一种同时在线检测PON网络信号光功率和通信光纤的终端的制作方法

本实用新型涉及光纤领域，尤其涉及一种同时在线检测PON网络信号光功率和通信光纤的终端。

背景技术：

目前，FTTx（Fiber-to-the-x）网络建设正成为国内外接入网建设的热点，而PON接入网技术是业内公认的FTTx的最佳解决方案。这种技术可以实现多个用户共享单根光纤的点到点的连接，从而使得光分配网络中不需要使用任何有源器件，从而大大降低了网络安装、管理和维护成本。随着FTTx的不断建设，10G PON网络架构逐渐成为主流架构平台。10G PON网络中，上行信号在原有的1310nm波长基础上增加了1270nm波长和1610nm波长，下行信号则在原有的1490nm波长和1550nm波长的基础上增加了1578nm波长，这对PON网络的光功率检测装置提出了新的挑战和要求。

在PON网络初期安装、验收以及后期的维护阶段，光时域反射仪（OTDR）是必不可少的检测工具仪器仪表。尤其在维护阶段，一旦通信网出现故障即会导致用户业务中断，因此要求维护人员必须迅速准确判断故障的性质、位置，以便迅速修复故障，恢复正常业务。然而PON网络的维护与一般的光纤网络维护有较大的区别。因为PON采用的是主干光纤共享的方式，在对某一光网络单元（ONU）进行故障排查时，不能对同一光线路终端（OLT）下其他正常的用户业务造成干扰，所以在PON网络里，需采用在线测试的方式进行。这要求OTDR的测试信号不能影响PON网络的工作信号，因此OTDR在线测试不能使用上行信号波长（1310nm/1270nm/1610nm）和下行信号波长（1490nm/1550nm/1578nm）。

综上所述，PON网络的在线测试装置应满足以下几点要求：1、可同时测量上行信号波长（1310nm/1270nm/1610nm）和下行信号波长（1490nm/1550nm/1578nm）的光功率；2、OTDR的测试信号不能影响PON网络的正常工作信号，也不能受到PON网络正常工作信号的影响。

技术实现要素：

本实用新型目的是解决上述问题，设计一种满足上述要求的在线检测PON网络信号光功率和通信光纤的终端。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种同时在线检测PON网络信号光功率和通信光纤的终端，包括电源模块；所述终端包括PON光功率检测模块、PON光时域反射仪模块、高速模拟和数字信号处理模块、ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块；PON光功率检测模块、高速模拟和数字信号处理模块分别与作为中央管理模块的ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块相连，PON光时域反射仪模块通过高速模拟和数字信号处理模块与ARM Cortex-A8架构嵌入式平台连接；电源模块分别与上述模块连接并为上述模块提供电源能量。

进一步的，所述PON光功率检测模块包括耦合器、2个波分复用器、6个独立PIN光电探测器、连续光检测电路、突发光检测电路、放大保持电路、模数转换电路、光功率运算电路；光线路终端、光网络单元分别连接耦合器，耦合器分别连接第一波分复用器和第二波分复用器，第一波分复用器连接第一PIN光电探测器和第一隔离器；第一隔离器连接第二PIN光电探测器和第三PIN光电探测器，第一PIN光电探测器、第二PIN光电探测器、第三PIN光电探测器分别与突发光检测电路连接；第二波分复用器连接第四PIN光电探测器和第二隔离器；第二隔离器连接第五PIN光电探测器和第六PIN光电探测器，第四PIN光电探测器、第五PIN光电探测器、第六PIN光电探测器分别与连续光检测电路连接；突发光检测电路连接和连续光检测电路均通过放大保持电路与模数转换电路连接，模数转换电路通过光功率运算电路与AMD嵌入式平台模块连接。

