专利名称：光时域检测仪光模块及吉比特无源光网络断点检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信技术，尤其涉及一种光时域检测仪(OTDR, Optical TimeDomain Reflectometer)光模块及吉比特无源光网络(GPON, Gigabit Passive OpticalNetwork)断点检测系统。
背景技术：
目前的国内市场以及国际市场，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向已经开始应用；在众多的解决方案中，光纤到户(FTTH，Fiber To The Home)的出现被认为是宽带接入的终极解决方案，国内市场已经大面积应用。而在FTTH众多方案中，其中GPON又备受关注，成为了目前主流的光接入方式。在GPON系统中，光的传输介质，如光纤/光缆，往往铺设在郊外或者海底，难免由于传输链路断点出现链路故障或者传输设备故障等问题，为了能够精确定位出现故障或者断点的位置，通常采用光时域反射仪(OTDR,Optical Time Domain Reflectometer)光模块进行断点检测。其中，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而制成的光电一体化仪表，可以广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。图1为现有吉比特无源光网络系统结构示意图。参见图1，该系统包括光线路终端(0LT, Optical Line Terminator)、分光器(Splitter)以及光网络单兀(0DU, OpticalNet Unit)，其中，OLT通常设置在光纤通信系统的接入网系统的中心局，OLT负责将外部交换机中的电信号数据转化为光信号数据发送至分光器，并且接收分光器传送来的光信号，将其转化为电信号输送给外部的交换机；OLT通过Splitter与ONU相连，ONU通常设置在局端，即用户端或者大楼；Splitter 一般有2N个均分接口，如果输入接口的光强为1，则每个输出接口的光强为1/N。对于一个吉比特无源光网络系统(光接入系统)，一般是一个OLT放在电信中心局，然后通过分光器，一般至少是I分32，即一个OLT通过分光器，带320NU组成吉比特无源光网络系统。图1中，以ONU数量为三个为例，假设从OLT到spliter之间，有一段IOkm长的光纤，spliter到ONUl之间的距离为lkm, spliter到ONU2之间的距离为2km, spilter到0NU3之间的距离为10km。假设在spilter到0NU3之间的光纤在7km处发生了光纤断裂，则将使得OLT到0NU3之间的光纤链路出现故障，需要采用OTDR技术进行断点检测，以便及时检测出故障所在的位置，进行维护。图2为现有吉比特无源光网络断点检测系统结构示意图。参见图2，该系统包括0TDR、分光器(Splitter)以及光网络单元(0DU，0ptical Net Unit)，其中，相对于图1所示的吉比特无源光网络系统，在进行光时域的断点检测时，需要断开OLT与光纤之间的连接，将OTDR接入到GPON系统中，S卩以OTDR替代0LT，并通过光纤与spliter相连接。OTDR通过发射接口发射光脉冲，输出到到光纤内，通过Splitter向ONU传输。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质以及连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射，其中一部分的散射光和反射光通过光纤返回到OTDR中，返回的有用信息由OTDR中的探测器来测量，并作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断，通过时间或曲线片断的分析，可以确定断点的具体位置。也就是说，OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性，其中，瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成，这些背向散射信号表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度，因而，通过测量返回到OTDR接收接口的一部分散射光，可以获取光纤的衰减(损耗/距离)程度；菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素，在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR通过利用瑞利散射以及菲涅尔反射的信息，可定位连接点，光纤终端或断点。