Pon中的光網絡單元故障檢測方法、系統及光線路終端的製作方法

2023-05-29 16:49:06

專利名稱：Pon中的光網絡單元故障檢測方法、系統及光線路終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及無源光技術領域，尤其涉及一種PON(Passive OpticalNetwork 無源 光纖網絡)中的光網絡單元(ONU =Optical Network Unit)故障檢測方法、系統及一種光線 路終端(OLT =Optical Line Terminal)。
背景技術：
PON 指在 OLT 和 ONU 之間的光分配網絡(ODN =Optical DistributionNetwork) 中沒有任何有源電子設備，主要採用分光器、波分復用/解復用器等器件進行連接和交換。 PON可以根據具體需要，靈活地組成樹型、星型和總線型等拓樸結構，在光分支點不需要貴 重的有源器件，一般狀態下，一個OLT光口可以承載32至1 個0NU。因此，PON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、建網速度快和綜合建網成本低等 優點。PON的實際組網與測試應用中，在一個OLT光口承載多個ONU的狀態下，OLT到ONU 的下行方向採用廣播方式傳輸信號，ONU到OLT的上行方向採用分時通訊的方式傳輸信號。 當任一 ONU在非OLT分配給它的時間片時，該ONU中光模塊的發光處於關閉狀態，此時其他 ONU與OLT之間進行信號傳輸。如果某一 ONU光口因設備故障等原因未能及時關閉，光信號 在上行發送方向持續保持打開狀態，將會佔用光纖，從而導致OLT無法接收其它ONU上行傳 輸的信號，這種故障稱為長發光故障；狀態嚴重時，OLT可能認為其他ONU出現了掉線或者 其他狀況，對整個PON系統的信號傳輸和通訊質量造成很大影響。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種簡單易行、準確可靠的PON中的光網絡 單元故障檢測方法、系統及一種光線路終端。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種PON中的光網絡單元故障 檢測方法，用於實現光線路終端對至少一個光網絡單元的故障檢測，包括以下步驟比較步驟對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發光 而觸發的時間進行比較；判斷步驟根據比較結果判斷當前的PON中光網絡單元是否存在長發光故障。判斷步驟具體為如果所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光 網絡單元發光而觸發的時間之差處於一定的範圍，則當前的PON中光網絡單元存在長發光故障。比較步驟具體為採用復位信號對當前狀態下的光檢測信號進行復位後，採用時 鍾信號對所述光檢測信號被光網絡單元發光而觸發的時間進行採樣計數，並對得到的計數 值與正常狀態下得到的計數值進行比較。採樣計數的方式包括上升沿採樣、下降沿採樣或雙沿採樣。優選地，所述時鐘信號與所述復位信號同相。
採樣計數的時間起點為所述光檢測信號的復位時刻或復位結束時刻。如果所述復位信號的脈寬為2位元組、所述時鐘信號的頻率為155. 52MHz、且採樣計 數的時間起點為所述光檢測信號的復位結束時刻，則判斷步驟具體為如果當前狀態下得到的計數值為1，表明所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀 態下復位後，被光網絡單元發光而觸發的時間之差不小於2位元組，則當前的PON中光網絡單 元存在長發光故障；如果當前狀態下得到的計數值為3，表明所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀 態下復位後，被光網絡單元發光而觸發的時間之差小於1位元組，則當前的PON中光網絡單元 不存在長發光故障。進一步地，比較步驟之前還包括預設採樣時間區域的步驟；比較步驟還包括在所述採樣時間區域內對當前狀態下的光檢測信號進行多次採 樣計數，並對得到的多個計數值與正常狀態下得到的計數值進行比較的步驟。本發明還提供了一種PON中的光網絡單元故障檢測系統，包括至少一個光網絡單 元和用於對光網絡單元進行故障檢測的光線路終端，光線路終端包括比較控制模塊和故障 判斷模塊；比較控制模塊用於對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單 元發光而觸發的時間進行比較；故障判斷模塊用於根據所述比較控制模塊得到的比較結果判斷當前的PON中光 網絡單元是否存在長發光故障。