进一步的，PON光时域反射仪模块与高速模拟和数字信号处理模块相连接，两者包括模拟信号处理电路、激光器脉冲驱动电路、1625nm/1650nm激光器、1625nm/1650nm环形器、1650nm FWDM、APD探测器、DSP、FPGA数据采集处理模块；DSP、FPGA数据采集处理模块与ARM CORTEX-A8嵌入式平台相连，DSP、FPGA数据采集处理模块中的FPGA控制器分别与第一激光器脉冲驱动电路和第二激光器脉冲驱动电路连接，第一激光器脉冲驱动电路通过1650nm激光器与1650nm环形器连接；第二激光器脉冲驱动电路通过1625nm激光器与1625nm环形器连接；1650nm环形器、1625nm环形器分别连接1650nm FWDM（透射1650nm的光，反射1625nm的光），1650nm FWDM通过APD探测器与模拟信号处理电路连接，高速模拟信号处理电路连接DSP、FPGA数据采集处理模块。

进一步的，所述ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块具有Touch screen、Keystroke接口、10/100/1000M Ethernet接口、USB3.0、Type-C3.0接口。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型满足10G PON网络中对稳定通信光信号和突发光信号光功率进行准确测量的要求和进行PON网络故障定位时不能影响其中工作信号光和不受工作信号影响的要求；另一方面，本实用新型可以同时进行上行光信号和下行光信号的测试，两者互不干扰；并且可以根据环境需求选择光时域反射仪的工作光信号的波长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为PON光功率检测模块结构图；

图3为PON光时域反射仪模块与高速模拟和数字信号处理模块连接结构图；

图4为连续光检测电路示意图；

图5为突发光检测电路示意图；

图6为放大保持电路示意图；

图7为模数转换电路示意图；

图8为光功率运算电路示意图；

图9为激光器脉冲驱动电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

如图1至图9所示，一种同时在线检测PON网络信号光功率和通信光纤的终端，包括电源模块；所述终端包括PON光功率检测模块、PON光时域反射仪模块、高速模拟和数字信号处理模块、ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块；PON光功率检测模块、高速模拟和数字信号处理模块分别与作为中央管理模块的ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块相连，PON光时域反射仪模块通过高速模拟和数字信号处理模块与ARM Cortex-A8架构嵌入式平台连接；电源模块分别与上述模块连接并为上述模块提供电源能量。

PON光功率检测模块，通过特殊的光路多次波分设计和双检测电路设计，实现对10G PON网络中上行信号波长（1310/1270/1610nm）和下行信号波长（1490/1550/1578nm）的光功率并行在线测试。

PON光时域反射仪（PON OTDR）模块，利用其光路中的1650nm环形器和1625nm环形器以及1650nm FWDM可对PON网络的工作信号进行滤波，实现其测试不受PON网络工作波长影响的效果；同时PON光时域反射仪（PON OTDR）模块使用的测试光为1625nm/1650nm，与PON网络中正常业务的波长不同，从而不影响PON网络中的工作波长正常通信。通过上述方式实现PON网络在线故障定位和衰减测试。

所述PON光功率检测模块包括耦合器、2个波分复用器（WDM）、6个独立PIN光电探测器、连续光检测电路、突发光检测电路、放大保持电路、模数转换电路、光功率运算电路；光线路终端、光网络单元分别连接耦合器，耦合器分别连接第一波分复用器和第二波分复用器，第一波分复用器连接第一PIN光电探测器和第一隔离器；第一隔离器连接第二PIN光电探测器和第三PIN光电探测器，第一PIN光电探测器、第二PIN光电探测器、第三PIN光电探测器分别与突发光检测电路连接；第二波分复用器连接第四PIN光电探测器和第二隔离器；第二隔离器连接第五PIN光电探测器和第六PIN光电探测器，第四PIN光电探测器、第五PIN光电探测器、第六PIN光电探测器分别与连续光检测电路连接；突发光检测电路连接和连续光检测电路均通过放大保持电路与模数转换电路连接，模数转换电路通过光功率运算电路与ARM Cortex-A8架构平台模块连接。

耦合器对10G PON网络的工作信号进行10%分光。

上行信号（1310/1270/1610nm）经分光后，先经高度隔离的WDM将1270nm波长分出，再经一级隔离器将1310nm和1610nm波长分开，分开的各波长光分别接PIN1探测器、PIN2探测器、PIN3探测器并均顺次连接至突发光检测电路将高频突发式的光信号转变为低频率的可维持的电脉冲信号。

