專利名稱：用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光無源網(wǎng)絡(luò)，特別是涉及用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀。
背景技術(shù)：
目前的接入技術(shù)中，PON (光無源網(wǎng)絡(luò))是最為受到關(guān)注的。隨著用戶規(guī)模 的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的可靠性變得非常重要。在主干光纖鏈路上的保護(hù)和光網(wǎng)絡(luò)終端 (OLT)設(shè)備的故障恢復(fù)尤其重要。傳統(tǒng)的光纖保護(hù)設(shè)備是基于SDH (Synchronous Digital Hierarchy,同步數(shù)字系 列)設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖保護(hù)。SDH設(shè)備中光收發(fā)模塊在無論任何時(shí)候只要工作正 常，不管有沒有信息傳送都是有光輸出的，傳統(tǒng)的光纖保護(hù)儀可以根據(jù)這個(gè)探測經(jīng) 過主干光纖后的光功率來判定光纖是否工作正常，如果探測到的光功率小于閾值， 那么就判定光纖鏈路出現(xiàn)故障，并且同步切換倒備用光纖。和傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)不 一樣，PON網(wǎng)絡(luò)是單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，OLT對(duì)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的訪問 是時(shí)分復(fù)用的機(jī)制。ONU對(duì)OLT傳送數(shù)據(jù)采用突發(fā)的方式。在網(wǎng)絡(luò)的下行方向 OLT是類似SDH設(shè)備進(jìn)行常發(fā)光狀態(tài)，在上傳方向ONU往OLT傳輸是基于突 發(fā)模式，就是說存在一定的時(shí)間區(qū)域中沒有光信號(hào)，在這段時(shí)間上如果采用傳統(tǒng)的 光線保護(hù)儀進(jìn)行PON網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)，由于傳統(tǒng)的光線保護(hù)儀沒有探測到光信號(hào)會(huì)誤 以為光纖故障并切換到備用光纖，從而造成故障誤判。另外由于PON網(wǎng)絡(luò)中ONU 的光信號(hào)在經(jīng)過l: X如(h 32)的分路器后，其光信號(hào)衰減嚴(yán)重，因此光纖線路保 護(hù)儀需要具有更加靈敏的探測和電路放大功能。由于PON網(wǎng)絡(luò)的OLT的特性，需要對(duì)OLT設(shè)備進(jìn)行備份，當(dāng)OLT主設(shè)備 出現(xiàn)故障時(shí)候，光纖線路保護(hù)儀需要將光鏈路切換到備用的OLT設(shè)備中，保證網(wǎng) 絡(luò)的正常運(yùn)行。圖1為傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SDH設(shè)備的保護(hù)方案。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供用于保護(hù)光無 源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線 路保護(hù)儀，其特征在于，包括備用光纖輸入端、主光纖輸入端、光開關(guān)矩陣、 微處理器、AD采樣單元、備用光纖輸出端、主光纖輸出端，所述的光開關(guān)矩 陣、微處理器、AD采樣單元依次連接，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別連接有光處理單元，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別通過光處理單元與光開關(guān)矩陣及AD采樣單元連接，所述的備用光纖輸入端、備用光纖輸 出端分別與光開關(guān)矩陣連接，所述的光處理單元將大部分光信號(hào)傳送給光開關(guān) 矩陣，并將剩余光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、1/V轉(zhuǎn)換及放大后傳送給AD采樣單元， 所述的微處理器控制AD采樣單元進(jìn)行采樣及分析，并控制光開關(guān)矩陣進(jìn)行光 路切換。所述的光處理單元均包括光分路器、光電轉(zhuǎn)換單元、1/V轉(zhuǎn)換及放大單元， 所述的光分路器的高光強(qiáng)輸出端與光開關(guān)矩陣連接，低光強(qiáng)輸出端與光電轉(zhuǎn)換 單元的輸入端連接，所述的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸 入端連接，所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出端與AD采樣單元連接。所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別與各自的光處理單元的光分路器 連接。