高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置和故障检测方法与流程

本发明属于通信技术，涉及高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置和故障检测方法。

背景技术：

光纤通信网络，本质是在光缆介质上传输光信号，具有传输带宽高、抗电磁能力强、重量轻等优势，因而光纤通信网络系统从商用民用领域的成熟应用，逐渐发展到在高可靠领域，如航空、航天、航海、战车等嵌入式系统上的应用。在高可靠环境中，光纤通信网络的物理层光链路在系统中出现故障的概率较其他电路概率高的多，因此提高光链路的故障检测能力包括准确率、实时性、快捷化等是一个技术难题。传统的离线检测是通过光检测设备测试，无法满足上述高可靠系统光链路的故障检测能力要求，本文针对该问题，提出在线检测方法解决这一问题。

技术实现要素：

本发明针对高可靠领域光纤通信系统光链路故障多、检测定位困难的需求，由于通过外部otdr、光功率计等设备测试光纤通信光链路故障的传统方案存在硬件复杂、体积大、功耗高，因而难以应用到嵌入式系统中实施的问题，结合高可靠光纤通信系统的光链路特点和故障检测定位需求，设计了光链路在线监测嵌入式装置，提出了有源无源分步测试、发送器与接收器自检测、无源链路测试等构成的光链路在线故障检测方法，解决了高可靠领域光链路故障检测难的问题。本发明的方案具有硬件简单、体积小、测试快捷、效率高的特点。

技术方案：

通过本发明的高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置实现上述目的，所述装置包括光链路监测处理单元、自检光检测管、光发送器读写寄存器及接口、光接收器读写寄存器及接口、本地光发送器、本地光接收器、第一开关和第二开关；其中：光链路监测处理单元通过光发送器读写寄存器及接口读取发射光功率并使自检光检测管工作；光链路监测处理单元通过光接收器读写寄存器及接口读取接收光功率；第一开关用于由光链路监测处理单元控制来选择本地光发送器输出的光信号的到达目的；并且第二开关用于由光链路监测处理单元控制向本地光接收器输入的光信号来源。

在上述装置中，所述第一开关可以包括第一位置、第二位置和第三位置；当所述第一开关位于第一位置时，将所述光信号发送到远端光接收器；当所述第一开关位于第二位置时，将所述光信号回绕到所述自检光检测管；当所述第一开关位于第三位置时，将所述光信号回绕到本地光接收器。

在上述装置中，所述第二开关可以包括第四位置和第五位置；当所述第二开关位于第四位置时，输入来自远端光发送器发射的光信号；当所述第二开关位于第五位置时，输入来自本地光发送器发射的回绕光信号。

此外，通过本发明的高可靠光纤通信系统光链路在线故障检测方法实现上述目的，其特征在于包括：本地光发送器的自检、本地光接收器的自检、无源光发送链路检测、无源光接收链路检测；其中，在本地光发送器的自检中，本地光链路监测处理单元使自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，并判断所述发射光功率是否在预设区间内；在本地光接收器的自检中，本地光链路监测处理单元使本地光接收器采样本地光发送器发射的光功率，并判断所述接收光功率是否在预设区间内；在无源光发送链路检测中，当本地光发送器和远端光接收器均自检正常的情况下，远端光接收器接收来自本地光发送器的发射光功率，远端光链路监测处理单元根据预设发射光功率与接收发射光功率之差计算无源光发送链路功率损耗，并判断所述无源光发送链路功率损耗是否在预设区间内；在无源光接收链路检测中，当本地光接收器和远端光发送器均自检正常的情况下，本地光接收器接收来自远端光发送器的发射光功率，本地光链路监测处理单元根据预设发射光功率与接收发射光功率之差计算无源光接收链路功率损耗，并判断所述无源光接收链路功率损耗是否在预设区间内。

如上所述，本发明的高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置和故障检测方法包括如下方面：

高可靠光纤通信系统光链路，指由光发送器、光接收器、无源的光发送链路和光接收链路。无源的光发送链路和光接收链路由无源的光传输组件构成，无源光传输组件由模块到底板的光连接器、机箱光连接器、传输光缆等构成。在故障测试中，无源的光发送链路、无源的光接收链路分别作为一个整体对待。

