专利名称：无源光网络光路质量监控系统和方法
技术领域：
本发明涉及无源光网络技术领域，特别是指一种无源光网络光路质量监控系统和 方法。
背景技术：
无源光网络(PON，Passive-Optical-Network)的组成主要包括局端的光线路 终端(Optical Line iTerminal-OLT)、用户端的光网络单元(ONU，Optical Network Unit) 或光网络终端(0ΝΤ，OpticalNetwork Terminal)、以及用于连接它们的光分配网(0DN， OpticalDistribution Network)。其中ODN不含有任何电子器件及电子电源，全部由光纤、 光缆、光分路器(Splitter)等无源器件组成，无需贵重的有源电子设备。通常情况下，有源光接入网络技术是一种点对点的光纤传输与接入技术，通常信 号由局端设备经光纤到达用户终端设备，在局端与用户终端之间的光纤网络是有源的。无源光接入技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，由于是点到多点的接入 方式，因此需要采用多址接入协议使众多的ONU共享主干光缆。现阶段采用的主流多址接 入协议为波分多址和时分多址。下行方式可采用波分复用和时分复用。目前，对无源光网络中的光链路质量(包括段落功率、损耗等)监控以及故障定位 测量一般采用人工携带仪表到场测试的方式。这种方法的缺点是无法对多根光纤的链路质 量进行一次测量，若要检测哪个光纤的状态则需要人工使用仪表在光缆段落的测试口进行 测量，人员参与度高，操作起来费时、费力，并且很难快速的了解到所有链路的端到端质量 状况。采用这种方式，当故障发生时由于事前无法判定具体的纤芯，手工进行逐纤芯的故障 测量、定位，处理速度和复杂度很高。若网络规模较大或用户数量较多，那么这种人工的、被 动的光链路监测和障碍处理方法不但效率极低，同时需要消耗巨大的人力、物力。因此，有 必要采用其它新的手段或方法来解决无源光网络中大量光纤链路的质量监控和故障定位 测量难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种无源光网络光路质量监控系统和方法，能 够对一个无源光网络中所有的光链路质量进行集中、自动化的一站式周期性监控，同时对 于无源网络中发生的光路故障，能够进行高效、准确的测量定位。基于上述目的本发明提供的一种无源光网络光路质量监控系统，包括光纤光栅、光开关、耦合器以及光纤分析仪；所述光纤光栅设置在无源光网络每个光链路的终端位置，用于增加测试光的反射 事件强度、以及滤除测试波段内测试光波长以外的其他波长的光；所述光开关的一端与光纤分析仪连接，另一端通过耦合器与局端的每个光线路终 端OLT设备的各端口 ；所述光纤分析仪，设置在光链路的局端，通过所述光开关、耦合器与无源光网络每个光链路连接；所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过光开关、耦合 器，周期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波长光耦合后， 输出到端口下的光链路；并且所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光，提取测试光数 据，将获取的当前端口的数据与该端口自身的基态数据值进行比较，若变化量超出了预设 的冗余门限，则上报告警和性能事件。可选的，该系统所述光纤分析仪，还用于发出测试光通过光开关，逐个与局端各 OLT设备的每个端口发出的工作波长耦合后，输出到耦合的端口下的光链路，并检测反馈回 的返回的测试光，提取测试光状态数据作为基态数据值保存。可选的，该系统在无源光网络中发生了光路故障但无法确定故障点时，通过所述 光开关将所述光纤分析仪的测试光切换到故障纤、缆的ODF架端口 ；所述光纤分析仪利用测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据光的 背向散射原理判断出实际链路上的故障位置。可选的，该系统所述基态数据值包括测试光在每段光链路上的光功率值和损耗值。可选的，该系统所述测试波长为1625 1650nm，或者与无源光网络工作波长间隔 超过70nm。基于上述目的，本发明还提供了一种无源光网络光路质量监控方法，光纤光栅、光 开关、耦合器以及光纤分析仪；在无源光网络每个光链路的终端位置设置用于增加测试光的反射事件强度、以及 滤除测试波段内测试光波长以外的其他波长光的光纤光栅；在无源光网络的局端设置光纤分析仪，通过光开关、耦合器连接到局端每个光线 路终端OLT设备的各端口 ；并包括如下步骤所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过光开关、耦合 器，周期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波长光耦合后， 输出到端口下的光链路；所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光，提取测试光数据，将获取的当前端 口的数据与该端口自身的基态数据值进行比较，若变化量超出了预设的冗余门限，则上报 告警和性能事件。可选的，该方法预先还包括基态数据值确定步骤所述光纤分析仪发出测试光通 过光开关，逐个与局端各OLT设备的每个端口发出的工作波长耦合后，输出到耦合的端口 下的光链路，并检测反馈回的返回的测试光，提取测试光状态数据作为基态数据值保存。可选的，该方法在所述上报告警和性能事件后，进一步包括在无源光网络中发生 了光路故障但无法确定故障点时，通过所述光开关将所述光纤分析仪的测试光切换到故障 纤、缆的ODF架端口 ；所述光纤分析仪利用测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据光的 背向散射原理判断出实际链路上的故障位置。可选的，该方法所述基态数据值包括测试光在每段光链路上的光功率值和损耗值。
