Otdr光路检测装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种OTDR光路检测装置及方法，其装置包括光输入接口、光输出接口、测试光发射单元、光组件、测试光接收单元、数据处理单元、微控制单元、供电单元、通信接口单元。本发明集成了检测光发射功能、散射光和反射光接收功能、检测数据处理功能、以及单元控制功能。将该光收发一体装置安插到待测光纤网络中，就可以实时地对待测光纤网络进行检测，而且不影响业务光的正常传输，从而省掉检测光纤专用的OTDR仪表和配套测试装置，简化了光纤故障检测的步骤，降低了光网络维护的复杂性和成本。
【专利说明】OTDR光路检测装置及方法【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信【技术领域】,尤其涉及一种带有光时域反射仪(OTDR, opticaltime domain ref lectometer)功能的光收发一体的OTDR光路检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]在光纤通信中，传输介质——光纤难免会出现链路故障，从而影响光信号的传输。为了精确的定位故障的位置，需要采用专门的光时域反射仪来进行故障检测定位。
[0003]OTDR是基于光在光纤中传输时背向的瑞利散射和菲涅尔反射来实现的,其工作原理是向光纤中发射一短脉冲光，当脉冲光在光纤中传输时，由于光纤自身的特性、连接点、接合点等情况，脉冲光会在光链路中产生散射和反射(如瑞利散射、菲涅尔反射)，其中沿传输路径反射回来的散射光和反射光会返回到OTDR端，通过检测背向散射信号的时间响应就可以检测出光链路中的不规则和缺陷，从而实现对故障点的精确定位。
[0004]随着光纤通信网络的大规模部署，如何对海量的光纤网络进行高效灵活的检测和维护，是运营商面临的巨大挑战。传统的外置OTDR仪表价格昂贵，并且体积较大，而且在检测前需要将光纤与系统断开才能分析故障或者断点的位置，不能实时的对光纤链路进行检测，影响了业务光的正常传输。此外，外置OTDR仪表的测试组网方案复杂，对维护人员的技能要求也较高。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种OTDR光路检测装置及方法，旨在实时地对待测光纤网络进行检测，且不影响业务光的正常传输，降低光网络维护的复杂性和成本。
[0006]为了达到上述目的，本发明提出一种OTDR光路检测装置，包括:光输入接口、光输出接口以及光收发处理模块，其中:
[0007]所述光输入接口和光输出接口用于将所述装置安插在待测业务光纤链路中，且所述光输出接口与待测业务光纤网络一端连接；
[0008]所述光收发处理模块用于通过所述光输出接口输出测试光信号至待测业务光纤链路中；从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号；以及对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
[0009]优选地，所述光收发处理模块包括:测试光发射单元、光组件、测试光接收单元以及数据处理单元，其中:
[0010]所述数据处理单元，用于产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号； [0011]所述测试光发射单元，用于将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件中；
[0012]所述光组件，用于将所述测试光信号与通过所述光输入接口接收的业务光合波后，经所述光输出接口在所述待测光纤链路上共同传输；以及从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离；
[0013]所述测试光接收单元，用于从所述光组件接收所述背向瑞利散射光和反射光信号，并将接收的光信号转换为数字信号；
[0014]所述数据处理单元，还用于对所述测试光接收单元转换后的数字信号进行分析，实现OTDR光路检测。
[0015]优选地，所述测试光发射单元产生的单脉冲或脉冲序列的测试光信号的波长范围为 1625nm?1675nm。
[0016]优选地，所述数据处理单元对所述测试光接收单元处理后的数字信号进行分析的方式至少包括:平均算法和序列算法。
[0017]优选地，所述光收发处理模块还包括:微控制单元、供电单元、通信接口单元；其中:
[0018]所述微控制单元，用于控制所述光收发处理模块中其它单元电路的工作；
[0019]所述数据处理单元，还用于将分析结果经所述微控制单元及通信接口单元上报给管理系统；
[0020]所述供电单元，用于所述光收发处理模块中所有单元电路的供电。
[0021 ] 优选地，所述装置应用在无源光网络中，所述光输入接口与OLT设备输出端的光纤相连，所述光输出接口与待测业务光纤网络一端相连。