由上述可见，现有基于光时域检测仪进行光纤断点检测的GPON断点检测系统，在进行断点检测的过程中，需要先断开现有的GPON系统，然后将OTDR接入断点检测系统，通过OTDR发射光脉冲进入光纤，利用光脉冲的瑞利散射以及菲涅尔反射的信息进行检测，断点检测流程较为复杂；进一步地，在检测期间，需要断开0LT，从而影响到其它没有断点处的网络信号的正常传输。例如，上述例子中，当spilter到0NU3之间的光纤发生了光纤断裂，在检测期间，需要将OLT从网络中断开，从而造成了 0NU1、0NU2的信号收发中断，影响GPON系统的正常运行；而且，在GPON系统经常发生故障的情况下，需要频繁进行断开OLT与插接OLT的操作，频繁的插接，使得OLT的工作可靠性降低。综上所述，现有技术的GPON断点检测系统，在进行断点检测过程中，检测流程较为复杂，且会影响到其它没有断点处的网络信号的正常传输。
发明内容
本发明的实施例提供了一种OTDR光模块，简化断点检测流程、保障系统网络信号的正常传输。本发明的实施例还提供了一种GPON断点检测系统，简化断点检测流程、保障系统网络信号的正常传输。根据本发明的一个方面，提供了一种OTDR光模块,包括光路组件、激光发射器、激光探测器、断点检测模块以及电信号采样电路，其中，光路组件，用于通过内置的上行光纤接口与外部光线路终端OLT相连的光纤相连，通过内置的下行光纤接口与外部分光器相连的光纤相连，通过内置的激光发射接口与激光发射器相连，通过内置的激光接收接口与激光探测器相连；激光发射器，用于在进行断点检测时，生成用于检测断点的第三波长的光信号，输出至光路组件的激光发射接口；激光探测器， 用于接收从光路组件的激光接收接口输出的第三波长的光信号，将接收的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出；电信号采样电路，用于与激光探测器相连，对激光探测器输出的电信号进行采样，得到数字信号，并发送给断点检测模块；
断点检测模块，用于接收电信号采样电路发送的数字信号，进行分析，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置。较佳地，所述光路组件通过上行光纤接口接收外部OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至外部分光器；通过下行光纤接口接收外部光网络单元ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至所述 OLT ；通过激光发射接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器。较佳地，所述电信号采样电路在接收到激光探测器输出的电信号后，进一步用于对接收的电信号进行放大及滤波处理。较佳地，所述光路组件包括波分复用器以及环形器，其中，WDM，通过内置的上行光纤接口接收OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器；通过下行光纤接口接收ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至OLT ；通过内置的反射接口接收环形器输出的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至反射接口，并由反射接口输出至环形器；环形器，用于通过内置的第一接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，通过内置的第二接口输出至WDM的反射接口 ；通过第二接口接收WDM的反射接口输出的反射的第三波长的光信号，并通过内置的激光接收接口输出至激光探测器。较佳地，所述光路组件进一步包括设置于环形器的激光接收接口与激光探测器之间的滤光片，所述滤光片用于增透从环形器的激光接收接口输出的第三波长的光信号。较佳地，所述激光发射器包括激光发射单元以及驱动电路单元，其中，驱动电路单元，用于在启动进行断点检测时，驱动激光发射单元发射第三波长的激光，输出至环形器的第一接口。较佳地，所述激光发射器进一步包括控制单元，用于在接收到外部设备的断点检测指令后，生成断点检测电信号，并输出至驱动电路单元，以使驱动电路单元根据接收的断点检测电信号，驱动激光发射单元发射第三波长的激光。较佳地, 所述激光发射单兀为1625nm的分布反馈式激光器发射光源。较佳地，所述激光探测器包括光电二极管以及跨阻放大器TIA，其中，光电二极管，用于接收从激光接收接口输出的光信号后，向TIA输出相应的响应电流；TIA，用于接收响应电流，根据接收的响应电流向电信号采样电路输出相应的差分电信号。较佳地，所述光电二极管为雪崩光电二极管。较佳地，所述电信号采样电路包括
