一種自診斷無源光網絡系統的製作方法

2023-06-11 10:32:16

專利名稱：一種自診斷無源光網絡系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自診斷無源光網絡系統,尤其涉及一種能夠對PON (PassiveOptical Network，無源光網絡系統，以下簡稱P0N)系統中光纜的故障進行定位的自診斷無源光網絡系統，本實用新型屬於通信領域。
背景技術：
近年來，隨著3G業務逐漸開展、IPTV (Interactive Personality TV,交互式網絡電視)用戶增加、Internet帶寬逐年提升，用戶對網絡帶寬的需求日益增長。無源光網絡(Passive Optical Network,以下簡稱P0N)技術作為一種點到多點的光纖傳輸和接入技術，具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合成本低等優點。因此PON系統網絡的全球建設總量逐年提升，已成為發展的必然趨勢。目前全球主要建設的PON 系統有 EP0N( Ethernet passive optical network)和GPON (Gigabit Passive Optical Network)。傳輸方案是以1310nm波長傳輸窄帶業務信號，以1550nm波長傳輸寬帶業務信號，同時採用多點控制協議MPCP(Multi_Point ControlProtocol :簡稱 MPCP)、時分復用 TDMA (Time Division Multiple Access)以及測試技術。在光分支點不需要供電設備，只需要安裝一個簡單的光分配器即可。傳統無源光網絡系統如圖2所示，包含無源光網絡的光纜終端設備OLT(optical line terminal :光纜終端設備)、主幹光纜140、光分配節點系統ODN (OpticalDistribution Node :光分配節點)、分支光纜170和多個光接入網絡用戶終端180，光接入網絡用戶終端米用ONU (Optical Network Unit :光網絡單兀)或者ONT (Optical NetworkTerminal :光網絡終端)。該系統一般包含三種波長的光信號上行信號1310nm、下行信號1490nm、CATV (電視)信號，前兩個信號用於用戶通訊的，如電話、網際網路等。然而隨著PON系統建設量爆炸性增長，也帶來了維護人員短缺、工作量繁重、維護手段缺乏、難以準確定位故障點的問題，具體表現在1、P0N網絡的維護難點主要在ODN (Optical Distribution Node,光分配節點)及其分支，主要原因是ODN數量繁多，分支更是龐大，導致網絡複雜，要實現快速的故障定位比較困難，這一問題為減少系統的維護成本提出了難題。2、傳統的 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer,光時域反射儀)技術很難定位ODN分支的準確位置，原因在於OTDR是一種點到點的測試裝備，應用在這種點到多點的測試環境並不適用，即使現在更精密、解析度更高、動態範圍更大的專用於PON網絡測試的P0N-0TDR也不能準確測量出斷點。OTDR技術對待測光路的長度有特別的要求，不能分辨長度相同的分支光路。因為如果兩個支路的長度相同，它們反射回來的測試信號會同時到達0TDR，OTDR就無法區分，如果出現了線路故障也分不清楚到底是哪條線路出現的故障。如果斷點剛好在另一個分支附近或重疊，OTDR就無法準確確定故障點而失去了作用，無法正常地檢測光路。3、就這一問題，業界提出了多種方法和方案，譬如調節ONU的不同長度，以使OTDR能夠分辨終端，卻無法分析出真正的斷點；也有方法提出在ODN處放置一個陣列波導光柵AWG，將點到多點的測試轉換為點到點的測試，但由於成本過高，不具備可行性。