[0022]优选地，所述装置应用在光传送网络中，所述光输入接口与OTN设备输出端的光纤相连，所述光输出接口与待测业务光纤网络一端相连。
[0023]本发明还提出一种OTDR光路检测方法，包括:
[0024]输出测试光信号至待测业务光纤链路中；
[0025]从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号;
[0026]对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
[0027]优选地，所述输出测试光信号至待测业务光纤链路中的步骤包括:
[0028]产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号；
[0029]将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件中，由所述光组件将所述测试光信号与业务光合波后在所述待测光纤链路上共同传输。
[0030]优选地，所述从待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号的步骤包括:
[0031]通过所述光组件从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离。
[0032]优选地，所述对背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析的步骤包括:
[0033]将所述光组件输出的所述背向瑞利散射光和反射光信号转换为数字信号；
[0034]对所述转换后的数字信号进行分析。
[0035]优选地，该方法还包括:
[0036]将分析结果上报给管理系统。
[0037]本发明提出的一种OTDR光路检测装置及方法，集成了检测光发射功能、散射光和反射光接收功能、检测数据处理功能、以及单元控制功能。将该光收发一体装置安插到待测光纤网络中，就可以实时地对待测光纤网络进行检测，而且不影响业务光的正常传输，从而省掉检测光纤专用的OTDR仪表和配套测试装置，降低了光网络维护的复杂性和成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本发明OTDR光路检测装置一实施例的结构框图；
[0039]图2是本发明实施例OTDR光路检测装置在无源光网络(PON)应用中的架构图；
[0040]图3是本发明实施例OTDR光路检测装置在光传送网络(OTN)应用中的架构图；
[0041]图4是本发明实施例OTDR光路检测装直的电路原理不意图；
[0042]图5是本发明OTDR光路检测方法一实施例的流程不意图。
【具体实施方式】
[0043]本发明实施例的解决方案主要思路是:把OTDR技术和光传输设备结合起来，形成OTDR光路检测专用的光收发一体装置，集成检测光发射功能、散射光和反射光接收功能、检测数据处理功能、以及单元控制功能，该技术将取代现有的外置OTDR仪表的方案，且尽最大可能的保留原有技术的测量精度，同时克服外置OTDR仪表的缺点。只需在原有的光传输设备外部加上OTDR光路检测专用的光收发一体的OTDR光路检测装置，即可完成对光纤链路的实时检测，从而实现对海量光纤的高效检测和维护。
[0044]如图1所示，本发明一实施例提出的一种OTDR光路检测装置，包括:光输入接口
1、光输出接口 3以及光收发处理模块，其中:
[0045]所述光输入接口 I和光输出接口 3用于将所述装置安插在待测业务光纤链路中，且所述光输出接口 3与待测业务光纤网络一端连接；
[0046]所述光收发处理模块用于通过所述光输出接口 3输出测试光信号至待测业务光纤链路中；从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号；以及对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
[0047]具体地，所述光收发处理模块包括:测试光发射单元4、光组件2、测试光接收单元
5、数据处理单元6、微控制单元7、供电单元8、通信接口单元9 ;其中:
[0048]所述数据处理单元6，用于产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号；
[0049]所述测试光发射单元4，用于将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件2中；
[0050]所述光组件2，用于将所述测试光信号与通过所述光输入接口 I接收的业务光合波后，经所述光输出接口 3在所述待测光纤链路上共同传输；以及从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离；