模拟数字转换ADC电路，用于对激光探测器输出的电信号进行采样，并将采样得到的数字信号发送给断点检测模块进行存储。较佳地，所述电信号采样电路进一步包括放大电路，放大电路置于激光探测器与ADC电路之间，对激光探测器输出的电信号进行放大。较佳地，所述断点检测模块包括检测信号存储单元、比较单元、正常运行信号存储单元以及断点位置确定单元,其中，检测信号存储单元，用于存储ADC电路在检测状态时输出的数字信号；正常运行信号存储单元，用于存储吉比特无源光网络断点检测系统在正常运行状态时得到的数字信号；比较单元，用于比较检测信号存储单元存储的数字信号以及正常运行信号存储单元存储的数字信号，输出比 较结果；断点位置确定单元，用于对比较单元输出的比较结果进行分析，获取断点或故障点的位置。较佳地，所述断点检测模块为现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、单片机、处理器或微控器。一种吉比特无源光网络断点检测系统，该系统包括光线路终端0LT、分光器以及光网络单元0NU，其中，所述OLT发射第一波长的光信号，并接收所述ONU发射的第二波长的光信号；所述吉比特无源光网络断点检测系统还包括光时域检测仪光模块，OLT与光时域检测仪光模块相连,光时域检测仪光模块与分光器相连；光时域检测仪光模块，用于接收OLT输出的第一波长的光信号，透射至分光器；接收ONU输出的第二波长的光信号，透射至OLT ;生成第三波长的光信号，进行输出，接收瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，进行信号处理，根据信号处理结果获取断点信息。较佳地，所述光时域检测仪光模块包括光路组件、激光发射器、激光探测器、断点检测模块以及电信号采样电路，其中，光路组件，用于通过内置的上行光纤接口与OLT相连的光纤相连，通过内置的下行光纤接口与分光器相连的光纤相连，通过内置的激光发射接口与激光发射器相连，通过内置的激光接收接口与激光探测器相连；激光发射器，用于在进行断点检测时，生成用于检测断点的第三波长的光信号，输出至光路组件的激光发射接口 ；激光探测器，用于接收从光路组件的激光接收接口输出的第三波长的光信号，将接收的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出；电信号采样电路，用于与激光探测器相连，对激光探测器输出的电信号进行采样，得到数字信号，并发送给断点检测模块；断点检测模块，用于接收电信号采样电路发送的数字信号，进行分析，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置。较佳地，所述光路组件通过上行光纤接口接收OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器；通过下行光纤接口接收ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至所述OLT ；通过激光发射接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器。较佳地，所述光路组件包括波分复用器以及环形器，其中，WDM，通过内置的上行光纤接口接收OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器；通过下行光纤接口接收ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至OLT ；通过内置的反射接口接收环形器输出的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至反射接口，并由反射接口输出至环形器；环形器，用于通过内置的第一接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，通过内置的第二接口输出至WDM的反射接口 ；通过第二接口接收WDM的反射接口输出的反射的第三波长的光信号，并通过内置的激光接收接口输出至激光探测器。较佳地，所述光路组件进一步包括设置于环形器的激光接收接口与激光探测器之间的滤光片，所述滤光片用于增透从环形器的激光接收接口输出的第三波长的光信号。较佳地，所述激光发射器包括激光发射单元以及驱动电路单元，其中，驱动电路单元，用于在启动进行断点检测时，驱动激光发射单元发射第三波长的激光，输出至环形器的第一接口。较佳地，所述激光发射器进一步包括 控制单元，用于在接收到外部设备的断点检测指令后，生成断点检测电信号，并输出至驱动电路单元，以使驱动电路单元根据接收的断点检测电信号，驱动激光发射单元发射第三波长的激光。