本发明涉及通信领域，尤其涉及一种光时域反射仪实现装置 及系统。
背景技术：
图1所示为无源光网络(Passive Optical Network，PON)系统的 结构示意图，如图1所示，该系统包括以下三部分：光线路终端 (Optical Line Termination，简称OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，简称ODN)、和光网络单元(Optical Network Unit， 简称ONU)。在PON系统中，从OLT到ONU/ONT方向的传输成为 下行，反之为上行，下行数据因为光的特性是由OLT广播到各ONU 的，各ONU的上行数据发送由OLT分配发送时隙，上行方向采用时 分复用传输。ODN为无源分光器件，将OLT下行的数据传输到各个 ONU，同时将多个ONU的上行数据汇总传输到OLT；ONU为PON 系统提供用户侧接口，上行与ODN相连。ODN一般分为三个部分： 无源光分路器(Splitter)、主干光纤、和分支光纤。对于一般的PON 系统，下行和上行分别用一个不同的波长。从OLT到ONU方向称为 下行方向，在G/EPON(Gigabit PON/Ethernet PON，吉比特无源光网 络/以太网无源光网络)网络中采用1490nm中心波长，从ONU到 OLT方向称为上行方向，在G/EPON网络中采用1310nm中心波长。
由于PON网络是一个树形的结构，一个中心局的OLT下面挂着 很多个ONU，因此如何维护网络的稳定，如何进行故障定责成为当 前关注的热点。
目前业界的通用手段是采用光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，简称OTDR)的方式来对光网络进行故障检测和定位。光时域反射仪的基本原理是利用光波在光纤网络中传播时所产生的后向反射，将某一波长的光入射到光纤网络中，然后通过测量对应反射光能量的大小来体现光网络的状况，如图2的现有技术一为例进行说明。1490nm是下行光，1310nm是上行光，1310nm光可以穿透TFF滤波片进入b通道被 光探测器(Photo Detector，简称PD)探测到，而1490nm的下行光携带 OTDR测试信号，经过薄膜滤波器(Thin Film Filter，简称TFF)反射后 从a通路进入到PON网络中，在PON网络的反射光信号返回到a通道后 再经过TFF滤波片反射后经过分路器进入到d通道，被1490nm的PD探 测到，由于光在光纤中的速度是可预估的，反射光强随时间的变化曲线也 即对应着反射光强随距离的变化曲线，故可以根据反射光强的变化来判断 在多远距离出现了什么故障。例如测到一个大的反射光能量，意味着可能 在该特定距离上出现了光纤断裂的问题，如果测到一个能量衰减，意味着 可能在该特定距离上出现了光纤弯曲的问题，进而进行故障排查。
作为下一代的PON技术TWDM-PON(Time Wave Division Multiplexing Passive Optical Network，时分波分复用无源光网络)来说，对 于如何采用OTDR来判断光纤故障，并没有解决方案。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种光时域反射仪OTDR的实现装置及系统，能 够解决如何在TWDM-PON网络中采用OTDR检测光纤故障，进而进行故 障排查的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，一种光时域反射仪OTDR实现装置，包括：
多个发射机，用于发射多路不同波长的光波；
OTDR检测电路，用于产生OTDR检测信号；
处理器，用于选择至少任意两路光波加载OTDR检测信号，其 中所述OTDR检测信号为低频信号；
多个接收机，其中第一接收机连接在所述多个发射机的出口链 路上，用于接收所述携带OTDR检测信号的至少两路光波的反射信 号，并将所述反射信息传输至OTDR检测电路进行检测；其他接收 机连接分波器，用于分别接收多路上行信号。
第二方面，一种OTDR实现的装置，包括：
M个发射机，用于发射M路不同波长的光波，M大于等于2；
处理器，用于将第一路下行光信号加载到第二路光波上，调整 第一光网络单元ONU的接收波长由第一路波长转为所述第二路波 长，其中，所述第一ONU与第一路光波对应；