可选的，该方法所述测试波长为1625 1650nm，或者与无源光网络工作波长间隔 超过70nm。从上面所述可以看出，本发明提供的无源光网络光路质量监控系统和方法，支持 集中式的光路质量监控和故障测量，能够对一个较大的无源光网络中所有的光链路质量 进行集中、自动化的一站式周期性监控，同时对于无源网络中发生的光路故障，能够进行高 效、准确的测量定位。并实现了链路的周期性自动监控，可以预防部分非人为原因导致的光路故障发 生。同时，障碍定位测量功能也使得在故障发生后，通过局端的一站式处理，就可以较为准 确的定位线路故障位置，从而能够采取针对性的维护操作。大大节约了故障定位时间，节省 了维护人员的工作量和维护成本。
图1为本发明实施例集中式光路质量自动监控系统结构示意图；图2为本发明实施例光路质量监控测试方法的流程示意图；图3为本发明利用本发明方法进行故障测量一个实施例的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。参见图1所示，本发明实施例的无源光网络光路质量监控系统，主要包括光纤光 栅(图中未示出)、MXN全交叉光开关102、耦合器103以及光纤分析仪101 ；其中，所述光纤光栅设置在无源光网络每个光链路的终端位置，用于增加测试光的反射 事件强度、以及滤除测试波段内测试光波长以外的其他波长的光。光纤光栅可以设置在ONU 中，也可以设置在分路器到ONU之间的光链路上。所述MXN全交叉光开关102的一端，比如M端与光纤分析仪101连接，另一端比 如N端通过耦合器与局端的每个光线路终端OLT设备的各端口。所述光纤分析仪101，设置在光链路的局端，通过所述MXN全交叉光开关102、耦 合器103与无源光网络每个光链路连接。所述光纤分析仪101产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过MXN全交 叉光开关102、耦合器103，周期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出 的工作波长光耦合后，输出到端口下的光链路；并且所述光纤分析仪101检测反馈回的返 回的测试光，提取测试光数据，将获取的当前端口的数据与该端口自身的基态数据值进行 比较，若变化量超出了预设的冗余门限，则上报告警和性能事件。图1所示实施例中采用的MXN全交叉光开关也可以替换为其他类型的光开关。另外，可预先确定基态数据值光纤分析仪发出测试光通过MXN全交叉光开关， 逐个与局端各OLT设备的每个端口发出的工作波长耦合后，输出到耦合的端口下的光链 路，并检测反馈回的返回的测试光，提取测试光状态数据作为基态数据值保存。根据确定的 基态数据值可设置冗余门限。参见图2所示，利用上述系统进行链路质量监控的方法。
局端中心机房放置光纤分析仪，产生并发送用于链路监控的测试波长。其中，根据目前通用的光网络所述测试波长可以设置为1625 1650nm，或者为与 无源光网络工作波长间隔超过70nm的其他波段也可。所述光纤分析仪可以采用PON网络 专用的0TDR，具备利用带外专用波长进行光纤链路质量扫描的功能，同时能够克服分路器 带来的链路损耗，监测出链路端到端质量状况。整个无源光网络各条光链路的终端位置(末梢)，分别放置光纤光栅，该光栅用于 滤除链路的其它波长，增加测试信号光的反射事件强度。所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过MXN全交叉 光开关、耦合器，周期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波 长光耦合后，输出到端口下的光链路；所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光。根据 OTDR工作原理，端口至各分支光缆(光纤)终端设备之间的所有线路衰减、器件插损、段落 功率等信息通过光纤本身的背向散射，都会按照各终端设备到局端设备该端口距离的远近 依次反馈到光纤分析仪(Ρ0Ν专用0TDR)的接收端。本实施例中具体包括如下流程在无源光网络建成后初次使用前，可执行以下步骤1 3。步骤1，光纤分析仪的测试光通过MXN全交叉光开关与局端其中一 OLT设备的一 个端口发出的工作波长经过耦合器耦合后，在同一根光纤中沿下行方向传输；测试光经过 分路器后会被分路器按分路比均勻的分配到各条分支光缆(光纤)中。