较佳地，所述激光探测器包括光电二极管以及跨阻放大器TIA，其中，光电二极管，用于接收从激光接收接口输出的光信号后，向TIA输出相应的响应电流；TIA，用于接收响应电流，根据接收的响应电流向电信号采样电路输出相应的差分电信号。较佳地，所述电信号采样电路包括模拟数字转换ADC电路，用于对激光探测器输出的电信号进行采样，并将采样得到的数字信号发送给断点检测模块进行存储；放大电路，放大电路置于激光探测器与ADC电路之间，对激光探测器输出的电信号进行放大。较佳地，所述断点检测模块包括检测信号存储单元、比较单元、正常运行信号存储单元以及断点位置确定单元,其中，检测信号存储单元，用于存储ADC电路在检测状态时输出的数字信号；正常运行信号存储单元，用于存储吉比特无源光网络断点检测系统在正常运行状态时得到的数字信号；比较单元，用于比较检测信号存储单元存储的数字信号以及正常运行信号存储单元存储的数字信号，输出比较结果；断点位置确定单元，用于对比较单元输出的比较结果进行分析，获取断点或故障点的位置。由上述可见，本发明实施例的OTDR光模块及GPON断点检测系统，该系统包括光线路终端0LT、分光器、光网络单元ONU以及光时域检测仪光模块，OLT与光时域检测仪光模块相连，光时域检测仪光模块与分光器相连；光时域检测仪光模块，用于接收OLT输出的第一波长的光信号，透射至分光器；接收ONU输出的第二波长的光信号，透射至OLT ;生成第三波长的光信号，进行输出，接收瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，进行信号处理，根据信号处理结果获取断点信息。这样，在进行断点检测时，无需断开0LT，从而不会影响GPON中正常的业务通信，在保障系统网络信号正常传输的基础上，简化了断点检测流程；进一步地，由于无需频繁进行断开OLT与插接OLT的操作，减少了 OLT频繁的插接，提高了 OLT的工作可靠性。
图1为现有吉比特无源光网络系统结构示意图。图2为现有吉比特无源光网络断点检测系统结构示意图。图3为本发明实施例吉比特无源光网络断点检测系统结构示意图。图4为本发明实施例光时域检测仪光模块的结构示意图。图5为本发明实施例吉比特无源光网络断点检测系统进行检测的示意图。图6为存储到断点检测模块中的数字信号波形示意图。图7为基于图6计算得到的数字信号波形与距离的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。现有的GPON断点检测系统，在进行断点检测的过程中，需要先断开0LT，然后将OTDR接入断点检测系统进行断点检测，在检测完毕后，再断开0TDR，并将OLT接入系统进行正常通信，使得断点检测流程较为复杂，并影响到网络信号的正常传输。本发明实施例中，提出一种在线的OTDR光模块，在不断开OLT的情况下进行断点检测，通过将该OTDR光模块串联接入吉比特无源光网络系统，对OLT输出的下行链路光信号以及传输至OLT的上行链路光信号进行透传，通过发射光信号，并接收OTDR光模块发射的光信号由于散射和反射返回的OTDR探测光，进行断点分析，将断点分析结果反馈给系统，并且具有价格低廉，操作简单，支持热插拔，易更换、维护等优点。图3为本发明实施例吉比特无源光网络断点检测系统结构示意图。参见图3，该系统包括光线路终端(OLT) 301、分光器(spliter) 302、光时域检测仪光模块303以及光网络单元(ONU) 304，其中，0LT301、分光器302以及光网络单元0NU304，分别与现有技术的PON系统中的OLT、spliter和ONU相同；0LT301与光时域检测仪光模块303相连，光时域检测仪光模块303与分光器302相连，分光器302与一个或多个0NU304相连，即光时域检测仪光模块303串联接于0LT301与spliter302之间。具体来说，0LT301通过光纤与光时域检测仪光模块303相连，光时域检测仪光模块303通过光纤与分光器302相连，分光器302通过光纤与一个或多个0NU304相连。较佳地，光时域检测仪光模块303在吉比特无源光网络断点检测系统中的位置更靠近0LT301处。0LT301,用于发射第一波长的光信号(下行通信光信号),经光纤进入光时域检测仪光模块303，由光时域检测仪光模块303透射至分光器302 ;通过光纤接收光时域检测仪光模块303透射的第二波长的光信号(上行通信光信号)，进行处理；本发明实施例中，0LT301将发射的第一波长的光信号通过光纤传输至光时域检测仪光模块303的上行光纤接口，并经光时域检测仪光模块303的下行光纤接口进入光纤，在光纤中传输后，到达分光器 302 ;通过光纤接收光时域检测仪光模块303的上行光纤接口透射的第二波长的光信号，进行处理。本发明实施例中，0LT301对于光信号的具体处理流程，与现有技术相同，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。