CN109617600A - 基于pon链路故障识别的探测脉冲波形自调试***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***和方法。该***包括光源模块、光源驱动模块、环形器、二维编码模块、光接收模块、数据采集卡和PC机。在方法上，本发明以软件控制检索波形为基础，寻找断路情况下与基准信号差异最大的检索波形作为最优波形，从而降低误判率，适应光纤链路的环境变化。

Description

基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***和方法
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，特别涉及了基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***和方法。
背景技术
随着人们对高速网络的需求急剧增加，无源光网络(PON)以其独特的组网和宽带优势已经成为最主流的宽带接入方式。伴随着网络用户数量快速增长，光纤链路的规模不断扩张，光网络链路的管理和故障检测的问题也日益突出。当前检测***大多利用高精度的OTDR构建，实现预防式检测，但是此***成本高，无法实时动态监测。
为了解决无源光网络光纤链路故障监测问题，基于二维光编码的PON链路故障监测与性能分析技术产生，该技术利用光检索脉冲，通过对终端反射信号进行分析，实时监控链路状态。但是目前该项技术中，只利用固定光源产生单一波形的检索脉冲进行探测。
由于反射的监测脉冲与检索脉冲的波形相关，不同波形的检索脉冲由于信号展宽等因素造成阈值算法不稳定，尤其在等距链路或相近距离链路存在的情况下，容易导致***误判，故单一光波难以适应广泛分布的光网络所处的实际环境，对于用户状态判别问题无法取得良好的效果。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明提供基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***和方法，适应光纤链路的环境变化，降低误判率。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***，包括光源模块、光源驱动模块、环形器、二维编码模块、光接收模块、数据采集卡和PC机；PC机的输出端经数据采集卡与光源驱动模块的输入端相连，光源驱动模块的输出端连接光源模块，光源模块发射的多波长检索脉冲信号从环形器的1端***入，并从环形器的2端***出，从环形器射出的多波长检索脉冲信号输入二维编码模块，二维编码模块通过波长组合输出多组用户监测信号，用户监测信号到达用户终端后反射，反射信号从环形器的2端***入，并从环形器的3端***出，从环形器射出的反射信号经光接收模块进行光电转换，转换后的电信号通过数据采集卡传输至PC机。
基于上述探测脉冲波形自调试***的探测脉冲波形自调试方法，包括以下步骤：
(1)在链路正常状态下，PC机通过数据采集卡向光源驱动模块发送波形驱动指令，光源驱动模块根据接收的波形驱动指令驱动光源模块发射预置波形的检索脉冲信号；
(2)数据采集卡采集链路正常状态下光接收模块采集的反射信号，并将其存储至PC机的存储器上；
(3)PC机通过对链路正常状态下的反射信号进行滤波处理，获取预置波形的基准信号；
(4)切换不同预置波形，重复步骤(1)-(3)，得到所有预置波形的基准信号；
(5)逐次切换预置波形，获取各信道检测数据，并进行断路判定；断路判定方法如下：
根据编码规则，包含某一波长λ的检索脉冲信号的反射信号包含所有用户终端信息，据此计算下式：
上式中，Pi(t)表示波长λ的基准信号在t时刻的信号值，Pi'(t)表示波长λ的反射信号在t时刻的信号值，T表示从基点到下一个基点之间的一个周期，i表示不同的预置波形；
每个波形预先设定了阈值Di′，若Di值大于阈值Di′，则判定为断路；
(6)当判定断路时，得到每个波形对应的Di值，选定Di值最大的波形作为最优波形；
(7)以选定的最佳波形进行巡检。
进一步地，所述预置波形包括高斯形、三角形、矩形、一级阶梯形、二级阶梯形和正弦形。
进一步地，在步骤(1)中，PC机通过串行通信向数据采集卡发送一组协议码，该协议码中包含波形参数，数据采集卡当检测到协议码停止位数据后，解码获取波形驱动指令。
进一步地，在步骤(5)中，若所有波形切换巡检一定时间后，仍未出现断路情况，则人为断开某一链路，间隔数秒接回。
采用上述技术方案带来的有益效果：
现有技术中的难点在于实际链路处于不同的环境中，由于温度、电磁场等因素的影响难免产生信号的改变，并且对于等距离链路故障判别，很难找到精准的阈值，造成单一的检索脉冲形状难以适应多变的环境，故障识别度低，判决效果差。而本发明以软件控制检索波形为基础，寻找断路情况下与基准信号差异最大的检索波形作为最优波形，从而降低误判率，适应光纤链路的环境变化。
本发明优化了由于环境改变而引起PON链路故障监测误判的概率，由于本发明并未提高实际运算量，故在不影响计算机运行速度的前提下实现检索脉冲的优化，实现用户实际状态的波形匹配。
本发明中利用串行通信及锁存技术可以实现利用软件平台控制光源的不同发光模式。由于检索脉冲的变化并不要求速率，故只需要一个数据通信口即可实现对光源模块的控制，而后根据不同波形下基准数据对链路进行判决，降低由于单一波形误判的概率。
附图说明
图1是本发明***组成框图；