發明內容本實用新型的目的就是克服現有技術存在的問題和不足，提供一種自診斷無源光網絡系統，該無源光網絡系統可以採用可調波長的OTDR和在ODN各分支出口處安置一個波長濾波器，從而實現對PON網絡中各分支光路的測試，達到準確故障定位。本實用新型所採用的技術方案是一種自診斷無源光網絡系統，包括依次連接的光纜終端設備0LT、主幹光纜、光分配節點系統0DN、分支光纜、光接入網絡用戶終端，所述的光纜終端設備OLT與主幹光纜之 間設置有自診斷控制裝置，且對應地在所述的光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端之間的分支光纜上設置有自診斷識別裝置；其自診斷控制裝置由多路合波光開關、可調波長OTDR和控制器組合而成，多路合波光開關包括一個1*N的多路光開關和由N個光分路器組成的光分路器組，多路光開關的輸入端連接有可調波長0TDR，光分路器的輸入端分別與多路光開關的輸出端和光纜終端設備OLT的輸出端相連接,光分路器的輸出端與主幹光纜相連接；其自診斷識別裝置由設置在光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端之間的各分支光纜上的波長濾波器組合而成，每一分支光纜上的波長濾波器與其它分支光纜上的波長濾波器的波長不相同，且波長濾波器的波長範圍與自診斷控制裝置中的可調波長OTDR的波長調整範圍相對應。所述的光分路器組由多組光分路器並聯而成，其輸入端對應連接有多個光纜終端設備0LT，其輸出端通過主幹光纜對應連接有多個光分配節點系統ODN所組成。所述光分路器是光波分復用器。所述波長濾波器工作帶寬採用通過光網絡系統業務信號和可調波長OTDR中與之對應的測試信號的工作波段。所述波長濾波器工作波長在1565nnTl700nm波長範圍中選擇。所述波長濾波器工作波長間隔為50GHz或IOOGHz或200GHz或400GHz。所述波長濾波器為插拔式波長濾波器。所述光接入網絡用戶終端是光網絡單元ONU或者光網絡終端0ΝΤ。本實用新型具有如下優點I、採用本實用新型的自診斷無源光網絡系統，可以通過不同波長選定測試不同的ODN分支，從而將點到多點的測試轉換為點到點的測試，可以很準確的確定ODN分支的故障位置，解決了 PON網絡光纜維護特別是ODN分支維護的技術問題2、本實用新型的自診斷無源光網絡系統利用在PON系統的ODN位置增加波長濾波器，而不需要額外向每個ONU客戶端增加反射器，因此對PON系統鏈路改動比較小，工程量小，就能實現對PON系統故障的準確定位。

圖I、本實用新型自診斷無源光網絡系統的總體結構示意圖；圖2、傳統的PON網絡基本結構及組成[0024]圖3、多路合波光開關的基本結構示意圖；圖4、本實用新型的波長濾波器的的工作波長示意圖；圖5、本實用新型的自診斷無源光網絡系統整體應用形式示意圖；圖6、光分配節點系統ODN分支中斷監測的實施形式示意圖；圖7、本實用新型可調波長OTDR測試曲線示意圖；圖8、光分配節點系統ODN分支中斷監測的工作流程圖。其中0LT、光纜終端設備110:多路合波光開關；120、可調波長OTDR ;130、控制器； 140、主幹光纜；0DN、光分配節點系統；160、波長濾光器；170、分支光纜；180、光接入網絡用戶終端；112、多路光開關；111、光分路器；
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的具體實施方式
和工作原理。圖I是本實用新型的總體結構示意圖。主要包括光纜終端設備0LT、多路合波光開關110、可調波長OTDR 120、控制器130、主幹光纜140、光分配節點系統0DN、波長濾波器160、分支光纜170和多個光接入網絡用戶終端180，波長濾波器160的數量同光分配節點系統ODN輸出端相對應。相比現有技術而言，本實用新型採用在原無源光網絡中新增加部件，新增部件是多路合波光開關110、可調波長OTDR 120、控制器130、波長濾波器160，使光纜終端設備OLT與主幹光纜140之間設置有自診斷控制裝置，且對應地在所述的光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端180之間的分支光纜上設置有自診斷識別裝置。自診斷控制裝置由多路合波光開關110、可調波長OTDR 120和控制器130組合而成，自診斷識別裝置由設置在光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端180之間的各分支光纜上的波長濾波器160組合而成。