光纤网络中分支光纤故障检测方法、装置以及光纤网络

摘要

本发明实施例提供一种光纤网络中分支光纤故障检测方法、装置以及光纤网络。所述分支光纤故障检测方法包括：以预设的时间周期向光纤网络中待测试的分支光纤发送故障测试脉冲信号，所述光纤网络包括两个以上的分支光纤，各个分支光纤包括两个以上的反射面，且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等；检测是否接收到周期为1/2个预设时间周期的反射峰；若接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤无故障；若未接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤发生故障。本发明实施例提供的方法、装置以及光纤网络，通过在分支光纤中设置反射面，可以用预设的时间周期发送故障测试脉冲信号，能够实现对光纤网络中分支光纤故障的准确检测。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光纤网络中分支光纤故障检测方法、装置以及光纤网络。

背景技术

时分复用(Time Division Multiplexing，以下简称：TDM)无源光网络(Passive Optical Network，以下简称：PON)由局端设备光线路终端(Optical Line Termination，以下简称：OLT)、远端设备光网络单元(OpticalNetwork Unit，以下简称：ONU)和光分配网络(Optical DistributionNetwork，以下简称：ODN)组成，其中ODN主要是光纤和分光器splitter等器件，具体的可以包括一级分光器或者更多级的分光器。

检测光纤网络故障通用的仪器为光时域反射仪(Optical Time DomainReflectometer，以下简称：OTDR)，OTDR的基本原理是通过脉冲发生器控制激光器，发射光测试脉冲到光纤内，然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在光纤中的速度，就可以进行距离计算，具体可以见如下的公式：

d＝(c*t)/2(I_OR)

其中c是光在真空中的速度，I_OR是光纤折射率，c/I_OR就是光在光纤中传输的速率，而t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间(两值相乘除以2后就是单程的距离)。

OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。其中瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成，OTDR测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度。由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗，因此测量得到的是一条轨迹向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小。

另外菲涅尔反射是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如光纤与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来，菲涅尔反射相比于瑞利反射要大得多，一般大50db左右，也就是100000倍。因此，OTDR通常利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

换句话说，OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱(或光纤的状态)。

OTDR系统中一般定义两类事件：反射事件和衰减事件，所谓反射事件，就是由于光纤断裂、光纤终点或者连接器等原因造成的反射现象，在OTDR测试曲线上体现出反射尖峰；所谓衰减事件，就是光纤弯曲等原因造成的只有衰减，没有明显反射尖峰的现象。

OTDR应用于PON系统中，分故障定位性和在线测试两类，前者一般是网络出现了故障，工作人员用OTDR去定位具体的故障，后者一般是一直接入系统中，由系统控制周期性的或者事件触发性的去测试监控光纤网络。理论上说可以在光纤网络的任何地方接入OTDR设备，但是OTDR设备昂贵，上述在OLT侧接入一个OTDR，即可以与网管系统配合，也容易通过光开关方式实现多路OLT共享一个OTDR。不过，上述的测试方案主要存在以下的问题，一是Splitter的衰减很大，OTDR的测试脉冲经过splitter之后，光强非常弱，反射回来的光本来就很小，经过splitter返回OTDR的能量更小，非常难检测。业界现在最好的OTDR也难以检测到1∶16分光器后面分支光纤衰减事件，因为此时信号完全淹没在噪声中。由于断纤等反射事件，反射系数比瑞利反射要大很多，反射系数与光纤断面的平整度有关，越平整，反射越大，就越容易检测。二是OTDR是测试反射光的大小，测试脉冲经过splitter之后，进入各个分支光纤，光脉冲在任何一根光纤中都会反射，所以OTDR测到的反射实际上是各个分支光纤反射的叠加。也就是说，即使OTDR发现了反射异常点，也难以判断是哪根分支光纤出了故障。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：对于连接有多个分支光纤的光纤网络，现有技术中无法准确判断发生故障的分支光纤。

发明内容

本发明实施例提供一种光纤网络中分支光纤故障检测方法、装置以及光纤网络，用以解决现有技术中不能准确对光纤网络中分支光纤的故障进行检测的缺陷，实现光纤网络中分支光纤故障准确检测。