[0051]所述测试光接收单元5，用于从所述光组件2接收所述背向瑞利散射光和反射光信号，并将接收的光信号转换为数字信号；
[0052]所述数据处理单元6，还用于对所述测试光接收单元5转换后的数字信号进行分析，该数据处理单元6可以采用平均算法和序列算法来统计和处理接收的数据信号，从而降低系统接收的均方根RMS噪声电平值，提高光收发一体模块的动态检测范围，并将分析结果经所述微控制单元7及通信接口单元9上报给管理系统；
[0053]所述微控制单元7，用于控制所述光收发处理模块中其它单元电路的工作；
[0054]所述供电单元8，用于所述光收发处理模块中所有单元电路的供电。
[0055]本实施例把OTDR技术和光传输设备结合起来，形成的OTDR光路检测装置可以作为OTDR光路检测专用的光收发一体模块(以下将OTDR光路检测装置简称光收发一体模块)安插在待测业务光纤网络中。该技术将取代现有的外置OTDR仪表的方案，且尽最大可能的保留了原有技术的测量精度，同时克服了外置OTDR仪表的缺点，具有成本低、体积小、测试组网方案简单的优点。由于OTDR光路检测专用的光收发一体模块集成了 OTDR检测功能，因此只需在原有的光传输设备外部加上OTDR光路检测专用的光收发一体模块，即可完成对光纤链路的实时检测，从而实现对海量光纤的高效检测和维护。
[0056]本发明实施例的工作原理如下:
[0057]通过光输入接口 I和光输出接口 3将光收发一体模块与待测业务光纤的连接。OTDR光路检测专用的光收发一体模块可以安插在待测业务光纤的节点上。光纤中传输的业务光在经过光收发一体模块时，不会受到影响。
[0058]该光收发一体模块中的测试光发射单兀4首先发射波长范围在1625nnTl675nm的序列脉冲或单脉冲的测试光信号，测试光信号经过光组件2后，与业务光合波，经过光输出接口 3输出到待测业务光纤网络中。
[0059]在待测业务光纤网络中，测试光信号会产生背向瑞利散射光和反射光信号。背向瑞利散射光和反射光信号最终会返回到光输出接口 3，经过光组件2后，与业务光分离，然后被测试光接收单元5接收，并被放大和数据转换，测试光接收单元5只能接收到测试光产生的背向瑞利散射光和反射光，并将接收的光信号转换为数字信号，输出到数据处理单元6中。数据处理单元6对转换后的数据信号进行分析，并将分析结果传给微控制单元7，微控制单元7再通过通信接口单元9上报给管理系统。
[0060]本实施例光收发一体模块可以应用在无源光网络中，也可以应用在光传送网络中，以下分别对上述两种应用场景进行详细阐述。
[0061]如图2所示，图2是本实施例OTDR光路检测专用的光收发一体模块在PON(passive optical network,无源光纤网络)网络应用中的架构图。OTDR光路检测专用的光收发一体模块11的光输入接口 I与OLT (optical line terminal,光线路终端)设备10输出端的光纤相连，光输出接口 3与待测业务光纤网络一端相连，待测业务光纤网络中设有有分光器12及与分光器12连接的若干0NU13，分光器12与OLT设备10之间为主干光纤，分光器12与0NU13之间为分支光纤。OTDR光路检测专用的光收发一体模块11输出的测试光通过光输出接口 3输入到待测业务光纤网络中，光收发一体模块11正常工作就能完成对主干光纤和ONU端分支光纤的检测。
[0062]如图3所示，图3是本实施例OTDR光路检测专用的光收发一体模块在OTN(Optical transport network,光传送网络)网络应用中的架构图。OTDR光路检测专用的光收发一体模块11连接在OTN设备15、16之间，OTDR光路检测专用的光收发一体模块11的光输入接口 I与OTN设备15输出端的光纤相连，光输出接口 3与待测业务光纤网络一端相连。OTDR光路检测专用的光收发一体模块11输出的测试光通过光输出接口 3输入到待测业务光纤中，光收发一体模块11正常工作就能完成对OTN网络中业务光纤的检测。[0063]如图4所示，图4是本实施例OTDR光路检测专用的光收发一体模块的电路原理示意图。OTDR光路检测专用的光收发一体模块11通过输入SC接口 17和输出SC接口 18安插在待测业务光纤网络中，OTDR光路检测专用的光收发一体模块11首先通过微控制单元7控制测试序列发生器31产生脉冲数量为十万次的脉冲序列电信号，电流驱动器23再将脉冲序列电信号转换成调制电流信号，偏置电流控制器22控制电流驱动器23产生合适的偏置电流，最后偏置电流和调制电流驱动激光器19发射波长在1625nnTl675nm的测试光信号，测试光信号的发射功率由发射光功率监控单元21控制，电路中还设有突发控制单元24。
[0064]发出的测试光信号经过光组件2后从输出SC接口 18输出到待测业务光纤网络中。在待测业务光纤网络中，测试光信号产生的背向瑞利散射光信号和菲涅尔反射光信号会重新返回到输出SC接口 18中。返回的光信号经过光组件2后，与业务光分离，其中一部分会被探测器20接收端所接收，其余部分则被光组件2中的滤波器件完全吸收掉。
