一种多级非均分epon网络光纤故障测试方法
【专利摘要】一种多级非均分EPON网络光纤故障测试方法试方法，其特征是它利用非均分EPON线路特有的光缆主干路富余光纤、合波器及光开关，将单条EPON测试线路点对多点测试分解为两条或者多条点对多点测试线路进行测试，再通过后期计算机数据处理，合并成为一条测试波形曲线，从而确定故障点的位置，本发明提高了光时域反射仪在EPON线路测试中的动态范围，排除了底部噪声干扰影响故障判定的问题。
【专利说明】一种多级非均分EPON网络光纤故障测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光纤故障位置诊断技术，尤其是一种多级非均分以太网无源光网络(EPON)通信线路中光纤故障位置的确定方法，具体地说是一种利用富余纤芯作为测试光通道，将单条EPON测试线路分解为两条测试线路进行测试，解决多级非均分EPON网络光纤故障测试时，信号易受到底部噪声干扰问题的方法。
【背景技术】
[0002]目前，配电网终端设备存在数量多、分布广而分散、数据通信量小而重要、安全性要求高等特点，EPON无源光网络由于能够很好的适应以上特点，从而成为配电通信网的主要通信技术。
[0003]有别于电信EPON线路主要利用无源均分分光器件进行散射状线路组网的网络结构，配电通信EPON线路主要为非均分分光器件组成的树杈型结构，由通信干路和沿途接入各个电力箱柜的分支线路组成。国家电网对EPON网路设计要求为:从信号源至各分支末端设备损耗最高不应超过26分贝。OTDR光时域反射仪，是一种通过采集传输光在光纤断面反射和光纤与涂覆层介质临界点向后散射的光信号波形，进行故障判断的仪器。OTDR的动态范围在大脉宽下可以实现26分贝以上的全程测试，但盲区过大难以实现EPON网络故障判断要求，若选择较小的盲区提高判断灵敏度，只有选择较窄的测试脉宽才能做到，但此时动态范围只有十多个分贝，即在三四级分光之后即进入噪声区，按照线路设计要求，最多能支持7级分光器，受限于OTDR窄脉宽下动态范围，在实际测试过程中，信号经过三四级分光器即进入底部噪声区域，相互干扰叠加，若要支持更多级数，需要增加OTDR动态范围，这点当前难以实现。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有的OTDR光时域反射仪窄脉宽测试动态范围有限，无法实现七级分光器衰减后的信号测试问题，发明一种利用富余光纤纤芯作为测试光路进行分段测试从而能判断确定故障点位置的非均分EPON网络光纤故障测试方法。
[0005]本发明的技术方案是:
一种多级非均分EPON网络光纤故障测试方法，其特征是:首先，在OTDR对整条通信线路测试波形即将进入底部噪声位置对应的某级分光器处加装合波器，接入非均分网络干路富余纤芯建立另一条测试链路，从而略过前面若干级分光器的损耗，将单一多分光器级数的点对多点的EPON线路测试分解为至少两个级数少的点对多点EPON线路测试，以减少多级分光器衰减对测试信号的影响，提高测试信号精度；随后，对测试波形进行合并与数据处理，进行故障判定，确定故障点位置。
[0006]所述的确定故障点位置的方法包括以下步骤:
A:根据网管故障，确立需要测试的光缆线路；
B:开启该光缆线路一个合波器光路测试；通过发送指令控制光开关切换到相应合波器连接的测试光纤线路进行测试；
C:收集测试所得波形数据；
D:判断当前使用的合波器是否为该线路的最后一个合波器；若为最后一个合波器，则直接进入E步骤；若不是最后一个合波器，则进入B步骤，继续下一个该线路的合波器连接光纤测试通路的测试；
