CN100558013C - 一种光纤网络的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤网络的监测装置及方法，在光纤网络的各个分支光路前端设置可过滤不同对应波长的光滤波器，并通过将各个不同的对应波长的光信号依次输入各个分支光路中，然后分析各个分支光路所反射的光信号，使具有分支光路的光纤网络上的每一个分支光路的个别状态可以被鉴别出来，用于解决光纤网络上进行光纤品质监测时，多分支光路相互干扰的问题。

Description

一种光纤网络的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种光纤网络，特别是一种可判断分支光路的个别状态的光纤网络的监测装置及方法。

背景技术

目前无源光网络(Passive Optical Network，PON)无疑是光接入网(OpticalAccess Network)中最热门的一项技术，但对于光纤品质的监控技术，仍旧无法突破。目前直接使用传统光时域反射仪(Optical Time-Domain Reflectometry，OTDR，为方便表示，以下用缩写表示)，会造成个别分支光路(Branch)之间难以分辨的问题，尤其在相近长度的分支光路鉴别上，受限于OTDR盲区(DeadZone)的影响，目前仍无法解决。这是因为OTDR所用来监测的光脉冲可以进入每一分支的光纤光路中，同样的，由每一光路所反射回的光波也将同时被光时域反射仪所接收，于是不同分支光路但距OTDR相同距离的反射光都会对OTDR的光接收器有所贡献，进而叠加在OTDR的轨迹(Trace)上，造成当其中一路光纤有事件(Event)发生，尤其当两光路长度相近时，使用传统监测技术无法分辨出该事件是发生于哪一分支光路上。

请参照图1所示，一种与无源光网络相似的具有多分支光路的光纤网络架构，其中在距头端3.07公里处使用一个1:2的分光器10，而距此分光器2.08公里处再使用一个1:8分光器20，输出端a至d分别连接0.42、1.54、1.67及2.45公里的分支光路，输出端e至h则不连接。在该网络的前端使用一个传统OTDR来测量该网络的光纤状态，如图2所示，显示OTDR测量所输出的路径图，路径2呈现出1:2分光器10的损耗，路径4则呈现1:8分光器20的损耗，输出端a至d光路的尾端也分别呈现在OTDR轨迹的路径5、6、7及8上。可见到所有的分支光路状态都叠加在同一路径图上，虽然光纤网络上所有的状况均能显示，但假若在其中一个分支光路上发生问题，传统上只能通过与原先无问题的轨迹进行对比，因为在状况点将造成该位置之后轨迹改变，且该改变将止于发生问题的分支光路终点。传统上对于分支光路的光纤状态监测目前为利用此方法，如美国专利号5187362。

但是，在这两个长度相近的光路上，如路径6与7这两处的OTDR轨迹，因OTDR的盲区限制影响，辨别两者已略有困难，若光路长度增加而必需使用更长脉冲的OTDR信号检测，盲区将增加，则无法分辨出1.54及1.67公里的两光路。当此两光路中的其中之一发生事件时，使用传统方法进行监测将无法区分出事件是发生在哪一光路上。另外，使用传统方式来监测，由于所有光路的反射光将叠加而表现在同一OTDR轨迹上，因此仍然无法测量出个别光路上光纤的特性，如传输损耗等，因此需要开发新的监测技术以解决分辨及鉴别能力的问题。

发明内容

本发明提供了一种光纤网络的监测装置及方法，可突破传统光时域反射仪的特性及物理上的限制，可使用在具有分支光路的光纤网络，用来区分个别分支光路的光纤状态，以大体上解决现有技术所存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光纤网络的监测装置，应用于具有多个分支光路的光纤的光纤网络上，所述光纤网络具有包含光线路终端与多个光网络终端的光网络终端设备，且光线路终端通过具有多个分支光路的光纤分别连接到各个光网络终端，光纤网络的监测装置包括有多个光滤波器与一可调式光时域反射仪(Tunable OTDR)，这些光滤波器分别设置于前述分支光路前端，且各个光滤波器可过滤不同对应波长的光信号，而可调式光时域反射仪则连接于光纤的分支光路的交叉点之前，用以依次输出具有各对应光滤波器波长的光信号至各个分支光路，并接收各批次的各个分支光路所反射的光信号，以供分析各批次光信号并判断各个分支光路的状况，当对应于其中之一所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断无损毁，而其余所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断有损毁，则判定对应于其中之一所述对应波长的光滤波器的分支光路有损毁。

