专利名称：网络的评估的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络的评估，更具体地涉及对具有主线路和多个支线路的网络的评估。
背景技术：
公知的是，通过向主线路引入测试信号并对由于该测试信号沿着支线路的反射或反向散射而产生的返回信号进行监测来对具有主线路和多个支线路的网络进行评估。执行对返回信号的分析以确定沿着支线路是否存在故障或损耗。但是，即使返回信号提示故障，也难以确定哪个支线路来对该故障负责。特别的是，随着支线路的数量增加，即使对故障的检测也变得越来越困难。
发明内容
根据本发明，提供了一种对具有主线路和多个支线路的光网络进行评估的方法，该方法包括以下步骤(i)将测试信号引入所述主线路，所述主线路按照分支方式连接到所述多个支线路，以使得所述测试信号沿着所述多个支线路传播；(ii)对沿着指定支线路传播的测试信号施加调制；和(iii)对沿着主线路返回的测试信号进行监测，以干涉测量的方式检测所施加的相位调制，以使得可以相对于从其他支线路返回的信号而区分来自所述指定支线路的测试信号。
因为来自指定支线路的测试信号可以区别于来自其他支线路的信号，所以在测试信号中表示损耗或其他故障的特征可以与指定的支线路相关联。另外，因为对测试信号的相位进行调制并以干涉测量方式检测该相位调制，所以可以更容易地将来自指定支线路的信号区别于来自其他支线路的信号。
所述测试信号优选地是通过分布式的反向散射过程沿着所述多个支线路返回的。按照这样的方式，随着测试信号沿着支线路传播，测试信号的能量或强度可以按照至少部分连续的方式而被部分地反射。如果测试信号是由脉冲形成的，则返回信号将通常是相对于时间分布的。在返回测试信号中的时间特性(例如在测试信号中的特征的时间位置)则可用于至少推断在网络中的故障或其他不规则的拓扑位置。在一个实施例中，将返回的信号记录为时间的函数，并优选地显示为迹线。这样，在返回的测试信号中的特征可以与沿着指定的支线路的位置或距离相关联。
优选的是，在一位置施加调制，使得所述测试信号可以沿下游方向传播到该位置以外(该下游方向是远离主线路的信号流的拓扑方向)。因此，测试信号将通常从发生调制的位置的下游的一个或多个区域或位置返回。这将可以更容易地估计故障的位置。如果支线路是光纤，则可以在沿着光纤的点处施加调制。作为另一种选择，可以在光纤连接器处施加调制，在沿着通向光纤的路径的点上施加调制。
但是，不需要估计故障的位置。替代的是，可以检测到故障或损耗的存在，并将其与指定的支线路相关联，从而在需要的情况下，使用不同的方法而更详细地调查所指定的支线路。
引入所述主线路的所述测试信号优选地包括脉冲对，该脉冲对至少部分地是彼此的副本，引入所述主线路的所述脉冲对的副本相对于彼此具有时间偏移或延迟，以使得存在前脉冲和后脉冲。这些副本不需要彼此完全相同。例如，如果这些脉冲具有基础波形，则这些副本可以具有共同的相位特性。具体来说，如果基础波形具有随机发生的相位变化或如果相位是其他不规则的，则这些不规则的至少一部分对于两个副本是共同的。
优选地在干涉仪结构(诸如非平衡的干涉仪结构)处引起所述时间偏移，该干涉仪结构具有第一路径和第二路径。所述第一路径的通过时间优选地比所述第二路径的通过时间长，使脉冲对的副本相对于彼此沿着各自不同的路径行进。优选的是，所述干涉仪具有连接到光源的第一耦合级，该光源优选地被构造成产生光脉冲。所述耦合级优选地被设置成将来自所述光源的来达的辐射强度的一部分沿着一个路径引导，并将所述来达的辐射强度的另一部分沿着另一路径引导，从而产生彼此的信号副本。
所述干涉仪优选地具有用于对来自所述第一路径和所述第二路径的辐射进行合路并用于将合路的辐射耦连到所述主线路的第二耦合级，以将后副本和前副本引入所述主线路。
对于从所述指定的支线路返回的信号，将优选地抵消相对延迟。方便的是，在干涉仪结构处可以抵消该延迟，因为针对发出或前向行进(下游)信号的路径差与针对在相反方向上行进的进入(上游)信号的路径差相同。
在该情况下，返回的信号是由所述第二耦合级沿上游方向沿着所述第一和第二路径优选地被分别引导的。接着，随后可在所述第一耦合级处对这样引导的信号进行合路。
所述测试信号优选地具有相位相干时间(其小于由所述干涉仪的路径差所产生的所述时间偏移)。这将使得干涉仪的下游输出(即，在网络侧)针对精确的路径差更不敏感。所述相位相干时间以至少2的因数小于所述时间偏移，优选地是以至少5的因数小于所述时间偏移，或者更优选的是以至少10的因数小于所述时间偏移。
