密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置的製作方法

2023-06-22 16:48:06 2

專利名稱：密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於密集波分復用系統切換裝置，特別是一種在密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置。
背景技術：
傳輸網，是通信網中最重要的基礎網絡，傳輸網的重點是發展光纖通信網絡，而光纜的建設是光纖通信網絡建成的基礎，目前在省 網、地區主幹光纜電路建設方面，主要建設具有電力系統特色的架空地線複合光纜(OPGW)或無金屬自承式光纜(ADSS)，並形成福建電力主幹DWDM+SDH光纖環網通信網絡。其中OPGW、ADSS的建設受到電力線路建設的限制，在一個方向一般只有一條光纜，而進城普通光纜則相反，由於投資較小，一個方向一般有多個不同路由的光纜。省網DWDM+SDH光纖環網通信網絡是以環形光纜為依託形成了環狀網絡結構，其所承載的SDH系統均以此形成了光纖自愈環網。然而上述光纜建設以及省網DWDM+SDH光纖環網通信網絡的不足之處在於I、省網DWDM+SDH光纖環網通信網絡受波分光鏈路本身只能應用2芯光纜的技術特點以及光纜線路較長的影響，使其集中表現出抗N-2故障的薄弱性，這種薄弱問題主要表現在A、各備用通信系統(主要是34M PDH數字微波和155M地區光網絡互連提供的2M通道)尚無法完全提供足夠的帶寬；B、當前網絡無法抗拒兩點中斷，存在波分節點失效的安全隱患，一旦出現波分節點實效，將導致這些站點的重要業務(電力生產和管理業務)信息無法送達省公司而帶來嚴重的後果。2、由於電力網絡的發展需要，這些OPGW常面臨電力線路檢修而中斷，有時需要隨電力線路進行開斷增加或改接到新的變電站，勢必造成某波分鏈路(一個復用段，即OTM段或Link、Span)中斷，導致所承載的SDH環形網絡自愈體系瓦解，成為鏈狀結構。比如這種狀態某省最嚴重發生在2007年的11月17日-12月28日，40天時間內發生OPGW與普通光纜的計劃開斷高達11次，累計時間接近100h。從2007年全年運行記錄來看，這樣的OPGW計劃開斷累計發生了 18次，累計時間接近127h。3、由於當前正處於城市快速發展期間，常出現架空光電纜需要改為埋地方式，也臨時將光纜剪斷，同時也會出現意外的光纜中斷(比如被超高車輛掛斷、被偷盜、電纜爆炸4、在波分環網光纜中斷案例中，OPGW的開斷是計劃性的，而城區光纜中斷多為不確定性，一旦環網光纜出現2處中斷時，必然出現兩中斷點之間遠離省公司的通信節點與省公司失去聯繫，造成大量業務通道中斷，影響到電力安全生產與企業管理。上述問題究其原因，密集波分系統到各個地調的城區光纜均有兩個方向，且只能利用這兩個方向的普通光纜，原因是波分系統兩設備間通過光放連接，只能接2芯尾纖。另夕卜，進城的普通光纜卻存在有多方向多路由的特性，卻無法同時提供給波分系統有效使用。
實用新型內容本實用新型的目的在於根據現有技術的不足之處而提供一種信息傳送安全、不中斷或者減小中斷時間的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置。本實用新型的目的是通過以下途徑來實現的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其結構要點在於，包括有一條備用光纖、第一光分路器、第一光功率監控模塊、光路自動保護模塊以及第一光開關模塊，第一光分路器以及第一光開關模塊依序串接在主用光纖線路中，第一光分路器的光信號輸出端通過第一光功率監控模塊與光路自動保護模塊連接，備用光纖連接到第一光開關模塊的開關端；其中光路自動保護模塊包括有比較處理單元和與其連接的基準單元，比較處理單元的輸入端與第一光功率監控模塊連接，觸發輸出端與第一光開關模塊連接，基準單元中存儲有設定的切換光功率值。所述第一光分路器從主用光纖線路中分離出部分光信號，該光信號傳送給第一光 功率監控模塊，光功率監控模塊經過計算處理，測得主用光纖線路的光功率數據，並傳送給光路自動保護模塊，光路自動保護模塊中的比較處理單元將測得的光功率數據與基準單元中存儲的切換光功率值進行比較，如果測得的光功率值在基準範圍內，則表示當前主用光纖線路通信正常，無需進行光路切換；如果測得的光功率值偏離了基準值範圍，則表示當前主用光纖線路通信出現故障，此時比較處理單元生成觸發指令，並通過觸發端發送給第一光開關模塊，由第一光開關模塊將開關端切換到備用光纖線路上。