一种光纤非对称性补偿方法、设备及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光纤非对称性补偿方法、设备及系统。本发明通过在存在双向光纤连接的设备侧安装光纤测距装置光纤测距装置以分别进行上下行光纤长度的测量，并上报给网管系统，通过网管系统进行上下行光纤长度差值的补偿，摆脱了对于时间同步仪表的依赖性，简化了技术实现。
【专利说明】一种光纤非对称性补偿方法、设备及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种光纤非对称性补偿方法、设备及系统。
【背景技术】
[0002]TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时分同步码分多址)系统是一个要求严格时间同步的系统，目前TD-SCDMA系统依赖GPS(GlobalPositioning System,全球定位系统)提供精准的时间同步,但是考虑到国家安全、工程安装和降低施工成本、减少故障等因素，需要从地面网络提供时间同步。目前已在现有光纤传输系统中实现了传递时间同步的解决方案，包括基于MSTP (Mult1-Service TransferPlatform,基于SDH(Synchronous Digital Hierarchy,同步数字体系)的多业务传送平台)、PTN(Packet Transport Network,分组传送网)、0TN(Optical Transport Network,光传送网)或路由器等传输承载系统传送时间同步信息。由于时间同步的实现建立在光纤上下传输延时相同的基础上，目前须采用仪表测量系统光纤上下行的不对称性值，再通过设备的网管系统设置，补偿上下行光纤的不对称性。
[0003]现有网络结构由低到高依次为接入层、汇聚层和核心层，采用主从同步模式，时间源位于汇聚层或核心层，基于1588V2协议，光纤传输系统为位于接入层的基站等其它设备提供时间同步。下游设备的从时钟通过与上游设备主时钟互通消息，计算出与主时钟的时间偏差，修改本地时间，达到时间同步的目的。
[0004]从时钟相对主时钟的时间偏差的计算基于主从时钟之间的传输延迟相等，但是目前双向双纤系统会造成上下行传输延迟差，即主时钟发给从时钟消息的路径和从时钟返回主时钟消息的路径不等长，尤其是主从时钟之间距离较长，消息传输延迟相差可能会很大，也就是引入了非对称性误差，这就影响了计算出来的时间偏差量的准确性，需要采取措施补偿非对称误差。
[0005]目前进行非对称误差补偿的方法是:在工程开通前，通过仪表逐点测量上下行传输延时的差值大小，通过网管设置的方式让两个方向的延迟一致。
[0006]仪表测试方式对仪表自身性能要求较高，要求仪表具备跟踪卫星授时功能，并具备高精度时间源；测试方法繁琐，需要仪表先锁定卫星，再与设备输出时间进行比对；测试周期长，仪表锁定卫星需要数个小时以上，测试设备时间精度还需要数个小时以上。
[0007]在现网大规模部署地面传输设备传递时间信息的环境下，通过仪表测试补偿光纤的上下行不对称性成本较高、周期较长、实施繁琐。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供了一种光纤非对称性补偿方法、设备及系统，用以简化进行光纤非对称性补偿的技术实现。
[0009]本发明实施例提供的光纤非对称性补偿方法中，在存在双向光纤连接的设备侧安装有光纤测距装置，其中，第一光纤测距装置安装在第一设备侧以检测第一设备到第二设备传输方向上的光纤长度，第二光纤测距装置安装在第二设备侧以检测第二设备到第一设备传输方向上的光纤长度，该方法包括:
[0010]第一光纤测距装置向第二设备方向发出测距光脉冲信号，接收返回的背向光散射信号，根据所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定第一设备到第二设备方向的光纤长度，并将确定出的光纤长度上报给网管系统；
[0011]第二光纤测距装置向第一设备方向发出测距光脉冲信号，接收返回的背向光散射信号，根据所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定第二设备到第一设备方向的光纤长度，并将确定出的光纤长度上报给网管系统；
[0012]网管系统根据第一光纤测距装置上报的光纤长度和第二光纤测距装置上报的光纤长度，进行光纤非对称性补偿。
[0013]本发明实施例提供的光纤测距装置，包括:
[0014]测距光脉冲信号发生模块，用于生成测距光脉冲信号；
[0015]光定向耦合器，用于发射所述测距光脉冲信号发生模块所生成的测距光脉冲信号，以及接收返回的背向光散射信号；