下行信号（1490/1550/1578nm）经分光后，先经高度隔离的WDM将1578nm波长分出，再经一级隔离器将1550nm和1490nm波长分开，分开的各波长光分别接PIN4探测器、PIN5探测器、PIN6探测器并均顺次连接至连续光检测电路将连续光信号转换为电信号。

连续光检测电路和突发光检测电路输出的电信号均经放大处理电路进行放大和滤波，然后经模数转换（ADC）电路转换为数字信号，然后经光功率运算电路处理后传送给ARM Cortex-A8嵌入式平台。

PON光时域反射仪模块与高速模拟和数字信号处理模块相连接，两者包括模拟信号处理电路、激光器脉冲驱动电路、1625nm/1650nm激光器、1625nm/1650nm环形器、1650nm FWDM、APD探测器、DSP、FPGA数据采集处理模块；DSP、FPGA数据采集处理模块与ARM Cortex-A8嵌入式平台相连，DSP、FPGA数据采集处理模块中的FPGA控制器分别与第一激光器脉冲驱动电路和第二激光器脉冲驱动电路连接，第一激光器脉冲驱动电路通过1650nm激光器与1650nm环形器连接；第二激光器脉冲驱动电路通过1625nm激光器与1625nm环形器连接；1650nm环形器、1625nm环形器分别连接1650nm FWDM，1650nm FWDM通过APD探测器与模拟信号处理电路连接，高速模拟信号处理电路连接DSP、FPGA数据采集处理模块。

DSP、FPGA数据采集处理模块与ARM Cortex-A8嵌入式平台相连，接收ARM Cortex-A8嵌入式平台发出的各种指令并进行相应的参数设置；FPGA控制器与激光器脉冲驱动电路相连，控制发光脉冲的频率和占空比，激光器脉冲驱动电路产生脉冲信号至DFB激光器，DFB激光器随即产生需要的测试光脉冲光信号。

测试光脉冲信号经1625nm或者1650nm环形器进行滤波后，注入PON网络的光纤中，测试光脉冲信号在光纤中传播时不断产生后向瑞利散射光返回至1625nm/1650nm环形器，1625nm/1650nm环形器和1650nm FWDM将后向瑞利散射光进行滤波后注入APD探测器。

APD探测器把光信号转化成模拟信号，进入模拟信号处理电路，模拟信号处理电路与光功率运算电路结构相同，模拟信号处理电路将模拟信号进行放大和模数转换后输出至DSP、FPGA数据采集处理部分，DSP、FPGA数据采集处理部分将对数字信号进行滤波、平均和其他处理后输出至ARM Cortex-A8嵌入式平台。

所述ARM Cortex-A8架构嵌入式平台模块具有Touch screen、Keystroke接口、10/100/1000M Ethernet接口、USB3.0、Type-C3.0接口。ARM CORTEX-A8架构嵌入式平台（HCI、LCD、Touch screen、Keystroke、10/100/1000M Ethernet、USB3.0、Type-C3.0）模块拥有完整的嵌入式操作系统，完成人机交互和数据处理、曲线显示等一系列工作。

ARM Cortex-A8嵌入式平台与 PON光功率检测模块通过高速数据端口相连，实时的将光功率检测参数结果显示到液晶显示屏。ARM Cortex-A8嵌入式平台与高速模拟和数字信号处理模块通过特定的50pins数据接口相连，可将实时的测试曲线数据进行运算并显示到液晶显示屏上。ARM Cortex-A8嵌入式平台的Touch screen、Keystroke，用户可通过其对相应参数进行设置，对相应的曲线进行编辑和存储。ARM Cortex-A8嵌入式平台的10/100/1000M Ethernet，对外提供标准的RJ45以太网接口，可以提供在线远程控制的功能，便于数据的实时在线监控和存储；ARM Cortex-A8架构嵌入式平台的USB3.0、Type-C3.0，用于测试数据文件的传输和其他测试功能模块的叠加。