所述的光處理單元還包括濾波器，所述的1/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出端與 濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與AD采樣單元連接。所述的AD采樣單元連接有參考電壓模塊，該模塊為AD采樣單元提供參 考電壓。所述的AD采樣單元包括多通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所述的光分路器為光分比95%/5%的光分路器，其95%光強(qiáng)的輸出端與光 開光矩陣連接，5%光強(qiáng)的輸出端與光電轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接。所述的光電轉(zhuǎn)換單元包括PIN管，該P(yáng)IN管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。 所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元包括斬波器穩(wěn)零程控放大器。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1. 當(dāng)OLT遭遇斷電或者其他故障時(shí)候，本發(fā)明設(shè)備能夠自動(dòng)探測并切換到 備用的OLT中，同時(shí)光路也實(shí)行自動(dòng)切換。2. 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只需要一個(gè)設(shè)備，并可以還在中心機(jī)房中，節(jié)省成本，方便管理。3. 加入濾波器模塊能夠提高采樣精度和探測靈敏度，能夠探測到由ONU經(jīng) 過1x32分路器的發(fā)出的微弱的光信號(hào)。4. 采用內(nèi)部計(jì)時(shí)，自動(dòng)等待數(shù)個(gè)ONU時(shí)隙來判別光纖故障還是由于ONU的 突發(fā)功能導(dǎo)致的光強(qiáng)變化。5. 本發(fā)明重點(diǎn)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中核心部分OLT和主干光纖，忽略每個(gè)終端ONU的 保護(hù)，使網(wǎng)絡(luò)簡單同時(shí)成本更加低廉，容易被推廣和使用。


圖1為傳統(tǒng)的SDH設(shè)備的保護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的使用示意圖；其中l(wèi)一備用光纖輸出端，2 —主光纖輸出端，3 —光分路器，4一PIN管， 5 —斬波器穩(wěn)零程控放大器，6 —濾波器，7 —參考電壓模塊，8 — AD采樣單元， 9一濾波器，IO —斬波器穩(wěn)零程控放大器，ll一PIN管，12 —光分路器，13 —微 處理器，14一光開關(guān)矩陣，15 —備用光纖輸入端，16 —主光纖輸入端。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖2、圖3所示，用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，包括備用光 纖輸入端15、主光纖輸入端16、光開關(guān)矩陣14、微處理器13、 AD采樣單元8、 備用光纖輸出端1、主光纖輸出端2，所述的光開關(guān)矩陣14、微處理器13、 AD 采樣單元8依次連接，所述的主光纖輸入端16、主光纖輸出端2分別連接有光 處理單元，所述的主光纖輸入端16、主光纖輸出端2分別通過光處理單元與光 開關(guān)矩陣14及AD采樣單元8連接，所述的備用光纖輸入端15、備用光纖輸 出端1分別與光開關(guān)矩陣14連接，所述的光處理單元將大部分光信號(hào)傳送給光開關(guān)矩陣，并將剩余光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、1/V轉(zhuǎn)換及放大后傳送給AD采 樣單元，所述的微處理器控制AD采樣單元進(jìn)行采樣及分析，并控制光開關(guān)矩 陣進(jìn)行光路切換。所述的光處理單元均包括光分路器、光電轉(zhuǎn)換單元、1/V轉(zhuǎn)換及放大單元， 所述的光分路器的高光強(qiáng)輸出端與光開關(guān)矩陣連接，低光強(qiáng)輸出端與光電轉(zhuǎn)換 單元的輸入端連接，所述的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸 入端連接，所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出端與AD采樣單元連接；所述的 主光纖輸入端、主光纖輸出端分別與各自的光處理單元的光分路器連接；所述 的光處理單元還包括濾波器，所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出端與濾波器的 輸入端連接，濾波器的輸出端與AD采樣單元連接；所述的AD采樣單元連接 有參考電壓模塊，該模塊為AD采樣單元提供參考電壓；所述的AD采樣單元 包括多通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述的光分路器為光分比95%/5%的光分路器，其 95%光強(qiáng)的輸出端與光開光矩陣連接，5%光強(qiáng)的輸出端與光電轉(zhuǎn)換單元的輸 入端連接；所述的光電轉(zhuǎn)換單元包括PIN管，該P(yáng)IN管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信 號(hào)；所述的1/V轉(zhuǎn)換及放大單元包括斬波器穩(wěn)零程控放大器。