专利名称：用于监视光缆的模块式光学控制装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种光缆的监视系统，尤其涉及这种系统用的光学控制装置。
电信网利用光纤在全世界连续延伸，这就有必要使现有的监视系统适应于监视形成光缆的光纤的新的光学技术。
对光纤进行控制是允许确定和控制在光纤中传输的光信号的衰减特性。
进行该控制是很必要的，因为在这些通信网中使用的光纤总要受到缓慢退化的影响，这种缓慢退化主要由光纤应力、潮气进入光缆或连接器和连接器的退化确定。
对通信网中光纤的控制通常是在安装步骤和光纤的工作寿命期间进行的，并且可用市场上买得到的仪器来完成，这些仪器能直接给出所需的衰减特性，并称之为光时域反射计(OTDR)，为简便起见，光时域反射计在下文中称作反射计。
目前，只有在由便携式反射计造成损坏的情况下才用反射计对值班光纤控制，这意味着因能沿一条光纤传输大量的数据，所以业务和人工成本非常高。
因此，极为重要的是，需要开发这样的监视系统，它们能在有损坏的情况下不用便携式反射计就能完成对光纤完整性的预防性分析及其快速和可靠的诊断。
使用光纤的通信网通常由多束多光纤光缆形成，这些束通过分布在广阔地域上的分支结点相互连接。为了控制光缆中的每根光纤，使用一反射计，它适于实时地控制一根光纤，并且与一光开关相连，光开关使每根被检查光纤与反射计相连；用外部提供的驱动信号使光开关选择所需的被检查光纤。
已作了各种努力，以提供使用光开关的中央监视系统，其中光开关与位于通信网每个主结点内的各反射计相关联。这样做可以预先控制与结点相连的每根光纤的完整性，但需要无法承受的成本。
更完善的系统配备与自己的光开关相关联的单个反射计，该光开关在这里称作主开关，该反射计位于单个主交换局内，系统还配备副光开关，它位于通信网的每个分支结点中。在这种情况下，为了使属于网络任何一个分支结点的所需光纤与单个反射计互连，与备有主光开关的单个反射计和每个副光开关相连的控制计算机将驱动信号提供给所有的光开关，从而允许执行可根据所需操作序列进行编程的循环控制。
不幸的是，这类系统很复杂，它们要求对所有副光开关进行同时控制或顺序控制，而所有副光开关由计算机产生并通过调制解调器传输的控制信号驱动，因此需要额外的高成本(每个副光开关都有一个调制解调器与其相关联，用于从计算机接收控制信号)，另外，为了将所需的光纤或光缆与反射计相连，必须按顺序连接所有级联的副光开关，所以响应时间非常慢。
本发明的主要目的是，提供一种通信网的光纤监视系统，该系统能检查网络中的每一根光纤，从而避免通过交换线路上的调制解调器的连接来驱动副光开关。
本发明的另一个目的是，提供一种通信网中光纤监视系统使用的光学控制装置，该装置可用在与其连接的光纤上传输的光信号驱动或者也可用电信号驱动。
本发明的再一个目的是，提供一种通信网中光纤监视系统使用的光学控制装置，该装置为了使网络的每个结点易于扩充，还能将多个并行连接的单元作模块式连接。
特别是，本发明的通信网中光纤监视系统的光学控制装置至少具有一个光开关，并且其特征在于包括微处理器，它处理提供给它的输入信号，并把有关的寻址指令提供给光开关；光耦合器，它与光开关的输入端相连，并取一部分传输给它的输入光信号作进一步的处理；光电探测器，它与所述光耦合器和所述微处理器相连，并将来自所述光耦合器的光信号的所述部分转换成电脉冲，然后把电脉冲提供给微处理器；一对识别开关，它们与微处理器相连；其中所述微处理器、所述光电探测器和所述光开关由一公共电源供电，并且所述光学控制装置能光学驱动。
根据本发明的特征，光学控制装置还具有一对并行端口，一个是输入端口，另一个是输出端口，它们允许光学控制装置与一外部驱动装置(如果有的话)电气连接，并且为了获得具有所需端口数的模块式监视系统，允许多个光学控制装置局部级联。
现将参考附图，结合仅作为举例的较佳实施例，更详细地描述本发明，其中
图1是一般光纤通信网的示意图；图2是常规的通信网光纤监视系统的示意图；图3示出常规的通信网光纤中央监视系统，该系统使用由单个控制器通过调制解调器单独驱动的光开关；图4示出了本发明的通信网光纤的中央监视系统，该系统使用由光信号单独驱动的光开关；图5示出了本发明光学控制装置的方框图；以及图6示出了本发明多个光学控制装置并行连接的线路图。
在图1中，示出了通过光纤工作的一般通信网，它包括用A至M等字母表示的多个交换局，交换局之间用L1至L13等标号表示的光缆相互连接，从而按照通信网的分布要求提供适当的分支连接。每条光缆又包括许多传输光信号的单根光纤。