所述的備用光纖可以採用與主用光纖線路同向分布的各種普通光纜，以充分利用光纜資源。這樣，通過對主用光纖線路光功率的實時監控測量，獲取光功率值，並以此為依據判斷是否進行光路切換，實現了快速切換光路、保證通信的穩定、安全、消除節點失效的安全隱患，避免了環形網絡自愈體系瓦解，確保業務通道的暢通，減小了對用戶的影響，為電力安全生產提供了數據保證。本實用新型可以進一步具體為還包括有第二光分路器和第二光功率監控模塊，第二光分路器串接在備用光纖線路中，其主要分光路連接到第一開關模塊的開關端，另一分光路與第二光功率監控模塊連接，第二光功率監控模塊的數據輸出端與光路自動保護模塊中的比較處理單元的接收端連接。當主用光纖線路出現故障，第一光開關模塊切換到備用光纖時，光路自動保護模塊將通過第二光功率監控模塊對備用光纖進行監控，獲取備用光纖的光功率值，判斷該備用光纖的通信狀況，當主用光纖線路維護接通，可以根據監控數據對光纖線路進行再切換。所述的光功率監控模塊包括有依序連接的PIN光探測器、斬波穩零程控放大器、程控濾波器、A/D轉換器以及微處理器。所述的PIN是指矽面結型二極體，在P區和N區之間夾一層本徵半導體(或低濃度雜質的半導體)構造的晶體二極體。在光功率監控模塊中，光纖線路經過光分路器分離出來的部分光功率，由PIN光探測器檢測轉換為光電流，由後續斬波穩零程控放大器將電流信號轉換成電壓信號，即實現I / V轉換並放大，經程控濾波器濾除斬波附加分量及幹擾信號後，送至A / D轉換器，變成相應於輸入光功率電平的數位訊號，由微處理器(CPU)進行數據處理。CPU可根據注入光功率的大小自動設置量程狀態和濾波器狀態，同時可接受輸入指令，完成指定工作。所述的PIN光探測器可以選用新一代高速PIN光探測器，如型號為0PD-P-3-A-85-FP的光探測器。新一代高速PIN光探測器可覆蓋+23dBm至_50dBm的功率範圍，有效探測波長可到850nm至1700nm，採樣速度可達1ms，能夠快速判決出鏈路狀態，進而快速發出控制指令，實現快速光鏈路切換的效果，使用戶影響最小，達到不間斷業務的目的。 在光纖通信系統中，主要有兩種類型的光路模型，根據本實用新型的技術方案對該兩種光路模型進行闡述首先是I: I型的光路模型包括有第二光開關模塊，其控制端與光路自動保護模塊的觸發端連接，第二光開關模塊的輸入光路為一路，輸出光路為兩路，即主用輸出光路和備用輸出光路。在省網DWDM+SDH光纖環網通信網絡中，由於密集波分系統兩設備間通過光放連接，只能接2芯尾纖，因此都是一收一發的光路模式。在接收鏈路上，當主用光纖線路故障，通過光纖自動切換裝置切換到備用光纖後，其發送鏈路也應當切換到備用光纖上進行傳輸，因此通過第二光開關模塊實現對發送鏈路的切換，其切換觸發信號由光纖自動保護模塊提供。這樣，I: I型光路模型中，在發送端用光纖自動切換裝置對發送光通道進行路由選擇，被保護光信號只能沿著主用光纖(也稱為工作光纖)或者備用光纖(或者稱為保護光纖)傳送(選發)。在接收端同樣用光纖自動切換裝置對主用光纖和備用光纖的光信號進行選擇接收(選收)，為了保證接收通道和發送通道能夠保持一致，當工作光纖發生故障的時候，發送端和接收端應同時切換到主用光纖(備用光纖)。即1:1型光纖自動切換技術的工作模式是選發選收模式，收和發任意一端斷時收和發一起切換。第二種是1+1型的光路模式包括有第三光分路器，其輸入端連接光路發送端，分離後的光信號分別連接主用光纖和備用光纖。由於1+1型光路模式的發送端採用光分路器(Splitter)對光信號進行分離，通常採用50 :50光分路器(在實際應用中由於主用光纖和備用光纖路由不同，可以採用不同分光比的光分路器)，分離後的光信號分別在主用光纖和備用光纖傳送(並發)。在接收端光纖採用光通道選擇器件對主用光纖和備用光纖的光信號進行選擇(選收)。當主路由發生故障的時候，接收端自動選擇從備用光纖接收。即1+1型光纖自動切換技術的工作模式是並發選收模式(雙發選收)，切換時1+1是發端斷只切換發端。1+1光路模型要比I :1光路模型切換時間快，但都滿足<50ms (ITU-T標準)；區別在於1、1+1的主要缺點是插入損耗較1:1大，客觀上較大地降低了原有光鏈路的功率富餘度，由於在工程設計上，一般光路的冗餘度為3dB到5dB，因此適用範圍較窄。