在所述指定支线路上引入的所述调制将优选地具有正弦或其他周期性形式，这样该调制与频率或频率范围相关联。接着，返回的信号具有与调制频率相对应的频率分量，从而例如可以通过滤波处理，基于频率分量，将从指定支线路返回的信号与来自其他支线路的信号相区分。
因此，发出的测试信号(沿下游方向)可以按照发送范围内的发送频率被发送，并设置滤波器装置用于从返回信号中去除所述发送范围内的所述发送频率或多个频率。至少一个调制频率是在所述发送范围之外，这样根据从指定支线路返回的信号所产生的合路信号可以被区分。因而，可以对调制信号进行选择，使得它有效地把来自选择的支线路的反向散射信号转化为新的载波频率，通过去除所述发送范围内的频率，该载波频率可以在进行检测时被选择性地滤波(在这样的情况下，调制信号可以与无线电接收器的中频放大级中的本机振荡器进行比较)。但是，调制频率可以是带内频率。
可以指定多个支线路，对各指定的支线路的测试信号施加调制，使得从所述多个指定的支线路返回的信号可以相互区分，并且/或者可以与从其他支线路返回的测试信号相区分。如果指定多个支线路，则利用不同的相应频率来调制各线路上的信号。例如可以将滤波器调谐为这些频率之一。
可以按照可选的方式从多个非指定的支线路中指定一支线路。为了更简单地区分来自所选线路的信号，可以按照顺序方式逐一地选择所述多个支线路。可以设置对各支线路施加调制的相应装置，各装置响应于来自激励装置的激励信号，将所述激励装置构造成向针对所选支线路的装置发送激励信号。在一个实施例中，激励信号是用于使所选装置通电的供电信号。但是，激励信号可以是诸如无线电信号的无线信号。
对所述信号施加的所述调制优选地是相位调制。通过对在其中传播信号的光介质施加时间变化的电场而施加所述调制。这可以利用光电调制器来完成，或利用具有与折射率相关联的其他调制装置来完成，该调制装置对所施加的电场敏感，该敏感性用于利用时间变化的电场来施加所述调制。作为另一种选择，可以通过向波导引入声振动来实现所述调制。
在采用时间偏移的情况下，调制的频率优选地是使得其周期小于时间偏移。
可以对在下游(发出)方向上行进的信号和/或在上游(进入)方向上行进的返回信号执行调制。在优选实施例中，随着信号在上游和下游两个方向上行进而对这些信号进行调制。
根据本发明的另外方面，如在所附权利要求中指明的，提供了用于评估光网络的装置。该装置可以以可拆开的方式连接到网络，使得在被拆除并连接到不同网络之前它可以临时地连接到一个网络，以对该网络进行评估。
下面参照附图仅通过示例来更详细地描述本发明，在附图中图1示出根据本发明的网络系统；图2示出用于评估该系统的迹线；图3更详细地示出网络系统；图4示出分支结构；图5示出调制器装置；以及图6示出另一调制器装置。
具体实施例方式
图1示出光网络10，在光网络10中，中心站12通过光纤系统16连接到多个远程站14。该光纤系统按分层方式配置，使得针对第一层级18设置了主光纤18a和多个支光纤18b，支光纤18b在分路器装置或其他连接装置19处连接到主光纤18a。在分路器装置19处将沿着主光纤18a沿下游方向行进的信号(即，离开中心站12的信号)分路，使得信号强度的一部分沿着各个支光纤18b继续。同样，在分路器19处将沿着支光纤18b沿上游方向向中心站12行进的信号合路或复合，使得同时到达分路器装置处的、来自各支光纤的信号沿着主光纤一起行进。分路器装置19(例如光纤耦合器)通常被设置成以无源的方式分别对下游信号和上游信号进行分路或合路，在该情况下光网络10被称为无源光网络或PON。一般还设置其他的层级(此处为了简明而未示出)，使得支线路18b分别连接到相应的深一层的分路器装置，该深一层的分路器装置用于将上述各支线路连接到相应的多个深一层的支线路。按照该方式，来自一个级的支线路用作下一级的主线路。
为了检测在光纤系统16中的故障，或为了在其他情况下评估系统的状态，在中心站12处设置监测装置22。将监测装置22构造成发送测试脉冲到光纤系统16上，具体地是发送到从中心站12引出的主光纤18a上。在分路器装置19处对各脉冲进行分路，使得对于各脉冲，该脉冲的降低了强度的形式在各支光纤18b上继续。当脉冲沿着光纤(具体地说是支光纤18b)行进时，该脉冲以分布式的方式(通常按瑞利反向散射过程)被反向散射。因而，各脉冲将产生随时间分布的返回信号，该返回信号的持续时间与脉冲沿着光纤通过的时间相当(忽略了脉冲和/或返回信号由于衰减而导致的最终消光)。来自各支光纤18b的反向散射(返回)信号将沿上游方向行进，并在分路器装置19处合路，作为包含来自各支光纤18b(以及主光纤18a)的反向散射的成分的复合信号沿着主光纤18a返回。
