一种用于无源光网络中密集分布用户的编码分配方法与流程

本发明属于光纤通信技术领域，特别涉及一种用于无源光网络中密集分布用户的编码分配方法。

背景技术：

下一代无源光网络第二阶段(ng-pon2)以其大容量、长距离、大分光比的诸多优势，能够实现传统宽带接入、移动前传/回传以及点对多点波分复用等多业务场景融合，是满足固定宽带用户以及5g移动通信日益增长的流量带宽需求的最佳解决方案。由于ng-pon2系统对网络安全和保护的更高要求，物理层光纤链路的实时监测是ng-pon2系统可靠性的重要保障之一。

尽管光时域反射仪(otdr)已经广泛用于光纤故障的检修，但otdr难以有效的发现光分路器后分支链路的故障。为了解决无源光网络中多分支光纤链路故障的实时监测问题，二维光编解码链路监测技术被提出。该技术利用中心局端的多波长同步脉冲光源，远端节点处的光纤光栅编码器，以及部署在用户前端的反射器，生成时-波长域二维光编码信号序列，基于该编码信号序列对链路状态进行判别。值得注意的是，尽管该技术实现了多分支链路的编码且具有较好的监测容量扩展能力，但是对于链路长度相近的密集分布用户，编码信号的重叠给链路状态信号的判别带来了困难。特别是在人口密集的城市，住宅楼宇密集分布着大量光纤接入用户，如果不对被监测分支链路与光纤光栅编码器输出端口进行匹配，为各被测分支链路分配合理的编码信号，那么重叠的编码信号将无法用于判别各分支链路的状态。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种用于无源光网络中密集分布用户的编码分配方法，根据编码分配规则对光纤光栅编码器输出端口与被监测分支链路进行匹配，降低链路状态识别的难度，减小系统误判率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用于无源光网络中密集分布用户的编码分配方法，包括如下步骤：

步骤a，根据分支链路长度差δl和监测信号的脉冲宽度σ将分支链路分为干扰用户组和非干扰用户；

步骤b，根据多干扰用户间信号叠加程度将干扰用户组分为密集干扰用户组和稀疏干扰用户组；

步骤c，根据全和正交性为密集干扰用户组分配编码信号，利用特征波长为稀疏干扰用户组分配编码信号。

上述步骤a中，划分干扰用户组和非干扰用户的具体方法是：如果分支链路a和b的长度差大于监测信号脉冲宽度σ，则该分支链路a和b为非干扰用户；如果分支链路a和b的长度差小于监测信号脉冲宽度σ，则分支链路a和b为干扰用户组。

在确定一个干扰用户组p＝{pi}后，i＝1,2，…，对于剩余尚未分配干扰用户组的分支链路qj，j＝1,2，…，比较qj与pi之间的长度差，若存在qj与pi的长度差小于监测信号脉冲宽度σ，则更新干扰用户组p＝{pi，qj}。

上述步骤b中，划分密集干扰用户组和稀疏干扰用户组的具体方法是：若某干扰用户组仅包含两分支链路，则该干扰用户组属于稀疏干扰用户组；在包含三分支链路以上的干扰用户组中，若任意两分支链路间的长度差δl均小于监测信号脉冲宽度σ，则该干扰用户组属于密集干扰用户组。

上述步骤b中，若某干扰用户组包含多个分支链路，若存在部分链路满足任意两分支链路间的长度差δl小于监测信号脉冲宽度σ，则该部分链路归为密集干扰用户组。

上述步骤b中，若某干扰用户组中的所有分支链路中，任意两分支链路间的长度差δl均不小于监测信号脉冲宽度σ，则该干扰用户组为稀疏干扰用户组。

上述步骤c中，根据全和正交性为密集干扰用户组分配编码信号的具体规则是：密集干扰用户组中任意k个分支链路编码信号之和与余下分支链路中任意k个分支链路编码信号之和不同。

上述步骤c中，利用特征波长为稀疏干扰用户组分配编码信号的具体规则是：两个相邻分支链路各自拥有一个单独的波长作为编码信号。

上述步骤c中，因此编码分配优先级顺序为：分支链路数目多的密集干扰用户组＞分支链路数目少的密集干扰用户组＞分支链路数目多的稀疏干扰用户组＞分支链路数目少的稀疏干扰用户组密集干扰用户组＞非干扰用户。

