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CN102170309B - 一种集成otdr监测功能的olt光模块 - Google Patents

一种集成otdr监测功能的olt光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种OLT光模块，包括光器件、PON数据信号的驱动器、PON数据信号的限幅放大器和OTDR数据处理模块，所述光器件包括WDM。本发明可以将网络布线结构简化。与现有网络相比，减少了OTDR设备和WDM，降低了PON系统的布线难度和网络成本。

Description

一种集成OTDR监测功能的OLT光模块
技术领域
本发明涉及无源光网络(PON)和OTDR光纤测试领域，尤其是一种集成OTDR监测功能的OLT光模块。
背景技术
随着数据业务对带宽的需求不断增加，这些应用包括高清IPTV广播以及多媒体发布系统等，无源光网络接入技术得到了广泛的应用。无源光网络是指ODN(光配线网)中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONUs)。在OLT与ONU之间的光配线网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。OTDR技术是对光纤性能进行监测，以判断光纤熔接点，连接器或断裂等事件。在光纤输入端注入光脉冲信号，然后在输入端对光纤反射光信号进行高速采集，得到一系列采样点的数据，每个数据都代表光纤中某点的反射光功率值。将与输入端的距离作为横坐标，每个采样点的反射光功率值作为纵坐标，得到光纤衰减和长度的关系，从而反映出被测试光纤的性能。
目前OTDR监测技术在无源光网络中的应用结构图1所示，OTDR设备在OLT设备外部通过WDM将测试信号耦合到无源光网络系统中。在PON系统中，OLT发出的波长是1490nm，通过光纤和光分路器广播到各ONU，ONU的工作波长是1310nm，按时分复用的方式向OLT发送数据。OTDR设备工作波长是1625nm波长，通过WDM注入光纤，检测被测试光纤的性能。
在这种应用结构中，OLT设备采用普通OLT光模块，其主要功能框图如图2所示。TX，RX，IIC是光模块的主要外连信号，TX是外部送到光模块的高速信号，经驱动器后，驱动激光器发出1490nm光，由WDM耦合输出。接收器接收由WDM分离出来的1310nm光，转换为电信号，限幅放大器对其进行放大整形，输出高速信号RX。IIC是光模块向外部上报监测数据的接口。
图1中应用结构是用市场上现有设备进行构建，但目前OTDR设备一般价格都较高，且在现有无源光网络接入网中增加WDM和OTDR设备，会给机房的布局布线带来一定困难。
本发明的简写说明：
ONT——Optical Network Termination；
OLT——Optical Line Termination；
PON——Passive Optical Networks；
OTDR——Optical Time Domain Reflectometer；
WDM——Wavelength Division Multiplexing；
ONU——Optical Network Unit；
IIC——Inter-Integrated Circuit。
发明内容
本发明为了解决现有OTDR设备价格贵，在网络布线中困难的问题。为此，本发明提供一种OLT光模块，包括光器件、PON数据信号的驱动器、PON数据信号的限幅放大器和OTDR数据处理模块，所述光器件包括WDM。
根据本发明的一个实施例，所述WDM为三波段的WDM，所述的WDM三波段的波长分别为1310nm、1490nm和1625nm。其中1310nm波段是接收ONU发出的信号，经第一接收器转换为电信号输出。其中1490nm波段是OLT输出的信号光，由驱动器驱动第一激光器输出光信号。其中1625nm是OTDR的工作波长，第二激光器发出OTDR测试信号光，第二接收器接收OTDR的光纤反射信号。其中第二激光器发出OTDR测试信号光通过合波器或环形器耦合到WDM，第二接收器通过合波器或环形器接收OTDR的光纤反射信号。