监测装置22包括显示器24，显示器24用于示出作为时间的函数的返回信号电平的迹线(trace)。在图2中示出可能的迹线26。迹线26示出了叠加在背景信号电平上的随着时间(该时间是从发送测试脉冲到主线路18a中起测量的时间)而不断降低的多个特征。迹线26中的台阶状特征28可以用来推断系统中的损耗，而迹线中的尖峰特征30可以表示诸如由故障或光纤末端、或者深一层的分路器装置所引起的反射边界或至少部分反射的边界。由于迹线上的各时间位置对应于沿着光纤路径的距离，所以根据迹线可以估计出故障或其他特征的距离。
为了便于对导致观察到的特征的支光纤进行识别，将相应调制装置32连接到各支光纤18b。监测装置22包括用于选择调制装置32的选择装置(例如人工或计算机实现的开关40)。为了激励所选装置，设置了连接到开关40的激励装置42。在调制装置以电力驱动的情况下，将激励装置配置成以经由相应的电线43向所选择的调制装置32或选择的各调制装置32传输电力，来使该选择的调制装置32或选择的各调制装置32调制光信号。在本示例中，当调制装置按照相同的方式分别调制信号时，一次一个地选择调制装置，或等效地，一次一个地选择支线路18b，这可以更容易地区分出从所选支线路返回的信号。但是，如果将调制装置32配置成以不同方法调制各个支线路或光纤，则可以一起选择多于一个的支线路。
接着，可以选择来自调制支线路或所选的调制支线路的返回信号，以将其以如图2的方式显示为迹线，使得迹线上显示的特征可以与所选的支线路相关联，而来自未选择支线路的信号不在迹线上出现。按照该方式，监测装置可以用作光时域反射仪(OTDROptical Time DomainReflectometer)，具体地说，在OTDR中迹线中的特征或迹线本身可以与特定的支线路相关联。
在图3中示出了监测装置22以及部分的光网络10的更详细的图(为清楚起见，只示出了一个远程站和支线路)。监测装置22包括具有短的相干时间的光脉冲源118(输出中的随机相位变化对信号提供了不规则的分量)。把来自光源118的具有波列部分的形式的脉冲馈入干涉仪级120此处为具有第一路径124和第二路径126的Mach Zehnder干涉仪，路径124、126在各个端部处通过相应的第一和第二耦合级128、130耦合。对于沿下游方向行进的光，第一耦合级128用作定向功率(强度)分路器，将来自光源118的光引导到各路径124、126，以预定的方式向各路径分配功率(此处，第一耦合级用作50∶50功率分路器，输入到各路径的功率是相等的，尽管可以使用不同的比率)。
因此，对于由光源118提供的各脉冲，复制该脉冲，使得存在第一副本和第二副本，第一和第二副本在该示例中是彼此的复制。一个副本沿着第一路径124行进，而另一副本沿着第二路径126行进。第二耦合级130连接到干涉仪的输出135，该输出连接到主光纤18a。对于沿下游方向行进的光，耦合级130用作合路器，将来自第一和第二路径的光合路，并将该合路的光引导到干涉仪输出135。干涉仪的第一路径具有延迟级134，该延迟级134用于增加在第一耦合级128与第二耦合级130之间沿着第一路径行进的光的通过时间，使得沿着第一路径124在耦合级128、130之间行进的光的通过时间大于沿着第二路径126在耦合级128、130之间行进的光的通过时间。因而，对于由光源产生的各脉冲，干涉仪120用作将脉冲副本中的一个相对于另一个脉冲副本延迟延迟时间D，在彼此不同的时间将脉冲副本发送到光纤网络16。
由延迟级134施加的附加(差分)延迟D大于(优选地为远大于)光源118的相干时间。因此，当沿着第一和第二路径行进的下游光由第二耦合级130重新合路时，沿着两个路径行进的光之间的干涉最终得到平衡，使得在第二耦合级130处重新合路时的光的平均(在远大于相干时间的时间尺度上)振幅针对各脉冲是恒定的(至少在脉冲波长的时间尺度上)，并且对于差分路径长度的精确值不敏感。