图2示出了图1通信网光纤的常规监视系统，该系统一般包括用单根光缆6接至主光开关7A的反射计5和相互级联的多个副光开关7B、7C…。每个光开关7A、7B、7C…具有输出端1、2、3、4和N，其中N表示与被监视的光纤相连的端口。反射计5和主光开关7A位于通信网的某个交换局内，如图1中的交换局D，而每个副光开关则位于每个周围相邻的交换局内，如A、B、C、E、F…。在对所有光开关7A、7B、7C…进行适当的连接所需的寻址后，上述结构便能将唯一的反射计5与通信网中的任何一根光纤相连。为了更好地利用图1所示的通信网的部件，必须将反射计5放在位于通信网中心的交换局内，这是为了使作为反射计5可获得的最大监视距离之函数的被监视光纤数最大。
适当地对光开关7A、7B、7C…寻址可完成第n根单根光纤与反射计5之间的连接，该过程允许把反射计5提供的光信号发送到需被监视的光纤。因此，即使距离遥远也能获得每根光纤的衰减特性。由此，上述中央监视系统必需要求对分别位于周围各交换局E、A…中的光开关7B、7C…进行适当的驱动操作。例如，在图2所述的情况下，反射计5将其光信号提供给主光开关7A的端口1，主光开关7A的输出用作被寻址的副光开关7B的输入，从而把该光信号送至端口3，而光开关7B的输出作为输入提供给被寻址的光开关7C，从而把信号发送至与被监视光纤相应的端口N。
图3示出了通过市场上买得到的用于光纤的调制解调器来工作的常规控制系统，并且打算把该系统用于图2所示的监视系统。该系统实质上包括一台计算机8，该计算机通过调制解调器将允许需被监视的光纤与反射计5相连的驱动指令提供给各交换局A-M…的每个光开关7A、7B、7C…。图3示出反射计5、主光开关7A、有关的连接6和用来与调制解调器9交换信号的调制解调器10都被放在交换局D中。如图所示，分别位于交换局E、B和A内的光开关7B、7C和7E又分别配备了调制解调器12B、12C和12E，用于从与计算机8相连的调制解调器11接收寻址信号。在该过程中，控制计算机8通过调制解调器9和10启动反射计，并对主光开关7A寻址，而调制解调器11按顺序驱动副光开关7B、7C、7E…，从而如所希望的，将反射计内产生的光信号发送给需被监视的单根光纤。因此，图3所示的光开关的中央驱动系统使用大量的调制解调器，由于传输需通过调制解调器来实现对有关光开关的路由选择，所以这会导致非常高的成本和空载时间。
图4示出了本发明的监视系统，在该系统中，用通过存在于网络中的相同光缆传输的光信号对交换局中的光开关进行驱动操作。在该系统中，控制计算机8借助调制解调器9和10与反射计5交换信号(另一种做法是通过串联光缆)，并且如以下更好描述的，控制计算机可驱动分别位于下游交换局D、E、G、B…中的每个光开关13A、13B、13E、13G…。
为了按照图4所示的示意图进行光学的路由选择，图5示出了本发明光学控制装置的方框图。
该装置包括一常规的光开关13，它具有一个输入端口14和许多输出端口31。与光开关13相连的是光耦合器15，光耦合器又通过光传输线17与光电探测器16相连。光电探测器16再通过线路19与微处理器18相连，所述微处理器18用来从光电探测器16接收电信号，以产生通过并行连接线32将提供给光开关的地址。该装置还包括一对识别开关20和21，它们分别通过线路22和23接至微处理器18，装置还包括一输入并行端口24和一输出并行端口25，它们也通过各自的连接线26和27接至微处理器18。公共电源28分别通过相应的连接线29和30向光开关13、微处理器18和光电探测器16提供必要的电力。
通过只引入可忽略的衰减，光耦合器15对输入信号IN采样并通过光学连接线17将它传送给光电探测器16，光电探测器的任务是将所提供的光信号转换成电信号，并将后者提供给微处理器18。识别开关20通过连接线22设置单义地识别光学控制装置的二进制码并将该代码提供给微处理器18，而识别开关21则通过连接线23设置可驱动的光开关端口31的数目。
输入端口24通过其连接线26将外部控制信号提供给微处理器18，而输出端口25则通过其与微处理器18的连接线27用来传输微处理器18的控制信号，要么又传输外部控制信号。公共电源28分别向光开关13、微处理器18和光电探测器16提供电力。
在上述装置中，不同于现有的其他光开关，可电气地或光学地对开关本身进行寻址操作。
在前一种控制装置的情况下，可以省略光电探测器16和光耦合器15。控制装置通过唯一信息端口24接收将与其连接的光纤的地址(一般是二进制编码的地址)。控制装置通过读取识别开关20和21的逻辑状态，将通过微处理器18适当地处理接收到的信息并选择将要连接的光纤。
在后一种情况下，输入光纤起载体的作用，用于完成选择。控制装置通过输入端口IN接收输入光信号，其中部分输入光信号还被提供给光电探测器16，并且当把这些光信号转换成电信号后，将它们提供给微处理器18，微处理器18的任务是从光纤的其余信息中区分出选择信息。在非常准确的时刻，以光脉冲的形式传输该选择信号。在证实了接收到的光开关数是否将与在识别开关20中设置的数目相对应后，控制装置读取将被选择的光纤数。