为完成光发送器、接收器的在线故障定位检测，高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置包括：

1)光发送器读写寄存器及接口，光链路监测处理单元能够通过光发送器读写寄存器及接口读取光发射功率、使自检光检测管工作；

2)光接收器读寄存器及接口，光链路监测处理单元能够通过光接收器读寄存器及接口读取接收光功率；

3)光发送器输出选择的三选一开关，光链路监测处理单元控制能够通过该三选一开关选择将光发送器输出光信号发送到的目标部件：第一目标部件，发送到连接远端光接收器的外部光缆上(支持正常通信模式)；第二目标部件，回绕到本地自检光检测管(支持本地光发送器自检测模式)；第三目标部件，回绕到本地光接收器的输入上(支持本地光接收器自检测模式)；

4)光接收器输入选择的二选一开关，光链路监测处理单元能够通过该二选一开关控制光接收器输入的光信号来源：第一来源，来自于外部光缆上的远端光发送器发射的光信号(支持正常通信模式)；第二来源，来自于本地光发送器发射的回绕光信号(支持本地光接收器自检测模式)。

光纤通信网络光链路的在线故障检测方法如下：

光纤通信网络光链路的在线故障定位检测分为四步：第一、光发送器的自检；第二、光接收器的自检；第三、无源光发送链路检测；第四、无源光接收链路检测；

(1)光发送器的自检：光链路监测处理单元使能自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关由正常通信模式转换到本地发送器自检测模式，光发送器发送预定的消息流，光链路监测处理单元读取发射光功率，与预期范围值比较，若在该范围内，则判定本地光发送器正常，否则判定光发送器故障；

(2)光接收器的自检：光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关由正常通信模式转换到本地光接收器自检测模式，将光接收器输入选择的二选一开关也由正常通信模式转换到本地光接收器模式；光发送器发送预定的消息流；光链路监测处理单元读取接收光功率，与预期范围值比较，若在该范围内，则判定本地光接收器正常，否则判定光接收器故障；

(3)无源光发送链路检测：无源光发送链路指连接本地节点光发送器与远端节点光接收器之间的无源光链路，当本地的光发送器和远端光接收器均自检正常条件下，本地光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关置为正常通信模式，将光接收器输入选择的二选一开关也置为由正常通信模式；远端光链路监测处理单元操作同上；本地光发送器发送预定的消息流，远端光接收器接收信息流，远端光链路监测处理单元读取接收光功率，与考虑无源光发送链路功率损耗的预期范围值比较，若在该范围内，则判定无源光发送链路正常，否则判定无源光发送链路故障；

(4)无源光接收链路检测：无源光接收链路指连接本地节点光接收器与远端节点光发送器之间的无源光链路，当本地的光接收器和远端的光发送器均自检正常条件下，本地光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关置为正常通信模式，将光接收器输入选择的二选一开关也置为由正常通信模式；远端光链路监测处理单元操作同上；远端光发送器发送预定的消息流，本地光接收器接收信息流，本地光链路监测处理单元读取接收光功率，与考虑无源光接收链路功率损耗的预期范围值比较，若在该范围内，则判定无源光接收链路正常，否则判定无源光接收链路故障。

本发明的有益效果是：

根据高可靠光纤通信系统光链路特点和故障检测定位需求，设计了光链路在线监测嵌入式装置，提出了由有源无源分步测试、发送器与接收器自检测测试、无源链路测试等构成的光链路在线故障检测方法，解决了高可靠领域光链路故障检测难的问题。具体而言，在本申请中：

a)提出了高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置实现方案，具有硬件简单、体积小、功耗小的特点；

b)提出了高可靠光纤通信系统光链路的在线故障检测方法，具有测试快捷、准确的特点；

c)提出的装置和方法对于嵌入式系统具有通用性强、易于实现的特点。

在本发明的装置和方法中，测试硬件简单、体积小，测试快捷、效率高，适应于在高可靠嵌入式系统中应用。

附图说明

将参考附图详细描述本发明，其中：

图1示出本发明的高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置示意图。

具体实施方式

下面结合图1对本发明做进一步的详细说明。

高可靠光纤通信系统光链路，指由光发送器、光接收器、无源的光发送链路和光接收链路。无源的光发送链路和光接收链路由无源的光传输组件构成，无源光传输组件由模块到底板的光连接器、机箱光连接器、传输光缆等构成。在故障测试中，无源的光发送链路、无源的光接收链路分别作为一个整体对待。