对于沿返回方向行进的信号，即，对于从远站14到达干涉仪20的返回信号，第二耦合级130以与第一耦合级128对(来自光源118的)在前向方向上的光的动作相类似的方式充当功率分配器。这样，在第二耦合级130处复制返回信号，一个副本沿着第一路径124被引导，而另一副本沿着第二路径126被引导。接着，第一耦合级128将返回方向上的来自第一和第二路径的光合路，将合路的光作为干涉信号引导到与第一耦合级128的输出连接的信号处理系统129。
光源118可以是发光二极管、Fabry-Perot激光二极管或放大自发发射的光源(例如搀铒光纤放大器或半导体光学放大器)，但该光源优选地是超辐射发光二极管，因为超辐射发光二极管具有宽且平滑的功率谱以及大约0.5ps或更小的短相干时间。该光源产生的辐射将优选地是非偏振的，或者作为另外一种选择，可以将去偏振单元143设置在光源与干涉仪之间，以在光入射到干涉仪中之前对光去偏振(该去偏振单元例如可以是Fibre Lyot去偏器)。偏振控制器或去偏器149可以设置在干涉仪的路径之一中(这里为第一路径)，使得返回方向上的在第一耦合器128处合路的来自第一路径的光的偏振至少部分地与来自另一路径的光的偏振匹配。但是，可以使用诸如Lyot去偏振器的去偏器。这具有这样的优点对在返回的反向散射信号中的任意的偏振结构进行有效地扰频，使得更容易地检测损耗缺陷。光源通常在1微米与2微米之间的波长上工作，优选地在1.3微米或1.55微米的波长上工作，以有效地利用标准电信光纤，将这样的光纤构造成在该波长支持单模传输。光纤通常具有直径为大约9或10微米的单芯。
通过考查从(支路)光纤上的特定点返回的下游脉冲副本的返回分量(这对应于在诸如时间t1的特定时间处的迹线26的信号电平)能够很好地理解监测装置22的操作。
对于光源118产生的各脉冲，存在4个所产生的信号在前向和反向两个方向上沿着干涉仪120的第二路径126行进的非延迟信号S0；在前向上(而不在反向上)延迟了延迟量D的第一延迟信号S1；在反向上(而不在前向上)延迟了延迟量D的第二延迟信号S2；以及延迟了延迟量2D的二次延迟信号S3(信号S3分别在前向和反向上被延迟)。
将仅在一个方向上延迟的第一和第二延迟信号S1、S2同时返回到第一耦合级128。在光纤18a中没有任何扰动或调制时，这些信号是彼此的副本(即，具有相同的相位或相位变化)，这些信号将在第一耦合级128处相长地干涉或合路。但是，如果信号S1、S2对中的一个信号的相位相对于另一个信号的相位沿着光纤而发生变化，则信号S1、S2将不再相长地干涉。因此，如果对信号S1、S2中的一个信号或二者施加相位调制信号，则当信号S1、S2在干涉仪处重新合路时，将按照特别敏感的方式再生该信号或与调制信号对应的信号，相位调制在第一耦合级的输出处再生为振幅调制。
将各调制装置构造成当被激励时，对各个支光纤中的信号的相位施加正弦调制。因为能够在上游和下游两个方向上调制信号，所以正弦调制是特别理想的，这是由于两个正弦波的叠加仍将是正弦波。
因为干涉仪结构对相位扰动敏感，所以正弦相位调制导致按照与施加的相位调制的频率相同的频率在干涉仪的第一耦合级处的相应振幅调制。因而，超声波或其他调制信号将用于把(通过反向散射而返回的)迹线信号移动或平移为调制频率处的频率，如果调制信号是超声波信号，则该频率将是无线电频率。
将(连接到第一耦合级128的)信号处理级129构造成将经调制的信号与未调制的信号相区分。作为信号处理级129的一部分，光电检测器51光学地连接到第一耦合级128的输出，以将来自第一耦合级的光信号转换为电信号。将该电信号馈送到带通放大器52，该带通放大器部分地用作按使得选择性地放大所选支光纤的调制频率的信号的方式调谐的带通滤波器。来自该放大器的放大信号传送到信号处理单元54。将信号处理单元54构造成将放大信号连同时间扫描信号输出到显示器24，使得显示器24可以示出作为时间的函数的来自带通放大器的放大输出信号。
在图3中示出的示例中，中心站包括在各个相应的远站(在图3中只示出了其中的一个)处用于对到达多个光网络单元(ONU)和来自多个光网络单元(ONU)的业务进行控制的光线路终端(OLT)。
OLT连接到主线路18a的近端，而各ONU连接到相应的支线路。为了将监测装置连接到在OLT与各ONU之间延伸的光网络，特别是当网络在承载业务时，在主线路中设置波长敏感连接器60，以将主线路连接到监测装置22。同样，向支线路的端部设置相应的波长敏感连接器62，以将各支线路连接到相应的ONU。这使得测试信号以一个载波波长被发送到光网络16上，而光网络用于在不同载波波长上传输数据，光网络16按照波分复用方式而承载两个波长。