以上新增部件的連接關係是多路合波光開關110介入光纜終端設備OLT與主幹光纜140之間，光纜終端設備OLT的輸入光信號通過光纖與多路合波光開關110的輸入埠相連，多路合波光開關110的輸出埠與主幹光纜140相連，多路合波光開關110的另一輸入埠與可調波長OTDR 120通過光纖相連；波長濾波器160通過光纖連接介入光分配節點系統ODN與各分支光纜170之間，控制器130與光纜終端設備0LT、多路合波光開關110、可調波長OTDR 120均通過電接口相連。可調波長OTDR採用將OTDR的工作波長調節到指定波長，測試光纖衰耗和對其中一個分支光纜進行光纖故障定位的光時域反射儀。圖3是本實用新型的多路合波光開關110結構示意圖，其結構主要包括一個IxN的多路光開關112和N個光分路器111，多路光開關112的輸入端連接可調波長OTDR 120，光分路器111的兩個輸入端，一個埠連接多路光開關112的輸出端，另一個埠連接PON網絡的光線路終端0LT，光分路器111的輸出端連接PON網絡的主幹光纜140。光分路器111可以採用光波分復用器或者其它具有光波分復用器相同功能的器件。圖4是本實用新型的波長濾波器160的工作波長示意圖，所述的波長濾波器是指一個部分邊通，部分帶通的濾波器，邊通是指允許無源光網絡系統業務信號，包含1310nm、1490nm、1550nm的業務波長，帶通指的是只允許一個OTDR測試波長的信號通過。波長λ I的波長濾波器放在無源網絡光分配節點系統ODN的第一個分支對應的第一個輸出埠，此時該輸出埠只能穿通PON系統的1310nm上行信號、1490nmCATV (Cable Television，有線電視)信號、1550nm 下行信號，以及波長λ I的OTDR測試信號，其他的信號均被阻止。同理波長λ 2的波長濾波器放在光分配節點系統ODN的第二個分支，對應光分配節點系統ODN的第二個輸出埠，該波長濾波器只能穿通PON系統的13IOnm上行信號、1490nmCATV信號、1550nm下行信號，以及波長λ 2的OTDR測試信號，其他的信號均被阻止。依此類推，IxN的網絡光分配節點系統ODN的輸出端可以設置有數量與之相對應的N個不同波長的波長濾波器，這些波長濾波器不同波長λ I、λ 2、……、λη的帶寬可以設置成50GHz(0. 4nm)UOOGHz(O. 8nm)、200GHz(l. 6nm)或者 400GHz(3. 2nm)的間隔，這些波長可以設置在 1565nnTl700nm波長範圍內，可以適應現在的1x8、1x16、1x32、1x64以及未來的1x128、1x256 ODN的測試。本實用新型所使用的波長濾波器可以設計成可插拔的簡易結構，施工時，只需在光網絡光分配節點系統ODN的輸出光埠增加一個插拔式的波長濾波器，可以使施工簡單，工程量最小。本實用新型還可以採用多個光纜終端設備OLT共享多路合波光開關、控制器、可調波長0TDR，多路合波光開關後端並聯多個光分配節點系統0DN、波長濾波器、分支光纜和光接入網絡用戶終端實現更多通道的故障定位，如圖5所示，多個光纜終端設備OLT同相對應的多路合波光開關中光波分復用器其中一個輸入端連接在一起，多個光纜終端設備OLT均同控制器相連接，此時多個光纜終端設備OLT共享一個可調波長0TDR、多路合波光開關，多路合波光開關中的光波分復用器的輸出端連接PON網絡的主幹光纜，此時光波分復用器後的主幹光纜後面並聯設置有光分配節點系統0DN、波長濾波器、分支光纜、光接入網絡用戶終端。採用本結構多個光纜終端設備OLT共享一個可調波長OTDR並將告警信息傳遞到同一個控制器中，進行集中管理實現多通道的故障定位，節省了整個故障定位裝置的成本。結合圖6和圖8對自診斷無源光網絡系統中的分支光纜中斷事件的故障定位實現過程進行具體描述如下當分支光纜170其中一個分支發生中斷時，例如光接入網絡用戶終端0NU2連接的對應分支光纜因為外部原因導致中斷，0NU2向光纜終端設備OLT發出告警信息，光纜終端設備OLT獲悉0NU2出現故障，先告警，光纜終端設備OLT將此告警信號傳遞給控制器130，控制器130收到告警信號，明確是安裝了波長λ 2的波長濾波器的0NU2分支出現線路告警後，控制器驅動多路合波光開關110切換到告警的光纜終端設備OLT對應的光開關通道，然後控制器驅動調節可調波長OTDR 120的脈衝雷射器腔長和工作溫度，將可調波長OTDR 120的工作波長調整到故障分支所在的測試波長λ 2。此時可調波長OTDR120發送出脈衝測試信號，開始進行斷點測試。可調波長0TDR120可以分析曲線，與參考曲線相比對，確定斷定位置後將信息回傳給光纜終端設備0LT。此時測試結果如圖7所示，通過本實用新型自診斷無源光網絡系統的測量過程可以準確測出無源光網絡的斷點位置。雖然本實用新型已經詳細地示出並描述了一個相關的特定的實施例參考，但本領域的技術人員應該能夠理解，在不背離本實用新型的精神和範圍內可以在形式上和細節上作出各種改變。這些改變都將落入本實用新型的權利要求所要求的保護範圍。
