光纖網絡傳感系統的製作方法

2023-05-07 03:33:31

專利名稱：光纖網絡傳感系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及分布式光纖傳感器，特別涉及基於無源光網絡(PON)的傳感系統。
背景技術：
下一代網絡(NGN)和下一代網際網路(NGI)，是一種可以提供各種業務的綜合開放式網 絡構架，是目前國際、國內通信領域研究的焦點和前沿課題之一，也是我國"十一五"中長 期科技規劃重點支持的方向，其中接入網技術和交換技術是NGN和NGI研究的重點。我國"光 進銅退"的趨勢正在加速，針對商業用戶的點對點的應用已日益普及，PON已成為FTTB、 FTTC、 FTT0、 FTTH (光纖接入技術，統稱為FTTx，包括Fiber to the building, Fiber to the curb, Fiber to the office, Fiber to the home)的最佳技術。目前主流的PON包括 Ethernet PON (簡稱EP0N)和Gigabit PON (簡稱GP0N)，其網絡拓撲結構如圖l所示，包括 一個0LT (光路終端)、 一個lXn分束器和n個0NU (光網絡單元)。其中每個ONU的所有通信 數據都需要OLT進行周轉。
光纖作為當今一種十分重要的通信傳輸媒質不僅可用於光通信信號的傳輸還同時具有光 傳感的功能，可以用於溫度、應力、振動等多個參數的高靈敏度檢測並能應用於安防探測( 如防火、防盜等)。分布式光纖傳感技術中光纖既是傳輸介質，又是傳感元件，它可以同時 獲得整個光纖長度上被測量參數的空間分布狀態和隨時間變化的信息。OTDR的英文全稱是 Optical Time Domain Reflectometer，中文意思為光時域反射儀。OTDR是利用光線在光纖 中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射進行各種相關參數探測的技術。包括相 位敏感光時土或反身寸計(Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer, 簡寫為小 -0TDR)技術、偏振光時土或反身寸計(Polarization Optical Time Domain Reflectometer, 簡寫為P0TDR)技術和布裡淵光時i或反射計(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer,簡寫為B0DTR， 一種應力敏感傳感器)技術。利用這些技術可以檢測出光纖 線路上各種參數的微小變化。目前已有的在P0N系統中融入0TDR技術的方案，無一例外是在 P0N的各個0NU分支中加入布拉格光纖光柵(FBG)以反射不同波長作為標記，並在接收端通 過WDM接收機進行分離。當某個分支產生斷裂時，該處將產生菲涅爾反射，同時該分支的FBG 反射光消失。因此，雖然採用了分布式傳感技術，但是都是在接收端統一對傳感雷射進行接 收和處理，由於各個分支的背向瑞利散射光重合在一起不能分離，且其傳感光源為寬帶光源，所以僅僅只能監測PON結構中的光纜故障，不能實現安防監測功能。其網絡結構如圖2所示

發明內容
本發明所要解決的技術問題，就是提供一種基于波分復用器(簡寫為WDM，特別是基於 低成本的稀疏波分復用器——CWDM)和分布式處理技術的光纖網絡傳感系統以克服現有技術 的不足。
本發明解決所述技術問題，採用的技術方案是，光纖網絡傳感系統，包括0LT、 WDM、分 束器、n個ONU分支以及雷射器和調製器，所述OLT發出的通信雷射與所述雷射器發射的傳感 雷射，通過一個WDM融合注入PON幹線傳輸到分束器分成n條支路；其特徵在於每條支路通 過一個WDM將通信雷射和傳感雷射分離，通信雷射進入ONU分支，傳感雷射通過散射光接收器 進入傳感網，所述散射光接收器與OTDR處理模塊連接，所述OTDR處理模塊與該支路的ONU連 接；所述n》2。
本發明的有益效果是，採用分布式處理，降低了複雜度和實時性的要求，通用於目前的 各種P0N結構，不會受到PON標準限制。有利於用戶的定製服務，用戶可以定製自己需要的功 能，減少了OLT處伺服器的負擔。具有更長的探測距離，而且可以同時用於多個ONU分支的探