在图4中，示出了网络的一部分，其中M个支线路18b中的每一个由相应的分路器装置19分路成多个(N个)子支线路18c，其中M和N是大于1的整数(为了清楚起见，只示出了一组这样的子支线路)。针对各子支线路18c以及各主支线路18b设置调制器装置32。
为了定位或发现支线路上的故障或特征，调制器装置优选地是按照顺序的方式一次操作一个，直到发现了故障或特征。
调制装置在支线路上的位置将确定被评估或感测的支线路的限度。在调制点的上游的点处返回的信号将不被调制，因此将不被带通放大器52放大。
将各调制装置定位在其相关联的支线路的上游部分中，该上游部分朝向上游分路器装置(从该分路器装置引出上述支线路)。这样的定位将增加可被感测的支线路的限度，因为只有沿下游方向传播到调制装置之外的那些信号将被调制并因此将其显示在显示器24上。从调制装置的上游信号返回的信号将被带通放大器53有效地去除，带通放大器53的作用是选择性地去除不在通带中的频率，该通带包含调制装置的调制频率。
考虑这样的情况对在内支线路18b上的调制进行激励，而不激励其余的调制装置，则在监测装置处返回的调制信号将初始地为沿着该内支线路的点所返回的信号。在较晚的时间(该较晚时间对应于沿着内支线路的前向和返回的通过时间)到达的信号将在沿着连接到内支线路的N个外支线路18c的每一个的点处返回。为了对从不同的外支线路18c返回的信号进行区分，内支线路18b上的调制装置将置于关闭状态，在关闭状态下调制装置不进行调制。连接到内支线路的外支线路的调制装置逐一地将置于打开状态。因此，只有从经调制的外支线路返回的那些信号将由带通放大器52放大，使得可以单独地评估各个外支线路。
图5示出调制装置(这里为半导体光电调制器32)的示例。该调制器包括在第一连接装置322与第二连接装置323之间延伸的导光通路321，该第一连接装置322和第二连接装置323用于将该通路连接到光纤18b的上游和下游部分。通路321的任意一侧都设置有用于提供跨越通路321的电场的第一和第二导电区域324。这些导电区域电连接到用于对导电区域324施加交流电压的电驱动电路325。该驱动电路是由电源线43供电，向驱动电路325的电力的传输用作激励信号。激励信号另选地可以是另外的信号，驱动电路可被构成为响应于该激励信号从电力线引出电力。在这样的情况下，激励信号将优选地是无线信号，该无线信号可由连接到驱动电路的无线接收器326接收。
由光源产生的光脉冲将各具有大约1微秒的持续时间(对应于大约1MHz的频率带宽)，如果使用Fabry Perrot激光器则脉冲的相干时间在1纳秒的范围内。使用光电调制器(或其他调制器)的调制频率将大约为3或4MHz。脉冲的重复频率将取决于被评估的光纤路径的长度(例如针对100km的范围)，可以使用大约1毫秒的重复频率(即，每隔1毫秒将发出一对脉冲副本)。
在另外实施例中，可以使用外部调制装置，如图6中示出的声调制装置。该调制装置包括压电片换能器21，压电片换能器21接合到用作底座的金属块或其他导电材料块22。该片换能器具有上、下电极层22、23以及在上、下电极层22、23之间的压电材料27(诸如铌酸锂或石英)的区域。但是，片21可以最初只具有下电极层。然后将该片接合到块22，并将片向下抛磨至在底座上谐振所需的厚度。随后，可以覆盖上电极。在任意情况下，底座22自身形成对压电片的下电极的接地连接。上、下电极连接到用于向电极施加电信号的电驱动电路(未示出)。在上电极23上安装光纤(支光纤18b之一)，使得该光纤声连接到压电片的压电材料21。可以设置滑润材料25用于改善光纤18a与片换能器之间的声连接(为了永久的连接，可以替代地使用环氧树脂)。铰接的夹具装置30可以用于可折解地保持与压电片之间处于声连接关系的光纤18b。铰接的夹具装置30包括通过铰接件34枢转地连接到安装块22的一个端部的L形臂状件38。在该臂状件的另一端部处，设置有具有一定弹性的容纳件36，以容收光纤18b的上部。在臂状件与安装块之间设置有螺纹夹具(未示出)，用于使臂状件偏置，特别是用于使光纤偏抵容纳件。光纤可以是裸露的但不需要是裸露的。方便的是，图6的调制器可以连接到现有的支光纤，而不需要切割或中断光纤。