進一步地，光線路單元還包括PON光模塊、復位模塊和時鐘發生模塊；PON光模塊用於輸出光檢測信號至所述比較控制模塊；復位模塊用於輸出復位信號至所述PON光模塊從而對所述光檢測信號進行復位；時鐘發生模塊用於輸出時鐘信號至所述比較控制模塊；比較控制模塊用於在當前狀態下利用所述時鐘信號對所述光檢測信號被光網絡 單元發光而觸發的時間進行採樣計數，並對得到的計數值與正常狀態下得到的計數值進行 比較。本發明的有益效果是，本發明能夠利用光檢測信號對PON中ONU的長髮光故障進 行準確地檢測判斷，避免了某些ONU的光口由於設備故障等原因未能及時關閉，導致OLT無 法接收其他ONU的上行光信號的問題，因此，保證了 PON系統的可靠性和數據傳輸的穩定 性。進一步地，本發明針對正常狀態下和故障狀態下光檢測信號差異較小的狀況，利 用採樣計數的方法對當前狀態下和正常狀態下光檢測信號被ONU發光而觸發的狀況進行 精確檢測和邏輯判斷，顯著提高了檢測的精確度和判斷的準確度。


圖1為本發明一種具體實施方式
的基於PON的光網絡單元故障檢測方法流程圖；圖2為本發明一種具體實施方式
的光檢測信號的比較時序圖；圖3為長發光故障狀態下與正常狀態下光檢測信號的比較示意圖；圖4為本發明一種具體實施方式
的基於PON的光網絡單元故障檢測系統框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。圖1提供了本發明的一種實施方式的PON中的ONU故障檢測方法，用於實現OLT 對至少一個ONU的故障檢測。具體包括以下步驟步驟SlOO 對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被ONU發光而觸發 的時間進行比較。PON系統中，OLT側的PON光模塊能夠接收來自至少一個ONU的上行光信號，且輸 出當前狀態下的光檢測信號(BRST_Det信號)來檢測是否有ONU向OLT發送上行光信號， BRST_Det信號在本質上相當於光突發檢測信號，OLT側的PON MAC(P0N控制器)提供復位 信號(RST信號)用於對BRST_Det信號進行復位。如圖2所示的比較時序圖，正常的業務 通訊中，0NU#1發光結束時刻起RST信號置1，此時觸發正常狀態下的BRST_Detl信號和長 發光故障狀態下的BRST_Det2信號在復位時刻置為低電平0 ；RST信號回0後，BRST_Detl 信號復位結束但保持置0，此後，PON在正常狀態下安排在該時隙發光的0NU#2發光且觸發 BRST_Detl信號回到高電平1 ；而BRST_Det2信號在RST信號回0後幾乎立即置1。具體地，RST信號置1時，無論是否有光信號，BRST_Detl信號和BRST_Det2信號都 置0 ；RST信號回0後，BRST_Detl信號和BRST_Det2信號能夠檢測是否有ONU向OLT發送 上行光信號，並在發現有上行光信號的時候置1，此後如果光信號結束，BRST_Detl信號或 BRST_Det2信號並不會回0。正常狀態下，0NU#1發光結束時刻與0NU#2的發光起始時刻之間的最小間隔為 4bytes (字節)，即RST信號上升沿起4bytes後，0NU#2發光觸發BRST_Detl信號置1 ；而 PON中某一 ONU出現長發光故障時，由於RST信號回0後BRST_Det2立即置1，使RST信號 的下降沿與BRST_Det2信號的上升沿幾乎重合。如圖3所示為放大後的長髮光故障狀態下的BRST_Det2信號與正常狀態下的 BRST_Detl信號的比較示意圖，RST信號的上升沿與BRST_Detl信號或BRST_Det2信號的 下降沿之間、RST信號的下降沿與BRST_Det2信號的上升沿之間都保持一定的延遲時間， 該延遲時間通常為PON光模塊內部晶片的輸出延遲時間，其原因為PON光模塊輸出的光檢 測信號一般為3. 3VTTL電平，輸出信號的上升、下降沿不夠陡峭，光口發送的參考時鐘為 155. 52MHz時，該延遲時間一般在3ns (此時Ibyte約等於6. 42ns)以內。本步驟實際上是把BRST_Det信號為0的時間與BRST_Detl信號為0的時間進行 比較。BRST_Det信號為0的時間，即BRST_Det信號復位後，被ONU發光而觸發的時間可通 過測量得出，BRST_Detl信號為0的時間，即BRST_Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的 時間可根據PON系統的發光時隙、延遲時間等參數計算得出。當然，也可採取間接的測量和 比較方式。實際上，RST信號回0的時刻與0NU#2發光的起始時刻之間的時間間隔一般也 很小，當RST信號的脈寬為2bytes時，BRST_Det2信號與BRST_Detl信號的上升沿之間的 時間間隔最小為2bytes，表明用於測量是否由ONU存在長發光故障的時間範圍很小，需要 精確的測量方法才能得出準確的判斷結果。