部件h設(shè)備的光纖輸出口 OUT2，連接備用的OLT的設(shè)備。 部件2:設(shè)備的光纖輸出口 OUTl，連接主OLT的設(shè)備。 部件3、 12:分光比為95%/5%的光分路器，其95%光強(qiáng)的輸出端口連接 光開關(guān)矩陣。5%的光輸出端口連接部件4光電轉(zhuǎn)換管。部件4、 11:光電轉(zhuǎn)換管PIN管，主要作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。 部件5、 10:斬波穩(wěn)零程控放大器，主要作用是將PIN管的電流信號(hào)放大， 并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。部件6、 9:濾波器，其作用是將斬波穩(wěn)零程控放大器的輸出電壓進(jìn)行過濾， 除去千擾的非信號(hào)電平。部件7:參考電壓模塊，其作用是為數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供參考電壓。部件8: AD采樣多通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其作用將模擬信號(hào)采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。部件13:微處理器，其作用控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，并對(duì)采樣的光信號(hào)進(jìn)行分析，控制光開關(guān)矩陣進(jìn)行光路切換。部件14:光開關(guān)矩陣，其作用通過電信號(hào)進(jìn)行控制光路的切換。 部件15:設(shè)備的光纖輸入口 OUT2，連接備用光纖。部件16:設(shè)備的光纖輸入口 OUTl，連接主干光纖。使用本發(fā)明的光纖鏈路保護(hù)設(shè)備為PON系統(tǒng)提供兩種保護(hù)，同時(shí)在成本上低于現(xiàn)有的技術(shù)。PON網(wǎng)絡(luò)中的故障主要有OLT的故障，光纖斷裂，ONU故障。其中OLT 的故障和主干光纖的斷裂都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常工作。一般情況下，主OLT和備用OLT存放在不同的地方，而且分別的電源系 統(tǒng)供電。主干光纖和備用光纖都是走不同的路徑，以保證系統(tǒng)的安全。光纖線 路保護(hù)儀和主OLT放在一起，使用同一個(gè)電源系統(tǒng)供電。當(dāng)出現(xiàn)掉電情況， 本發(fā)明的光纖線路保護(hù)儀會(huì)自動(dòng)將光纖鏈路切換到備用OLT中。本發(fā)明的光纖線路保護(hù)儀能夠發(fā)現(xiàn)主OLT故障并及時(shí)自動(dòng)切換到備用 OLT設(shè)備；能夠發(fā)現(xiàn)主干光纖故障，并及時(shí)切換到備用光纖中。如圖3，使用過程如下-1. 在正常工作的狀態(tài)下，主OLT的光發(fā)送模塊是常發(fā)光的，光信號(hào)從本 發(fā)明的光纖鏈路保護(hù)模塊的0UT1 口進(jìn)入，被光分路器分成95%和5%兩個(gè) 部分，其中5%的光信號(hào)被光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)成電信號(hào)經(jīng)過放大和處理，以及數(shù) 模轉(zhuǎn)換進(jìn)入微處理器。微處理器會(huì)用當(dāng)前的光信號(hào)值和客戶預(yù)先設(shè)定的閾值做 比較，如果當(dāng)前的光信號(hào)值大于閾值，設(shè)備認(rèn)為主OLT工作，設(shè)備就選定0UT1 這個(gè)端口。在輸入端，設(shè)備開機(jī)時(shí)后默認(rèn)為連接主干光纖鏈路。當(dāng)主干光纖工作正常 的時(shí)候，和OLT類似ONU的部分光信號(hào)強(qiáng)度通過IN1 口被光電轉(zhuǎn)換和采樣 進(jìn)入微處理器，微處理器器會(huì)判讀當(dāng)前的ONU的光強(qiáng)和閾值比較，如果大于 閾值，就認(rèn)為在IN1端口的主干光纖工作正常。在ONU的采樣中，微處理器 會(huì)實(shí)行一段時(shí)間的定時(shí)進(jìn)行光功率的平均，來規(guī)避由于ONU的突發(fā)導(dǎo)致光信 號(hào)強(qiáng)度的變化帶來誤判。當(dāng)微處理器確定0UT1端口和IN1端口工作正常的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的光 開關(guān)矩陣將2個(gè)光路連接一起，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。2. 當(dāng)主OLT設(shè)備出現(xiàn)故障，其輸出光強(qiáng)變?nèi)趸蛘呦?