本发明属于光纤技术领域，尤其涉及一种基于光编码及光时域反射仪的无源光纤网络链路故障监测方法。
背景技术：
传统的光纤链路检测维护方式排障查找困难，排障时间长，对于光网络的正常运行造成很大的影响，影响用户的使用体验，同时也对网络运营商造成巨大的经济损失。因此，实时监测每条光链路的健康状况以及快速定位光纤故障点对于光网络至关重要。
为了解决无源光纤网络链路的检测问题，许多无源光网络链路监测方法被提出。通过对现有的文献检索发现，在中国专利CN103580749B的记载中，利用光纤布拉格光栅对光纤链路进行光编码，监控系统的接收端对各个客户端反射回来的光信号进行网络状态识别测算，通过识别匹配不同的结果，给出光纤链路的实时状态。但是，该种链路监测方法只能检测出具体某一条光纤出了故障，但是并不能检查出光纤故障点。
等人在2013年Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference(OFC/NFOEC)上发表了题为“Fault location in passive optical networks using T-OTDR and wavelength-selective isolators”的文章，提出了一种新型的光纤链路监测的方法，采用可调谐光时域反射仪向N条链路发送N+1个不同波长的光脉冲信号，同时每条光链路都连接有一个波长选择器，依次将N-1条波长的反射谱减去每一条链路上获得的反射谱，得到的值与参考值进行对比，找出相对应的故障链路以及故障点。但是，该方法一次只能测量一条链路，N条链路就需要N次测量，该方法较为耗时。同时，该方法要求N条链路必须要采用N+1个不同波长的探测光脉冲信号，这不利于多分支链路无源光纤网络的监测与维护。
技术实现要素：
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于光编码及光时域反射仪的无源光纤网络链路故障监测方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于光编码及光时域反射仪的无源光纤网络链路故障监测方法，包括步骤：
(1)可调谐光时域反射仪向每一个光网络单元发送N个不同波长的探测光脉冲信号；
(2)探测光脉冲信号经过光分路器之后，进行波长维度上的光编码；
(3)可调谐光时域反射仪接收后向散射回来的探测光脉冲信号，根据判决算法进行检测。
所述步骤(3)中，判决算法包括步骤：
(3.1)在每根光纤链路状态正常时，可调谐光时域反射仪接收后向散射回来的探测光脉冲信号，测量不同波长的OTDR反射谱，作为参考谱；
(3.2)实时监测不同探测波长的OTDR反射谱，作为测量谱；
(3.3)针对不同波长的探测光脉冲信号，计算其参考谱和测量谱的最小均方误差，作为判决参数。
所述步骤(3.3)中判决方法为，若每个波长的最小均方误差为0或者近似为0，则说明光链路处于正常状态；若一个或者多个波长的最小均方误差不为0，则根据光编码的编码方式，能够立刻判断出故障光纤链路，并根据OTDR图谱数据，确定故障的具体位置。
光编码器位于远端光分路器处，或位于光网络单元前端处。
光编码器由不同反射波长的光纤布拉格光栅实现。
可调谐光时域反射仪位于无源光纤网络的中心局。
有益效果：本发明的故障监测方法，同时采用可调谐光时域反射仪以及光编码对无源光网络链路进行监测，使用较少的探测光信号就可以有效地对分支光链路数量庞大的光网络链路进行故障监测，不仅能够快速找出具体某一根故障光纤，而且同时能够准确地探测出该故障光纤的故障点。
本发明的故障监测方法很好的解决了多分支链路的无源光网络的监测与维护问题，且该方法简单易行，成本较低。
附图说明
图1是本发明无源光纤网络链路故障监测方法的流程图；
图2是本发明无源光纤网络链路故障监测方法的原理结构图；
