包括傳感器的纖維網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)和傳感器的纖維網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)用于通過(guò)光纖傳輸光信號(hào)。在無(wú)源光學(xué)電信網(wǎng)絡(luò)中，光學(xué)電信信號(hào)從電信提供商的中心局被傳輸?shù)蕉鄠€(gè)電信客戶(hù)或用戶(hù)。典型的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(“PON”)將大約三十個(gè)用戶(hù)連接到中心局，但也存在連接更少或更多個(gè)用戶(hù)的PON。典型的PON包括組合的光源/檢測(cè)器裝置(有時(shí)稱(chēng)為“光終端”(“0LT”))、光纖、分路器和用戶(hù)位置處的光網(wǎng)絡(luò)單元(“ONU”)。OLT生成通過(guò)光纖被傳輸?shù)竭B接至PON的用戶(hù)的電信信號(hào)，并且其接收來(lái)自用戶(hù)的電信信號(hào)。在典型PON的一級(jí)或兩級(jí)處，光學(xué)分路器將一根纖維的信號(hào)分路成在獨(dú)立光纖中進(jìn)行傳輸?shù)娜舾尚盘?hào)。電信信號(hào)從而被級(jí)聯(lián)到若干用戶(hù)的0NU。為了對(duì)數(shù)以千計(jì)的用戶(hù)提供電信服務(wù)，需要大量的Ρ0Ν，每個(gè)PON將來(lái)自中心局的獨(dú)立電信信號(hào)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)用戶(hù)。
[0003]為了檢測(cè)外部影響或環(huán)境影響，一些PON包括光纖傳感器，該外部影響如同例如對(duì)PON元件的損壞、破壞、未授權(quán)接入。這些傳感器主要為無(wú)源傳感器，即它們不需要電能來(lái)進(jìn)行操作。此類(lèi)光纖傳感器通常通過(guò)PON的光纖(或者通過(guò)不攜帶另外的電信信號(hào)的專(zhuān)用傳感器纖維(“黑光纖”)或者通過(guò)用于傳輸電信信號(hào)的纖維)連接到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的中心局。響應(yīng)于外部影響，此類(lèi)光纖傳感器可修改例如其被連接到中心局所經(jīng)由的纖維的衰減。PON中的光纖傳感器可由測(cè)試信號(hào)收發(fā)器(例如由光時(shí)域反射儀(“0TDR”))詢(xún)問(wèn)或“讀取”。為了讀取光纖傳感器，OTDR將光學(xué)查詢(xún)信號(hào)發(fā)射到PON中，并且測(cè)量源于查詢(xún)信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度。查詢(xún)信號(hào)和/或響應(yīng)信號(hào)可稱(chēng)為測(cè)試信號(hào)。為了獲得較強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)，光纖傳感器連接到PON的其它元件所使用的纖維(“傳感器纖維”)通常配備有反射器，所述反射器設(shè)置在傳感器纖維的末端并且位于傳感器附近。響應(yīng)信號(hào)隨后源于傳感器對(duì)查詢(xún)信號(hào)的修改例如衰減。在光纖傳感器的“正?！睜顟B(tài)中，響應(yīng)信號(hào)具有例如100%的強(qiáng)度，而在傳感器的“激活”狀態(tài)中，響應(yīng)信號(hào)具有30%的強(qiáng)度。查詢(xún)信號(hào)的發(fā)射與響應(yīng)信號(hào)到達(dá)OTDR之間的時(shí)間延遲指示光纖傳感器在PON中的位置，并且可用于識(shí)別特定傳感器。利用這種OTDR技術(shù)詢(xún)問(wèn)PON中的光纖傳感器是有利的，因?yàn)镺TDR傳統(tǒng)地用于定位光纖網(wǎng)絡(luò)中并且尤其是PON中的纖維故障。定位纖維故障的這種傳統(tǒng)方法使用以下事實(shí)，在纖維損壞的位置即纖維故障處，纖維的信號(hào)傳輸減弱并且衰減為高的。OTDR查詢(xún)信號(hào)因而在纖維故障處衰減，并且響應(yīng)信號(hào)弱于來(lái)自未受損纖維的響應(yīng)信號(hào)。OTDR從查詢(xún)信號(hào)的發(fā)射和響應(yīng)信號(hào)的接收之間的時(shí)間延遲來(lái)確定纖維故障的位置。快速OTDR測(cè)量花費(fèi)約一秒，因?yàn)镺TDR需要特定的時(shí)間量以用于接收響應(yīng)信號(hào)并用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。然而，由于動(dòng)態(tài)范圍限制，用于纖維故障定位的標(biāo)準(zhǔn)OTDR測(cè)量花費(fèi)顯著較長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)槿舾蓡为?dú)的測(cè)量必須被執(zhí)行并且被平均化。因?yàn)槔w維故障很少發(fā)生，所以這種時(shí)間延遲通常不是關(guān)鍵性的。相同的OTDR裝置和相同的技術(shù)在原則上可用于詢(xún)問(wèn)PON中的光纖傳感器。