E:将多次测量波形通过计算机进行合并；将各个合波器所在位置前的波形截取，按照合波器的位置由后向前利用计算机进行波形数据的拼合，每次拼合选择两段波形的相同位置(距离发光点相同长度)，将合波器位置在前波形光功率数据值进行抬升至合波器位置在后波形相应位置点光功率一致，记录差值的绝对值；随后将位置在前的测试波形数据进行集体抬升绝对值数量光功率；合并后的波形将成为位置靠前波形处合波器向后的整体波形参与下一次计算机合并过程；
F:通过合并后波形，进行OTDR事件判断和距离判断；对测试所得合并后的波形与正常合并波形进行比对，发现故障问题并进行距离判断；
G:结合地理信息系统或线路拓扑图，得出故障所在的支路和位置。
[0007]本发明解决了 EPON非均分光网络中由于分光器级数过多，测试光能量过快损耗，使测试曲线过早的淹没在底部噪声区，从而影响故障判断的问题。由于测试光通过无源光网络分光器件时，产生较大的能量损耗，其曲线迅速进入底部噪声区，受到噪声信号干扰，使用户或软件无法根据测试光曲线判断波形进入噪声区位置后光缆线路产生的光纤故障。本发明利用非均分EPON线路特有的主干路富余光纤和合波器，将单条EPON测试线路分解为两条测试线路进行测试，后期通过数据处理，合并成为一条测试波形曲线，提高了光时域反射仪在EPON线路测试中的动态范围，解决了底部噪声干扰问题。
[0008]本发明的有益效果:
利用本发明的方法能够利用当前非均分EPON网络线路干路富余纤芯较多特点，有效解决光时域反射仪测试过程中由于分光器级数过多，使OTDR测试信号过早进入底部噪声，相互形成干扰，影响故障监测效果的问题。
[0009]由于多级非均分EPON线路支路较多，利用光开关组网方式将单点对多点变成多个单点对单点测试线路的方法，光开关与合波器部署数量随支路数量相应增长，而本发明将点对多点分割成两到三个点对多点方式进行测量，针对大部分电力EPON通信线路，只需要增加最多两路光开关和合波器，能有效控制EPON非均分线路的系统造价，降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的系统网络组成图。
[0011]图2是本发明的组网施工测试流程图。
[0012]图3是本发明的EPON线路光缆测试流程图。
[0013]图4是本发明的合波器位置靠前测试线路的波形图。
[0014]图5是本发明的合波器位置靠后测试线路的波形图。
[0015]图6是本发明的合并后整条EPON线路的测试光波形图。
【具体实施方式】[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0017]如图1-6所示。
[0018]一种多级非均分EPON网络光纤故障测试方法，它包括以下光路连接和判定，所述的光路连接是指:利用非均分网络干路富余纤芯资源，通过在进入底部噪声位置处的某级分光器处加装合波器，使用发光点主干光缆中未经过分光器的纤芯作为测试光的另一条链路，从而略过了前面若干级分光器的损耗，建立至少两条测试链路，从而将单一多分光器级数EPON点对多点线路测试分解为至少两个级数少的EPON点对多点线路测试，以减少多级分光器衰减对测试线路故障判断的干扰；所述的确定故障点位置的方法包括以下步骤:
所述的确定故障点位置的方法包括以下步骤:
A:根据网管故障，确立需要测试的光缆线路；
B:开启该光缆线路一个合波器光路测试；通过发送指令控制光开关切换到相应合波器连接的测试光纤线路进行测试；
C:收集测试所得波形数据；
D:判断当前使用的合波器是否为该线路的最后一个合波器；若为最后一个合波器，则直接进入E步骤；若不是最后一个合波器，则进入B步骤，继续下一个该线路的合波器连接光纤测试通路的测试；
E:将多次测量波形通过计算机进行合并；将各个合波器所在位置前的波形截取，按照合波器的位置由后向前利用计算机进行波形数据的拼合，每次拼合选择两段波形的相同位置(距离发光点相同长度)，将合波器位置在前波形光功率数据值进行抬升至合波器位置在后波形相应位置点光功率一致，记录差值的绝对值；随后将位置在前的测试波形数据进行集体抬升绝对值数量光功率；合并后的波形将成为位置靠前波形处合波器向后的整体波形参与下一次计算机合并过程；