根据本发明的实施例，PON数据信号的驱动器驱动外连信号TX作为第一激光器的信号源。限幅放大器对第一接收器输出的电信号进行放大，整形后输出。OTDR数据处理模块产生脉冲信号，通过脉冲驱动后作为第二激光器的信号源，第二接收器将光纤反射信号转换为电信号，数据处理模块将此电信号进行放大，高速模数转换成数字信号。
根据本发明的一个实施例，所述WDM接收来自ONU的信号，并将不同波长信号分离，得到第一波长信号和第二波长信号。WDM分离出的第一波长信号光到第一接收器。WDM分离出的第二波长信号光与光分路器相连，光分路器的第二输出端与第二接收器相连，接收光纤反射回来的第二波长信号光，光分路器第一输出端与第一激光器相连，将第一激光器输出的第二波长信号光耦合输出。WDM分离出的第二波长信号光与环形器相连，环形器的第二输出端与第二接收器相连，接收光纤反射回来的第二波长信号光，环形器第一输出端与第一激光器相连，将第一激光器输出的第二波长信号光耦合输出。
根据本发明的一个实施例，OTDR数据处理模块包括信号采集模块、脉冲驱动模块和脉冲信号产生与信号处理模块。所述脉冲驱动模块输出脉冲信号连接到驱动器与第一激光器的偏置电流连接线上。
作为一种本发明的一种优选，所述脉冲驱动模块输出脉冲信号幅度为数据信号幅度的5％～10％。所述数据信号的“1”上叠加约为其幅度的5％～10％的OTDR脉冲信号，所述数据信号的“0”信号保持不变。
另外，根据本发明可以理解，第一波长为1310nm。第二波长为1490nm。作为发明的一种优选，所述光分路器分光比例为1∶9。根据本发明的实施例，OTDR输出脉冲采用PRBS编码。
根据本发明的实施例，本领域技术人员能够理解，作为一种优选方式，OTDR监测数据通过IIC上报到监控端。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是现有无源光网络OTDR监测示意图；
图2是现有无源光网络功能框图；
图3是本发明无源光网络布线结构；
图4是本发明的技术实施方案一；
图5是本发明的技术实施方案二。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明可以将网络布线结构如图3所示。与图1相比，减少了OTDR设备和WDM，降低了PON系统的布线难度和网络成本。为此，本发明有两种技术实施方案来做说明。
本发明的第一种技术实施方案如图4所示，OTDR监测波长采用无源光网络工作波长(1310和1490nm)以外的波长，如1625nm波长光脉冲进行监测(见图4)。这种新型OLT光模块的功能框图如图4所示，主要包括光器件、PON数据信号的驱动器、PON数据信号的限幅放大器和OTDR数据处理模块。光器件里包括一个三波段(1310nm、1490nm和1625nm)的WDM，1310nm波段是接收ONU发出的信号，经第一接收器转换为电信号输出；1490nm波段是OLT输出的信号光，由驱动器驱动第一激光器输出光信号；1625nm是OTDR的工作波长，第二激光器发出OTDR测试信号光，第二接收器接收OTDR的光纤反射信号，二者通过合波器或环形器耦合到WDM。PON数据信号的驱动器驱动外连信号TX作为第一激光器的信号源，限幅放大器对第一接收器输出的电信号进行放大，整形后输出。OTDR数据处理模块产生脉冲信号，通过脉冲驱动后作为第二激光器的信号源，第二接收器将光纤反射信号转换为电信号，数据处理模块将此信号进行放大，高速模数转换，可以得到一系列采样点的数据，每个数据都代表光纤中某点的反射光功率值。多次重复上述过程，将对应采样点的数据进行相加，并通过数字滤波算法(比如FIR数字波波器或其他常规滤波方式)滤除噪声，将滤波后的数据作为纵坐标，代表光纤中各个采样点的反射光功率值。因为光信号传播速率是一定的，所以光纤的距离可以由采样点的采样时间计算得到。这样，以采样点的相对反射光功率dB值为纵坐标，根据采样点的传播时间计算出的该采样点在被测光纤上的位置作为横坐标((km)，就可以生成OTDR测试曲线，通过OLT模块的上报，优选通过IIC接口上报。本实施方案将OTDR功能模块集成到OLT光模块内，提高了网络系统的集成度，简化了网络布线。本实施方案对普通OLT光模块收发电路没有影响。