光时域检测仪光模块303，用于接收0LT301输出的第一波长的光信号，透射至分光器302 ;接收0NU304输出的第二波长的光信号，透射至0LT301 ;生成第三波长的光信号，进行输出，接收瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，进行信号处理，根据信号处理结果获取断点信息；本发明实施例中，光时域检测仪光模块303对接收的光信号进行判断，以确定是否为第一波长的光信号、第二波长的光信号或第三波长的光信号，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。通过瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，可以是光时域检测仪光模块303与分光器302之间的通信链路上通过瑞利散射和菲涅尔反射返回的光信号，也可以是分光器302上通过瑞利散射和菲涅尔反射返回的光信号，也可以是分光器302与0NU304之间的通信链路上通过瑞利散射和菲涅尔反射返回的光信号，还可以是0NU304上通过瑞利散射和菲涅尔反射返回的光信号。分光器302,用于接收光时域检测仪光模块303输出的光信号,进行分光处理,分别输出至与自身相连的一个或多个0NU304 ;接收0NU304生成的第二波长的光信号，进行合流处理，输出至光时域检测仪光模块303 ;接收通过瑞利散射和菲涅尔反射的第三波长的光信号，进行汇流处理，输出至光时域检测仪光模块303 ；本发明实施例中，分光器302用于对发送至0NU304的下行光信号进行分光处理，以及，对接收的上行光信号进行汇流处理，输出至光时域检测仪光模块303。0NU304，用于通过光纤接收第一波长的光信号，进行处理后，生成第二波长的光信号，输出至分光器302 ;接收第三波长的光信号，将通过瑞利散射和菲涅尔反射的第三波长的光信号通过光纤输出至分光器302。本发明实施例中，0NU304通过光纤接收第一波长的光信号，进行处理后，生成第二波长的光信号的详细流程，属于现有技术，具体可参见相关技术文献。如果0NU304通过光纤接收到第三波长的光信号，表明光时域检测仪光模块303与0NU304之间的通信链路正常；如果光时域检测仪光模块303输出第三波长的光信号，而0NU304没有接收到第三波长的光信号，表明光时域检测仪光模块303与0NU304之间的通信链路发生了异常。本发明实施例中，0LT301发射第一波长的光信号(下行通信光信号),进入0LT301与光时域检测仪光模块303之间的光纤，在光纤中传输后，到达光时域检测仪光模块303的上行光纤接口，经光时域检测仪光模块303的透射后，从光时域检测仪光模块303的下行光纤接口进入光时域检测仪光模块303与分光器302之间的光纤，在光纤中传输后，进入分光器302，经分光器302的分光处理后，进入分光器302与0NU304之间的光纤，最后到达0NU304;0NU304对接收的第一波长的光信号进行处理后，发射第二波长的光信号(上行通信光信号)，通过分光器302、分光器302与光时域检测仪光模块303之间的光纤,进入光时域检测仪光模块303的下行光纤接口，经光时域检测仪光模块303的透射后，从光时域检测仪光模块303的上行光纤接口进 入光纤，在光纤中传输后，到达0LT301，0LT301接收第二波长的光信号进行处理，根据光信号处理结果发射第一波长的光信号(下行通信光信号)，如此循环，直至流程结束；光时域检测仪光模块303在进行断点检测时，通过其下行光纤接口发射第三波长的光信号，并依序经过光时域检测仪光模块303与分光器302之间的光纤、分光器302、分光器302与0NU304之间的光纤以及0NU304的链路进行光信号传输，如果上述链路中发生了断点，则从断点反射第三波长的光信号，并逆向经过上述链路，到达光时域检测仪光模块303的下行光纤接口，光时域检测仪光模块303的下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，将反射的第三波长的光信号转换为电信号后进行采样，模数转换，得到数字信号，将采样得到的数字信号进行存储、分析，从而判断出断点或故障点位置。实际应用中，光时域检测仪光模块303启动进行断点检测，可以是0LT301在发射第一波长的光信号后，如果在预先设置的时间内没有接收到响应于第一波长的光信号的第二波长的光信号，通过向光时域检测仪光模块303发送触发信息，触发启动光时域检测仪光模块303进行断点检测，也可以是光时域检测仪光模块303定时发射第三波长的光信号，根据反射的第三波长的光信号进行断点故障检测。当然，还可以是通过其它方式触发启动进行断点检测。关于在光时域检测仪光模块303中设置各类检测参数，例如，光纤折射率η、光脉冲波长等，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。较佳地，光时域检测仪光模块303根据光纤不同位置的背向散射光反馈的信息进行分析后，在液晶显示屏上形成波形，并通过该波形进行分析，从而获知光纤发生故障的位置。