[0016]信号处理器，用于根据所述测距光脉冲信号的发射时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定光纤长度，并将确定出的光纤长度发送给网管系统。
[0017]本发明实施例提供的光纤非对称性补偿系统，包括网管系统以及上述光纤测距装置，其中，第一光纤测距装置和第二光纤测距装置分别安装在存在双向光纤连接的设备侦U，第一光纤测距装置安装在第一设备侧以检测第一设备到第二设备传输方向上的光纤长度，第二光纤测距装置安装在第二设备侧以检测第二设备到第一设备传输方向上的光纤长度；
[0018]所述网管系统根据第一光纤测距装置上报的第一设备到第二设备方向的光纤长度，以及第二光纤测距装置上报的第二设备到第一设备方向的光纤长度，进行光纤非对称性补偿。
[0019]本发明的上述实施例，通过在存在双向光纤连接的设备侧安装光纤测距装置光纤测距装置以进行上下行光纤长度的测量，并上报给网管系统，通过网管系统进行上下行光纤长度差值的补偿，摆脱了对于时间同步仪表的依赖性，简化了技术实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例提供的光纤非对称性补偿方案的示意图；
[0021]图2为本发明实施例提供的光纤非对称补偿流程示意图；
[0022]图3为本发明实施例提供的光纤非对称性补偿装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]光纤传输系统由节点设备和光纤组成，采用双纤双向结构。在发送端，业务信号经过节点设备处理后，由激光器馈入光纤，经过光纤传输，到达接收端节点设备的激光器，再由节点设备进行处理，将业务信号复原出来。反方向的业务馈入另外一条光纤，经过同样的处理过程。这两条光纤是独立的，可能在同一个光缆，也可能在不同的光缆；可能经过同一个路径，经过相同数量的节点设备，也有可能经过不同的路径，经过不同数量的节点设备。这样就有可能造成两个阶段节点设备之间光纤长度的不对称性。不对称性原因包括:同光缆纤芯误差，光缆施工接续误差，光缆故障接续误差，异路由光缆和尾纤误差等。
[0024]为了保证上下行光纤的长度等长，需要补偿上下行光纤长度的差异，即进行光纤非对称性补偿。
[0025]本发明实施例提供的光纤非对称性补偿方案中，通过在传输和承载系统中部署光纤测距装置，以测量上行和下行光纤的长度，并将测距结果自动上报给网管系统，由网管系统进行光纤非对称性补偿。
[0026]下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0027]参见图1，为本发明实施例提供的光纤非对称性补偿方案的示意图。如图所示，在相邻的两个存在双向光纤连接的传输承载设备上安装本发明实施例提供的光纤测距装置。如图1所示，节点A和节点B存在双向光纤连接，光纤测距装置I的具体安装位置在节点A发送端激光器一侧，用来测量A — B方向的光纤长度；光纤测距装置2的具体安装位置在节点B的发送端激光器一侧，用来测试B — A方向的光纤长度。其中，节点A可以是基站设备，节点B可以是其它传输承载设备，反之亦然。
[0028]在节点A和节点B不在同一个机房的情况下，节点A和节点B之间的光纤连接存在较远的距离，在这种情况下，光纤测距装置也可以安装在节点设备中，用来测试节点A和节点B之间的双向光纤的长度。
[0029]光纤测距装置可以是一个独立的装置，也可以以模块的形式内置在节点A或/和节点B内部，或者独立于节点设备之外。
[0030]光纤测距装置测量距离的原理为:光纤测距装置发射专门的光脉冲信号，该光脉冲通过耦合器与业务信号复用到光纤内，然后在光纤测距装置端口上接收返回的信号，实现距离检测。该光脉冲信号与业务信号使用不同的波长，因此不会影响业务信号的正常传输。当测距光脉冲信号在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射，其中一部分背向散射光会返回到光纤测距装置。由于光纤传输系统中可能会存在多个光连接器、接合点，因此光纤测距装置会先后收多个背向散射光，每个背向散射光接收时间不同，距离越近，时间越短，距离越远，时间越长。
[0031]光纤测距装置使用斐涅尔反射来测量光纤的长度。斐涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的光纤连接器和接合点等而引起的，这些节点(如光纤连接器或接合点)是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些节点上，会有很强的背向散射光被反射回来。光纤测距装置就是利用斐涅尔反射信号来定位这些点(如光纤连接器或接合点)。其工作原理就类似于一个回声过程，它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信号，从而根据发出的信号以及返回的信号进行测距。