OTDR检测电路，用于在所述第一路光波上加载OTDR检测信 号，其中，所述OTDR检测信号为低频信号；
M+1个接收机，其中第一接收机连接在所述M个发射机的出口 链路上，用于接收所述携带OTDR检测信号的一路光波的反射信号； 其余M个接收机连接在分波器后，用于分别接收多路上行信号。
第二方面，一种OTDR实现的装置，包括：
M个发射机，用于发射M种不同波长的光波，M大于等于2；
处理器，用于控制所述OTDR检测电路在第一发射机上加载OTDR检 测信号，其中，第一发射机只用于加载OTDR检测信号，其余M-1个发射 机用于发射下行光信号，所述下行光信号为高频信号；
OTDR检测电路，用于产生OTDR检测信号，所述OTDR检测信号为 低频信号；
M个接收机，其中，第一接收机连接在所述M个发射机出口链路上， 其余M-1个接收机连接在分波器之后，用于多路上行信号的接收。
第四方面，一种无源光网络PON，包括光线路终端OLT和光网 络单元ONU，所述OLT和所述ONU通过光分配网络ODN相连，其 特征在于，所述OLT包括如第一方面所述的装置，或者包括如第二 方面所述的装置，或者包括如第三方面所述的装置。
通过将以上技术方案应用于TWDM-PON中，可以解决当TWDM-PON 的网络出现故障时，采用OTDR接收到发射的光信号，从而得到整个ODN 网络故障的信息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例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 的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为PON系统结构示意图；
图2为内置式光时域反射仪EOTDR功能实现示意图；
图3为本发明的实施例提供的TWDM-PON系统结构图；
图4为本发明实施例提供的TWDM-PON的ONU功能示意图；
图5为内置式和外置式OTDR的测试方式示意图；
图6为本发明的实施例提供的一种TWDM-PON进行OTDR检测的示 意图；
图7为本发明实施例提供的带滤波器的TWDM-PON的OLT功能模块 结构示意图；
图8为本发明实施例提供的处于正常工作状态的TWDM-PON结构示 意图；
图9为本发明实施例提供的处于OTDR状态的TWDM-PON结构示意 图；
图10为本发明实施例提供的增加一额外检测波长的TWDM-PON结构 示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的 范围。
作为下一代的PON技术，TWDM-PON在PON的架构的基础上进行 了继承和发展。与PON相同的是，整个ODN网络结构不变，不同点在于 上下行的波长数量由一个增加至4个或者更多，具体如图3所示。图3是 本发明实施例提供的一种TWDM-PON的系统结构图，以4个波长为例， 下行方向，OLT端的四个发射机分别发出四个不同的波长，经过合波器， 进入主干光纤，然后再到达ONU。对ONU的接收机，只选择其中一个波 长进行接收，因此需要在接收机前，增加一个滤波器，由于要选择四个波 长中的一个，因此不同的ONU，可以准备四种不同的滤波器；也可以选用 可调滤波器，根据实际需要配置到不同的波长，从而减小滤波器的种类。 在上行方向，任一ONU也发出四种上行波长的一种，因此在任一时刻， ODN网络中都有四种上行光。和滤波器一样，ONU的发射机可以选用四 种不同的激光器，也可以采用一种可调激光器，根据需要，调节到特定的 波长，从而减少ONU的种类。上行的四个波长进入光分配网络后，到达 OLT的分波器。该分波器把四种不同波长的上行光分开，进入到不同的接 收机。在OLT和ONU的波分复用器(Wavelength Division Multiplexing， 简称WDM)是用于把上下行波长汇聚或分离的滤波器。
图4为本发明实施例提供的TWDM-PON的ONU的功能示意图。来 自OLT的多个波长，会经过光纤和分光器，全部到达ONU的前端。但是 每个ONU只会选择其中一路光波，其中所述光波上承载着与该ONU对应 的信息。因此在光信号被接收之前，需要有一个可调滤波器，滤出其中的 一路波长，而把其他的三路波长全反射或散射掉。在不考虑OTDR保护的 情况下，上述的三路光是被浪费掉的，但它们完全可以用于检验网络的故 障情况。只需要通过合理的控制可调滤波器的角度，让反射的三路光波返 回到光纤中，并最终回到OLT即可。以下的各个实施例，通过处理这些返 回的信号，进而检测整个ODN网络故障的信息。