所述的光纤网络的监测装置，还包含一分光器，设置在所述分支光路之前，用以将所述光信号分光输入所述分支光路。

所述的光纤网络的监测装置，还包含一光接收单元与一光传输单元，设置于所述光网络终端设备，分别用以接收与传送所述光信号。

所述的光纤网络的监测装置，还包含有一平面光波导，设置在所述分支光路之前，用以处理所述光接收单元与所述光传输单元所接收与传输的光信号。

所述的光纤网络的监测装置，还包含一光耦合器，用以将所述光线路终端与所述可调式光时域反射仪连接于所述光纤。

所述光耦合器为一波分多用耦合器。

所述可调式光时域反射仪内部设有一可调式激光光源。

另外，本发明也提供了一种光纤网络的监测方法，应用于具有多个分支光路的光纤的光纤网络上，所述光纤网络具有包含光线路终端与多个光网络终端的光网络终端设备，且光线路终端通过具有多个分支光路的光纤分别连接到各个光网络终端，此方法包含有下列步骤：设置一光滤波器于每一个前述各分支光路前端，这些光滤波器分别可过滤不同对应波长的光信号，可调式光时域反射仪依次输入具有每一对应波长的光信号至各分支光路，并使各光信号分别受到不同的光滤波器过滤，然后，可调式光时域反射仪依序接收不同对应波长的光信号通过各分支光路所反射的光信号，继而，分析前述反射的光信号，判断各所述分支光路的状况，当对应于其中之一所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断无损毁，而其余所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断有损毁，则判定对应于其中之一所述对应波长的光滤波器的分支光路有损毁。

所述的光纤网络的监测方法，还包括：

同时对于多个无源光网络进行监测的步骤，利用计算机控制光切换组件自动切换监测路径，并通过可调式光时域反射仪监测光纤网络的光纤状况。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的具有多分支的光纤网络架构图；

图2为现有技术的OTDR测量所输出的路径图；

图3为本发明第一实施例的光纤网络的监测装置的示意图；

图4A为本发明的第一实施例在正常状态下的光时域反射仪测量所接收的光信号的光功率曲线图；

图4B为本发明的第一实施例在事件发生时的光时域反射仪测量所接收的光信号的光功率曲线图，其中用可调式光滤波器调整光时域反射仪所输出的光信号的波长为对应路径A、C、D的对应波长；

图4C为本发明的第一实施例在事件发生时的光时域反射仪量测所接收的光信号的光功率曲线图，其中用可调式光滤波器调整光时域反射仪所输出的光信号的波长为对应路径B的对应波长；

图5为本发明的第二实施例的光纤网络的监测装置的示意图；及

图6为本发明的第三实施例所提供的光纤网络的监测装置的示意图。

其中，附图标记如下：

2～8、21～26      路径

10、20            分光器

a～h              输出端

30、40、60、70    光纤网络

31、45            光纤

32、46、64、71    分支光路

33、41            光线路终端

34、42            光网络终端

35、51            光滤波器

36、50、62        可调式光时域反射仪

37、49            分光器

38                可调式光滤波器

39                光时域反射仪

43                光接收单元

44                光传输单元

47                平面光波导

48                耦合器

61                计算机

63                光切换组件

具体实施方式

本发明所提供的光纤网络的监测方法，主要应用于具有多个分支光路的光纤的光纤网络上，如无源光网络，此光纤网络可具有包含有光线路终端(OLT)与多个光网络终端(ONT)的光网络终端设备，且光线路终端通过具有多个分支光路的光纤分别连接到各个光网络终端，通过将可过滤不同对应波长的光滤波器设置在光纤网络的每一分支光路前端，并利用依次输入具有每一对应波长的光信号到各个分支光路中，使各个光信号分别受到不同的光滤波器过滤，再依序将各分支光路所反射的光信号接收，然后，分析这些反射的光信号，即可判断光纤上各个分支光路的状况。