[0004]PON中的一些光纖傳感器可被低頻率地詢(xún)問(wèn)，例如，如日本專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)JP2010-212767A2中所述的浸水傳感器。因此可使用用于監(jiān)測(cè)PON的纖維的傳統(tǒng)、“低速”技術(shù)來(lái)詢(xún)問(wèn)此類(lèi)傳感器。這些傳統(tǒng)“低速”纖維監(jiān)測(cè)技術(shù)中的一種技術(shù)在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP1980834A1中有所描述，其中網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)單元確定失效纖維，并且光學(xué)開(kāi)關(guān)用于選擇待測(cè)試的光纖。OTDR將光脈沖信號(hào)經(jīng)由光學(xué)開(kāi)關(guān)發(fā)送到光纖中，并且接收從纖維故障所處的PON的ONU中的反射器反射的返回光。在該文獻(xiàn)中聲明，每個(gè)PON進(jìn)行一次具有足夠高信噪比以用于容易地確定纖維斷裂點(diǎn)的測(cè)量花費(fèi)約90秒。
[0005]為了有效地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，PON中的一些傳感器必須被更頻繁地詢(xún)問(wèn)。例如，用于檢測(cè)PON的插接機(jī)柜的門(mén)的打開(kāi)的傳感器必須以不小于約每5至10秒的頻率進(jìn)行讀取。否則，在傳感器的兩次詢(xún)問(wèn)之間，門(mén)可被打開(kāi)、在機(jī)柜中完成未授權(quán)的活動(dòng)、并且門(mén)可再被關(guān)閉，在這種情況下，門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉將不會(huì)被注意到。將一個(gè)測(cè)試信號(hào)收發(fā)器(具體地講，0TDR)經(jīng)由開(kāi)關(guān)光學(xué)地連接到一個(gè)Ρ0Ν、詢(xún)問(wèn)PON中的傳感器、隨后將OTDR連接到下一個(gè)PON并且詢(xún)問(wèn)此下一個(gè)PON中的傳感器等直至全部PON已被連接到OTDR并且全部傳感器已被讀取的傳統(tǒng)技術(shù)不可對(duì)特定PON中的特定傳感器提供足夠頻繁的詢(xún)問(wèn)。另一方面，將專(zhuān)用測(cè)試信號(hào)收發(fā)器(例如0TDR)連接到每個(gè)PON以便足夠頻繁地讀取全部傳感器將是非常昂貴的方案。希望以高頻率并且僅使用單個(gè)測(cè)試信號(hào)收發(fā)器來(lái)詢(xún)問(wèn)兩個(gè)或更多個(gè)PON中的光纖傳感器。本發(fā)明試圖解決此問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開(kāi)中的發(fā)明提供了一種用于詢(xún)問(wèn)第一無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和第二PON中的光纖傳感器的纖維網(wǎng)絡(luò)，該纖維網(wǎng)絡(luò)包括:
[0007]-測(cè)試信號(hào)收發(fā)器，該測(cè)試信號(hào)收發(fā)器用于發(fā)射查詢(xún)信號(hào)并且用于接收響應(yīng)信號(hào)，其中響應(yīng)信號(hào)源于所述查詢(xún)信號(hào)，
[0008]-第一Ρ0Ν，所述第一 PON包括用于生成第一電信信號(hào)的第一光源，并且包括第一光纖傳感器，
[0009]其中所述第一 PON適于將所述第一電信信號(hào)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)用戶(hù)，并且其中所述第一PON被光學(xué)地連接到所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器，使得來(lái)自所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的查詢(xún)信號(hào)能夠被饋送到所述第一 PON中并且在所述第一 PON中傳播到所述第一光纖傳感器，并且使得所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器能夠通過(guò)所述第一 PON接收來(lái)自所述第一光纖傳感器的響應(yīng)信號(hào)，
[0010]-第二Ρ0Ν，所述第二 PON包括用于生成第二電信信號(hào)的第二光源，并且包括第二光纖傳感器，