所应说明的是，光时域检测仪光模块303发射的光信号的第三波长只要不与第一波长的光信号以及第二波长的光信号(上下行光波)相同即可，例如，常用的IOG下行光波长为1577nm，2. 5G上行光波长为1270nm ；2. 5G下行光波长为1490nm，IG上行光波长为 1310nm。为了不影响正常业务，选择用于OTDR断点检测的光波长为1625nm。
本发明实施例中，透射是指光时域检测仪光模块303作为转发器，对接收的光信号不作任何处理，转发至下一接收单元。
由上述可以看出，串接于0LT301与分光器302之间的光时域检测仪光模块303， 可以透射GPON系统中的通信信号，例如，第一波长的下行通信的光信号和第二波长的上行通信的光信号，从而在断点检测的流程中，实现通信数据的传输，使得光时域检测仪光模块 303的存在，不会影响现有GPON系统的通信。
图4为本发明实施例光时域检测仪光模块的结构示意图。参见图4，该光模块包括光路组件401、激光发射器402、激光探测器403、断点检测模块405、电信号采样电路 404，其中，
光路组件401，用于通过内置的上行光纤接口与0LT301相连的光纤相连，通过内置的下行光纤接口与分光器302相连的光纤相连，通过内置的激光发射接口与激光发射器 402相连，通过内置的激光接收接口与激光探测器403相连；
具体来说，光路组件401，通过上行光纤接口接收0LT301通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器302;通过下行光纤接口接收0NU304通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至 0LT301 ；
通过激光发射接口接收激光发射器402发射的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器403。
本发明实施例中，光路组件401包含四个接口，分别为上行光纤接口、下行光纤接口、激光发射接口以及激光接收接口，其中，上行光纤接口与下行光纤接口分别与光纤相连，即上行光纤接口通过光纤与0LT301相连，下行光纤接口通过光纤与分光器302相连；光路组件401通过激光发射接口接收激光发射器402发射的第三波长的光信号，进行耦合后将激光发射器402发射的第三波长的光信号从下行光纤接口输出到光纤进行传输。
本发明实施例中，第三波长的光信号在GPON系统的光纤中传输,在光纤的断裂点或设备(例如，分光器以及0NU)的故障处或者其它故障地方被反射，被反射的第三波长的光信号在光纤中传输，返回到光路组件401后，光路组件401从下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，经分光处理后，将反射的第三波长的光信号通过激光接收接口输出到激光探测器403。
激光发射器402，用于在进行断点检测时，生成用于检测断点的第三波长的光信号，输出至光路组件401的激光发射接口 ；
本发明实施例中，激光发射器402在进行断点检测时，可以是将固定周期的脉冲电信号进行电光转换，生成第三波长的光信号并发射。
激光探测器403，用于接收从光路组件401的激光接收接口输出的第三波长的光信号，将接收的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出；
本发明实施例中，激光探测器403接收的第三波长的光信号为反射信号，该反射信号可以反映出网络光纤中的断点位置，在将反射的光信号转换为电信号并进行采样后， 对采样的数字信号进行分析即可判断出断点或故障点位置。
电信号采样电路404，用于与激光探测器403相连，对激光探测器403输出的电信号进行采样，得到数字信号，并发送给断点检测模块405 ；
本发明实施例中，电信号米样电路404还可以对激光探测器403输出的电信号进行放大及滤波处理，并对放大及滤波处理后的电信号再进行采样，输出采样的数字信号。
断点检测模块405，用于接收电信号采样电路404发送的数字信号，进行分析，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置。
本发明实施例中，断点检测模块405还可以用于将接收的电信号采样电路404发送的数字信号进行存储。
断点检测模块405根据从电信号采样电路404接收并存储的数字信号，生成第一波形，与预先存储的根据无断点时采样得到的数字信号生成的第二波形进行比对，根据比对结果判断出断点或故障点位置。当然，实际应用中，也可以根据接收的数字信号与预先存储的数字信号进行比对，预先存储的数字信号是在正常情况下，即无断点、无故障点的情况下，对反射的第三波长的光信号进行采样及模数转换后得到的采样数字信号。
