用现有的设备即可进行光纤故障的检测的愿望，并大大缩短了运维以及报警的时间，减少了运营商的运营成本。
文档编号H04B10/20GK102412892SQ20111025881
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者徐继东, 李振刚, 李长垒, 陆建鑫 申请人:中兴通讯股份有限公司