[0065]被接收的光信号经过探测器20后，会转换成电流信号。跨阻放大器25再将电流信号转换成差分小电压信号。然后运算放大器26对差分小电压信号的幅度进行放大，最后由高速模数转换器27对放大的电压信号进行采样，并将其转换成数字信号。
[0066]图1中的数据处理单元6可以由图4中的现场可编程逻辑器件FPGA代替，FPGA中的测试数据处理器32可对数字信号进行数据分析和统计处理。
[0067]每一个单脉冲光信号产生的背向瑞利散射光和反射光经过测试光接收单元5和数据处理单元6处理和分析后，都会产生一条对应的OTDR时域响应测试曲线，那么十万次序列脉冲光信号则将产生十万条对应的OTDR时域响应测试曲线。数据处理单元6通过平均算法以及序列算法对所有的测试曲线数据进行统计分析，可以降低接收的均方根RMS噪声电平值，从而提高光收发一体模块的OTDR检测动态范围。FPGA最终将统计后的OTDR光时域响应测试曲线数据上传给微控制单元7。
[0068]供电单元8包括发射单元电源28、接收单元电源29、数字部分电源30，分别用来给测试光发射单元4、测试光接收单元5、数据处理单元6和微控制单元7提供工作电压。
[0069]图1中的通信接口单元9可由图4中的I2C接口单元33代替。管理系统通过I2C接口单元33对光收发一体模块11进行管理控制和数据通信。
[0070]本发明实施例设计的一种OTDR光路检测专用的光收发一体模块，该光收发一体模块集成了检测光发射功能、散射光和反射光接收功能、检测数据处理功能、以及单元控制功能，在不影响业务光的正常传输下，能独立完成对待测光纤网络的检测。
[0071]如图5所不,本发明一实施例提出一种OTDR光路检测方法,基于上述实施例的OTDR光路检测装置而实施，该方法包括:
[0072]步骤S101，输出测试光信号至待测业务光纤链路中；
[0073]具体包括:产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号；将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件中，由所述光组件将所述测试光信号与业务光合波后在所述待测光纤链路上共同传输。
[0074]步骤S102，从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号；
[0075]通过所述光组件从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离。
[0076]步骤S103，对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
[0077]将所述光组件输出的所述背向瑞利散射光和反射光信号转换为数字信号；对所述转换后的数字信号进行分析，并将分析结果上报给管理系统。
[0078]本发明实施例的工作原理如下:
[0079]通过光输入接口和光输出接口将光收发一体模块与待测业务光纤的连接。OTDR光路检测专用的光收发一体模块可以安插在待测业务光纤的节点上。光纤中传输的业务光在经过光收发一体模块时，不会受到影响。
[0080]该光收发一体模块中的测试光发射单兀首先发射波长范围在1625nnTl675nm的序列脉冲或单脉冲的测试光信号，测试光信号经过光组件后，与业务光合波，经光光输出接口输出到待测业务光纤网络中。
[0081]在待测业务光纤网络中，测试光信号会产生背向瑞利散射光和反射光信号。背向瑞利散射光和反射光信号最终会返回到光输出接口，经过光组件后，与业务光分离，然后被测试光接收单元接收，并被放大和数据转换，测试光接收单元只能接收到测试光产生的背向瑞利散射光和反射光，并将接收的光信号转换为数字信号，输出到数据处理单元中。数据处理单元对转换后的数据信号进行分析，并将分析结果传给微控制单元，微控制单元再通过通信接口单元上报给管理系统。
[0082]本实施例方法可以应用在无源光网络中，也可以应用在光传送网络中，具体应用场景请参照上述装置实施例，在此不再赘述。
[0083]本实施例方法所涉及的装置电路原理请参照上述实施例，在此不再赘述。
[0084]本发明实施例OTDR光路检测装置及方法，集成了检测光发射功能、散射光和反射光接收功能、检测数据处理功能、以及单元控制功能。将该光收发一体装置安插到待测光纤网络中，就可以实时地对待测光纤网络进行检测，而且不影响业务光的正常传输，从而省掉检测光纤专用的OTDR仪表和配套测试装置，简化光纤故障检测的步骤，降低了光网络维护的复杂性和成本。