[0032]光纤测距装置根据发射测距光脉冲信号到接收返回的背向光散射信号所用的时间长度，以及光在玻璃物质中的传播速度，即可以计算出光纤测距装置与背向光散射信号反射点之间的距离，其计算公式如下:
[0033]d = (c Xt)/2 (IOR)..........................................[I]
[0034]上述公式中，c是光在真空中的传播速度，t是测距光脉冲信号发射后到接收到返回的背向光散射信号的总时间长度，IOR为光纤折射率。由于t是双程时间长度，因此需要除以2得到单程距离d。因为光在光纤中要比在真空中的传播速度慢，所以为精确地测量距离，需要光纤要输入折射率(IOR)，该光纤IOR是由光纤生产商标明的，可通过光纤相关参数的指示说明得到该参数。由于光纤制造以后其折射率基本不变，因此光在光纤中的传播速度就不变，这样，测试距离和时间长度t成正比，即距离等于光在光纤中的传播速度乘上传播时间，对测试距离的选取就是对测试采样起始和终止时间的选取。
[0035]由于光纤测距装置安装在双向光纤连接的传输承载设备侧，而传输承载设备与光纤连接时需要使用光纤连接器等设备，因此通过光纤测距装置检测出的距离也即相邻的两个传输承载设备间的光纤长度。
[0036]实际工程中，两个传输承载设备之间的距离一般在十几公里或者几十公里以上，因此本发明实施例优选的，在测量结果的处理上，可排除测量结果在几米、十几米、几十米等的不合理的测量结果。具体实施时可预先设置长度阈值，若测量结果小于该长度阈值，则该测量结果不合理，需要排除该测量结果。也可以预先设置时间阈值，若从发射测距光脉冲信号到接收到返回信号之间的时间长度小于该时间阈值，则该时间长度参数不合理，需要排除该时间长度参数。
[0037]优选的，测距过程可以重复地进行，例如按照设定周期进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内光纤断面的分布。
[0038]下面以图1所示的光纤测距装置的安装部署为例，结合图2说明光纤不对称性补偿的流程。如图3所示，该流程可包括:
[0039]步骤201，在光纤长度检测操作被触发后，光纤测距装置I发出测距光脉冲信号。
[0040]具体实施时，光纤长度检测操作可按照设定周期被触发执行，也可在接收到操作指令后触发执行。
[0041]步骤202，光纤测距装置I接收返回的背向散射光信号。
[0042]根据斐涅尔反射原理，测距光脉冲在沿光纤向节点B方向传输的过程中，在节点B处安装的光纤连接器或接合点等处会发生散射或反射，散射或反射信号(即背向散射光信号)会沿光纤返回到光纤测距装置I。
[0043]步骤203，光纤测距装置I根据测距光脉冲信号发出时刻和其背向散射光信号的接收时刻，得到测距结果，所测得的距离即为光纤测距装置I所在的节点A到节点B的方向上的光纤长度。具体可采用公式(I)进行计算。
[0044]步骤204，光纤测距装置I将测距结果输出到网管系统。
[0045]同理，光纤测距装置2也按照上述方式进行测距，并将测距结果输出给网管系统，光纤测距装置2所测得的距离即为光纤测距装置2所在的节点B到节点A的方向上的光纤长度。
[0046]步骤205，网管系统根据光纤测距装置I和光纤测距装置2的测距结果，进行光纤非对称性补偿，实现双向传输时延的对称。
[0047]具体实施时，网管系统通过光纤测距装置I和光纤测距装置2的测距结果，得到节点A到节点B的光纤长度，以及节点B到节点A的光纤长度。网管系统比较这两个长度的差值，通过设置来完成相邻节点之间上下行光纤长度的补偿过程。例如，A — B光纤为39.8公里，B — A光纤为41.5公里，相差1.7公里，按照公式t (delay) = d/(c*10R)，可以计算出传输时延t (delay) = 1700/200000000 = 8.5 μ s，网管会在A — B方向为信号增加8.5 μ s的延时。[0048]考虑到在节点A和节点B之间的光纤传输路径上，可能会因某些原因(如光纤弯折)产生微小的信号散射或反射，为了进一步提高测距可靠性，本发明实施例优选的，采用以下措施之一来过滤这些干扰信号:
[0049]方式一:预先设置时长阈值，若光纤测距装置在发出测距光脉冲信号后到接收到其返回的信号时，其时间长度小于该时长阈值，则忽略该返回的信号，即不将其作为测距依据。该时长阈值可根据相邻节点之间的实际光纤长度的数量级来确定。
[0050]方式二:预先设置长度阈值，若光纤测距装置测得的距离小于该长度阈值，则忽略该测距结果，即不上报该测距结果到网管系统。该长度阈值可根据相邻节点之间的实际光纤长度的数量级来确定。
[0051]方式三:预设信号强度阈值，若光纤测距装置接收到的返回的光信号强度低于设定信号强度阈值，则忽略该信号，即不将其作为测距依据。