所述光纤分析仪检 测反馈回的返回的测试光，将当前端口下光链路扫描的状态数据值作为该端口的基准数据 值，存储在管理软件的数据库中，这样就完成了该OLT设备当前端口下的所有光链路的基 态监测。步骤2，判断是否已完成对当前检测的OLT设备所有端口的基态监测，若是，进入 步骤3 ；否则返回步骤1，对当前OLT下一个端口进行基态监测。步骤3，判断是否已完成对所有OLT设备的基态监测，若是，进入步骤4 ；否则，返回 步骤1，对下一个OLT设备执行基态监测。如此，重复进行步骤1 步骤3，直到局端机房所有设备的所有端口下的链路均完 成了基态监测，后根据“基态”检测的数据设置统一的冗余门限。冗余门限也对每个OLT分别来进行设置。冗余门限的设置，即根据各链路的“基 态”值来设置光功率、链路损耗的动态变化冗余门限。当段落功率、端到端损耗和段落损耗 变化量超出了冗余门限，则上报与功率或损耗相关的告警信息。比如1端口存储的基态数据是该链路的客户端光功率是-15dBm，链路端到端损 耗是23dB，那么可以把冗余门限设置为例如低于基态值3dB时就上报告警，因此当光功率 低于-18dB，或损耗大于^dB,这时就是上报相应的告警。另外，考虑到有些情况下，无源光网络在建成时没有进行基态监测并存储基态数 据值，因此根据需要上述步骤1 3也可以在无源光网络运行时执行。另外，如果需要，也 可以对每个端口执行多次基态监控，取平均值作为基态数据值。在无源光网络实际运行过程中，执行下列监控步骤步骤4，判断是否所有光链路已存储了基态数据值，若是，则进入步骤5 ；否则返回 步骤1。
其中，本步骤也可以省略。步骤5，光纤分析仪与全交叉MXN光开关对所有OLT设备端口下的链路进行周期 性轮巡测试，并将每周期获取的各端口数据与该端口基态数据值进行比较。若变化量超出 了预设的冗余门限，则进入步骤7 ；否则进入步骤8。步骤7，上报告警和性能事件。步骤8，扫描下一端口数据与数据库中存储的该链路基准数据进行比较。光纤分析仪的链路质量轮巡监测动作不会由于告警或性能事件的上报而终止。只 有执行步骤9，人为对该进程关闭后，才不再对各端口下的光链路进行监测，否则继续执行 步骤6-8。通过以上步骤来完成无源光网络光链路的集中式、自动化、周期性轮巡监控，使得 网络维护人员能够实时的掌握整个无源网络链路的当前状态，了解网络链路中的薄弱环 节，从而能够在日常的维护工作中进行有针对性的运营维护和网络监控工作。利用这种方法进行网络故障测量还包含如下步骤步骤9，无源光网络中发生了光路故障但无法确定故障点时，在局端中心机房通过 MXN全交叉光开关采用人工或自动方式将光纤分析仪的测试光切换到故障纤、缆的ODF架 端口(或纤芯上)。步骤10，测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据光的背向散射原 理能够快速的判断出实际链路上的故障位置。下面举例对本发明方案进行进一步说明，参见图3所示。光纤分析仪测试波长通 过MXN全交叉光开关与局端OLTl的端口 A发出的工作波长经过耦合器耦合后，在同一根 光纤中沿下行方向传输；测试波长经过分路器后会被分路器按分路比均勻的分配到A端口 下各条分支光缆(光纤)中。将OLTl端口 A下的所有光链路状态进行监测、“基态”数据存 储。完成OLTl设备B、C端口，以及0LT2、0LT3设备各端口 “基态”数据的存储。并且 设置冗余门限。完成所有链路的基态扫描及数据存储后，光纤分析仪则进行从OLTl设备端口 A 0LT3设备端口 C之间的周期性轮巡测试，并将每次测试的值与存储的“基态”数据比较。若 某一周期内某一端口的光功率、损耗值动态变化量超出了冗余门限。则根据设备编号、端口 编号和具体链路位置上报相应的告警和性能事件。这使得网络维护人员能够实时的掌握整个无源网络链路的当前状态，了解网络链 路中的薄弱环节，从而能够在日常的维护工作中进行有针对性的运营维护和网络监控工 作。如附图3所示，根据本发明的方法进行无源光网络故障定位测量还包含以下步 骤若在无源光网络中发生了已知的线路故障但无法确定准确的位置。维护人员在局 端中心机房通过M女N全交叉光开关手工将光纤分析仪的测试光切换到故障的纤、缆所在 的ODF架端口上，测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据反馈的测试信息， 能够快速的测量和定位出实际链路上发生故障位置。由于MXN全交叉光开关联通的光路数量原理上无任何限制。因此，采用本方法能够对一个较大规模的无源光网络或使用无源光网络技术的典型本地网内所有的光链路质 量进行周期性的监控扫描测量，并且在出现问题时自动上报。同时，在光纤链路发生突发性 故障导致光路中断或衰减增大时，可以根据需要对指定的链路进行故障段落(点)的定位 测量。由此，有效的降低了无源光网络光链路质量监控的难度和维护人员工作量。大大的 提高网络维护效率和降低网络维护的人力成本投入。 以上所述的具体实施例仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