需要指出的是，OTDR装置分为外置OTDR和内置OTDR两种，如图 5所示。外置OTDR是指采用大型独立的OTDR设备通过分光器接入光网 络来进行测量监控，OTDR发射和接收功能都在光模块外部实现。内置 OTDR是指将OTDR发射和接收功能集成到光模块内部，以实现小型化集 成，内置式OTDR也称为嵌入式光时域反射仪(Embedded OTDR，简称 EOTDR)，由于EOTDR一般采用重用OLT的光模块LD(Laser Diode， 激光二极管)或PD(Photo Detector，光电探测器)，相对于外置方式成 本更加低廉，集成化程度高，因而成为关注热点。
以下各个实施例既可以应用于内置OTDR，也可以应用于外置OTDR， 下面结合具体实施例进一步描述本发明。
实施例一、
本发明实施例提供一种OTDR实现装置，包括：
多个发射机，用于发射多路不同波长的光波；
OTDR检测电路，用于产生OTDR检测信号；
处理器，用于选择所述多路光波中的至少两路光波加载OTDR 检测信号，其中所述OTDR检测信号为低频信号；
多个接收机，其中第一接收机连接在所述多个发射机的出口链 路上，用于接收所述加载OTDR检测信号的两路光波的反射信号； 其他接收机连接在分波器Demux后，用于正常的多路上行信号的分 别接收。
其中，所述多个发射机发射的光波中分别加载下行光信号，所 述下行光信号为高频信号。
可选地，处理器用于选择至少两路光波加载OTDR检测信号， 具体包括：在所述至少两路光波的第一路光波上，加载第一频率的 OTDR检测信号；在所述两路光波的第二路光波上，加载第二频率 的OTDR检测信号，其中，第一频率和第二频率不同。
可选地，处理器用于选择至少两路光波加载OTDR检测信号， 包括：在第一时间，在所述两路光波的第一路光波上加载OTDR检 测信号；在第二时间，在所述两路光波的第二路光波上加载OTDR 检测信号，其中，第一时间和第二时间不同。
可选地，所述OTDR实现装置还包括一光滤波器，连接于所述 第一接收机的前面，用于当接收所述至少两路光波的反射信号，传 输到所述第一接收机，滤除所述其他多路光波的反射信号。
可选地，所述第一接收机接收加载OTDR检测信号的反射信号 后，传输至处理器进行进一步处理。
可选地，所述光滤波器为可调滤波器。
可选地，所述OTDR实现装置还包括一电滤波器，连接于所述 光滤波器的前面，用于区分所述第一频率的OTDR检测信号和所述 第二频率的OTDR检测信号。
相应的，本发明实施例还提供一种OTDR实现的方法，包括：
在多路下行光波中的至少两路光波上加载OTDR检测信号，并 发送，其中，所述OTDR检测信号为低频信号；
接收所述两路光波的反射信号。
可选地，在多路下行光波中的至少两路光波上加载OTDR检测 信号，具体包括：在所述两路光波的第一路光波上，加载第一频率 的OTDR检测信号；在所述两路光波的第二路光波上，加载第二频 率的OTDR检测信号。
可选地，在多路下行光波中的至少两路光波上加载OTDR检测 信号，具体包括：在第一时间，在所述两路光波的第一路光波上加 载OTDR检测信号，并发送；在第二时间，在所述两路光波的第二 路光波上加载OTDR检测信号，并发送。
可选地，接收所述两路光波的反射信号，包括：
接收第一路光波的发射信号；
接收第二路光波的反射信号；
滤除其他反射信号。
可选地，所述方法还包括：
将所述第一路光波的反射信号和所述第二路光波的反射信号， 分离为两路，并分别处理。
下面结合具体应用场景，进一步描述本发明实施例。
图6是本发明实施例一提供的TWDM-PON进行OTDR检测的示意图。 如图6所示，OLT的发射端LD，四个波长λ1，λ2，λ3，λ4的光经过Mux(也可 称为合波器)合成一路，通过ISO(隔离器)后，进入同一根光纤。同时， 该OLT的接收端，会接收来自所有ONU发送的总共四个波长λ5，λ6，λ7，λ8， 在经过Demux(分波器)分波后，分别进入四个不同的PD接收机。下行的 四个波长和上行的四个波长，通过WDM滤波器分开。下行的四个波长，经 过一段光纤传输后，通过POS分光器，经过每根分支光纤，均匀得分成很 多路(一般是4、8、16、32、64等)，到达所有的ONU。