基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置及方法

本发明属于光纤通信，具体涉及一种基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置及方法。

背景技术：

1、随着互联网业务和技术的快速发展，网络流量的爆炸式增长和大量新兴产业的不断涌现，促使用户追求高质量、大容量、低延迟、低成本的新一代接入网。无源光接入网(pon)作为一种高效的接入网，特别是高速pon系统技术，以其低功耗、灵活的带宽分配、多模式的接入等优点受到学术界和企业界的青睐。而在大容量pon系统中，一旦出现光纤断裂、老化或弯曲损耗等物理故障，就会导致通信业务中断，用户满意度降低。而且，由于pon固有的集中式树形拓扑结构，如果主干上的馈入光纤断裂将导致该支路途经的整个网络瘫痪，而由于光纤断裂而导致的服务中断都可能转化为服务提供商的巨大经济损失。因此，一种实时的光纤故障检测方案是非常必要的。

2、最传统的otdr监测方案是通过计算瑞利后向散射和菲涅尔反射信号光功率和距离之间关系，识别与定位点对点链路中的连接损耗、插入损耗、断裂和弯曲损耗等故障事件。传统otdr虽具备一定的故障分析和定位能力，但pon系统光分路器的插入损耗会降低其对分支链路的监测效能，难以满足未来pon系统大分光比、海量接入用户的监测要求。

3、为了应对基于otdr的监测方案对pon系统监测能力的不足，具有监测容量和扩展性优势的光编码型pon链路监测技术获得了更多的关注。基于光编码的监测方案，主要利用无源光器件如光纤布拉格光栅(fiber bragg grating，fbg)、光耦合器、光延迟线、反射镜等进行编码实现光链路故障监测。该方案具有监测容量高、系统成本低、扩展性强等特点，能够区分发生故障的链路。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的缺陷，具体而言，对于到olt等距离的不同onu之间会存在或多或少的干扰，而本方案中尽量为同距离用户分配了不同波长的检测信号，在有限波长内最大限度的解决了同距离用户之间的信号干扰问题，提供了基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置及方法。

2、为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置，包括依次连接的脉冲发生器、可调光源、光环路器、波分复用器、馈线光缆、分光器和分布式网络结构光纤，分布式网络结构光纤包括n条并列的光纤，每条光纤的一端与分光器连接，另一端通过特定波长反射光纤光栅与相应的用户端连接；其中，n对应于用户端的数量；

4、光环路器的剩余端口与阵列波导光栅连接，阵列波导光栅通过m条并列的波长通道与检测信号识别模块连接；其中，m对应于预设的特定波长的数量；每条波长通道设有光电探测器；

5、检测信号识别模块用于识别检测信号是否异常。

6、作为优选方案，所述脉冲发生器生成u波段宽带探测脉冲信号。

7、作为优选方案，所述波分复用器与olt终端通信连接。

8、作为优选方案，分配为同一组的用户端采用同一特定波长；不在同一组的用户端采用不同的特定波长。

9、作为优选方案，针对同一组的用户端，检测信号识别模块通过不同用户端到olt终端的到达时间不同进行识别；

10、不在同一组的用户端，检测信号识别模块通过不同的特定波长的信号进行区分。

11、本发明还提供如上方案所述的周期式无源光网络层监测装置的监测方法，包括以下步骤：

12、(1)对用户端进行分组；

13、在安装特定波长反射光纤光栅之前，在用户端向olt终端发送分组请求信号，olt终端根据请求信号的发送时间和接收时间确定用户端的组号，并向用户端发送所属组对应的特定波长，用户端根据特定波长安装对应的特定波长反射光纤光栅；

14、(2)利用可调光源将脉冲发生器产生的检测脉冲信号调制到u波段，并最终分布到每个用户端；

15、(3)利用特定波长反射光纤光栅反射属于自身的探测脉冲信号，反射信号经阵列波导光栅解复用后，分配到用户端所属组对应的波长通道，并通过光电探测器探测检测信号，最后通过检测信号识别模块识别检测信号是否异常。

16、作为优选方案，所述步骤(1)中，用户端的分组过程，包括：

17、根据请求信号的发送时间和接收时间差，计算用户端与olt终端的距离；

18、根据用户端与olt终端的距离进行分组，保证同一组的用户端之间具有目标间距，其满足目标条件为：

19、max d＝min{d1,d2,...,dm}

20、其中，m为预设的特定波长的数量，dk为第k组的用户端之间的最小距离，表示为：

21、

22、其中，k∈[1，m]，为向量组，表示组中的用户端{1,2,...,nk}，nk为第k组的用户端的总数；dkij是第k组的用户端i与用户端j之间的距离，即用户端i与olt终端的距离与用户端j与olt终端的距离的差值。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明利用分组方式，在同时检测多条链路的情况下，将检测信号容易互相干扰的用户利用波长进行区分，有效降低了经过分光器叠加的反射信号脉冲图谱的复杂性，相互干扰的可能性减小，使得系统的检测准确性有所提升。本发明为新一代光接入网提供一种高可靠性的检测方案，旨在降低网络维护成本，减少网络故障修复时间，提升网络服务质量，提高用户体验，进一步推动光接入网的发展与研究。

技术特征：

1.一种基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置，其特征在于，包括依次连接的脉冲发生器、可调光源、光环路器、波分复用器、馈线光缆、分光器和分布式网络结构光纤，分布式网络结构光纤包括n条并列的光纤，每条光纤的一端与分光器连接，另一端通过特定波长反射光纤光栅与相应的用户端连接；其中，n对应于用户端的数量；

2.根据权利要求1所述的周期式无源光网络层监测装置，其特征在于，所述脉冲发生器生成u波段宽带探测脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的周期式无源光网络层监测装置，其特征在于，所述波分复用器与olt终端通信连接。

4.根据权利要求3所述的周期式无源光网络层监测装置，其特征在于，分配为同一组的用户端采用同一特定波长；不在同一组的用户端采用不同的特定波长。

5.根据权利要求4所述的周期式无源光网络层监测装置，其特征在于，针对同一组的用户端，检测信号识别模块通过不同用户端到olt终端的到达时间不同进行识别；

6.根据权利要求5所述的周期式无源光网络层监测装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的周期式无源光网络层监测装置的监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用户端的分组过程，包括：

技术总结
本发明公开基于多波长分组的周期式无源光网络层监测装置及方法，包括依次连接的脉冲发生器、可调光源、光环路器、波分复用器、馈线光缆、分光器和分布式网络结构光纤，分布式网络结构光纤包括N条并列的光纤，每条光纤的一端与分光器连接，另一端通过特定波长反射光纤光栅与相应的用户端连接；光环路器的剩余端口与阵列波导光栅连接，阵列波导光栅通过M条并列的波长通道与检测信号识别模块连接；每条波长通道设有光电探测器；检测信号识别模块用于识别检测信号是否异常。本发明在检测多条链路的情况下，将检测信号容易互相干扰的用户利用波长进行区分，有效降低经分光器叠加的反射信号脉冲图谱的复杂性，减小相互干扰，提升检测准确性。

技术研发人员：金哲怡,毕美华,李政民,许蒙蒙,胡淼
受保护的技术使用者：杭州电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15