，微處理器?jīng)過光電轉(zhuǎn)換和采樣電路得到的光強(qiáng)小于閾值，判定當(dāng)前端口 0UT1出現(xiàn)故障。并驅(qū) 動(dòng)光開關(guān)矩陣重新建立0UT2到IN1的連接。當(dāng)OUTl端口的光強(qiáng)值大于閾 值，微處理器驅(qū)動(dòng)光開關(guān)矩陣重新建立OUT1到IN1的連接。3.當(dāng)主光纖出現(xiàn)故障，其在IN1端的光強(qiáng)變?nèi)趸蛘呦?，微處理器?jīng)過 數(shù)個(gè)時(shí)間隙的等待和采樣，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和采樣電路得到的光強(qiáng)仍然小于 閾值，判定當(dāng)前端口IN1出現(xiàn)故障。并驅(qū)動(dòng)光開關(guān)矩陣重新建立OUTl至UIN2 的連接。當(dāng)IN1端口的光強(qiáng)值大于閾值，微處理器驅(qū)動(dòng)光開關(guān)矩陣重新建立 OUT1到IN1的連
權(quán)利要求
1.用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特征在于，包括備用光纖輸入端、主光纖輸入端、光開關(guān)矩陣、微處理器、AD采樣單元、備用光纖輸出端、主光纖輸出端，所述的光開關(guān)矩陣、微處理器、AD采樣單元依次連接，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別連接有光處理單元，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別通過光處理單元與光開關(guān)矩陣及AD采樣單元連接，所述的備用光纖輸入端、備用光纖輸出端分別與光開關(guān)矩陣連接，所述的光處理單元將大部分光信號(hào)傳送給光開關(guān)矩陣，并將剩余光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、I/V轉(zhuǎn)換及放大后傳送給AD采樣單元，所述的微處理器控制AD采樣單元進(jìn)行采樣及分析，并控制光開關(guān)矩陣進(jìn)行光路切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的光處理單元均包括光分路器、光電轉(zhuǎn)換單元、1/V轉(zhuǎn)換及放大 單元，所述的光分路器的高光強(qiáng)輸出端與光開關(guān)矩陣連接，低光強(qiáng)輸出端與光 電轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述的光電轉(zhuǎn)換單元的輸出端與I/V轉(zhuǎn)換及放大單 元的輸入端連接，所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出端與AD采樣單元連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別與各自的光處理單元的光分 路器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的光處理單元還包括濾波器，所述的I/V轉(zhuǎn)換及放大單元的輸出 端與濾波器的輸入端連接，濾波器的輸出端與AD采樣單元連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的AD采樣單元連接有參考電壓模塊，該模塊為AD采樣單元提 供參考電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的AD采樣單元包括多通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的光分路器為光分比95%/5%的光分路器，其95%光強(qiáng)的輸出端與光開光矩陣連接，5%光強(qiáng)的輸出端與光電轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的光電轉(zhuǎn)換單元包括PIN管，該P(yáng)IN管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，其特 征在于，所述的1/V轉(zhuǎn)換及放大單元包括斬波器穩(wěn)零程控放大器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于保護(hù)光無源網(wǎng)絡(luò)的光纖線路保護(hù)儀，包括備用光纖輸入端、主光纖輸入端、光開關(guān)矩陣、微處理器、AD采樣單元、備用光纖輸出端、主光纖輸出端，所述的光開關(guān)矩陣、微處理器、AD采樣單元依次連接，所述的主光纖輸入端、主光纖輸出端分別連接有光處理單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有成本低、使用方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B10/20GK101325459SQ20071004206
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者劉浩鋒, 高義河 申請人:上海未來寬帶技術(shù)及應(yīng)用工程研究中心有限公司