[0085]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种光时域反射仪OTDR光路检测装置，其特征在于，包括:光输入接口、光输出接口以及光收发处理模块，其中: 所述光输入接口和光输出接口用于将所述装置安插在待测业务光纤链路中，且所述光输出接口与待测业务光纤网络一端连接； 所述光收发处理模块用于通过所述光输出接口输出测试光信号至待测业务光纤链路中；从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号；以及对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光收发处理模块包括:测试光发射单元、光组件、测试光接收单元以及数据处理单元，其中: 所述数据处理单元，用于产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号； 所述测试光发射单元，用于将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件中； 所述光组件，用于将所述测试光信号与通过所述光输入接口接收的业务光合波后，经所述光输出接口在所述待测光纤链路上共同传输；以及从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离； 所述测试光接收单元，用于从所述光组件接收所述背向瑞利散射光和反射光信号，并将接收的光信号转换为数字信号； 所述数据处理单元，还用于对所述测试光接收单元转换后的数字信号进行分析，实现OTDR光路检测。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测试光发射单元产生的单脉冲或脉冲序列的测试光信号的波长范围为1625nnTl675nm。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述数据处理单元对所述测试光接收单元处理后的数字信号进行分析的方式至少包括:平均算法和序列算法。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光收发处理模块还包括:微控制单元、供电单元、通信接口单元；其中: 所述微控制单元，用于控制所述光收发处理模块中其它单元电路的工作； 所述数据处理单元，还用于将分析结果经所述微控制单元及通信接口单元上报给管理系统； 所述供电单元，用于所述光收发处理模块中所有单元电路的供电。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置应用在无源光网络中，所述光输入接口与光线路终端OLT设备输出端的光纤相连，所述光输出接口与待测业务光纤网络一端相连。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置应用在光传送网络中，所述光输入接口与光传送网络OTN设备输出端的光纤相连，所述光输出接口与待测业务光纤网络一端相连。
8.一种OTDR光路检测方法，其特征在于，包括: 输出测试光信号至待测业务光纤链路中； 从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号; 对所述背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析，实现OTDR光路检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述输出测试光信号至待测业务光纤链路中的步骤包括: 产生单脉冲或脉冲序列的测试电信号； 将所述测试电信号转换为恒定光功率的测试光信号，并将所述测试光信号输出到光组件中，由所述光组件将所述测试光信号与业务光合波后在所述待测光纤链路上共同传输。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述从待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号的步骤包括: 通过所述光组件从所述待测业务光纤链路中接收所述测试光信号产生的背向瑞利散射光和反射光信号，并将所述背向瑞利散射光和反射光信号从业务光分离。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述对背向瑞利散射光和反射光信号进行处理和分析的步骤包括: 将所述光组件输出的所述背向瑞利散射光和反射光信号转换为数字信号； 对所述转换后的数字信号进行分析。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括: 将分析结果上报给管理系统。
【文档编号】H04B10/071GK104009795SQ201310059043
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】陈雷, 付志明, 匡国华, 贝劲松, 李锟, 余辰东 申请人:中兴通讯股份有限公司