因此，光学驱动实质上允许把进入光开关的光纤用作经微处理器适当获取、识别和处理的驱动信号的传输装置，使微处理器对光开关进行寻址，从而获得与前文中根据图3所示的示意图通过调制解调器获得的相同的功能，但在本实施例中，时间显著缩短，可靠性更好，并且设备成本将降低很多。
图5中描述的光学控制装置的另一个基本特征是，如图6所示，用并行输入端口24和并行输出端口25可使这些装置局部级联。由图6可以看到，三个光学装置33、34和35互相连接。装置33表示主光开关，因此备有光电探测器16和光耦合器15，而装置34和35表示副光开关，因此光电探测器和光耦合器被省略。用这种方式，这样来局部扩充能接至单根输入光纤IN的输出光纤41、42和43的数目简单地把第一装置33的输出并行端口25与第二装置34的输入并行端口24相连并留心将装置33的最后一根输出光纤36与第二装置34的输入光纤相连；在第二装置34和第三装置35之间及以后的装置进行相同的连接。局部扩充的可能性实质上不限制能被控制的光纤的数目，由此得到一种模块式和自构式系统，在这种系统中，单个光开关可在输入光纤的光学控制下选择大量的光纤，因此输入光纤代表路由控制信号的载体。将微处理器产生无误的光选择信号叠加在其他测量信号和光指令上传输，并以光脉冲的形式提供。该信号一般由32位组成。应指出，光学控制信号由反射计产生，反射计包括一发生器，产生控制下游光开关用的光脉冲和测量被监视光纤衰减曲线用的光脉冲。
由此可见，由于本发明的光学控制装置具有下列优点，所以相对于当前的解决方案有显著的技术进步用输入端口上提供的电信号电气驱动光学装置；用开关输入端上提供的光信号光学驱动光学装置；用一台反射计对所有光学装置作光学切换，容许任何单根光纤(甚至是远距离的)被监视被驱动，可靠性高，成本低，而光学切换的花费时间比常规的要低得多；通过将多个装置简单级联，可在交换局中实现模块式和自构式的扩充。
虽然结合本发明的较佳实施例描述和说明了本发明，但显然本领域的技术人员可以不脱离本发明的范围进行所有的变化和改变。
权利要求
1.一种通信网光纤监视系统的光学控制装置，它至少具有一个光开关，其特征在于，包括微处理器(18)，用来处理提供给它的输入信号，并将有关的寻址指令提供给光开关(13)；光耦合器(15)，它与光开关(13)的输入端相连，并用来取一部分传输给它的输入光信号作进一步的处理；光电探测器(16)，它与所述光耦合器(15)和所述微处理器(18)相连，并用来将来自所述光耦合器(15)的光信号的所述部分转换成电脉冲，然后把电脉冲提供给微处理器(18)；一对识别开关(20，21)，它们与微处理器相连；其中所述微处理器(18)、所述光电探测器(16)和所述光开关(13)由一公共电源(28)供电，并且所述光学控制装置能光学驱动。
2.如权利要求1所述的光学控制装置，其特征在于，它还包括一对并行端口(24，25)，其中一个是输入端口，而另一个是输出端口，它们用来使光学控制装置与一外部驱动装置(如果有的话)电气连接，并且为了获得具有所需端口数的模块式监视系统，允许多个光学控制装置局部级联。
3.如权利要求2所述的光学控制装置，其特征在于，将第一装置33中光开关(13)的最后一根输出光纤(36)作为输入光纤接至第二装置(34)中的下一个光开关(13)，依次类推。
4.如权利要求1所述的光学控制装置，其特征在于，一个识别开关(20)用来设置识别光学控制装置的单义代码，而另一个识别开关(21)则用来设置光学控制装置可驱动的端口数。
5.如权利要求2所述的光学控制装置，其特征在于，用通过输入并行端口(24)提供的电信号电气地对光开关进行寻址操作。
6.如权利要求5所述的光学控制装置，其特征在于，对于用电信号进行寻址操作的情况，可以省略光电探测器(16)和光耦合器(15)。
全文摘要
一种光学控制装置，包括微处理器、光耦合器、光电探测器和一对识别开关，其中微处理器处理输入信号并将寻址指令提供给光开关，光耦合器获取一部分输入光信号以作进一步处理，光电探测器将来自所述光耦合器的所述光信号部分转换成电脉冲并将它们提供给微处理器。该装置通过包含一对并行端口可电气或光学地寻址，这对并行端口允许光学控制装置与一外部驱动装置(如果有的话)电气连接，并且为了获得模块式监视系统，允许多个装置局部级联。
文档编号H04B10/07GK1130965SQ95190671
公开日1996年9月11日 申请日期1995年7月21日 优先权日1994年7月29日
发明者卢恰诺·曼宁蒂, 法比奥·安杰利尼 申请人:尼考特拉希斯泰米股份公司