为完成光发送器、接收器的在线故障定位检测，高可靠光纤通信系统光链路在线监测装置包括：

1)光发送器读写寄存器及接口，其用于光链路监测处理单元读取光发射功率、使能自检光检测管工作；

2)光接收器读寄存器及接口，其用于光链路监测处理单元能够读取接收光功率；

3)光发送器输出选择的三选一开关(第一开关)，光链路监测处理单元通过控制该三选一开关来选择将光发送器输出光信号发送到的目标部件：第一目标部件(对应于图1中的位置1)，发送到连接远端光接收器的外部光缆上(支持正常通信模式)；第二目标部件(对应于图1中的位置2)，回绕到本地自检光检测管(支持本地光发送器自检测模式)；第三目标部件(对应于图1中的位置3)，回绕到本地光接收器的输入上(支持本地光接收器自检测模式)；

4)光接收器输入选择的二选一开关(第二开关)，光链路监测处理单元通过该二选一开关控制光接收器输入的光信号来源：第一来源(对应于图1中的位置4)，来自于外部光缆上的远端光发送器发射的光信号(支持正常通信模式)；第二来源(对应于图)，来自于本地光发送器发射的回绕光信号(支持本地光接收器自检测模式)。

光纤通信网络光链路的在线故障定位检测方法分为四步：光发送器的自检；光接收器的自检；无源光发送链路检测；无源光接收链路检测。

光纤通信网络光链路的在线故障检测方法步骤具体如下：

第一步、光发送器的自检：光链路监测处理单元使能自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关由正常通信模式转换到本地发送器自检测模式，光发送器发送预定的消息流，光链路监测处理单元读取发射光功率，与预期范围值比较，若在该范围内，则判定本地光发送器正常，转入第二步；否则判定光发送器故障，需要更换好的光发送器，再重复上面的自检，自检通过后，转入第二步；

第二步、光接收器的自检：光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关由正常通信模式转换到本地光接收器自检测模式，将光接收器输入选择的二选一开关也由正常通信模式转换到本地光接收器模式；光发送器发送预定的消息流；光链路监测处理单元读取接收光功率，与预期范围值比较，若在该范围内，则判定本地光接收器正常，转入第三步；否则判定光接收器故障，需要更换好的光接收器，再重复上面的自检，自检通过后，转入第三步；

第三步、无源光发送链路检测：无源光发送链路指连接本地节点光发送器与远端节点光接收器之间的无源光链路，当本地的光发送器和远端光接收器均自检正常条件下，本地光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关置为正常通信模式，将光接收器输入选择的二选一开关也置为由正常通信模式；远端光链路监测处理单元操作同上；本地光发送器发送预定的消息流，远端光接收器接收信息流，远端光链路监测处理单元读取接收光功率，与考虑无源光发送链路功率损耗的预期范围值比较，若在该范围内，则判定无源光发送链路正常，转入第四步；否则判定无源光发送链路故障，需要更换好的光发送链路，再重复上面的自检，自检通过后，转入第四步；

第四步、无源光接收链路检测：无源光接收链路指连接本地节点光接收器与远端节点光发送器之间的无源光链路，当本地的光接收器和远端的光发送器均自检正常条件下，本地光链路监测处理单元禁止自检光检测管采样本地光发送器发射的光功率，将光发送器输出选择的三选一开关置为正常通信模式，将光接收器输入选择的二选一开关也置为由正常通信模式；远端光链路监测处理单元操作同上；远端光发送器发送预定的消息流，本地光接收器接收信息流，本地光链路监测处理单元读取接收光功率，与考虑无源光接收链路功率损耗的预期范围值比较，若在该范围内，则判定无源光接收链路正常，测试结束；否则判定无源光接收链路故障，需要更换好的光接收链路，再重复上面的自检，自检通过后，测试结束。