采用上述方案后，本发明基于二维光解码链路监测系统的实际部署需求，发掘二维光编码信号和被监测链路的内在联系，从而解决密集分布用户监测时产生的链路状态信号难判、误判问题，本发明的有益效果是：

(1)原有二维光编解码链路监测方案并未对分支链路进行编码分配，干扰用户的编码信号叠加度高，链路判别难度大。本发明充分发掘编码信号、链路长度和用户干扰之间的联系，通过编码分配，降低了干扰用户的编码信号叠加度，特别是对于适用特征波长的干扰用户组，其判别难度与非干扰用户相当，极大的降低了链路状态识别难度。

(2)原有二维光编解码方案，对于密集干扰用户组，存在若干用户编码信号之和与其他用户编码信号之和相同的情况，会导致系统固有的误判。本发明从全和正交特性出发为密集分布干扰用户组进行编码分配，确保密集分布干扰用户组内任意多个分支链路的编码信号之和具有唯一的信号特征，从而避免系统的固有误判。

附图说明

图1是二维光编码信号序列示意图；

图2是干扰用户组分类示意图；

其中，(a)为密集干扰用户组，(b)为稀疏干扰用户组；

图3是五波长编码信号分配前后实验对比图。

具体实施方式

本发明提供一种用于无源光网络中密集分布用户的编码分配方法，包括以下步骤：

步骤a、根据分支链路长度差δl和监测信号的脉冲宽度σ将分支链路分为干扰用户组和非干扰用户。如果分支链路a和b的长度差δlab大于监测信号脉冲宽度σ，则该分支链路a和b为非干扰用户。如果分支链路a和b的长度差δlab小于监测信号脉冲宽度σ，则分支链路a和b为干扰用户组；进一步，如果存在分支链路c与分支链路a或b的长度差小于监测信号脉冲宽度σ，则分支链路a、b、c为干扰用户组，依次类推。

步骤b、根据多干扰用户间信号叠加程度将干扰用户组分为密集干扰用户组和稀疏干扰用户组。仅包含两分支链路的干扰用户组属于稀疏干扰用户组。在包含三分支链路以上的干扰用户组中，若任意两分支链路间的长度差δl均小于监测信号脉冲宽度σ，则该干扰用户组属于密集干扰用户组。所有密集干扰用户组相互独立，自成一组。进一步，在剩余干扰用户组中，若存在部分链路满足任意两分支链路间的长度差δl小于监测信号脉冲宽度σ，则该部分链路自成一组，归为密集干扰用户组。进一步，所有剩余的干扰用户组归为稀疏干扰用户组。所有稀疏干扰用户组相互独立，自成一组。

步骤c、根据全和正交性为密集干扰用户组分配编码信号。全和正交性表现为，密集干扰用户组中任意k个分支链路编码信号之和与余下分支链路中任意k个分支链路编码信号之和不同。

步骤d、利用特征波长为稀疏干扰用户组分配编码信号。不难发现，在上一步骤中，全和正交性适用的最小密集干扰用户组所包含的分支链路数目为4，包含三分支链路的密集干扰用户组可按照本步骤内的特征波长进行编码分配。稀疏干扰用户组中，任一分支链路a至少与一个分支b，至多与两个分支b和c的编码信号发生重叠，因而为相邻的两个分支a和b，或三个分支a、b、c分配包含特征波长的编码信号。特征波长的表现为两个相邻分支各自拥有一个单独的波长作为编码信号。

步骤e、由于干扰用户组数目及类别的不确定性，并不能保证所有干扰用户组编码分配完全遵守步骤c与步骤d中的规则，因此编码分配优先级顺序为：分支链路数目多的密集干扰用户组＞分支链路数目少的密集干扰用户组＞分支链路数目多的稀疏干扰用户组＞分支链路数目少的稀疏干扰用户组密集干扰用户组＞非干扰用户。