在声调制的情况下，引入光纤的声波造成光纤的载光介质(玻璃)的折射率的变化，并具有下面的结果对通过光纤行进的光施加相应的相位调制(还可发生一定的振幅调制)。
在执行声调制的一个实施例中，作为对施加超声波信号的替代，可以引入较低频率的信号。具体来说，可以施加在未调制的返回信号的带宽内的音频(tone frequency)。
更详细地讲，把在频率F＝f(rep)/2(其中f(rep)是OTDR脉冲重复频率或速率)处的声调(acoustic tone)施加到待测试的PON支线路。实际上针对信号处理使用诸如F＝f(rep)/n(其中n是大于1的整数)的与f(rep)次谐波相关的频率是有用的。来自该支线路的反向散射(迹线)信号现在将承载声调。因此，可以通过利用以频率F为中心的窄带滤波器对来自各空间位置的预平均信号进行滤波，根据来自所有其他支线路的未调制信号而选择出该支线路。使用窄带滤波器以最大化系统敏感性和对所选音频F的敏感性。来自各空间位置的滤波信号将是振幅与来自该空间位置的反向散射信号电平对应的频率F处的音调。因此，检测到该音调并对信号进行平均以获得针对所进行的测量的理想的信噪比。进行平均的量将取决于滤波器的带宽、到所关心的一个或者多个空间位置的距离以及正被揭示的特征的大小。尽管针对OTDR响应中的各范围分辨单元可以使用频率为F的滤波器，但在实践中，可利用公知的数字信号处理技术来实现该多通道滤波器。
使用针对F的带内频率具有如下的优点这将比上述超声波方法进行生成时更简单、需要的功率更小并且应该具有更低的成本。此外，F可以小于1kHz，这与针对超声波调制而使用的5MHz的区间中的频率相比，更容易进行声调制。
提供了下面另外的评价。
位于PON上的故障是对于网络操作人员的主要问题，并可以严重地限制PON作为接入技术的使用。这反过来可能危及希望这种系统提供的潜在的费用节省。该问题是由于OTDR遭遇到的模糊性而产生，该模糊性是由于来自PON支段的多个反向散射返回造成的。尽管上述实施例的主要应用是针对在PON中的故障定位，但该技术使用声调制器而可以用于在沿着光纤线缆的任意地方注入单向的低速数据传输，而不需要光连接器或中断线缆。
一些实施例提供了允许OTDR来在PON的多个支段间进行区分的方式。这些实施例使用放置在PON的各支段上的干涉仪OTDR以及超声波或较低频率激励器的组合，而使得在接收器处可以区分出来自所选支段的反向散射信号。该设计适于测量分布式的损耗并适于故障定位。本发明使用声调制器而可以用于在沿着光纤线缆的任意地方注入单向的低速数据传输，而不需要光连接器或中断线缆。
除了作为扰动传感器而单独地操作，本发明的一个重要目的是恢复来自所选支段的反向散射信号的位置依赖性。但是可以预见，包括了扰动传感器的功能性将是有用的。如果只需要OTDR的功能性，则希望的是使该系统的扰动敏感性最小化。这可以通过将非平衡Mach-Zehender干涉仪中的差分延迟“D”最小化到这样的点而有利地实现，这样的点是其中频率漂移的反向散射信号以低的损耗通过(其中使用超声波调制)，但衰减了大部分的低频扰动信号。“D”的减小也将减小干涉仪的物理尺寸和插入损耗。如果还需要扰动传感器的功能性，则将只由扰动传感器使用的不同延迟线路并入到可以使用不同波长的设计中。还可以针对干涉仪ODTR和扰动传感器二者来利用相同的延迟线路。
权利要求
1.一种对具有主线路和多个支线路的光网络进行评估的方法，该方法包括以下步骤(i)将测试信号引入所述主线路，该主线路按照分支方式连接到所述多个支线路，以使得所述测试信号沿着所述多个支线路传播；(ii)对沿着指定支线路传播的测试信号施加调制；以及(iii)对沿着所述主线路返回的测试信号进行监测，以干涉测量方式检测所施加的相位调制，以使得可以相对于从其他支线路返回的信号来区分来自所述指定支线路的测试信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，引入到所述主线路的所述测试信号被形成为多个信号对，其中一对的信号至少部分上是彼此的副本。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，给定信号对的副本在相对于彼此具有时间偏移的情况下被引入到所述主线路。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在短于所述时间偏移的时间尺度上发生所述调制。