而I :1能保證光鏈路始終工作在同一根光纜上(收發同纜)，對於一些特殊用戶，如電力系統中的電流差動保護信息，有特別適用的地方。2、1 :1光鏈路自動切換系統，可方便通過備用光路進行傳送網管信息，而1+1則無法實現，只能採用外置式獨立通道進行網管通信傳送。3、同時1+1光纖自動切換設備收發光路難以保證在同一光纜路由上，對系統的設計模型影響較大，因此I :1型光路模型為優選技術方案。[0030]綜上所述，本實用新型提供了一種密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，根據光功率監控模塊提供的光功率監測數據作為切換開關的判斷依據，提供備用光纖，在主用光纖出現故障時，能夠自動切換到備用光纖上，實現了快速切換光路、保證通信的穩定、安全、消除節點失效的安全隱患，避免了環形網絡自愈體系瓦解，確保業務通道的暢通，減小了對用戶的影響，為電力安全生產提供了數據保證。

圖I所示為本實用新型所述的1:1型密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置的光路結構示意圖，RUTl分別為主用光纖收發線路，R2、T2分別為備用光纖收發線路。圖2所示為本實用新型所述1+1型密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置的光路結構示意圖，R1、Tl分別為主用光纖收發線路，R2、T2分別為備用光纖收發線路。圖3所示為本實用新型所述密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置的工作原理結構示意圖，以1:1型為例。下面結合實施例對本實用新型做進一步描述。
具體實施例最佳實施例參照附圖I和附圖2，密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，包括有主用光纖、備用光纖，第一光分路器、第二光分路器、第一光功率監控模塊、第二光功率監控模塊、光路自動保護模塊以及第一光開關模塊。其中第一光分路器以及第一光開關模塊依序串接在主用光纖線路中，第一光分路器的光信號輸出端通過第一光功率監控模塊與光路自動保護模塊連接；第二光分路器串接在備用光纖線路中，其主要分光路連接到第一開關模塊的開關端，另一分光路與第二光功率監控模塊連接，第一光功率監控模塊和第二光功率監控模塊分別通過光路自動保護模塊連接到第一光開關模塊上。參照附圖1，在1:1型光路模型中，還包括有第二光開關模塊，其控制端與光路自動保護模塊的觸發端連接，第二光開關模塊的輸入光路為一路，輸出光路為兩路，即主用輸出光路和備用輸出光路。參照附圖2，在1+1型光路模型中，還包括有第三光分路器，為一種50:50的分路器，其輸入端連接光路發送端，分離後的光信號分別連接主用光纖和備用光纖。圖I和圖2中，粗線為光路，細線為電路。參照附圖3，光功率監控模塊包括有依序連接的PIN光探測器、斬波穩零程控放大器、程控濾波器、A/D轉換器以及微處理器。光路自動保護模塊包括有比較處理單元和與其連接的基準單元，比較處理單元的輸入端與第一光功率監控模塊連接，觸發輸出端與第一光開關模塊連接，基準單元中存儲有設定的切換光功率值。以上各模塊均可採用市售的電路模塊或者光路模塊，特別的是PIN光探測器，需要選用新一代高速PIN光探測器。工作原理參見實用新型內容所述。本實用新型所述的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置還有以下輔助模塊，(附圖中未不意)I、掉電保護模塊。當光纖自動切換裝置掉電(指電路部分失電)時系統是不會斷開、通信的，並保持在原有路由工作，當裝置加電時光路同樣不會改變它原有的路由繼續工作。2、面板控制及指示部分。用戶可以通過面板的按鍵進行手動光路切換、自動光路切換模式的選擇。指示部分顯示工作模式狀態、監控光功率指示狀況、告警狀態、切換提示和光路的連接情況。3、串口、網口控制部分。用戶可以通過串口、網口設置切換光功率值，監測主備通道上的在線光功率情況。還可以通過串口、網口設置保護系統是工作在手動切換模式還是自動切換模式狀態，並可以用實時顯示實時監控設備通道的光功率的狀況，並顯示當前主備通道的工作狀態等。4、光通信模塊。