為了對BRST_Det信號和BRST_Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的時間進行精 確地比較，本實施方式的一種測量方法為利用時鐘信號進行採樣計數，即對BRST_Det信號復位後，採用時鐘信號對BRST_Det信號被ONU發光而觸發的時間進行採樣計數，並對得 到的計數值與正常狀態下對BRST_Detl進行同樣的測量得到的計數值進行比較。為了便於 實施，採樣計數的時間起點可為BRST_Det信號的復位時刻或復位結束時刻，即RST信號的 上升沿或下降沿開始採樣計數，在BRST_Det信號的上升沿結束採樣計數。儘可能地，應該減小RST信號的脈寬，以留出足夠的檢測時間，且採用例如IOOMHz 以上的高頻時鐘信號對BRST_Det信號進行採樣計數，採樣計數的方式為通用的上升沿採 樣或下降沿採樣；如果採用例如100MHZ以下的低頻時鐘，則採樣計數的方式也可為上下沿 同時採樣，後一種方式對時鐘信號的佔空比要求較高，時鐘佔空比的變化，對測量的穩定性 會帶來一定的影響。優選地，採樣計數的時鐘信號的頻率與光口發送的參考時鐘的頻率相 同，或者是光口發送的參考時鐘的頻率的整數倍，使時鐘信號與RST信號同相的狀況下能 夠得到最精確的比較結果和判斷結果。步驟SlOl 根據比較結果判斷當前的PON中ONU是否存在長發光故障。該步驟中， 可將正常狀態下的BRST_Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的時間作為基準，對步驟SlOO 的比較結果進行判斷，以確定比較結果是否表明當前的PON中ONU存在發光故障。如果比較結果表明BRST_Det信號和BRST_Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的 時間之差處於一定的範圍，例如不小於一定的數值，說明BRST_Det信號並非由於安排在正 常時隙發光的ONU發光而置1，而是在RST信號回0後直接置1，則當前的PON中ONU必然 存在長發光故障。該範圍可為一個區域或者一具體值，理論上可根據PON系統的發光時隙和RST信 號的脈寬等參數計算得出，應該等於RST信號的下降沿與BRST_Detl信號的上升沿之間的 間隔時間，本實施方式中約為2bytes，即復位結束後應該還有2bytes或約13ns才能有ONU 發光，但實際應用中還應該考慮以上所說的PON光模塊內部晶片的輸出延遲時間延遲時 間，因此實際範圍遠小於這個數值。相反地，如果比較結果表明BRST_Det信號和BRST_Detl信號復位後，被ONU發光 而觸發的時間之差處於另一範圍，例如小於一定的數值，本實施方式中可取lbytes，則當前 的PON中ONU —定不存在長發光故障。如果BRST_Det信號和BRST_Detl信號復位後，被 ONU發光而觸發的時間之差位於以上所述的兩個範圍之間，則PON中的ONU可能存在長發光故障。例如一種實施方式中，如果光口發送的參考時鐘為155. 52MHz時，採用脈寬為2字 節的RST信號對BRST_Det信號和BRST_Detl信號進行復位、且採樣計數的時間起點為復位 結束時刻的情況下，BRST_Det信號和BRST_Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的時間之差 最大約為13ns。如果使用IOOMHz的時鐘信號進行採樣計數，採樣周期為10ns，由於BRST_ Det信號與RST信號的相位不固定，每次採樣時，採樣點相對於BRST_Det信號會發生漂移， 採樣計數得到的計數值會發生波動，有時如果採樣點不好甚至無法辨別出長發光故障，例 如當採樣點出現在RST信號回0之後3-4ns時，BRST_Det信號由於信號沿緩慢，還沒有完 全抬升到邏輯1的電平，而在下一採樣點，也就是IOns後，BRST_Det信號也可能被判斷為 邏輯1電平，並不能準確地發現ONU的長髮光故障。然而，如果採用優選的與RST信號同相、頻率為155. 52MHz的時鐘信號對BRST_Det 信號進行採樣計數，採樣周期約為6. 42ns,因與RST信號同相，故障狀態下和正常狀態下採樣計數得到的計數值相對固定，能較容易的得到區分，具體判斷方法為如果得到的計數值為1，而對正常狀態下的BRST_Detl信號進行同樣的採樣計數 得到的計數值為3，通過比較表明二者之間的差值為2，則BRST_Det信號與BRST_Detl信號 復位後，被ONU發光而觸發的時間之差不小於2bytes，則當前的PON中ONU —定存在長發光
故障；如果得到的計數值為3，而對正常狀態下的BRST_Detl信號進行同樣的採樣計數 得到的計數值為3，通過比較表明二者之間的差值為0，則BRST_Det信號與BRST_Detl信號 復位後，被ONU發光而觸發的時間之差小於lbytes，則當前的PON中ONU—定不存在長發光