光时域检测仪光模块303的外接引脚具体可以包括
SDA引脚，即串口通信线数据引脚；
SCL引脚，即串口通信线时钟引脚；
GND 和 VCC 引脚。
具体地，SDA引脚和SCL引脚与断点检测模块405相连，控制单元1202通过SDA引脚和SCL引脚与外部设备进行通信。
光时域检测仪光模块303的外接引脚的电接口可以采用插针式的4pin结构。
本发明实施例中，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置为现有技术，具体可参见相关技术文献，在此不再赘述。此处仅简单介绍一下原理。
图5为本发明实施例吉比特无源光网络断点检测系统进行检测的示意图。参见图 5,假设光时域检测仪光模块与分光器之间,有一段长IOkm的光纤,分光器与ONUl之间的距离为1km，分光器与0NU2之间的距离为2km，分光器与0NU3之间的距离为10km，但是在7km 处发生了光纤断裂。
在进行断点检测时(通信业务可以正常执行)，光时域检测仪光模块的激光发射器 402发射1625nm波长的光信号，输出至光路组件401的激光发射接口，激光发射接口将接收的1625nm波长的光信号输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出至分光器，由分光器进 行分光处理后，分别输出，当1625nm波长的光信号传输至分光器与0NU3之间距离为7km 处，光纤断裂，断裂处反射1625nm波长的光信号，经光纤反射回分光器，分光器经回流处理后，传输至光时域检测仪光模块，光时域检测仪光模块的下行光纤接口接收光信号，并确定接收的光信号为1625nm波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器403 ；
激光探测器403将接收的光信号转换为电信号，并经电信号采样电路404采样为数字信号，存储到断点检测模块405中。
图6为存储到断点检测模块中的数字信号波形示意图。参见图6，横坐标为时间， 纵坐标为接收光功率(dbm)，假设自光时域检测仪光模块发光之后，分别在Tl T4时间点接收到各光信号的反射峰，则各反射光处距离光线路终端光模块的距离根据如下公式计算得到
权利要求
1.一种光时域检测仪光模块，其特征在于，该光时域检测仪光模块包括光路组件、激光发射器、激光探测器、断点检测模块以及电信号采样电路，其中，光路组件，用于通过内置的上行光纤接口与外部光线路终端OLT相连的光纤相连，通过内置的下行光纤接口与外部分光器相连的光纤相连，通过内置的激光发射接口与激光发射器相连，通过内置的激光接收接口与激光探测器相连；激光发射器，用于在进行断点检测时，生成用于检测断点的第三波长的光信号，输出至光路组件的激光发射接口；激光探测器，用于接收从光路组件的激光接收接口输出的第三波长的光信号，将接收的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出；电信号采样电路，用于与激光探测器相连，对激光探测器输出的电信号进行采样，得到数字信号，并发送给断点检测模块；断点检测模块，用于接收电信号采样电路发送的数字信号，进行分析，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置。
2.如权利要求1所述的光时域检测仪光模块，其特征在于，所述光路组件通过上行光纤接口接收外部OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至外部分光器；通过下行光纤接口接收外部光网络单元 ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至所述OLT ； 通过激光发射接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口， 并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器。
3.如权利要求2所述的光时域检测仪光模块，其特征在于，所述电信号采样电路在接收到激光探测器输出的电信号后，进一步用于对接收的电信号进行放大及滤波处理。