1.一种无源光网络光路质量监控系统，其特征在于，包括光纤光栅、光开关、耦合器以及光纤分析仪；所述光纤光栅设置在无源光网络每个光链路的终端位置，用于增加测试光的反射事件 强度、以及滤除测试波段内测试光波长以外的其他波长的光；所述光开关的一端与光纤分析仪连接，另一端通过耦合器与局端的每个光线路终端 OLT设备的各端口 ；所述光纤分析仪，设置在光链路的局端，通过所述光开关、耦合器与无源光网络每个光 链路连接；所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过光开关、耦合器，周 期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波长光耦合后，输出到 端口下的光链路；并且所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光，提取测试光数据，将获 取的当前端口的数据与该端口自身的基态数据值进行比较，若变化量超出了预设的冗余门 限，则上报告警和性能事件。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光纤分析仪，还用于发出测试光通过 光开关，逐个与局端各OLT设备的每个端口发出的工作波长耦合后，输出到耦合的端口下 的光链路，并检测反馈回的返回的测试光，提取测试光状态数据作为基态数据值保存。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在无源光网络中发生了光路故障但无法 确定故障点时，通过所述光开关将所述光纤分析仪的测试光切换到故障纤、缆的ODF架端 Π ；所述光纤分析仪利用测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据光的背向 散射原理判断出实际链路上的故障位置。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述基态数据值包括测试光 在每段光链路上的光功率值和损耗值。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述测试波长为1625 1650nm,或者与无源光网络工作波长间隔超过70nm。
6.一种无源光网络光路质量监控方法，其特征在于，光纤光栅、光开关、耦合器以及光 纤分析仪；在无源光网络每个光链路的终端位置设置用于增加测试光的反射事件强度、以及滤除 测试波段内测试光波长以外的其他波长光的光纤光栅；在无源光网络的局端设置光纤分析仪，通过光开关、耦合器连接到局端每个光线路终 端OLT设备的各端口 ；并包括如下步骤所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过光开关、耦合器，周 期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波长光耦合后，输出到 端口下的光链路；所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光，提取测试光数据，将获取的当前端口的 数据与该端口自身的基态数据值进行比较，若变化量超出了预设的冗余门限，则上报告警 和性能事件。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法预先还包括基态数据值确定步骤 所述光纤分析仪发出测试光通过光开关，逐个与局端各OLT设备的每个端口发出的工作波长耦合后，输出到耦合的端口下的光链路，并检测反馈回的返回的测试光，提取测试光状态 数据作为基态数据值保存。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述上报告警和性能事件后，进一步包 括在无源光网络中发生了光路故障但无法确定故障点时，通过所述光开关将所述光纤分 析仪的测试光切换到故障纤、缆的ODF架端口 ；所述光纤分析仪利用测试光通过测量该链路的段落损耗和端到端损耗，根据光的背向 散射原理判断出实际链路上的故障位置。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述基态数据值包括测试光 在每段光链路上的光功率值和损耗值。
10.根据权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述测试波长为1625 1650nm,或者与无源光网络工作波长间隔超过70nm。
全文摘要
本发明公开一种无源光网络光路质量监控系统和方法，包括设置光纤光栅在无源光网络每个光链路的终端位置；光纤分析仪设置在光链路的局端，通过所述全交叉光开关、耦合器与无源光网络每个光链路连接；所述光纤分析仪产生并发送用于链路监控的测试波长，测试光通过全交叉光开关、耦合器，周期性轮流与局端的每个光线路终端OLT设备的每个端口发出的工作波长光耦合后，输出到端口下的光链路；并且所述光纤分析仪检测反馈回的返回的测试光，提取测试光数据，将获取的当前端口的数据与该端口自身的基态数据值进行比较，若变化量超出了预设的冗余门限，则上报告警和性能事件。本发明实现对无源光网络中进行集中、自动化的一站式周期性监控。
文档编号H04Q11/00GK102104422SQ200910258150
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者俞韶桢, 冯晓冬, 唐建军, 薄明霞, 贾海燕, 赵敬谦, 赵洪波 申请人:中国电信股份有限公司