[0011]其中所述第二 PON適于將所述第二電信信號(hào)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)用戶(hù)，并且其中所述第二PON被光學(xué)地連接到所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器，使得來(lái)自所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的查詢(xún)信號(hào)能夠被饋送到所述第二 PON中并且在所述第二 PON中傳播到所述第二光纖傳感器，并且使得所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器能夠通過(guò)所述第二 PON接收來(lái)自所述第二光纖傳感器的響應(yīng)信號(hào)，
[0012]其特征在于:
[0013]所述纖維網(wǎng)絡(luò)還包括查詢(xún)信號(hào)分路器，所述查詢(xún)信號(hào)分路器用于將由所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器發(fā)射的查詢(xún)信號(hào)同時(shí)饋送到所述第一 PON和所述第二 PON中，并且用于將來(lái)自所述第一 P0N和所述第二 PON的響應(yīng)信號(hào)饋送到所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器中，其中所述查詢(xún)信號(hào)分路器被光學(xué)地連接到所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器和所述第一 PON以及第二 Ρ0Ν，使得所述查詢(xún)信號(hào)分路器可將由所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器發(fā)射的查詢(xún)信號(hào)同時(shí)饋送到所述第一 PON和所述第二 PON中，并且使得所述查詢(xún)信號(hào)分路器可將來(lái)自所述第一 PON和第二 PON的響應(yīng)信號(hào)饋送到所述測(cè)試信號(hào)收發(fā)器中。
[0014]根據(jù)本公開(kāi)的纖維網(wǎng)絡(luò)通過(guò)由單個(gè)測(cè)試信號(hào)收發(fā)器同時(shí)詢(xún)問(wèn)兩個(gè)(或更多個(gè))PON中的光纖傳感器來(lái)解決上述頻繁傳感器詢(xún)問(wèn)的問(wèn)題。測(cè)試信號(hào)收發(fā)器可例如為光時(shí)域反射儀(“0TDR”)。在本公開(kāi)的上下文中，光纖傳感器的詢(xún)問(wèn)是指將查詢(xún)信號(hào)發(fā)送到該傳感器并且接收來(lái)自該傳感器的響應(yīng)信號(hào)。在傳統(tǒng)的纖維網(wǎng)絡(luò)中，連接到一個(gè)測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的多個(gè)PON中的傳感器被順序地詢(xún)問(wèn)，例如通過(guò)使用光學(xué)開(kāi)關(guān)將測(cè)試信號(hào)收發(fā)器依次連接到相應(yīng)Ρ0Ν。在根據(jù)本公開(kāi)的纖維網(wǎng)絡(luò)中，即具有被光學(xué)地連接到兩個(gè)PON的查詢(xún)信號(hào)分路器的纖維網(wǎng)絡(luò)中，測(cè)試信號(hào)收發(fā)器可將查詢(xún)信號(hào)同時(shí)地發(fā)送到PON中并且接收響應(yīng)信號(hào)而不必操作開(kāi)關(guān)。在利用單個(gè)測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的情況下，不同PON中的光纖傳感器的同時(shí)詢(xún)問(wèn)允許比順序詢(xún)問(wèn)更高的詢(xún)問(wèn)頻率。同時(shí)詢(xún)問(wèn)可通過(guò)使用查詢(xún)信號(hào)分路器來(lái)進(jìn)行。
[0015]測(cè)試信號(hào)收發(fā)器(例如0TDR)將隨時(shí)間推移具有特定波長(zhǎng)成分和特定信號(hào)形狀的光信號(hào)(“查詢(xún)信號(hào)”)發(fā)射到光纖中。查詢(xún)信號(hào)可具有特定波長(zhǎng)，其可包括兩個(gè)或更多個(gè)離散的波長(zhǎng)，或者其可具有特定波長(zhǎng)譜，其中一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)具有比其余波長(zhǎng)顯著更高的強(qiáng)度。當(dāng)通過(guò)纖維正在行進(jìn)時(shí)，查詢(xún)信號(hào)通常被修改，例如，當(dāng)正在纖維中傳播時(shí)其可被衰減和/或部分地反向散射、其可在纖維缺陷處被部分地反射、其可在纖維彎曲成低于特定半徑的情況下被衰減、或者其可在纖維末端處被部分地或完全地反射。測(cè)試信號(hào)收發(fā)器檢測(cè)響應(yīng)于查詢(xún)信號(hào)從纖維返回的信號(hào)，即“響應(yīng)信號(hào)”。