图2是本发明方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出了基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***，如图1所示，包括光源模块、光源驱动模块、环形器、二维编码模块、光接收模块、数据采集卡和PC机。PC机的输出端经数据采集卡与光源驱动模块的输入端相连，光源驱动模块的输出端连接光源模块，光源模块发射的多波长检索脉冲信号从环形器的1端***入，并从环形器的2端***出，从环形器射出的多波长检索脉冲信号输入二维编码模块，二维编码模块通过波长组合输出多组用户监测信号，用户监测信号到达用户终端后反射，反射信号从环形器的2端***入，并从环形器的3端***出，从环形器射出的反射信号经光接收模块进行光电转换，转换后的电信号通过数据采集卡传输至PC机。
基于上述***，本发明提出了基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试方法，如图2所示，步骤如下：
步骤1：在链路正常状态下，PC机通过数据采集卡向光源驱动模块发送波形驱动指令，光源驱动模块根据接收的波形驱动指令驱动光源模块发射预置波形的检索脉冲信号。
实现步骤1的优选方案为，预置波形包括高斯形、三角形、矩形、一级阶梯形、二级阶梯形和正弦形。PC机通过串行通信I/O口向数据采集卡发送一组协议码，该协议码中包含波形参数，数据采集卡当检测到协议码停止位数据后，解码获取波形驱动指令。所述协议码格式如表1所示。
表1
步骤2：数据采集卡采集链路正常状态下光接收模块采集的反射信号，并将其存储至PC机的存储器上。
步骤3：PC机通过对链路正常状态下的反射信号进行滤波处理，获取预置波形的基准信号。
步骤4：切换不同预置波形，重复步骤:1-3，得到所有预置波形的基准信号。
步骤5：逐次切换预置波形，获取各信道检测数据，并进行断路判定。
实现步骤5的优选方案为，由于编码器反射回OLT端的信号未经过光纤主干链路，损耗极小，即反射波很大，可通过该波定位，作为时域基点。根据编码规则，包含某一波长λ的检索脉冲信号的反射信号包含所有用户终端信息，计算下式：
上式中，Pi(t)表示波长λ的基准信号在t时刻的信号值，Pi'(t)表示波长λ的反射信号在t时刻的信号值，T表示从基点到下一个基点之间的一个周期，i表示不同的预置波形。每个波形预先设定了阈值Di′，若Di值大于阈值Di′，则判定为断路。
若所有波形切换巡检一定时间后，仍未出现断路情况，则可以人为断开某一链路，间隔数秒接回。
步骤6：当判定断路时，得到每个波形对应的Di值，选定Di值最大的波形作为最优波形。在存在等距离链路的情况下，该最优波形可认为是在预置波形中断路引起最大变化量的波形，引起变化量较大可以为接下来具体判断故障链路提供更明显的判决阈值。
步骤7：以选定的最佳波形进行巡检。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.基于PON链路故障识别的探测脉冲波形自调试***，其特征在于：包括光源模块、光源驱动模块、环形器、二维编码模块、光接收模块、数据采集卡和PC机；PC机的输出端经数据采集卡与光源驱动模块的输入端相连，光源驱动模块的输出端连接光源模块，光源模块发射的多波长检索脉冲信号从环形器的1端***入，并从环形器的2端***出，从环形器射出的多波长检索脉冲信号输入二维编码模块，二维编码模块通过波长组合输出多组用户监测信号，用户监测信号到达用户终端后反射，反射信号从环形器的2端***入，并从环形器的3端***出，从环形器射出的反射信号经光接收模块进行光电转换，转换后的电信号通过数据采集卡传输至PC机。
2.基于权利要求1所述探测脉冲波形自调试***的探测脉冲波形自调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在链路正常状态下，PC机通过数据采集卡向光源驱动模块发送波形驱动指令，光源驱动模块根据接收的波形驱动指令驱动光源模块发射预置波形的检索脉冲信号；
(2)数据采集卡采集链路正常状态下光接收模块采集的反射信号，并将其存储至PC机的存储器上；
(3)PC机通过对链路正常状态下的反射信号进行滤波处理，获取预置波形的基准信号；
(4)切换不同预置波形，重复步骤(1)-(3)，得到所有预置波形的基准信号；
(5)逐次切换预置波形，获取各信道检测数据，并进行断路判定；断路判定方法如下：
根据编码规则，包含某一波长λ的检索脉冲信号的反射信号包含所有用户终端信息，据此计算下式：
上式中，Pi(t)表示波长λ的基准信号在t时刻的信号值，Pi'(t)表示波长λ的反射信号在t时刻的信号值，T表示从基点到下一个基点之间的一个周期，i表示不同的预置波形；
每个波形预先设定了阈值Di′，若Di值大于阈值Di′，则判定为断路；
(6)当判定断路时，得到每个波形对应的Di值，选定Di值最大的波形作为最优波形；
(7)以选定的最佳波形进行巡检。
3.根据权利要求2所述探测脉冲波形自调试方法，其特征在于，所述预置波形包括高斯形、三角形、矩形、一级阶梯形、二级阶梯形和正弦形。
4.根据权利要求2所述探测脉冲波形自调试方法，其特征在于，在步骤(1)中，PC机通过串行通信向数据采集卡发送一组协议码，该协议码中包含波形参数，数据采集卡当检测到协议码停止位数据后，解码获取波形驱动指令。
5.根据权利要求2所述探测脉冲波形自调试方法，其特征在于，在步骤(5)中，若所有波形切换巡检一定时间后，仍未出现断路情况，则人为断开某一链路，间隔数秒接回。
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