Pon網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON(Passive Optical Network)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PON由位于局端的光線路終端OLT(Optical Line Terminal)、位于用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元 ONU (Optical Network Unit)以及光分配網(wǎng) ODN(Optical Distribut1nNetwork)組成，為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向(0LT到0NU)，OLT發(fā)送的信號(hào)通過ODN到達(dá)各個(gè)ONU ;在上行方向(0NU到0LT)，各ONU在指定時(shí)間發(fā)送信號(hào)到0LT。ODN由光纜/光纖和無源分光器POS (Passive Optical Splitter)等無源光器件組成，在OLT和ONU之間提供光通道。PON以其高帶寬、多業(yè)務(wù)接入、節(jié)省光纖便于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，成為FTTX的主要實(shí)現(xiàn)形式。
[0003]PON的ODN由無源器件組成，無源分光器、光連接器和光纜等長(zhǎng)期置于室外，容易受到外界環(huán)境的影響而發(fā)生意外故障，造成通信中斷、不穩(wěn)定或連接速率下降?？赡艿墓收嫌?光纜老化或斷裂、熔接點(diǎn)性能變異、光連接器損壞、交接處污損或連接不良、終端缺失等。隨著光纖到戶部署的規(guī)模不斷擴(kuò)大，網(wǎng)上光纜的數(shù)量劇增，PON分支光路龐大，對(duì)ODN的故障定位、維護(hù)安排、日常巡檢等，工作量非常大。在大規(guī)模、多用戶單元的環(huán)境下，如何更高效合理地運(yùn)營(yíng)和維護(hù)光網(wǎng)絡(luò)成了迫切需要解決的問題。
[0004]光時(shí)域反射儀OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)是光纜測(cè)試和故障定位的重要工具，在骨干網(wǎng)上發(fā)揮了重要作用。OTDR將激光光源和檢測(cè)器組合在一起，其工作原理是:0TDR將窄的光脈沖注入到光纖端面作為探測(cè)信號(hào)，在光脈沖沿著光纖傳播時(shí)，各處瑞利散射的背向散射部分將不斷返回光纖入射端，而當(dāng)光信號(hào)遇到裂紋或斷面時(shí)，其背向反射光(菲涅爾反射)也會(huì)返回光纖入射端，OTDR對(duì)檢測(cè)到的反向光進(jìn)行多次取樣平均化并執(zhí)行信號(hào)處理，除了計(jì)算出總鏈路長(zhǎng)度、總鏈路損耗和光回?fù)p外，還可以計(jì)算出每個(gè)事件的反射光強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間，定量地測(cè)量出光纖的傳輸特性、長(zhǎng)度以及故障點(diǎn)位置。
[0005]傳統(tǒng)的OTDR是手持式儀表，主要用于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的測(cè)試，依靠人工方式逐段排查和定位網(wǎng)絡(luò)故障，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)的在線監(jiān)測(cè)。隨著FTTH網(wǎng)絡(luò)的興起，PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案逐漸成為主流，而PON網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是在光鏈路上使用了無源分光器P0S，POS在光網(wǎng)絡(luò)中的引入，特別是POS的多級(jí)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，造成前端光纖的背向反射光(故障引起)強(qiáng)度呈指數(shù)級(jí)的減弱，使傳統(tǒng)的OTDR技術(shù)檢測(cè)不到背向反射光，一些OTDR甚至不會(huì)在POS后顯示光纖區(qū)域，難以在局端對(duì)用戶側(cè)的光纜故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
