本发明涉及一种无源光纤网络系统及其控制方法，特别是一种功率可调的无源光纤网络系统及其控制方法。
背景技术
pon(无源光网络)是指(光配线网中)不含有任何电子器件及电子电源，odn全部由光分路器(splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(olt)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(onus)。在olt与onu之间的光配线网(odn)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器，典型的组网结构示意图见图2。
光分路器又称分光器，是光纤链路中重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。光分路器按分光原理可以分为熔融拉锥型和平面波导型(plc型)两种。
现有pon网络使用的分光器的分光比是指光分路器的支路数以及各支路上光功率的比例。现有技术中，光分路器均为分光比固定的分光器，从1：2～1：128、2：2～2：128不等。内部结构由多级1：2的波长不敏感耦合器级联实现。对于不同波长的输入光信号，分光器的分支数以及分光比保持不变。现网建设中，其odn分光器一旦选定了相应的分光器，则用户的网络覆盖固定下来。
在网络运维中，现有固定分光比的分光器在pon网络实际运维中出现了光功率不足的问题而影响在用业务的使用感知以及部分支光路因功率预算不足而无法进行新增业务。针对用户数增加场景因功率预算不足而无法开通的场景，可新叠加部署分支数少的光分路器，但需要消耗更多宝贵的主干接入光纤、pon口等资源。
针对现有的pon网络的因存在分光器，如大分支数分光器或者是二级分光等场景下影响用户光功率不足，甚至不满足业务的拓展的情况，不同的解决方案应运如生。如从调整分光器的分光比方面实现解决一些单pon口下不同用户的距离存在较大差异引起的光功率差的方案，如专利申请号201310140470.3的专利公开了一种功率可调的光分路器，通过电控模块控制电压的大小来改变液晶的折射率实现输入光信号的功率在输出端口的重新分配。又如专利申请号201710629624.3的专利公开了一种2x2光分路器，其主要通过热调制组件实现不同电调节，实现不同波长下的分光比调节。专利申请号201220096159.4的专利公开了一种可调整光功率分配器及其放大器的技术方案，通过旋转转入保偏光纤的偏振光快慢轴的角度实现光功率分配任意可调。
现有的技术方案，如上所述，可以通过调整分光器的分光比，实现光功率的重新分配功能，改善pon网络的链路光功率，满足部分支光路的需求。但存在以下不足之处：
1、上述方涉及的技术方案均需要有源(外加电压)等方式去实现分光比的变化，部分方案还涉及到需要多波长的pon网络如专利申请号201710629624.3，不满足现网无源光网络的应用场景，例如光交箱中的分光器均为无源器件且不具备电源引入条件。
2、该pon网络在输入光功率为定值的情况下，调整分光器的分光比是以牺牲部分分支光路的光功率来满足另外一部分分支光路，即存在为了解决功率不足的分支光路会可能产生另外一些分支光路的光功率不足问题。
3、部分分支光路因为光功率的重新分配而无法满足该链路的功率预算，导致无法重新再开通新业务，同时部分分支光路因光功率的重新分配调整极易受后期主干或分支光缆的损耗加大而影响业务的正常使用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种功率可调的无源光纤网络系统及其控制方法，解决用户onu终端在使用过程中出现的光功率不足问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种功率可调的无源光纤网络系统，其特征在于：包含中心控制站、光线路终端单元、光配线网单元和光网络单元，
中心控制站设置有网管，接收告警触发泵浦光源电源的调整，实现不同泵浦光功率输出；
光线路终端单元包含olt设备、第一光滤波器、光耦合器、光隔离器和泵浦光源，olt设备和泵浦光源的一端分别与中心控制站的网管连接，olt设备的另一端与第一光滤波器一端连接，第一光滤波器另一端与光耦合器一端连接，光耦合器另一端与光隔离器一端连接，光隔离器另一端与泵浦光源另一端连接；
光配线网单元包含掺铒光纤、第二光滤波器和分光器，掺铒光纤一端通过主干光缆与光耦合器的第三端连接，第二光滤波器的一端与掺铒光纤的另一端连接，第二光滤波器的另一端与分光器一端连接；