接着，请参阅图3，本发明一实施例公开的一种光纤网络的监测装置，其应用在具有多个分支光路32的光纤31的光纤网络30，此光纤网络30具有包含有光线路终端33(OLT)与多个光网络终端(ONT)34的光网络终端设备，且光线路终端33通过具有多个分支光路32的光纤31分别连接到各个光网络终端34，光纤网络的监测装置包含多个光滤波器35与可调式光时域反射仪36(Tunable OTDR)，每个光滤波器35分别可过滤不同对应波长的光信号，在此，可将一分光器37设置在每个分支光路32之前，用以将光信号分光输入各分支光路32中，而光滤波器35则分别设置在分光器37之后，即光纤网络30的每一分支光路32前端，可调式光时域反射仪36则连接在光纤31的各个分支光路32的交叉点之前，用以依次输出具有各对应波长的光信号到每个分支光路32中，并接收各批次的前述分支光路32所反射的光信号，以用于分析各批次光信号并判断各分支光路的状况。而此可调式光时域反射仪36可由光时域反射仪内部使用可调式激光光源实现，或可由可调式光滤波器(TunableOptical Filter)38与光时域反射仪(OTDR)39组成，将可调式光滤波器38装设于光时域反射仪39的输出端，通过可调式光滤波器38调整输出光信号的波长，使最后光时域反射仪39所输出的光信号的波长符合前述光滤波器35可过滤的对应波长，使符合对应波长的光滤波器35阻止光时域反射仪39所输出的光信号通过。

本发明的光纤网络的监测装置中，在不同分支光路32前加上可过滤不同对应波长的光滤波器35，且各个光滤波器35可过滤的波段在符合光时域反射仪39输出的光信号的波段内。由于光时域反射仪39所输出的光信号为一宽频谱光源，本实施例可使用较窄的可调式光滤波器38及多个光滤波器35应用在此光纤网络的监测装置中，调整可调式光滤波器38，使光时域反射仪39所输出的光信号的波长，对应个别分支光路32的光滤波器35可过滤的对应波长，则可使光时域反射仪39的光信号无法通过加上该对应波长光滤波器35的分支光路32，但其它加上非对应波长光滤波器35的分支光路32则可以通过。

如使用在内部使用可调式激光光源的可调式光时域反射仪36实现本方法，则同样可调整此可调式光时域反射仪36的输出的光信号的波长，对应个别分支光路32的光滤波器35可过滤的对应波长，则可使光时域反射仪39的光信号无法通过加上该对应波长光滤波器35的分支光路32，但其它加上非对应波长光滤波器35的分支光路32则可以通过。

譬如，在一个一分四的无源光网络上，分别在路径A、B、C、D使用可过滤对应波长分别为1610、1615、1620及1625nm波长的光信号的光滤波器，其中B与C的长度相近，如图4A所示，此为正常状态下，利用光时域反射仪测量所接收的光信号的光功率曲线图(即为光时域反射仪的轨迹图)，图中可见一分光器及路径A、B、C、D终端造成的曲线图变化，依次分别为路径21、22、23、24、25，当可调式光滤波器调整至1615nm时，光时域反射仪发出的光信号将无法通过路径B，但路径A、C、D可通过。如图4B与图4C所示，显示了本实施例在事件发生时的光时域反射仪测量所接收的光信号的光功率曲线图，此时若在路径B上有一事件(Event)发生，在光时域反射仪上将无法呈现，然而当可调式光滤波器调整光信号的波长对应到路径A、C、D的对应波长1610、1620、1625nm时，光时域反射仪的光信号都可通过路径B，光时域反射仪将会呈现该事件发生及发生位置26(如图4B所示)，再加上当可调式光滤波器调整于对应路径B的光信号的对应波长时，光时域反射仪表现无异状(如图4C)，可分析出问题是发生于路径B上。

另外，如图5所示，示出了本发明的第二实施例所提供的光纤网络的监测装置，可应用于无源光网络的实时性监测，是通过在如无源光网络的光纤网络40的光线路终端41与多个光网络终端42分别设有光接收单元43与光传输单元44来进行光信号的传输与接收，并在光线路终端41与多个光网络终端42内设置一平面光波导47，以处理由光接收单元43与光传输单元44所接收与传输的光信号，并在光纤45的多个分支光路46之前，更利用一波分多用(Wavelength Division Multiplexing；WDM)耦合器48，通过光纤45来连接光线路终端41与可调式光时域反射仪50，可将不同频谱成分的光信号引入各分支光路46中，本实施例也将多个光滤波器51设置于各分支光路46前端，即分光器49之后，而由于此光纤网络40中使用1.3、1.49及1.5μm波长的光信号，本实施例提出使用1.6μm波长的可调式光时域反射仪50光信号，使得利用光纤网络40进行数据传输的同时，可以进行实时性的监测。