第二种技术实施方案如图5所示，同样包括光器件、PON数据信号的驱动器、PON数据信号的限幅放大器和OTDR数据处理模块。光器件里有一个WDM，接收来自ONU的信号，并将不同波长信号分离。WDM分离出的1310nm信号光到第一接收器，WDM分离出的1490nm信号光与1∶9光分路器(或环形器)相连，光分路器的10％输出端与第二接收器相连，接收光纤反射回来的1490nm信号光，90％输出端与第一激光器相连，将第一激光器输出的1490nm信号光耦合输出。PON数据信号的驱动器和限幅放大器与方案一相同。OTDR数据处理模块与方案一的功能基本相同，但本方案将输出脉冲信号连接到驱动器与第一激光器的偏置电流连接线上，并调整脉冲信号幅度为数据信号幅度的5％～10％，这样可以实现在数据信号的“1”上叠加约为其幅度的5％～10％的OTDR脉冲信号，而数据信号的“0”信号没有改变。由于本方案OTDR脉冲的幅度只有数据信号幅度的5％～10％，注入到光纤中的脉冲功率过小，这样测试的光纤距离必然受限，所以要求OTDR输出脉冲采用特殊编码方式，如PRBS编码，互补格雷编码等，增加测试脉冲的数量，提高注入光纤的光功率，从而实现测试与方案一相当长度的光纤。而数据接收端也需要通过与编码方式对应的数字算法恢复出每个采样点的数值，按方案一所述生成OTDR数据和曲线，本方案的OTDR测试曲线同样可以通过IIC接口上报。这种实施方案相对方案一集成度更高，减少了一个光发送器，更易于集成到OLT光模块里，同时硬件成本更低，但OTDR脉冲需采用特殊编码，所以算法比较复杂。这种方案将约为其幅度的5％～10％的OTDR脉冲叠加到数据信号上，对OLT模块的发送光功率和光眼图有较小的影响，但不会影响系统性能。
本领域技术人员能够理解，分路器(或环形器)的分光比例是根据实际情况而定的，这里1∶9仅仅作为一个实施方式。
本发明专利提供一种集成OTDR监测功能的OLT光模块，并提供了两种技术实施方案。主要保护在普通的OLT光模块内部集成OTDR监测功能，同时进一步保护OTDR监测数据通过IIC上报。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (1)

1.一种OLT光模块，包括光器件、PON数据信号的驱动器、PON数据信号的限幅放大器和OTDR数据处理模块，其特征在于，所述光器件包括WDM，所述WDM为三波段的WDM，所述的WDM三波段的波长分别为1310nm、1490nm和1625nm，1310nm波段是接收ONU发出的信号，经第一接收器转换为电信号输出；1490nm波段是OLT输出的信号光，由驱动器驱动第一激光器输出光信号；1625nm是OTDR的工作波长,第二激光器发出OTDR测试信号光，第二接收器接收OTDR的光纤反射信号，二者通过合波器耦合到WDM；PON数据信号的驱动器驱动外连信号TX作为第一激光器的信号源，限幅放大器对第一接收器输出的电信号进行放大、整形后输出；所述OTDR数据处理模块包括信号采集模块、脉冲驱动模块和脉冲产生与信号处理模块，所述脉冲驱动模块与第二激光器、脉冲产生与信号处理模块相连接，所述信号采集模块与第二接收器、脉冲产生与信号处理模块相连接，所述脉冲产生与信号处理模块还与光模块MCU的IIC接口相连接，OTDR数据处理模块产生脉冲信号，通过脉冲驱动后作为第二激光器的信号源，第二接收器将光纤反射信号转换为电信号，数据处理模块将此信号进行放大，高速模数转换，得到一系列采样点的数据，每个数据都代表光纤中某点的反射光功率值，多次重复上述过程，将对应采样点的数据进行相加，并通过数字滤波算法滤除噪声，将滤波后的数据作为纵坐标,代表光纤中各个采样点的反射光功率值，根据采样点的传播时间计算出的该采样点在被测光纤上的位置作为横坐标，生成OTDR测试曲线，通过IIC接口上报到监控端。
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