故障；如果得到的計數值為2，而如果對正常狀態下的BRST_Detl信號進行同樣的採樣 計數得到的計數值為3，通過比較表明二者之間的差值為1，則BRST_Det信號與BRST_Detl 信號復位後，被ONU發光而觸發的時間之差介於Ibytes與2bytes之間，則當前的PON中 ONU不一定存在長發光故障。進一步地，比較之前還可根據具體需要預設採樣時間區域，例如取200ms，在該預 設的採樣時間區域內進行多次採樣，並對當前狀態下得到的多個計數值與正常狀態下得到 的計數值進行比較，同時還可設置多發RST信號。例如在預設的採樣時間區域內，如果得到的多個計數值中出現計數值為1的情 況，且沒有計數值為3，則該時間段內PON中必然存在ONU的長髮光故障。如果得到的多個計數值中出現計數值為3的情況，且沒有計數值為1，則該時間段 內PON中必然不存在ONU的長髮光故障。如果得到的多個計數值中計數值為1和為3的情況同時存在，且計數值為3的次 數明顯偏少，則存在ONU的長髮光故障，且此ONU在本時隙內工作正常。實際上，一段連續 的時間區域內，同時出現計數值為1和為3的情況、且計數值為1的次數明顯偏少的情況很 少出現，這種情況說明存在ONU的長髮光故障，且該ONU的故障狀態不穩定，時好時壞。進一步地，利用本實施方式提供的方法對PON中的ONU故障進行檢測後，如果發現 必然存在ONU的長髮光故障，或者可能存在ONU的發光故障，還可結合軟體判斷方法，逐個 關閉ONU側光口從而對存在長發光故障的ONU進行定位和進一步檢測。如圖4所示，本實施方式的PON中的ONU故障檢測系統包括至少一個ONU (光網絡 單元20)和用於對ONU進行故障檢測的OLT(光線路終端10)，OLT通過0DN(光分配網絡 30)與多個ONU實現連接和交互，OLT中還包括比較控制模塊11、故障判斷模塊12、PON光 模塊13、PON MAC(復位模塊14)和CLK (時鐘發生模塊15)。PON光模塊13用於從ODN中接收來自ONU的上行光信號，並提供BRST_Det信號以 及將其輸出至比較控制模塊11。復位模塊14實際上為PON MAC，用於輸出RST信號至PON光模塊13從而對BRST_ Det信號進行復位，為了儘可能地在復位結束後留出足夠的時間用於故障檢測，RST信號應 當具有較小的脈寬，例如取2bytes。CLK提供了用於進行採樣計數的時鐘信號，並將該時鐘信號輸出至比較控制模塊 11。為了實現精確地採樣計數和故障判斷，應當選用高頻時鐘，儘可能使時鐘信號與PON MAC輸出的RST信號同相，例如取時鐘信號的頻率為155. 52MHz。
比較控制模塊11用於對當前狀態下的BRST_Det信號和正常狀態下的BRST_Detl 信號復位後，被ONU發光而觸發的時間進行比較，並將比較結果提供給故障判斷模塊12。具 體地，比較控制模塊11用於利用時鐘信號對BRST_Det信號在復位後，被ONU發光而觸發的 時間進行採樣計數，並對得到的計數值與正常狀態下對BRST_Detl信號進行同樣的採樣計 數得到的計數值進行比較。 復位模塊14還用於輸出RST信號至比較控制模塊11，從而為其提供採樣計數的起 點時間，例如使比較控制模塊11取RST信號的上升沿或下降沿開始採樣計數，在BRST_Det 信號的上升沿結束採樣計數。故障判斷模塊12用於根據比較控制模塊11得到的比較結果判斷當前的PON中 ONU是否存在長發光故障，判斷方法如前述方法的步驟SlOl，如果BRST_Det信號和BRST_ Detl信號復位後，被ONU發光而觸發的時間之差處於一定的範圍，則當前的PON中ONU存在 長發光故障。具體地，比較控制模塊11和故障判斷模塊12可都設在一個PLD (programmable logic device 可編程邏輯器件)或者 EPLD (ErasableProgrammable Logic Device 可擦 除可編輯邏輯器件)中從而實現其功能。本發明能夠利用光檢測信號對PON中ONU的長髮光故障進行準確地檢測判斷，簡 單易行、可靠性好，避免了某些ONU的光口由於設備故障等原因未能及時關閉，導致OLT無 法接收其他ONU的上行光信號的問題，因此，保證了系統的可靠性和數據傳輸的穩定性。進 一步地，本發明針對正常狀態下和故障狀態下光檢測信號差異較小的狀況，利用採樣計數 的方法對當前狀態下和正常狀態下光檢測信號被ONU發光而觸發的狀況進行精確檢測和 邏輯判斷，顯著提高了檢測的精確度和判斷的準確度。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的 保護範圍。
權利要求