[0052]方式四:预先设置长度阈值，网管系统接收到光纤测距装置上报的测距结果后，若判断所测得的距离小于该长度阈值，则忽略该测距结果，即不将其作为非对称性补偿依据。
[0053]为了进一步提高非对称性补偿的准确性，本发明实施例优选的，网管系统可以将
光纤测距装置多次上报的测距结果进行平均，根据多次测距结果的平均值进行非对称性补m
\-ΖΧ ο
[0054]上述非对称性补偿过程可以是通过维护人员手动发起，也可以设置为定期发起。例如，在光缆割接、机房搬迁等操作完成后，可以人工启动该进程，进行光纤上下行长度差异的补偿；也可以定期完成自动测距上报，了解光纤的运行状态。
[0055]通过以上描述可以看出，由于光纤测距装置的测距脉冲与业务信号相互隔离，测距过程不会影响业务的正常传输，因此测距和补偿过程完全可以实现在线进行。
[0056]参见图3，为本发明实施例提供的光纤测距装置的结构示意图。如图所示，该装置可包括:测距光脉冲信号发生模块31、光定向耦合器32、信号处理器33，还可进一步包括光电检测器34，以及必要的信号放大器35等器件，其中:
[0057]测距光脉冲信号发生模块31，用于生成测距光脉冲信号，该信号的波长为特定波长，即不同于业务信号的波长。具体的，该模块可包括主时钟311、脉冲发生器312和激光器313，其中，脉冲发生器312根据主时钟311生成测距脉冲信号，并通过激光器313输出给光定向I禹合器32。
[0058]光定向耦合器32，用于发射测距光脉冲信号，接收背向光散射信号。
[0059]信号处理器33，用于根据测距脉冲信号的发射时刻和背向光散射信号的接收时刻确定光纤长度(具体算法可采用公式I)，并将确定出的光纤长度发送给网管系统。具体实施时，信号处理器33可接收测距光脉冲信号发生模块31中的主时钟311的输出信号，接收光定向耦合器32或光电检测器34输出的背向光散射信号，从而得到测距光脉冲信号的发射时刻(测距光脉冲信号的生成和发射时刻几乎相同，其差异可忽略不计)，以及背向光散射信号的接收时刻。
[0060]光电检测器34，用于对背向散射光信号进行过滤等处理。例如，判断背向光散射信号强度是否大于设定阈值，若是，贝1J输出给信号处理器34 ;否则,忽略该背向光散射信号，即不将其作为测距依据。
[0061]进一步的，信号处理器33还用于:若判断测距脉冲信号的发射时刻和背向光散射信号的接收时刻之间的时间长度小于设定阈值，则忽略该背向光散射信号；或者，在计算出光纤长度后，若判断该光纤长度低于设定阈值，则拒绝将该光纤长度上报给网管系统。
[0062]本发明实施例还提供了光纤非对称性补偿系统，该系统中包括上述光纤测距装置和网管系统，其中，光纤测距装置的安装部署如前所述，在此不再赘述。
[0063]综上所述，本发明实施例通过光纤测距装置完成上下行光纤长度的测量，并上报给网管系统完成上下行光纤长度差值的补偿，从而为包括TD基站在内各类业务平台稳定的提供精准时间。整个过程自动完成。该装置可以完全摆脱对于时间同步仪表的依赖性，整个过程可在5?10分钟内完成，高速有效。
[0064]本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0065]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0066]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种光纤非对称性补偿方法，其特征在于，在存在双向光纤连接的设备上安装有光纤测距装置，其中，第一光纤测距装置安装在第一设备侧以检测第一设备到第二设备传输方向上的光纤长度，第二光纤测距装置安装在第二设备侧用于检测第二设备到第一设备传输方向上的光纤长度，该方法包括: 第一光纤测距装置向第二设备方向发出测距光脉冲信号，接收返回的背向光散射信号，根据所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定第一设备到第二设备方向的光纤长度，并将确定出的光纤长度上报给网管系统； 第二光纤测距装置向第一设备方向发出测距光脉冲信号，接收返回的背向光散射信号，根据所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定第二设备到第一设备方向的光纤长度，并将确定出的光纤长度上报给网管系统； 网管系统根据第一光纤测距装置上报的光纤长度和第二光纤测距装置上报的光纤长度，进行光纤非对称性补偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 光纤测距装置接收到返回的背向光散射信号后，若判断所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻之间的时间长度小于设定阈值，则忽略所述背向光散身寸信号; 或者，光纤测距装置接收到返回的背向光散射信号后，若判断所述背向光散射信号的强度低于设定阈值，则忽略所述背向光散射信号； 或者，光纤测距装置在计算出光纤长度后，若判断所述光纤长度低于设定阈值，则拒绝将所述光纤长度上报给网管系统。