一种光纤网络中分支光纤故障检测方法，包括：以预设的时间周期向光纤网络中待测试的分支光纤发送故障测试脉冲信号，所述光纤网络包括两个以上的分支光纤，各个分支光纤包括两个以上的反射面，且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等；检测是否接收到周期为1/2个预设时间周期的反射峰，若接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤无故障；若未接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤发生故障。

一种光纤网络中分支光纤故障检测装置，包括：发射模块，用于以预设的时间周期向待测试的光纤网络发送故障测试脉冲信号，所述光纤网络包括两个以上的分支光纤，各个分支光纤包括两个以上的反射面，且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等；检测模块，用于检测是否接收到周期为1/2个预设时间周期的反射峰，若接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤无故障；若未接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤故障。

一种光纤网络，包括光纤网络节点以及与该光纤网络节点连接的两个以上的分支光纤，其中每个分支光纤均包括两个以上的反射面，且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等。

本发明实施例提供的光纤网络中分支光纤故障检测方法、装置以及光纤网络，通过上述的方式在分支光纤中设置反射面，可以用预设的时间周期发送故障测试脉冲信号，能够实现对光纤网络中分支光纤故障的准确检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明光纤网络实施例的结构示意图；

图2为本发明光纤网络一个具体实施例的结构示意图；

图3为本发明光纤网络另一个具体实施例的结构示意图；

图4为本发明光纤网络中分支光纤故障检测方法实施例的流程示意图；

图5为本发明一个具体实施例中FDD反射叠加曲线示意图；

图6为本发明另一个具体实施例中FDD反射叠加曲线示意图；

图7为本发明光纤网络中分支光纤故障检测装置实施例的结构示意图；

图8为本发明一个具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术中存在的问题，一种可行解决方案是在各个分支光纤上分别设置光线分界器(Fiber demarcation Device，以下简称：FDD)，并且要求各个FDD距离OLT的位置不相等，以避免在OTDR上测到的反射峰重叠，在实际的测量过程中，若各分支光纤上的FDD由于对OTDR波长有很大的反射，它们对应的位置在OTDR曲线上就有一个明显的反射峰，只要某个反射峰还存在，则表明该FDD对应的分支光纤没有问题，该解决方案会容易受外界温度等变化带来的光纤长度变化的影响。本发明实施例提供了一种光纤网络，图1为本发明光纤网络实施例的结构示意图，如图1所示，该光纤网络包括光纤网络节点1以及与该光纤网络节点1连接的两个以上的分支光纤2，在各个分支光纤2分别包括两个以上的反射面3、若反射面的数目为三个以上时，反射面之间的间距相等，并且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等。上述各分支光纤上的两个以上、等间距的反射面构成一个光纤分界器FDD。

本发明上述实施例在每个分支光纤上设置反射面，并且不同分支光纤上的反射面之间的间距不相等，为便于描述，以下分别用L_n(n＝1，2，3...)表示不同分支光纤上相邻反射面之间的间距。当对反射面间距为L₁的分支光纤以2L₁/V为时间周期发送故障测试脉冲信号时，分支光纤上前后两个反射面之间的反射的信号会产生叠加，并形成以L₁为周期的反射峰，其中，V为故障测试脉冲信号在所述分支光纤中的光速。而对于其他的分支光纤，由于其反射面之间的间距不等于L₁，因此不会产生如上所述由反射信号叠加的反射峰。

应当理解，虽然上述实施例是以2L₁/V为时间周期发送故障测试脉冲信号，但是实际应用上该故障测试信号还可以是以该时间周期的整数倍发送，此时是由具有一定间隔的反射面的发射信号生成反射峰。在此情况下，可以进一步考虑将不同分支光纤上的反射面间距设置为非整数倍关系，以避免同一个故障测试脉冲信号在不同的分支光纤上都产生反射峰。在普遍的情况下，只需使得不同分支光纤上反射面之间的间距不相等即可，通过选择合适的故障测试脉冲信号发送周期即可区分不同的分支光纤。