图3是判决算法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1-2所示，本发明所述的基于光编码及光时域反射仪的无源光纤网络链路故障监测方法，同时采用可调谐光时域反射仪和二维光编码方法，对无源光纤网络(PON)链路进行故障定位和故障识别。可调谐光时域反射仪位于无源光纤网络的中心局。二维光编码器位于远端无源光分路器上，也可以位于光网络单元(ONU)前端，由不同反射波长的光纤布拉格光栅来实现。
如图1所示，本发明方法的流程包括：可调谐光时域反射仪(T-OTDR)通过向每一个光网络单元(ONU)发送N个不同波长的探测光脉冲信号，去监测连接该光网络单元的光纤链路的故障情况。只有符合该条光纤链路光编码规则的相应波长的探测光信号，可调谐光时域反射仪才能接收到相应的后向散射回来的光信号，即OTDR反射谱。基于一种判决算法，进行光纤链路故障的判决检测，从而同时对多条光链路的状态进行监测。
本发明的判决算法分为以下步骤：在每根光纤链路状态正常的情况下，采用可调谐光时域反射仪接收后向散射回来的光信号，测量出不同波长的OTDR反射谱，并将其作为参考谱；实时监测出的不同探测波长的OTDR反射谱，将其作为测量谱；针对不同波长的探测光脉冲，计算其参考谱和测量谱之间的最小均方误差，作为判决参数。
本发明的判决检测算法为，若计算出的每个探测波长的最小均方误差为0或者近似为0，则说明每条光链路处于健康正常的状态；如果出现一个或者多个波长的最小均方误差不为0，则可根据光编码的编码方式，能够立刻判断出现故障的光纤链路，并根据OTDR图谱数据，确定故障的具体位置。
如图2所示，本发明具体实施例中无源光纤网络链路故障监测包括步骤：
(1)根据实际光网络结构，对光链路进行编号，由上至下，7根光纤的编号依次设置为1-7。同时，位于中心局处的可调谐光时域反射仪T-OTDR向主干光纤发送3个不同波长的探测光脉冲信号λ1、λ2、λ3；
(2)探测光脉冲信号在经过光分路器之后立即进行在波长维度上的光编码，其中，光编码是通过采用不同反射波长的光纤布拉格光栅来实现。编号为1的光链路上连接的光栅可过滤掉波长为λ1的探测光脉冲信号，而让波长为λ2、λ3的探测光脉冲信号透射传输；同理，编号为7的光链路上没有连接任何光纤布拉格光栅，因此该链路上传输有探测光脉冲信号λ1、λ2、λ3；
(3)利用可调谐光时域反射仪接收后向散射回来的光信号，然后进行判决检测，以实现同时对多条光链路的状态进行监测。
本发明方法中的判决算法包含以下步骤：
(3.1)在每根光纤链路状态正常的情况下，采用可调谐光时域反射仪接收后向散射回来的光信号，测量出不同波长的OTDR反射谱，并把其作为参考谱；
(3.2)实时监测出的不同探测波长的OTDR反射谱，将其作为测量谱；
(3.3)针对不同波长的探测光脉冲，计算其参考谱和测量谱之间的最小均方误差，作为重要的判决参数。
探测波长的最小均方误差公式分别为：MMSE(λ1)＝[Trace(λ1)-Trace(λ1′)]2，MMSE(λ2)＝[Trace(λ2)-Trace(λ2′)]2，MMSE(λ3)＝[Trace(λ3)-Trace(λ3′)]2。
其中，Trace(λ1)、Trace(λ2)、Trace(λ3)分别为探测波长λ1、λ2、λ3的OTDR测量谱，Trace(λ1′)、Trace(λ2′)、Trace(λ3′)分别为探测波长λ1、λ2、λ3的OTDR参考谱。
如附图3所示，本发明的判决检测算法为，若计算出的每个探测波长的最小均方误差为0或者近似为0，则说明每条光链路处于健康正常的状态；如果出现一个或者多个波长的最小均方误差不为0，则可根据光编码的编码方式，能够立刻判断出出现故障的光纤链路，并根据OTDR图谱数据，确定故障的具体位置。
如若MMSE(λ1)＝0，并且MMSE(λ2)与MMSE(λ3)同时都不为0，则说明编号为1的光链路出现了故障或损伤；如若MMSE(λ1)、MMSE(λ2)、MMSE(λ3)都不为0，则说明编号为7的光链路出现了故障或损伤。这样就可以找出任何一条故障光链路，并且检测出具体的故障点。