3.如权利要求1所述的 方法，其特征在于，该方法还包括: 网管系统接收到光纤测距装置上报的光纤长度后，若判断所述光纤长度小于设定阈值，则拒绝根据所述光纤长度进行光纤非对称性补偿。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，网管系统根据第一光纤测距装置上报的光纤长度和第二光纤测距装置上报的光纤长度，进行光纤非对称性补偿，具体为: 网管系统根据第一光纤测距装置多次上报的光纤长度进行平均计算，根据第二光纤测距装置多次上报的光纤长度进行平均计算； 网管系统根据第一光纤测距装置多次上报的光纤长度平均值和第二光纤测距装置多次上报的光纤长度的平均值，进行光纤非对称性补偿。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，光纤测距装置根据以下公式计算光纤长度:
d = (c Xt)/2 (IOR) 其中，c是光在真空中的传播速度，t是测距光脉冲信号发出后到接收到返回的背向光散射信号的总时间长度，IOR为光纤折射率。
6.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述测距光脉冲信号的波长不同于业务信号的波长。
7.一种光纤测距装置，其特征在于，包括: 测距光脉冲信号发生模块，用于生成测距光脉冲信号； 光定向耦合器，用于发射所述测距光脉冲信号发生模块所生成的测距光脉冲信号，以及接收返回的背向光散射信号； 信号处理器，用于根据所述测距光脉冲信号的发射时刻和所述背向光散射信号的接收时刻确定光纤长度，并将确定出的光纤长度发送给网管系统。
8.如权利要求7所述的光纤测距装置，其特征在于，所述信号处理器还用于，若判断所述测距光脉冲信号的发出时刻和所述背向光散射信号的接收时刻之间的时间长度小于设定阈值，则忽略所述背向光散射信号；或者，在计算出光纤长度后，若判断所述光纤长度低于设定阈值，则拒绝将所述光纤长度上报给网管系统。
9.如权利要求7所述的光纤测距装置，其特征在于，还包括: 光电检测器，用于接收所述光定向耦合器输出的背向光散射信号，判断该背向光散射信号强度是否大于设定阈值，若是，则输出给所述信号处理器；否则，忽略该背向光散射信号。
10.如权利要求7-9之一所述的光纤测距装置，其特征在于，所述信号处理器具体用于，根据以下公式计算光纤长度:
d = (c Xt)/2 (IOR) 其中，c是光在真空中的传播速度，t是测距光脉冲信号发出后到接收到返回的背向光散射信号的总时间长度，IOR为光纤折射率。
11.如权利要求7-9之一所述的光纤测距装置，其特征在于，所述测距光脉冲信号发生模块所生成的测距光脉冲信号的波长不同于业务信号的波长。
12.—种光纤非对称性补偿系统,`其特征在于,包括网管系统以及如权利要求7-9之一所述的光纤测距装置，其中，第一光纤测距装置和第二光纤测距装置分别安装在存在双向光纤连接的设备侧，第一光纤测距装置安装在第一设备侧以检测第一设备到第二设备传输方向上的光纤长度，第二光纤测距装置安装在第二设备侧以检测第二设备到第一设备传输方向上的光纤长度； 所述网管系统根据第一光纤测距装置上报的第一设备到第二设备方向的光纤长度，以及第二光纤测距装置上报的第二设备到第一设备方向的光纤长度，进行光纤非对称性补m\-ΖΧ ο
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述网管系统还用于，在接收到光纤测距装置上报的光纤长度后，若判断该光纤长度小于设定阈值，则拒绝根据该光纤长度进行光纤非对称性补偿。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述网管系统具体用于，根据第一光纤测距装置多次上报的光纤长度进行平均计算，根据第二光纤测距装置多次上报的光纤长度进行平均计算；根据第一光纤测距装置多次上报的光纤长度平均值和第二光纤测距装置多次上报的光纤长度的平均值，进行光纤非对称性补偿。
【文档编号】H04B10/071GK103427900SQ201210156336
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月18日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】李允博, 李晗, 张德朝 申请人:中国移动通信集团公司