以下将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，二维光编码信号序列共包含m个监测信道(λ1，λ2，···，λm)，由编码器反射信号以及分支链路编码信号组成。第m信道包含所有分支链路的信号，分支链路信号被接收的时刻与链路长度正相关，因此可将m信道信号看作分支链路长度的分布，分支链路信号宽度均为σ。对于任一分支链路a，其被接收时刻为ta，那么ta时刻分布在m信道的所有信号即为分支链路a的编码信号。若任意两分支链路编码信号发生重叠，即该两分支链路长度差小于σ，则认为该两分支链路属于干扰用户组。

图2所示为干扰用户组分类示意图。存在分支链路a、b、···、c，若任意两两分支链路之间的长度差均小于σ，即(δlab＜σ，···，δlac＜σ，δlbc＜σ，···)，那么分支链路a、b、···、c属于密集干扰用户组，如图2(a)，在密集干扰用户组中，任一分支链路的编码信号均与该组中的其它分支链路编码信号重叠。存在分支链路a、b、c，若相邻分支链路之间的长度差小于σ，不相邻分支链路长度差大于σ，即(δlab＜σ，δlbc＜σ且δlac＞σ)，那么分支链路a、b、c属于稀疏干扰用户组，如图2(b)；稀疏干扰用户组所包含的分支链路数目可进一步增加，在稀疏干扰用户组中，相邻分支链路编码信号重叠，非相邻分支链路编码信号不重叠。

利用特征波长为稀疏干扰用户组分配编码信号。例如，将(λ1,λ4,λm)、(λ2,λ4,λm)、(λ1,λ3,λm)分配给三个属于稀疏干扰用户组的分支链路a、b、c且分支链路长度满足(la＜lb＜lc)，那么λ1为分支链路a的特征波长，λ2为分支链路b的特征波长、λ1和λ3为分支链路c的特征波长。分支链路a、b、c的状态可根据特征波长进行判别，其判别难度与非干扰用户相当。

根据全和正交性为密集干扰用户组分配编码信号。根据二维光编码原理，光纤光栅编码器输出端口号与该端口编码信号关系可以表示为：

n＝2^m-2·|λ1|+…+20·|λm-1|+|λm|

其中n为端口号，m为二维光编解码监测系统监测信号总波长数，|λk|为1或0取决于该端口是否包含该波长监测信号。若密集干扰用户组包含分支链路x、y、p、q，如果：

则分支链路x、y、p、q不满足全和正交性，反之则满足全和正交性，其中ψn为该端口编码信号包含的波长数。例如，端口1、端口9、端口17和端口25，其端口编码信号分别为(λ6)(λ2，λ6)(λ1，λ6)和(λ1，λ2，λ6),端口编码信号包含的波长数分别为1、2、2、3。该4端口满足条件(n1+n25＝1+25＝n9+n17＝9+17)以及(ψ1+ψ25＝1+3＝ψ9+ψ17＝2+2)，因此端口1、端口9、端口17和端口25不满足全和正交性。端口1、端口9、端口17和端口25不能分配给分支链路x、y、p、q。进一步的全和正交性可扩展到4以上偶数端口编码分配。

图3为五波长编码信号分配前后实验对比图。实验中共包含了8条分支链路，其长度分别为0.25km,0.5km,0.6km,0.8km,1km和1.5km。c1(0.5km)、c2(0.6km)属于稀疏干扰用户组。c3、c4、c5链路长度均为1km，属于密集干扰用户组。图3(a)中，c1、c2、c3、c4、c5编码信号分别为(λ1,λ2,λ5)、(λ1,λ2)、(λ1,λ3)、(λ1,λ5)和(λ3,λ5)，仅c1在λ5波长信道不与其它分支信号重叠，各分支链路编码信号重叠度高。图3(b)为经过编码分配以后各分支链路编码信号，c1、c2、c3、c4、c5编码信号分别为(λ3)、(λ1,λ2)、(λ2,λ3)、(λ5)和(λ3,λ4)，可以看出各分支链路编码信号重叠度显著降低，(λ3)、(λ1,λ2)、(λ2,)、(λ5)和(λ4)分别为各分支链路特征波长，仅通过特征波长即可对链路状态进行判断。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。