F:通过合并后波形，进行OTDR事件判断和距离判断；对测试所得合并后的波形与正常合并波形进行比对，发现故障问题并进行距离判断；
G:结合地理信息系统或线路拓扑图，得出故障所在的支路和位置。
[0019]本发明解决了 EPON非均分光网络中由于分光器级数过多，测试光能量过快损耗，使测试曲线过早的淹没在底部噪声区，从而影响故障判断的问题。由于测试光通过无源光网络分光器件时，产生较大的能量损耗，其曲线迅速进入底部噪声区，受到噪声信号干扰，使用户或软件无法根据测试光曲线判断波形进入噪声区位置后光缆线路产生的光纤故障。本发明利用非均分EPON线路特有的主干路富余光纤和合波器，将单条EPON测试线路分解为两条测试线路进行测试，后期通过数据处理，合并成为一条测试波形曲线，提高了光时域反射仪在EPON线路测试中的动态范围，解决了底部噪声干扰问题。
[0020]详述如下:
本发明针对的网络组成包括工业控制机、OTDR光时域反射测试模块、光开关、两个合波器以及待测试EPON线路，包括光缆、分光器、0LT、各个终端ONU设备等。详细网络组成见图1，系统网络组成图，其特点为利用光开关，控制切换将测试光打入Al分光器前合波器连接光路和Dl分光器后合波器连接光纤链路，达到将一条测试EPON线路分为两条EPON线路进行数据采集的目的。此种组网方式，可以有效避免光功率从发光点出发经过Al、B1、Cl、Dl分光器后产生巨大能量损耗，从而使信号过早跌入噪声区的现象。现有EPON网络测试的方法主要有如下几种:一种为利用一路光信号单一测试回波信号进行判断，但此方法无法避免信号过早进入底噪声区干扰问题。另一种为利用光开关安装于各个分光器节点，进行光开关组合，从而形成单一线路测试的方式，即将点对多点信号测试转变为点对点测试，但此种方法，支路越多光开关增加的数量越多，系统控制等成本较高且在多级非均分线路结构下仍不能解决损耗过多问题。本发明针对多级非均分EPON线路，大部分情况下只需要增加一路光开关和合波器，因此，具有方便、快速、低成本的特点。
[0021]本发明包括施工方案设计部分和运行测试部分:通过施工测试流程，确立测试线路需要接入的合波器位置和空余纤芯数量。通过运维测试部分，可以打开测试波，对EPON线路进行光功率测试，获得需要的光缆衰耗或故障信息。
[0022]施工测试流程见图2，其主要步骤包括:
A:搭建针对某条光缆线路的合波器加光开关测试网络；
B:开启OTDR获得测试波形；
C:是否存在底部噪声淹没波形现象，若不存在该现象则表明通过一个合波器即可完成线路测试，无需分解线路，直接结束组网工作。若存在被底部噪声淹没的现象，则需要进入D步骤，确立下一个合波器的安装位置。
[0023]D:根据波形及底部噪声位置，确立下一个合波器接入位置。合波器一般安装位置选择为产生的波峰即将进入底部噪声区的分光器之后。若支路末端距离发光源长度大于干路中到下一级分光器距离发光源长度，则需要将位置上移一级分光器，或将该支路利用光开关加合波器方式另外建立一条测试链路。大部分情况下，配电通信网分支线路长度都短于主干分光器间距离，实际组网时，可以根据需要灵活接入。
[0024]E:在该网络中确立位置上，安装合波器。合波器将传输通信业务光纤信号和光开关可切换到的主干光缆空余测试纤芯信号，利用合波器合并为一路复合信号。合波器两端通过光纤熔接方式效果最好，可以产生最小的信号衰减，避免线路接头过多影响通信质量。
[0025]当发生EPON通信线路光缆故障时，打开OTDR光时域反射仪进行EPON光缆运行测试流程见图3，其主要步骤包括:
A:根据网管故障，确立需要测试的光缆线路；
B:开启该光缆线路一个合波器光路测试；通过发送指令控制光开关切换到相应合波器连接的测试光纤线路进行测试；