[0006]目前，PON光纖鏈路的維護(hù)手段仍然是以人工檢查為主，運(yùn)營(yíng)商根據(jù)用戶投訴，安排技術(shù)人員到用戶處檢查光纖連接狀態(tài)，檢測(cè)時(shí)往往需要斷開在POS處的光纖連接，用手持式OTDR儀表逐段檢測(cè)排查。PON網(wǎng)絡(luò)目前仍缺乏有效的在線自動(dòng)故障定位手段，難以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)維護(hù)管理。近些年，光纖到戶部署的規(guī)模不斷擴(kuò)大，PON網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和規(guī)模大幅增加，運(yùn)行和維護(hù)工作十分繁重，依靠手工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的方式人工工作量大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，時(shí)效性差，且不利于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。
[0007]PON網(wǎng)絡(luò)中的POS是一個(gè)無源分光器件，實(shí)現(xiàn)將輸入光信號(hào)平均分配到每一個(gè)輸出通道的功能。根據(jù)輸出端數(shù)量的不同，光信號(hào)的衰減也各不相同。一般地，1X32的分光比情形下，衰減值在16DB左右。如果一個(gè)光信號(hào)從局端往用戶端，在從用戶端反射回來，光分路器引入的損耗在32DB，這樣使得反射信號(hào)及其微弱并且變得幾乎不可辨認(rèn)。
[0008]現(xiàn)有的PON網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于OTDR性能的局限性，需要在用戶端安裝光纖反射器(REFLECTOR)，光纖反射器安裝在用戶終端(ONU)之前，它只對(duì)OTDR發(fā)射的測(cè)試波長(zhǎng)(1650nm)進(jìn)行反射，而對(duì)其他業(yè)務(wù)波長(zhǎng)(下行1390nm/上行1550nm)直通。光纖反射器可以增強(qiáng)測(cè)試波長(zhǎng)的反射量，并且做到較好的終端分辨率。但光纖反射器的引入不僅會(huì)增加成本(器件本身級(jí)安裝工程)，而且會(huì)造成新的故障點(diǎn)(光纖反射器本身)；同時(shí)，為了達(dá)到實(shí)用的檢測(cè)效果，要求分辨用戶的光纖長(zhǎng)度差異達(dá)到5米，不同長(zhǎng)度的光纖是區(qū)分用戶的關(guān)鍵。考慮到FTTH的特點(diǎn)，特別是中國(guó)的高密度住宅結(jié)構(gòu)，F(xiàn)TTH用戶龐大，每個(gè)用戶5米的冗余長(zhǎng)度會(huì)造成光纜的巨大冗余，不但成本增加，而且施工布放都會(huì)造成新的問題，要做到每用戶光纖長(zhǎng)度5米的差異是很難的，更小的分辨率具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0009]另外，對(duì)于電信、電力等PON網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)方來說，為了保障通信，提高光纜的可用率，同時(shí)彌補(bǔ)維護(hù)力量相對(duì)不足的缺點(diǎn)，客觀上要求采用集中化的維護(hù)手段。一方面要及時(shí)掌握光纜網(wǎng)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)劣化趨勢(shì)，防患于未然；另一方面當(dāng)出現(xiàn)斷纖時(shí)，能夠快速響應(yīng)、準(zhǔn)確定位，縮短故障歷時(shí)。同時(shí)，大量與光纜維護(hù)和管理相關(guān)的施工、割接等資料信息，都需要利用電子化的手段進(jìn)行報(bào)表記錄、處理和查詢、統(tǒng)計(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位系統(tǒng)，其能對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障進(jìn)行定位。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位系統(tǒng)，包括都設(shè)置在局端的:測(cè)試服務(wù)器、ARD-OTDR設(shè)備、光開關(guān)、波分復(fù)用器；
[0012]所述測(cè)試服務(wù)器通過以太網(wǎng)絡(luò)與ARD-OTDR設(shè)備相連接；
[0013]所述ARD-OTDR設(shè)備依次通過光開關(guān)和波分復(fù)用器連接一個(gè)或多個(gè)OLT的Ρ0Ν，將測(cè)試光耦合到主干光纖上；
[0014]所述波分復(fù)用器設(shè)置在局端OLT光纜上，光纜通過波分復(fù)用器后連接至光纖配線架0DF(0ptical Distribut1n Frame)，光纖配線架出口的光纖通過無源分光器連接到用戶端ONU ;同一無源分光器下不同用戶的光纖長(zhǎng)度差異不低于I米；
[0015]所述測(cè)試服務(wù)器內(nèi)置有:
[0016]用于向ARD-OTDR設(shè)備發(fā)送點(diǎn)查或周期查測(cè)試命令的測(cè)試控制模塊；
[0017]用于接收ARD-OTDR設(shè)備發(fā)回測(cè)試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收模塊；
[0018]用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊；
[0019]用于分析處理測(cè)試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析模塊。
[0020]優(yōu)選的，所述ARD-OTDR設(shè)備內(nèi)置有:激光器發(fā)生和控制模塊、光電轉(zhuǎn)換電路、ARD光纖鏈路模型和算法實(shí)現(xiàn)電路、DSP高速計(jì)算電路、FPGA控制和同步電路。
[0021]優(yōu)選的，所述ARD-OTDR設(shè)備內(nèi)置有噪聲抑制電路。
[0022]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)有被測(cè)網(wǎng)絡(luò)鏈路的基礎(chǔ)資料、健康檔案以及測(cè)試歷史數(shù)據(jù)。
[0023]優(yōu)選的，所述測(cè)試服務(wù)器還內(nèi)置有:基礎(chǔ)資料管理模塊、測(cè)量數(shù)據(jù)管理模塊、報(bào)表管理模塊、申告管理模塊、告警管理模塊、設(shè)備監(jiān)控模塊。
[0024]優(yōu)選的，所述光開關(guān)為MEMOS芯片光開關(guān)或機(jī)電一體化光開關(guān)。
[0025]優(yōu)選的，所述測(cè)試服務(wù)器設(shè)置在監(jiān)測(cè)室，所述監(jiān)測(cè)室設(shè)置在中心局內(nèi)。
[0026]優(yōu)選的，所述ARD-OTDR設(shè)備、光開關(guān)、波分復(fù)用器設(shè)置在機(jī)房。
[0027]優(yōu)選的，所述ARD-OTDR通過激光輸出端口連接光纖，該光纖連接到光開關(guān)的OTDR光源入口。
[0028]本實(shí)用新型還提供PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位方法，通過上述PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障定位系統(tǒng)對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)光纖鏈路故障進(jìn)行定位，包括如下步驟:由用戶投訴或者定時(shí)例測(cè)機(jī)制觸發(fā)的測(cè)試請(qǐng)求發(fā)送到測(cè)試服務(wù)器，經(jīng)過分析后發(fā)送至ARD-OTDR設(shè)備，同時(shí)對(duì)應(yīng)用戶的光纖鏈路通過光開關(guān)接入ARD-OTDR設(shè)備端口相應(yīng)的測(cè)試頭，測(cè)試頭啟動(dòng)測(cè)試，ARD-OTDR設(shè)備發(fā)射的測(cè)試光脈沖和業(yè)務(wù)光通過波分復(fù)用器實(shí)現(xiàn)合路，在主干光纖下行信道上傳輸；測(cè)試光的背向反射光脈沖返回ARD-OTDR設(shè)備，ARD-OTDR設(shè)備探測(cè)到測(cè)試返回的光脈沖，通過其到達(dá)時(shí)間和脈沖位置進(jìn)行分析計(jì)算，得出故障定位和光纖傳輸性能分析，計(jì)算結(jié)果傳輸給測(cè)試服務(wù)器，測(cè)試服務(wù)器結(jié)合原有的健康檔案進(jìn)行故障分析及判斷，將結(jié)論回送給測(cè)試發(fā)起端。
[0029]與傳統(tǒng)的OTDR技術(shù)相比，ARD-OTDR設(shè)備采用增強(qiáng)型的反射探測(cè)技術(shù)ARD(Advanced Reflect1n Detect1n)。針對(duì)弱小反射信號(hào)，現(xiàn)有光波探測(cè)技術(shù)很難準(zhǔn)確地分辨和提取，導(dǎo)致無法判斷和定位故障。ARD技術(shù)的核心在于它的光纖鏈路模型和算法，模型的建立來源于大量的PON網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬和對(duì)比，把光傳輸特性進(jìn)行頻譜化，提取各種情況下的頻域特征參數(shù)，確立了一整套有效的光鏈路模型和以及針對(duì)每個(gè)模型的算法。將每次測(cè)試接收信號(hào)與模型進(jìn)行比對(duì)分析，可以有效地把光纖噪聲與有用的弱小反射信號(hào)區(qū)分開來，使得檢測(cè)端能成功檢測(cè)到微弱的反射信號(hào)。ARD算法模型通過DSP技術(shù)轉(zhuǎn)換成光處理電路和電子電路硬件來實(shí)現(xiàn)。
[0030]測(cè)試光波長(zhǎng)為1650nm，與PON業(yè)務(wù)波長(zhǎng)不同，通過波分