每個(gè)響應(yīng)信號(hào)均源于查詢(xún)信號(hào)，因?yàn)槠涫峭ㄟ^(guò)查詢(xún)信號(hào)的修改(例如，衰減、散射、反射、或光譜修改)而形成的。測(cè)試信號(hào)收發(fā)器接收響應(yīng)信號(hào)并且可對(duì)它們進(jìn)行分析。其可例如確定查詢(xún)信號(hào)的發(fā)射和響應(yīng)信號(hào)的到達(dá)之間的時(shí)間延遲，或者確定響應(yīng)信號(hào)隨時(shí)間推移的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間或形狀，或者響應(yīng)信號(hào)的光譜成分。此類(lèi)參數(shù)允許確定以下一個(gè)或多個(gè)纖維的特性，查詢(xún)信號(hào)及其相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)信號(hào)通過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)纖維在測(cè)試信號(hào)收發(fā)器處的發(fā)射和到達(dá)之間行進(jìn)。此類(lèi)參數(shù)還可允許確定沿纖維定位的任何一個(gè)或多個(gè)傳感器的特性。
[0016]本公開(kāi)的纖維網(wǎng)絡(luò)中的PON用于電信目的。它們包括相應(yīng)光源，所述光源可生成電信信號(hào)。光源可為光終端(OLT)，所述OLT還可操作以接收光學(xué)電信信號(hào)。PON還可包括例如光纖、分路器、反射器、光纖傳感器、波分復(fù)用器、或光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)。PON適于將來(lái)自位于例如中心局中的光源的電信信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)接脩?hù)。在用戶(hù)處，PON的纖維可端接ONU。ONU可包括反射器或者反射器可與ONU相關(guān)聯(lián)。ONU中的反射器或者與ONU相關(guān)聯(lián)的反射器可與包括在光纖傳感器中的反射器具有相同的類(lèi)型。PON可適于在用戶(hù)和中心局之間例如沿兩個(gè)方向傳輸電信信號(hào)。電信信號(hào)不同于查詢(xún)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)，因?yàn)樗鼈冇蒔ON的光源發(fā)射，而查詢(xún)信號(hào)及其相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)信號(hào)是由測(cè)試信號(hào)收發(fā)器發(fā)射的。查詢(xún)信號(hào)和/或響應(yīng)信號(hào)的波長(zhǎng)可不同于在同一纖維中傳輸?shù)碾娦判盘?hào)的波長(zhǎng)。查詢(xún)信號(hào)或者響應(yīng)信號(hào)可具有不同于電信信號(hào)的隨時(shí)間推移的光波長(zhǎng)譜、持續(xù)時(shí)間、和/或形狀。查詢(xún)信號(hào)和/或響應(yīng)信號(hào)從而可區(qū)別于電信信號(hào)。查詢(xún)信號(hào)和電信信號(hào)可在PON的同一纖維中被傳輸。
[0017]在根據(jù)本公開(kāi)的纖維網(wǎng)絡(luò)中，PON可被光學(xué)地連接到測(cè)試信號(hào)收發(fā)器，使得來(lái)自測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的查詢(xún)信號(hào)可被饋送到PON中并且在PON中傳播到光纖傳感器，并且使得測(cè)試信號(hào)收發(fā)器可通過(guò)PON接收來(lái)自光纖傳感器的響應(yīng)信號(hào)。一般來(lái)講，測(cè)試信號(hào)收發(fā)器和PON之間的這種光學(xué)連接可由光纖來(lái)完成。這種纖維(“測(cè)試信號(hào)纖維”)被光學(xué)地連接到測(cè)試信號(hào)收發(fā)器，通過(guò)其第一末端接收來(lái)自測(cè)試信號(hào)收發(fā)器的查詢(xún)信號(hào)，并且將查詢(xún)信號(hào)進(jìn)一步傳輸?shù)狡涞诙鄬?duì)末端，所述第二相對(duì)末端可被光學(xué)地連接到另一纖維或者信號(hào)耦合裝置的輸入側(cè)。信號(hào)耦合裝置也被光學(xué)地連接到PON的網(wǎng)絡(luò)纖維，其中查詢(xún)信號(hào)被饋送到PON中。此網(wǎng)絡(luò)纖維可適于傳輸電信信號(hào)。信號(hào)耦合裝置光學(xué)地組合查詢(xún)信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)纖維中的電信信號(hào)。組合信號(hào)進(jìn)一步通過(guò)PON的纖維被傳輸。
[0018]PON的光源將電信信號(hào)饋送到PON的單根