如图6所示，本发明的第三实施例所提供的光纤网络的监测装置，可应用在同时对于多个无源光网络的监测作业，利用计算机61控制光切换组件(Optical Switch)63自动切换监测路径，并通过可调式光时域反射仪62监测光纤网络60或70的光纤状况，其中64、71分别为光纤网络60、70的分支光路，同理，也可连接多组光纤网络，通过监测路径的切换，利用单一个监测装置即可监测这些光纤网络上各个分支光路的状况，提高监测装置的使用效率。

综合上述，根据本发明所提供的光纤网络的监测装置及方法，在具有分支光路的光纤的光纤网络，将可以明确监测出不同分支光路的状况，并解决当任两个以上分支光路长度相近时，利用传统方法无法完全分辨的问题，并且，本发明除了可针对非实时性(non-on-line)的光纤网络监测，也可发展实时性(on-line)光纤网络的光纤状态监测技术，甚至可发展出多个光纤网络的光纤状态监测***。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种光纤网络的监测装置，应用于具有多个分支光路的光纤的光纤网络上，所述光纤网络具有包含光线路终端与多个光网络终端的光网络终端设备，且光线路终端通过具有多个分支光路的光纤分别连接到各个光网络终端，其特征在于，所述光纤网络的监测装置包括：

多个光滤波器，分别设置于所述分支光路前端，且每一所述光滤波器可过滤一不同对应波长的光信号；

一可调式光时域反射仪，连接于所述光纤的所述分支光路的交叉点之前，用以依次输出具有各所述对应波长的光信号到所述分支光路，并接收各批次的所述分支光路所反射的光信号，以用于分析各批次光信号并判断各所述分支光路的状况，当对应于其中之一所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断无损毁，而其余所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断有损毁，则判定对应于其中之一所述对应波长的光滤波器的分支光路有损毁。

2、根据权利要求1所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，所述可调式光时域反射仪包含一可调式光滤波器与一光时域反射仪，所述光时域反射仪用以输出所述光信号，所述可调式光滤波器设置在所述光时域反射仪之后，用以调整所述光信号的波长后输出。

3、根据权利要求1所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，还包含一分光器，设置在所述分支光路之前，用以将所述光信号分光输入所述分支光路。

4、根据权利要求1所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，还包含一光接收单元与一光传输单元，设置于所述光网络终端设备，分别用以接收与传送所述光信号。

5、根据权利要求4所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，还包含有一平面光波导，设置在所述分支光路之前，用以处理所述光接收单元与所述光传输单元所接收与传输的光信号。

6、根据权利要求1所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，还包含一光耦合器，用以将所述光线路终端与所述可调式光时域反射仪连接于所述光纤。

7、根据权利要求6所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，所述光耦合器为一波分多用耦合器。

8、根据权利要求1所述的光纤网络的监测装置，其特征在于，所述可调式光时域反射仪内部设有一可调式激光光源。

9、一种光纤网络的监测方法，应用于具有多个分支光路的光纤的光纤网络上，所述光纤网络具有包含光线路终端与多个光网络终端的光网络终端设备，且光线路终端通过具有多个分支光路的光纤分别连接到各个光网络终端，其特征在于，所述方法包含有下列步骤：

设置一光滤波器于每一个所述分支光路前端，所述光滤波器分别可过滤一不同对应波长的光信号；

可调式光时域反射仪依次输入具有所述每一对应波长的光信号至所述分支光路，并使所述光信号分别受到不同的各所述光滤波器过滤；

可调式光时域反射仪依序接收所述不同的对应波长的光信号通过所述分支光路所反射的光信号；

分析所述反射的光信号；以及

判断各所述分支光路的状况，当对应于其中之一所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断无损毁，而其余所述对应波长的反射光信号的光功率曲线判断有损毁，则判定对应于其中之一所述对应波长的光滤波器的分支光路有损毁。

10、根据权利要求9所述的光纤网络的监测方法，其特征在于，还包括：

同时对于多个无源光网络进行监测的步骤，利用计算机控制光切换组件自动切换监测路径，并通过可调式光时域反射仪监测光纤网络的光纤状况。

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