4.如权利要求1至3任一项所述的光时域检测仪光模块，其特征在于，所述光路组件包括波分复用器以及环形器，其中，WDM，通过内置的上行光纤接口接收OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器；通过下行光纤接口接收ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至OLT ；通过内置的反射接口接收环形器输出的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口，并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至反射接口， 并由反射接口输出至环形器；环形器，用于通过内置的第一接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，通过内置的第二接口输出至WDM的反射接口；通过第二接口接收WDM的反射接口输出的反射的第三波长的光信号，并通过内置的激光接收接口输出至激光探测器。
5.如权利要求4所述的光时域检测仪光模块，其特征在于，所述光路组件进一步包括设置于环形器的激光接收接口与激光探测器之间的滤光片，所述滤光片用于增透从环形器的激光接收接口输出的第三波长的光信号。
6.如权利要求5所述的光时域检测仪光模块,其特征在于,所述激光发射器包括激光发射单元以及驱动电路单元，其中，驱动电路单元，用于在启动进行断点检测时，驱动激光发射单元发射第三波长的激光，输出至环形器的第一接口。
7.如权利要求6所述的光时域检测仪光模块，其特征在于，所述激光发射器进一步包括控制单元，用于在接收到外部设备的断点检测指令后，生成断点检测电信号，并输出至驱动电路单元，以使驱动电路单元根据接收的断点检测电信号，驱动激光发射单元发射第三波长的激光。
8.一种吉比特无源光网络断点检测系统，该系统包括光线路终端0LT、分光器以及光网络单元0NU，其中，所述OLT发射第一波长的光信号，并接收所述ONU发射的第二波长的光信号；其特征在于，所述吉比特无源光网络断点检测系统还包括光时域检测仪光模块，OLT与光时域检测仪光模块相连,光时域检测仪光模块与分光器相连；光时域检测仪光模块，用于接收OLT输出的第一波长的光信号，透射至分光器；接收 ONU输出的第二波长的光信号，透射至OLT ;生成第三波长的光信号，进行输出，接收瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，进行信号处理，根据信号处理结果获取断点信肩、O
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述光时域检测仪光模块包括光路组件、 激光发射器、激光探测器、断点检测模块以及电信号采样电路，其中，光路组件，用于通过内置的上行光纤接口与OLT相连的光纤相连，通过内置的下行光纤接口与分光器相连的光纤相连，通过内置的激光发射接口与激光发射器相连，通过内置的激光接收接口与激光探测器相连；激光发射器，用于在进行断点检测时，生成用于检测断点的第三波长的光信号，输出至光路组件的激光发射接口；激光探测器，用于接收从光路组件的激光接收接口输出的第三波长的光信号，将接收的第三波长的光信号转换为相应的电信号输出；电信号采样电路，用于与激光探测器相连，对激光探测器输出的电信号进行采样，得到数字信号，并发送给断点检测模块；断点检测模块，用于接收电信号采样电路发送的数字信号，进行分析，将分析结果与预先得到的无断点时采样进行分析得到的结果进行比较，获取断点或故障点位置。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述光路组件通过上行光纤接口接收OLT通过光纤输出的第一波长的光信号，通过下行光纤接口透射至光纤并传输至分光器；通过下行光纤接口接收ONU通过光纤输出的第二波长的光信号，通过上行光纤接口透射至光纤并传输至所述OLT ；通过激光发射接口接收激光发射器发射的第三波长的光信号，输出至下行光纤接口， 并由下行光纤接口输出；通过下行光纤接口接收反射的第三波长的光信号，输出至激光接收接口，并由激光接收接口输出至激光探测器。
全文摘要
本发明公开了一种OTDR光模块及GPON断点检测系统。该系统包括光线路终端OLT、分光器、光网络单元ONU以及光时域检测仪光模块，OLT与光时域检测仪光模块相连，光时域检测仪光模块与分光器相连；光时域检测仪光模块，用于接收OLT输出的第一波长的光信号，透射至分光器；接收ONU输出的第二波长的光信号，透射至OLT；生成第三波长的光信号，进行输出，接收瑞利散射和菲涅尔反射返回的第三波长的光信号，进行信号处理，根据信号处理结果获取断点信息。应用本发明，可以简化断点检测流程、保障系统网络信号的正常传输。
文档编号H04B10/077GK103036615SQ201210555629
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者张洪铭, 张强, 金成浩, 赵其圣, 杨思更, 何鹏, 薛登山 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司