權利要求1.一種自診斷無源光網絡系統，包括依次連接的光纜終端設備OLT、主幹光纜(140)、光分配節點系統0DN、分支光纜(170)、光接入網絡用戶終端(180 )，其特徵在於 所述的光纜終端設備OLT與主幹光纜(140)之間設置有自診斷控制裝置，且對應地在所述的光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端(180)之間的分支光纜上設置有自診斷識別裝置； 其自診斷控制裝置由多路合波光開關(110)、可調波長OTDR (120)和控制器(130)組合而成，多路合波光開關(110)包括一個1*N的多路光開關(112 )和由N個光分路器(111)組成的光分路器組，多路光開關(112)的輸入端連接有可調波長OTDR (120)，光分路器(111)的輸入端分別與多路光開關(112)的輸出端和光纜終端設備OLT的輸出端相連接，光分路器(111)的輸出端與主幹光纜相連接； 其自診斷識別裝置由設置在光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端(180)之間的各分支光纜上的波長濾波器(160)組合而成，每一分支光纜上的波長濾波器與其它分支光纜上的波長濾波器的波長不相同，且波長濾波器的波長範圍與自診斷控制裝置中的可調波長OTDR (120)的波長調整範圍相對應。
2.如權利要求I所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述的光分路器組由多組光分路器並聯而成，其輸入端對應連接有多個光纜終端設備0LT,其輸出端通過主幹光纜對應連接有多個光分配節點系統ODN所組成。
3.如權利要求I或2所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述光分路器(111)是光波分復用器。
4.如權利要求I或2所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述波長濾波器(160)工作帶寬採用通過光網絡系統業務信號和可調波長OTDR (120)中與之對應的測試信號的工作波段。
5.如權利要求I或2所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述波長濾波器(160)工作波長在1565nnTl700nm波長範圍中選擇。
6.如權利要求5所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述波長濾波器(160)工作波長間隔為50GHz或IOOGHz或200GHz或400GHz。
7.如權利要求5所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述波長濾波器(160)為插拔式波長濾波器。
8.如權利要求I或2所述的一種自診斷無源光網絡系統，其特徵在於 所述光接入網絡用戶終端(180)是光網絡單元ONU或者光網絡終端0NT。
專利摘要本實用新型公開了一種自診斷無源光網絡系統，包括依次連接的光纜終端設備OLT、主幹光纜(140)、光分配節點系統ODN、分支光纜(170)、光接入網絡用戶終端(180)，所述的光纜終端設備OLT與主幹光纜(140)之間設置有自診斷控制裝置，且對應地在所述的光分配節點系統ODN和光接入網絡用戶終端(180)之間的分支光纜上設置有自診斷識別裝置；採用本實用新型的無源光網絡系統，可以通過不同波長選定測試不同的ODN分支，從而將點到多點的測試轉換為點到點的測試，可以很準確的確定ODN分支的故障位置。
文檔編號H04Q11/00GK202488458SQ20122009729
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者餘磊, 周治柱, 喻傑奎, 夏曉文, 羅清, 胡強高 申請人:武漢光迅科技股份有限公司