對於1:1型自動光切換技術的設備，可採用帶內模式進行傳輸網絡管理信息傳送，通過備用纖芯資源實現主備光纜的實時監測。光纖自動切換裝置對密集波分系統的影響分析，也就是光纖自動切換裝置在密集波分復用系統中應用時所要解決的技術難點還包括 I、在光鏈路上增加光纖自動切換系統，對原有系統產生了一定的影響，這主要體現在設備固有插入衰耗，增加了原有鏈路的鏈路總衰耗，因此降低了收信冗餘度，致使原有的收信功率下降。在5年的測試分析中，發現只要鏈路衰耗仍然在設計模型內，就可以直接延用原有的設計模型。一旦收端的光接收功率過低時，則應該採用EDFA進行信號放大，在功率上使之滿足。2、由于波分系統是採用單模光纖傳輸作為傳輸媒介的，單模光纖的色散主要是材料色散、波導色散和折射剖面色散。在密集波分系統模型設計中，材料色散是最重要的影響因素，在IOGbps及以上光鏈路超過60公裡時，開始使用色散補償模塊，對於超大容量的通信系統，考慮使用帶有斜率色散補償的功能模塊。波分鏈路在增加光纖自動切換設備以後，由於其具備透明傳輸特性，因此並不增加材料色散，說明具備應用光纖自動切換技術的條件。對于波導色散，由於工程中實際只有一種模式(基模LP01)，只需考慮傳播常數隨之變化而產生的群速之差使脈衝展寬的現象。波分鏈路在增加光纖自動切換設備以後，由於其具備透明傳輸特性，傳播常數不受影響，因此波導色散也與原模型一樣，使得波分鏈路具備應用光纖自動切換技術的條件。本實用新型未述部分與現有技術相同。
權利要求1.密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其特徵在於，包括有一條備用光纖、第一光分路器、第一光功率監控模塊、光路自動保護模塊以及第一光開關模塊，第一光分路器以及第一光開關模塊依序串接在主用光纖線路中，第一光分路器的光信號輸出端通過第一光功率監控模塊與光路自動保護模塊連接，備用光纖連接到第一光開關模塊的開關端；其中光路自動保護模塊包括有比較處理單元和與其連接的基準單元，比較處理單元的輸入端與第一光功率監控模塊連接，觸發輸出端與第一光開關模塊連接，基準單元中存儲有設定的切換光功率值。
2.根據權利要求I所述的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其特徵在於，還包括有第二光分路器和第二光功率監控模塊，第二光分路器串接在備用光纖線路中，其主要分光路連接到第一開關模塊的開關端，另一分光路與第二光功率監控模塊連接，第二光功率監控模塊的數據輸出端與光路自動保護模塊中的比較處理單元的接收端連接。
3.根據權利要求I或2所述的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其特徵在於，所述的光功率監控模塊包括有依序連接的PIN光探測器、斬波穩零程控放大器、程控濾波器、A/D轉換器以及微處理器。
4.根據權利要求I所述的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其特徵在於，包括有第二光開關模塊，其控制端與光路自動保護模塊的觸發端連接，第二光開關模塊的輸入光路為一路，輸出光路為兩路，即主用輸出光路和備用輸出光路。
5.根據權利要求I所述的密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其特徵在於，包括有第三光分路器，其輸入端連接光路發送端，分離後的光信號分別連接主用光纖和備用光纖。
專利摘要本實用新型涉及一種用於密集波分復用系統切換裝置，特別是一種密集波分復用系統中的光纖自動切換裝置，其結構要點在於，包括有一條備用光纖、第一光分路器、第一光功率監控模塊、光路自動保護模塊以及第一光開關模塊，第一光分路器以及第一光開關模塊依序串接在主用光纖線路中，第一光分路器的光信號輸出端與通過第一光功率監控模塊與光路自動保護模塊連接，備用光纖連接到第一光開關模塊的開關端。優點在於，實現了快速切換光路、保證通信的穩定、安全、消除節點失效的安全隱患，避免了環形網絡自愈體系瓦解，確保業務通道的暢通，減小了對用戶的影響，為電力安全生產提供了數據保證。
文檔編號H04J14/02GK202488457SQ20112055760
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者施加輪, 林偉棟, 林福國, 趙群 申請人:福建省電力信息通信有限公司