由此可以看出， 到达每个ONU时，四个下行波长都是存在的。在图6所示中，我们假定前两 个ONU接收波长λ1，第三、四个ONU接收波长λ2，第五、六个ONU接收λ3， 第七、八个ONU接收λ4。根据图6所示，每个ONU会把其他三个波长全部返 回。因此，前两个ONU反射λ2、λ3、λ4，第三、四个ONU接收波长λ1、λ3、λ4， 第五、六个ONU接收波长λ1、λ2、λ4，第七、八个ONU接收波长λ1、λ2、λ3。 比较这四组发射波长，我们可以发现，反射的波长中，必定包含了λ1和λ2之一(或者λ2和λ3之一，或者λ3和λ4之一，或者λ1和λ4之一)，即必定有任意 的两个波长(为论述方便，我们选择λ1和λ2)，会从所有的ONU中返回，经 过所有的分支光纤，穿透POS分光器，最终返回到OLT。
具体的，我们在λ1和λ2上，加载低频的检测信息，连同原有的高频信 息数据，一起发射进入到ONU。而接收λ1和λ2光波的ONU，只会取出其中 的高频信息，而丢弃低频信号，因此下行信号可以正常接收；而对部分不 接收λ1和λ2的ONU，会把所有的低频和高频信号一起反射回OLT。由于该反 射信号和下行信号是一致的，因此它们在到达WDM滤波器时，不会进入右 边的接收机，而只会回到左边的发射机。为了正常接收该反射信号，我们 需要额外的在发射器出口处，增加一条支路，让反射回的光信号进入到该 接收机。在该接收机中，通过电滤波器，只取出低频的检测信号，而滤去 高频的数据信息。通过上述过程，即可基本完成故障检测。
在上述方案中，会出现λ1和λ2同时进入OLT发射端的接收机的问题， 由此会导致信号干扰。这里，可以通过时分复用的方式，让λ1和λ2的低频信 号，交替调制，即当λ1上有低频信号时，λ2上的低频信号就关闭；或者当λ2上有低频信号时，λ1上的低频信号就关闭，从而确保只有一路低频信号进 入该接收机。或者，也可以通过频分复用的方式，在λ1和λ2上加载不同频率 的低频信号。那么即便两组低频信号都被接收，我们依然可以通过电滤波 器的方式，把两者区分开来。
另外，虽然只有λ1和λ2上加载了低频信号，但是，λ3和λ4也同样会进入 到OLT发射端的接收机中。该信号会成为噪音，影响低频信号的检测效果。 为了进一步提高性能，我们可以在接收机前面加一个光滤波器(图7中只示 出了电滤波器，没有示出光滤波器)，该光滤波器可以将高频的λ3和λ4滤除， 接收λ1和λ2。
本发明实施通过在至少两路光波上加载低频的检测信号，并通过在接 收机前面设置电滤波器，获取的该检测信号，进而实现在TWDM-PON中进 行OTDR检测。
实施例二、
本发明实施例还提供一种OTDR实现的装置，包括：
M个发射机，用于发射M路不同波长的光波，M大于等于2；
处理器，用于将第一路下行光信号加载到第二路光波上，调整 第一光网络单元ONU的接收波长由第一路波长转为所述第二路波 长，其中，所述第一ONU与第一路光波对应；
OTDR检测电路，用于在所述第一路光波上加载OTDR检测信 号，其中，所述OTDR检测信号为低频信号；
M+1个接收机，其中第一接收机连接在所述M个发射机的出口 链路上，用于接收所述携带OTDR检测信号的一路光波的反射信号； 其余M个接收机连接在分波器Demux后，用于正常的多路上行信号 的分别接收。
可选地，调整第一光网络单元ONU的接收波长由第一路波长转 为所述第二路波长，具体包括：处理器下发控制消息至第一ONU， 所述控制消息用于通知所述第一ONU由第一光波波长调整为第二 光波波长。
其中，所述控制消息通过物理层操作管理消息(Physical Layer Operation Administration Management，PLOAM)发送。
所述控制消息的帧格式可以参考现有技术PLOAM消息帧格式 制定，这里不再赘述。
可选地，所述装置还包括一光滤波器，连接在所述第一接收机 前面，用于获取所述携带OTDR检测信号光波的反射信号，传输到 所述第一接收机，滤除所述其他多路光波的反射信号。
相应的，本发明实施例还提供一种OTDR实现的方法，包括：
调整OLT的下行信号，以使得第一路下行信号加载到第二路光 波上；
在所述第一路光波上加载OTDR检测信号；
接收所述加载OTDR信号的光波的反射光信号。
可选地，所述接收所述返回的携带有OTDR检测信号的光波的 反射光，包括：
通过发射机前面连接的接收机接收所述反射光，滤除其他光信 号。