光网络单元包含多台onu终端设备，每台onu终端设备通过配线光缆与分光器另一端的一条支路连接。
进一步地，所述网管用于显示无源光纤网络的设备及光缆的告警信息，对设备进行告警查询、数据配置和更改操作。
进一步地，所述olt设备用于各网终单元的业务分配汇聚，其所使用的下行波长为1550nm，上行波长为1310nm。
进一步地，所述泵浦光源使用980nm的波长，第一光滤波器和第二光滤波器为带阻滤波器，阻止980nm波长的光通过。
进一步地，所述掺铒光纤通过泵浦光源对1550nm波长进行光放大，
掺铒光纤的增益
式中ga为增益，gr为增益系数，pp为泵浦光功率，aeff为光纤纤芯有效面积，leff有效光纤长度，
由上述公式可知增益和泵浦的光功率成正比，通过调整泵浦光源的电流控制泵浦光功率从实现控制信号光的增益，实现pon网络的功率可调功能。
进一步地，所述onu终端设备用于向用户提供多个业务接口。
一种功率可调的无源光纤网络系统的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：完成权利要求1-6任一项所述的功率可调的无源光纤网络系统的光路搭建和网管链路的搭建；
步骤二：功率可调的无源光纤网络系统上电并正常工作；
步骤三：业务在使用阶段或者开通阶段，出现了无源光纤网络的弱光时，无源光纤网络的设备检测到光功率的不足并上报网管告警；
步骤四：网管触发对泵浦光源调节电流的命令，泵浦光源根据接收到的命令进行电流值的调节，以输出980nm波长的泵浦光；
步骤五：泵浦光经过光隔离器后在耦合器与olt设备发出的主信号光进行耦合进入主干光缆，传送到掺铒光纤处对主信号光功率进行光放大；
步骤六：被放大的主信号光和泵浦光在光滤波器处，泵浦光被过滤掉，被放大的主信号光进入分光器，对每一个分支的光路进行了光功率的提升。
进一步地，所述步骤二具体为对无源光纤网络的所涉及的设备进行上电，通过网管完成pon网络业务的开通，olt设备发出来的主信号光通过第一光滤波器、光耦合器、主干光缆、掺铒光纤、第二光滤波器、分光器最终传送到光网络单元的onu终端设备，完成pon网络的下行信号传送。
进一步地，所述步骤三中告警通过网管显示出来，显示方式为图形或声光显示。
进一步地，所述步骤六中，泵浦光的输出光功率将持续调整增大，实现最终onu终端设备的收光在其门限值以上的2db，onu终端设备的收光在其门限值以上的2db后，网管根据接收到的光功率参数，进行停止再调整泵浦光源，保持泵浦光源的稳定值输出。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、光线配单元全部使用无源的光器件不需要有源(外加电压)的方式去实现分光器的输出光功率变化，对pon网络的光功率实现可调功能。
2、pon网络的光功率调整可以实现整个分光器各个分支光路的光功率调整，避免以牺牲其他分支光路的功率来解决部分分支光路的光功率。
3、分光器在主干部分进行光功率的增益可调，可以在不影响原用户可开通数量的情况下，加大覆盖半径的范围，以满足业务的覆盖使用。
4、该pon网络易于在原pon网络的基础上升级改造，降低重部署网络的难度。
附图说明
图1是本发明的一种功率可调的无源光纤网络系统的示意图。
图2是现有技术光纤网络的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明的一种功率可调的无源光纤网络系统，包含中心控制站1、光线路终端单元2、光配线网单元3和光网络单元4，
中心控制站1设置有网管5，接收告警触发泵浦光源电源的调整，实现不同泵浦光功率输出；网管用于显示无源光纤网络的设备及光缆的告警信息，对设备进行告警查询、数据配置和更改操作。
光线路终端单元2包含olt设备6、第一光滤波器7、光耦合器8、光隔离器9和泵浦光源10，olt设备6和泵浦光源10的一端分别与中心控制站1的网管5连接，olt设备6的另一端与第一光滤波器7一端连接，第一光滤波器7另一端与光耦合器8一端连接，光耦合器8另一端与光隔离器9一端连接，光隔离器9另一端与泵浦光源10另一端连接；
光配线网单元3包含掺铒光纤11、第二光滤波器12和分光器13，掺铒光纤11一端通过主干光缆14与光耦合器8的第三端连接，第二光滤波器12的一端与掺铒光纤11的另一端连接，第二光滤波器12的另一端与分光器13一端连接；
光网络单元4包含多台onu终端设备15，每台onu终端设备15通过配线光缆16与分光器13另一端的一条支路连接。
olt设备是pon网络的关键设备，用于各网终单元的业务分配汇聚，本发明的实施例中，其所使用的下行波长为1550nm，上行波长为1310nm。