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，至少针对从所述指定支线路返回的信号，抵消了相对延迟。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中，在具有第一路径和第二路径的干涉仪结构处产生所述时间偏移，所述第一路径的通过时间比所述第二路径的通过时间长，使信号对中的副本相对于彼此沿着各自不同的路径行进。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述干涉仪结构具有连接到光源的第一耦合级，所述耦合级被布置成将来自所述光源的来达的辐射强度的一部分沿着一个路径引导，并将所述来达的辐射强度的另一部分沿着另一路径引导，以形成第一和第二副本。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述干涉仪结构具有用于对来自所述第一路径和所述第二路径的辐射进行合路并用于将合路后的辐射耦连到所述主线路的第二耦合级。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过所述第二耦合级分别沿着所述第一路径和所述第二路径引导所述返回的信号，其中随后在所述第一耦合级处对这样引导的信号进行合路。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号是通过分布式的反向散射过程从所述多个支线路返回的。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号被形成为光脉冲。
12.根据引用权利要求3的权利要求11所述的方法，其中，所述光脉冲由具有与相位相干时间相关联的波形而形成，针对给定脉冲的所述相位相干时间小于所述脉冲持续时间。
13.根据权利要求3至12中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号是具有与相位相干时间相关联的波形的光信号，所述相位相干时间小于所述时间偏移。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述相位相干时间以至少2的因数小于所述时间偏移，优选的是，以至少5的因数小于所述时间偏移，更优选的是，以至少10的因数小于所述时间偏移。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号由半导体二极管器件生成。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用具有引导所述测试信号通过其中的波导材料的调制装置来施加所述调制，所述波导材料的折射率具有对电场的敏感性，所述敏感性用于以随时间变化的电场来施加所述调制。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述调制装置是半导体器件。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述调制具有与频率相关联的周期性形式。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述周期性形式是正弦。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述返回的信号具有与所述调制频率对应的频率分量。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对所述返回的信号中随时间的变化进行监测。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，指定多个支线路，将调制施加在各指定支线路的测试信号上，以使得从所述多个指定支线路返回的信号可以相互区分，并且/或者可以与从其他支线路返回的测试信号相区分。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，以各自不同的频率对在不同指定支线路上的测试信号进行调制。