C:收集测试所得波形数据；
D:判断当前使用的合波器是否为该线路的最后一个合波器；若为最后一个合波器，则直接进入E步骤；若不是最后一个合波器，则进入B步骤，继续下一个该线路的合波器连接光纤测试通路的测试；
E:将多次测量波形通过计算机进行合并；将各个合波器所在位置前的波形截取，按照合波器的位置由后向前利用计算机进行波形数据的拼合，每次拼合选择两段波形的相同位置(距离发光点相同长度)，将合波器位置在前波形光功率数据值进行抬升至合波器位置在后波形相应位置点光功率一致，记录差值的绝对值；随后将位置在前的测试波形数据进行集体抬升绝对值数量光功率；合并后的波形将成为位置靠前波形处合波器向后的整体波形参与下一次计算机合并过程；
F:通过合并后波形，进行OTDR事件判断和距离判断；对测试所得合并后的波形与正常合并波形进行比对，发现故障问题并进行距离判断；
G:结合地理信息系统或线路拓扑图，得出故障所在的支路和位置。
[0026]本发明解决了光时域分析仪在窄脉宽下测试EPON非均分网络中由于动态范围小，若干级分光器后能量过快损耗，使OTDR接收波形被噪声波形干扰影响光纤故障的判断问题。通过在某级分光器(以进入底部噪声位置为准)，加装合波器，使用发光点主干光缆中未经过分光器的光纤作为测试光的另一条链路，从而略过了前面若干级分光器的损耗，建立两条测试链路，完成测试后，将测试波形进行拼接，从而达到提高光时域反射仪的动态范围目的，完成故障测试的精度要求。
[0027]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种多级非均分EPON网络光纤故障测试方法，其特征是:首先，利用非均分网络干路富余纤芯资源，通过在进入底部噪声位置处的某级分光器处加装合波器，使用发光点主干光缆中未经过分光器的纤芯作为测试光的另一条链路，从而略过了前面若干级分光器的损耗，建立至少两条测试链路，从而将单一多级数分光器EPON光缆点对多点故障测试分解为至少两个分光器级数少的EPON光缆点对多点测试，以减少多级分光器衰减对测试信号的影响，提高测试信号精度；其次，对测试波形进行数据处理，确定故障点位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的确定故障点位置的方法包括以下步骤: A:根据网管故障，确立需要测试的光缆线路； B:开启该光缆线路一个合波器光路测试；通过发送指令控制光开关切换到相应合波器连接的测试光纤线路进行测试； C:收集测试所得波形数据； D:判断当前使用的合波器是否为该线路的最后一个合波器；若为最后一个合波器，则直接进入E步骤；若不是最后一个合波器，则进入B步骤，继续下一个该线路的合波器连接光纤测试通路的测试； E:将多次测量波形通过计算机进行合并；将各个合波器所在位置前的波形截取，按照合波器的位置由后向前利用计算机进行波形数据的拼合，每次拼合选择两段波形的相同位置(距离发光点相同长度)，将合波器位置在前波形光功率数据值进行抬升至合波器位置在后波形相应位置点光功率一致，记录差值的绝对值；随后将位置在前的测试波形数据进行集体抬升绝对值数量光功率；合并后的波形将成为位置靠前波形处合波器向后的整体波形参与下一次计算机合并过程； F:通过合并后波形，进行OTDR事件判断和距离判断；对测试所得合并后的波形与正常合并波形进行比对，发现故障问题并进行距离判断； G:结合地理信息系统或线路拓扑图，得出故障所在的支路和位置。
【文档编号】H04B10/071GK103560826SQ201310590435
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】黄进, 曹晶, 丁士长, 谈军 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司信息通信分公司