由于该实施例中的加载OTDR的波长上，只有OTDR信号，而 无高频数据信号，所以在OTDR接收机上，可选的，可不用使用电 滤波器。
下面结合图8、图9具体描述本发明实施例的应用场景。
图8所示的，是处于正常工作状态的TWDM-PON。右边示意的，是该 工作状态下，各个发射波长，只发射高频信号，没有任何低频检测信号。
图9所示，当系统处于OTDR状态时，我们可以选择性的，让其中的 一组ONU的波长进行调节，使得整个网络的所有下行数据信号，全部通过 剩余的三路波长下传。其中，OLT通知其中的一组ONU波长进行调节， 可以通过下发控制消息来实现，所述控制消息可以通过PLOAM消息发送， 消息的格式可以参照标准G984.3制定的关于PLOAM消息的帧格式，这里 不再赘述。另外，将原本的4路信号通过3路波长下传是现有技术，这里 不再赘述。为论述方便，我们假设把所有原本接收λ1的ONU，调节到接收 λ2，由此，所有的ONU都会反射λ1。因此，我们只需要在λ1上加载低频信 号即可，OLT的所有下行信号通过λ2、λ3、λ4的光波下传。与实施例一不同 的是，此时进入到OLT发射端的接收机的信号，只有λ1上有低频信号，可 以通过简单的电滤波器完全取出，然后再采用传统的OTDR信号处理方式， 即可得到网络的故障信息。
可选地，OLT通过MAC控制协议，把系统中所有接收上述所述 的加载了OTDR信号波长为λ1的ONU进行波长调节，使之用于接收 其他M-1路信号中的一路，比如调节ONU的可调滤波器，使其接收 波长为λ2的光波。此时，由于所有ONU设备中的滤波器都对上述所 述的加载的OTDR信号的波长产生强反射，所以该波长上就可反应 出所有ONU所在分支链路的故障信息。
可选地，OLT设备中与发射机相连的一个接收机接收所述返回 的携带有OTDR检测信号的光波的反射光。
通过将以上技术方案应用于TWDM-PON中，可以解决当TWDM-PON 的网络出现故障时，采用OTDR接收到发射的光信号，从而得到整个ODN 网络故障的信息。
实施例三
本发明实施例还提供一种OTDR检测装置，包括：
M个发射机，用于发射M种不同波长的光波，M大于等于2；
处理器，用于控制所述OTDR检测电路在第一发射机上加载OTDR检测 信号，其中，第一发射机只用于加载OTDR检测信号，其余M-1个发射机用 于发射下行光信号，所述下行光信号为高频信号；
OTDR检测电路，用于产生OTDR检测信号，所述OTDR检测信号为低 频信号；
M个接收机，其中，第一接收机连接在所述M个发射机出口链路上，其余 M-1个接收机连接在分波器之后，用于多路上行信号的接收；
在所述第一接收机前面连接一滤波器，所述滤波器的波长与所述第一 接收机的波长相同，以使得只有第一发射机发射的光信号的反射信号能够 进入所述第一接收机。
由于TWDM-PON是多波长系统，因此，额外增加一路专门用于检测的 光路，该光路上不再加载下行光信号，并不明显影响系统的复杂性。如图 10所示，在OLT发射端，可以增加一路发射机，发射波长λ9，该波长用于 专门用于OTDR检测。其他的光路完全用于正常的数据传输，只让该新增 的λ9波长加载故障检测信号。此时，所有的ONU都会反射λ9，对应的，在 OLT发射器的前端，增加一个滤波器，从而确保只有λ9进入接收机，降低 噪声，提高检测效果。
通过将以上技术方案应用于TWDM-PON中，可以解决当TWDM-PON 的网络出现故障时，采用OTDR接收到发射的光信号，从而得到整个ODN 网络故障的信息。
实施例四、
本发明提供一种无源光网络系统，包括光线路终端OLT和光网络单元 ONU，所述OLT和所述ONU通过光分配网络ODN相连，其中，所述OLT包 括光模块，光模块内置如实施例一或实施例二或实施例三所述的OTDR实 现装置。
实施例五
本发明提供一种无源光网络系统，包括光线路终端OLT、OTDR实现 装置、光网络单元ONU，其中OLT和ONU通过ODN相连，所述OTDR实现 装置通过分光器连接到ODN，其中，所述OTDR实现装置如实施例一或实 施例二或实施例三所述的OTDR实现装置。
通过将以上技术方案应用于TWDM-PON中，可以解决当TWDM-PON 的网络出现故障时，OTDR可以接收到发射的光信号，从而得到整个ODN 网络故障的信息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。