圖1是P0N結構示意圖2是現有技術的P0N探測系統結構示意圖3是本發明實施例的示意圖。
具體實施例方式
本發明的光纖網絡傳感系統，包括OLT、 WDM、分束器、n個ONU分支以及雷射器和調製器 ，所述OLT發出的通信雷射與所述雷射器發射的傳感雷射，通過一個WDM融合注入PON幹線傳 輸到分束器分成n條支路；其特徵在於每條支路通過一個WDM將通信雷射和傳感雷射分離， 通信雷射進入ONU分支，傳感雷射通過散射光接收器進入傳感網，所述散射光接收器與OTDR 處理模塊連接，所述OTDR處理模塊與該支路的ONU連接；所述n》2。
具體的，所述散射光接收器採用環行器；
或，所述散射光接收器採用耦合器；
進一步的，所述雷射器為窄線寬雷射器，其發射的傳感雷射波長為入s，且與通信雷射 不在同一波段。更具體的，所述WDM為CWDM;
更進一步的，在WDM與環行器之間連接有光放大器。 實施例
如圖3所示，本例光纖網絡傳感系統包括OLT、 1Xn分束器、n個0NU、 n個環行器(出於 節約成本考慮，也可以採用5 : 5的耦合器代替環行器)、n個OTDR處理模塊、n + l個WDM以及 雷射器和調製器。因為選擇的雷射器發射的傳感雷射中心波長，與通信雷射相差很遠，如 EP0N的上/下行波長為1490/1310nm，可以選用窄線寬雷射器中心波長為1550nm，因此可以採 用CWDM直接分開通信雷射和傳感雷射，本例中的所有WDM均採用成本較低的CWDM。每個環行 器都通過光放大器與CWDM連接，能夠對光路傳輸產生的衰減進行補償。
雷射器產生的傳感雷射經過調製器調製後，在下行方向與OLT發出的通信雷射通過CWDM 融合，經過P0N幹線輸入lXn分束器，分束到各個分支。在每個分支接口，用一個CWDM將傳 感雷射和通信雷射分離，傳感雷射進入傳感網。傳感網通過ONU支持直接鋪設到用戶，以達 到分布式監測各種幹擾。光纖傳感信號處理部分(0TDR處理模塊)設在0NU處，背向瑞利散 射光經過A/D卡進行空間域到時間域的轉化，從而完成空間位置上的分布式監測任務。處理 後的信息再通過0NU的數據接口融合到0NU上行數據，傳輸到監控中心或伺服器，用於給用戶 提供增值服務。本發明可以有效的共享光纜資源和不改變原有通信構架，有很好的兼容性。
本例雷射器採用窄線寬、高穩定且低噪聲的低成本DFB (Distribute Feedback分布反饋 式)雷射器，具有高性能、低成本的特點。光源的線寬窄、相對強度噪聲低，中心波長為入 s，與通信雷射波長不在同一波段。傳感雷射的調製脈衝寬度為lns 10y s (對應入侵監測 精度為O. lm lkm)，重複頻率》100Hz (對應最大監控距離》100km)，被調製的光脈衝經 過CWDM與通信信號融合入PON中傳輸，到ONU後經CWDM解復用。由於經過無源的分束器分束以 及長距離的光纖衰減，傳感信號光可能需要放大後(單元數較少時可不用放大)送入到傳感 光纖，用以實現各種分布式傳感。背向瑞利散射光的處理，可以選擇O-OTDR、光強型 BOTDR，甚至可以選擇一定偏振態的雷射進行POTDR處理，根據不同的探測要求決定。每個 ONU分支的背向瑞利散射光分別進行處理，傳感分支互不影響，通過ONU提供的數據接口融合 到ONU上行傳輸，回傳到OLT進行監控及響應處理，在OLT處將各ONU單元的傳感信息融合供監 控部門使用或由運營商提供增值業務。
解決傳感信息上傳到控制中心有多種方法目前的PON (EP0N， GPON)在ONU側接入端能 提供100M/1000M乙太網接口，以及用於增值業務的E1/T1， RF視頻等數據接口。傳感信息從 0NU的E1/T1數據接口融合入上行通信數據，而控制中心從0LT的E1/T1提取光纖傳感信息進行監控。對於某些廠商的PON不提供用於增值業務的數據接口，我們可以為ONU處的數據處理模 塊配置一個MAC和IP位址，每個數據處理模塊當作一個獨立的設備。將傳感數據打包成以太 網幀，與正常的通信數據通過交換機融合入上行通信數據。
本發明不僅可以實現分布到用戶的安防探測，如防盜、防火等，利用傳感雷射同樣可以 進行網絡安全狀況監測，在0LT到0NU這段融合光路上，傳感雷射與光纖接入通信雷射共享光 纜，可以通過該傳感雷射傳輸狀態的測試來實現通信網絡的安全狀況分析。
權利要求
1.光纖網絡傳感系統，包括OLT、WDM、分束器、n個ONU分支以及雷射器和調製器，所述OLT發出的通信雷射與所述雷射器發射的傳感雷射，通過一個WDM融合注入PON幹線傳輸到分束器分成n條支路；其特徵在於每條支路通過一個WDM將通信雷射和傳感雷射分離，通信雷射進入ONU分支，傳感雷射通過散射光接收器進入傳感網，所述散射光接收器與OTDR處理模塊連接，所述OTDR處理模塊與該支路的ONU連接；所述n≥2。
2. 根據權利要求l所述的光纖網絡傳感系統，其特徵在於，所述散射 光接收器採用環行器。
3. 根據權利要求l所述的光纖網絡傳感系統，其特徵在於，所述散射 光接收器採用5 : 5的耦合器。
4. 根據權利要求l所述的光纖網絡傳感系統，其特徵在於，所述雷射 器為窄線寬雷射器，其發射的傳感雷射波長為入s，且與通信雷射不在同一波段。
5. 根據權利要求l所述的光纖網絡傳感系統，其特徵在於，所述WDM為CWDM。
6. 根據權利要求l所述的光纖網絡傳感系統，其特徵在於，在WDM與 環行器之間連接有光放大器。
全文摘要
本發明涉及分布式光纖傳感器，特別涉及基於無源光網絡(PON)的傳感系統。本發明針對現有傳感系統不能對各個OUN分支光路進行識別、探測的缺點，公開了一種基于波分復用器和分布式處理技術的光纖網絡傳感系統以克服現有技術的不足。本發明的技術方案是，在現有PON系統中利用ONU分支設置傳感網絡，進行分布式傳感雷射接收和處理，降低了複雜度和實時性的要求，通用於目前的各種PON結構，不會受到PON標準限制。本發明可以用於現有PON系統，增加安防探測功能。
文檔編號H04L12/28GK101321022SQ200810302890
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月22日 優先權日2008年7月22日
發明者冉曾令, 森 熊, 羅力偉, 饒雲江 申請人:電子科技大學