泵浦光源可以有外置式和内置olt式，本实施例使用外置形式。其泵浦波长可以有980nm和1480nm，本实施例使用980nm的波长。其泵浦输出光功率与电流的平方成正比。第一光滤波器和第二光滤波器为带阻滤波器，带阻滤波器是阻止980nm波长的通过。光隔器是一个单方向通过器件，目的是隔离反射波长进行泵浦光源。光耦合器是用于将olt发出来的主信号光和泵浦光源发出来的980nm的泵浦光进行耦合进入主干光缆的纤芯。
掺铒光纤是掺杂铒离子的光纤，其可以过泵浦光(980nm或1480nm波长的泵浦光)对1550nm工作波长进行光放大。掺铒光纤的长度可以为几十米等，本实施例中掺铒光纤长度为30nm。另外作为放大的光纤，本段光纤可以按需求替换为其他掺杂的光纤，例如掺镨等光纤，目的是对不同的工作波长进行光放大。
掺铒光纤的增益
式中ga为增益(放大倍数)，gr为增益系数，pp为泵浦光功率，aeff为光纤纤芯有效面积，leff有效光纤长度，
由上述公式可知增益和泵浦的光功率成正比，通过调整泵浦光源的电流控制泵浦光功率从实现控制信号光的增益，实现pon网络的功率可调功能。掺铒光纤的增益值可以保证在20db以上，满足pon网络的功率可调范围。
分光器可以为从1：2～1：128、2：2～2：128不等，其主要功能是将主信号光的光功率分进行均分到每一个支路。
onu终端设备是光纤接入的终端设备，它向用户提供多个业务接口。它的网络一侧是光接口而用户一侧是电接口，因此光网络单元(onu)需要具有光/电转换和电/光转换的功能，同时还具有对语声信号的数/模和模/数转换功能以及复用、信令处理和维护管理的功能。与olt配合，onu可向相连的用户提供各种宽带服务。如internetsurfing，voip，hdtv。配线光纤、主干光缆涉及各种类型包括g.652类型光纤、g.655类型光纤，48芯光缆、96芯光缆、128芯光缆等。
一种功率可调的无源光纤网络系统的控制方法，包含以下步骤：
步骤一：完成功率可调的无源光纤网络系统的光路搭建和网管链路的搭建；
步骤二：功率可调的无源光纤网络系统上电并正常工作；对无源光纤网络的所涉及的设备进行上电，通过网管完成pon网络业务的开通，olt设备发出来的主信号光通过第一光滤波器、光耦合器、主干光缆、掺铒光纤、第二光滤波器、分光器最终传送到光网络单元的onu终端设备，完成pon网络的下行信号传送。
步骤三：业务在使用阶段或者开通阶段，出现了无源光纤网络的弱光时，无源光纤网络的设备检测到光功率的不足并上报网管告警；告警通过网管显示出来，显示方式为图形或声光显示。
步骤四：网管触发对泵浦光源调节电流的命令，泵浦光源根据接收到的命令进行电流值的调节，以输出980nm波长的泵浦光；
步骤五：泵浦光经过光隔离器后在耦合器与olt设备发出的主信号光进行耦合进入主干光缆，传送到掺铒光纤处对主信号光功率进行光放大；
步骤六：被放大的主信号光和泵浦光在光滤波器处，泵浦光被过滤掉，被放大的主信号光进入分光器，对每一个分支的光路进行了光功率的提升。
泵浦光的输出光功率将持续调整增大，实现最终onu终端设备的收光在其门限值以上的2db，onu终端设备的收光在其门限值以上的2db后，网管根据接收到的光功率参数，进行停止再调整泵浦光源，保持泵浦光源的稳定值输出。
本发明的工作原理为：在系统搭建时，将所经的光路及以太网线进行连接，其中网管与olt设备及泵浦光源设备的连接为网线，其余均为光纤链路。系统物理链路搭建完成后，通过网管进行每个在用onu业务的配置，正常的情况下，olt发出的主信号光，经过滤波器，再经耦合器再经主干光缆的纤芯后进入的到配线单元的掺铒光纤、再经过光滤波器后进入到分光器，分光器按照所使用的分光比均分光功率到每个分支光缆的纤芯，最终到达onu的用户终端，在onu收光正常的情况下业务可以正常使用。当出现onu的收光处于弱收光时，olt设备检测到onu处于收光的门限，触发弱光告警到网管，网管收到弱光告警的同时触发泵浦光的电流调整，从而实现泵浦光的输出。此时olt设备带业务信息的光信号和泵浦光在光耦合器中耦合后进行入到主干光缆的纤芯，进而传送到光配线单元的掺铒光纤，经过掺铒光纤后，带业务的光信号得到了光放大，而剩余泵浦光将会在光滤波器中过滤掉。放大后的信号光经过光滤波器后进行到分光器，对每一分支的纤芯进行光功率的分配，分配后的光功率较原来的光功率强，最终实现了onu终端的收光可以调整到正常值范围，实现onu业务的正常稳定使用。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。