24.根据权利要求1至21中的任一项所述的方法，该方法包括如下步骤选择哪一个支线路为指定支线路。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，依次地逐一选择所述多个支线路。
26.根据权利要求23至25中的任一项所述的方法，其中，设置激励装置，用于对响应于对所选择的支线路的选择而对该支线路上的信号施加调制的装置进行激励。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号通过瑞利反向散射的过程从所述多个支线路返回。
28.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述多个支线路由光纤形成。
29.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在一位置施加所述调制，使得所述测试信号可以沿下游方向传播到所述位置以外。
30.根据权利要求1至15中的任一项所述的方法，其中，所述调制是声调制。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述声调制是由具有用于产生声振动的压电元件的调制器提供的。
32.根据权利要求30或31所述的方法，其中，所述声调制频率是小于或等于10kHz，优选地是小于或等于1kHz。
33.根据权利要求30至32中的任一项所述的方法，其中，所述声调制频率在所述测试信号的带宽内。
34.根据权利要求30至33中的任一项所述的方法，其中，所述测试信号按照重复频率F以重复的方式被引入到所述主线路中。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述调制频率基本上等于F/N，其中N是大于或等于2的整数。
36.一种对具有主线路和多个支线路的光网络进行评估的装置，该装置包括(i)将测试信号引入所述主线路的装置，该主线路按照分支方式连接到所述多个支线路，以使得所述测试信号沿着所述多个支线路中的每一个传播；(ii)对沿着指定支线路传播的测试信号施加相位调制的装置；和(iii)监测装置，用于对所述主线路进行监测，以检测从所述指定支线路返回的测试信号，将所述监测装置构造成在使用时以干涉测量的方式检测所施加的相位调制，从而使得能够相对于从其他支线路返回的信号而区分来自所述指定支线路的测试信号。
37.一种对具有主线路和多个支线路的光网络进行评估的装置，该装置包括生成装置，用于生成多个测试脉冲对，其中，脉冲对的脉冲相对于该脉冲的至少一个分量是彼此的副本；用于在脉冲对的脉冲之间施加时间偏移的装置；用于在所述主线路上引入时间偏移脉冲的装置；用于对由沿着所述支线路的测试脉冲的分布式的反向散射所产生的信号进行合路的装置；以及用于将通过所述合路而得到的信号记录为时间的函数的装置。
38.根据权利要求37所述的装置，其中，对由一脉冲副本对产生的相应反向散射信号进行合路。
39.根据权利要求37或38所述的装置，其中，所述生成装置被构造成生成具有在发送范围内的至少一个频率的脉冲，并设置滤波器装置，用于去除所述发送范围内的频率，以使得能够区分从指定支线路返回的信号所产生的所述合路信号。
40.一种对具有主线路和多个支线路的光网络进行评估的方法，该方法包括以下步骤(i)将测试信号引入所述主线路，所述主线路按照分支方式连接到所述多个支线路，以使得所述测试信号沿着所述多个支线路传播；(ii)对沿着指定支线路传播的测试信号施加调制；和(iii)监测所述主线路以检测返回的测试信号，所述调制使得能够相对于从其他支线路返回的信号而区分来自所述指定支线路的测试信号。
全文摘要
本发明涉及网络的评估。本发明涉及一种评估网络的方法，具体的是一种对具有主线路和多个支线路的网络进行评估的方法。该方法包括以下步骤(i)将测试信号引入所述主线路中，所述主线路连接到所述多个支线路；(ii)对沿着指定支线路传播的测试信号施加调制；和(iii)对沿着所述主线路返回的测试信号进行监测。以干涉测量的方式检测所施加的相位调制，以使得能够相对于从其他支线路返回的信号而区分来自所述指定支线路的测试信号。
文档编号H04B10/08GK101080884SQ200580043150
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月17日
发明者埃德蒙·塞尔焦·罗伯特·希科劳, 彼得·希利 申请人:英国电讯有限公司