1.一種PON中的光網絡單元故障檢測方法，用於實現光線路終端對至少一個光網絡單 元的故障檢測，其特徵在於，包括以下步驟比較步驟對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發光而觸 發的時間進行比較；判斷步驟根據比較結果判斷當前的PON中光網絡單元是否存在長發光故障。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，判斷步驟具體為如果所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發光而觸發的 時間之差處於一定的範圍，則當前的PON中光網絡單元存在長發光故障。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，比較步驟具體為採用復位信號對當前狀態下的光檢測信號進行復位後，採用時鐘信號對所述光檢測信 號被光網絡單元發光而觸發的時間進行採樣計數，並對得到的計數值與正常狀態下得到的 計數值進行比較。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，採樣計數的方式包括上升沿採樣、下降沿 採樣或雙沿採樣。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，所述時鐘信號與所述復位信號同相。
6.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，採樣計數的時間起點為所述光檢測信 號的復位時刻或復位結束時刻。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，如果所述復位信號的脈寬為2位元組、所述 時鐘信號的頻率為155. 52MHz、且採樣計數的時間起點為所述光檢測信號的復位結束時刻， 則判斷步驟具體為如果當前狀態下得到的計數值為1，表明所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下 復位後，被光網絡單元發光而觸發的時間之差不小於2位元組，則當前的PON中光網絡單元存 在長發光故障；如果當前狀態下得到的計數值為3，表明所述光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下 復位後，被光網絡單元發光而觸發的時間之差小於1位元組，則當前的PON中光網絡單元不存 在長發光故障。
8.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，比較步驟之前還包括預設採樣時間區 域的步驟；比較步驟還包括在所述採樣時間區域內對當前狀態下的光檢測信號進行多次採樣計 數，並對得到的多個計數值與正常狀態下得到的計數值進行比較的步驟。
9.一種PON中的光網絡單元故障檢測系統，包括至少一個光網絡單元和用於對光網絡 單元進行故障檢測的光線路終端，其特徵在於，光線路終端包括比較控制模塊和故障判斷 模塊；比較控制模塊用於對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發 光而觸發的時間進行比較；故障判斷模塊用於根據所述比較控制模塊得到的比較結果判斷當前的PON中光網絡 單元是否存在長發光故障。
10.根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，光線路單元還包括PON光模塊、復位模塊 和時鐘發生模塊；PON光模塊用於輸出光檢測信號至所述比較控制模塊；復位模塊用於輸出復位信號至所述PON光模塊從而對所述光檢測信號進行復位； 時鐘發生模塊用於輸出時鐘信號至所述比較控制模塊；比較控制模塊用於在當前狀態下利用所述時鐘信號對所述光檢測信號被光網絡單元 發光而觸發的時間進行採樣計數，並對得到的計數值與正常狀態下得到的計數值進行比較。
11. 一種光線路終端，用於對PON中至少一個光網絡單元進行故障檢測，其特徵在於， 包括比較控制模塊和故障判斷模塊；比較控制模塊用於對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發 光而觸發的時間進行比較；故障判斷模塊用於根據所述比較控制模塊得到的比較結果判斷當前的PON中光網絡 單元是否存在長發光故障。
全文摘要
本發明公開了一種PON中的光網絡單元故障檢測方法和系統，以及一種光線路終端，用於實現光線路終端對至少一個光網絡單元的故障檢測，方法包括以下步驟比較步驟對光檢測信號在當前狀態下和正常狀態下復位後，被光網絡單元發光而觸發的時間進行比較；判斷步驟根據比較結果判斷當前的PON中光網絡單元是否存在長發光故障。本發明能夠對PON中光網絡單元的長髮光故障進行準確地判斷，保證了系統的可靠性和數據傳輸的穩定性。
文檔編號H04B10/08GK102098097SQ200910188918
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者薛峰, 齊建 申請人:中興通訊股份有限公司