综上所述，本发明上述实施例提供的光纤网络，通过以合适的周期发送故障测试脉冲信号，能够实现对光纤网络中分支光纤故障准确检测。

本发明上述实施例中各个分支光纤上的FDD通过本身的特点来标识分支光纤，上述FDD可以包括两个或者多个反射面、FBG或者滤波器组成。上述的各个分支光纤上的全部反射面可以为通信信号的部分透射反射面，此时可以使用与通信信号具有相同波长的故障测试脉冲信号进行分支光纤的故障测量。另外各个分支光纤上的距离光网络节点远端的反射面还可以是故障测试脉冲信号的全反射面，此时可以使用区别于通信信号波长的故障测试脉冲信号进行分支光纤的故障测量。

另外上述实施例中光纤网络节点为OLT，所述光纤网络还可以包括OTDR，OTDR可以与OLT分别设置，也可以将OTDR内置在OLT中，分别可如图2和图3所示，图2给出了外置OTDR结合各个分支光纤上的FDD在线故障检测的系统结构示意图，OLT初始的主干光纤通过分光器splitter连接多个分支光纤，在各个分支光纤末端连接有ONU，各个分支光纤上设置有由两个以上等间距反射面构成的FDD；图3中的OTDR内置在OLT中。

在本发明上述实施例中，各个分支光纤的FDD上两个反射面之间的间距L₁、L₂、L₃......L_n不相等，并可进一步的设置其为非整数倍关系，例如可以分别是3m、5m、7m，也可以是0.3m、0.5m、0.7m。反射面之间的最小间距取决于OTDR的分辨率。

与上述光纤网络实施例相应的，本发明还提供了一种故障检测方法，图4为本发明光纤网络中分支光纤故障检测方法实施例的流程示意图，如图4所示，包括如下步骤：

步骤101、以预设的为时间周期向光纤网络中待测试分支光纤发送故障测试脉冲信号；

其中，所述光纤网络可以包括两个以上的分支光纤，各个分支光纤包括两个以上的反射面、若反射面的数目为三个以上时，反射面之间的间距相等，并且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等。

步骤102、检测是否接收到为周期为1/2个预设时间周期的反射峰；其中所述反射峰为周期性的故障测试脉冲信号在分支光纤的不同反射面上的发射信号叠加生成。

步骤103、若接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤无故障，若未接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤故障。

本实施例提供的光纤网络中分支光纤故障检测方法，是针对具有两个以上的分支光纤的光纤网络的检测方法，且各个分支光纤包括两个以上的反射面，不同分支光纤上反射面之间的间距不相等，以预设的时间周期向待测试的分支光纤发送故障测试脉冲信号，上述预设的时间周期可以为2N×L_n/V其中N为正整数且在具体实施例中可以取N＝1，V为故障测试脉冲信号的在所述分支光纤中的光速，L_n为待测量的光纤分支上相邻两个反射面之间的间距。在向光纤网络发送上述的故障测试脉冲信号后，对于光纤网络中设置有间距为L_n的反射面的分支光纤，其中间隔距离为N×L_n的反射面的反射信号会叠加，形成反射峰；而对于其他的分支光纤，则不会形成所述反射峰。因此本实施例可以通过以不同的周期发送测试脉冲的方式，分别对不同的分支光纤进行测量，实现对光纤网络中的分支光纤准确地进行故障检测。

另外，当分支光纤上设置的反射面为通信信号波长的部分透射面时，可以使用与通信信号具有相同的波长的故障测试脉冲信号。

图5或图6给出了本发明具体实施例中FDD反射叠加曲线示意图，在具体的识别分支光纤故障时，可由内置于OLT中的OTDR，或者是与OLT分开设置的OTDR通过发出一定时间周期的多个脉冲，上述的时间周期可以与各个分支光纤上反射面的间距成一定比例关系，以使得在FDD第一个反射面的发射系数较小的情况下，不需要考虑各个反射面之间的反复反射，在OTDR上可以看到一定周期的反射峰。

例如图5所示为检测分支光纤1的故障时，该分支光纤上FDD1的反射面之间的间距为L₁，OTDR以时间周期2L₁/V发出一串故障测试脉冲信号(该信号的各个测试脉冲在分支光纤上的间距为2L₁，当第1个脉冲到达第一个反射面时，有一部分反射，一部分透射，其透射的部分达到经过第2个反射面时发生发射，当反射信号到达以第一个反射面时，OTDR的第2个脉冲也到达了第1个反射面进行反射，上述两个反射信号叠加，就成了第一个反射峰，以此类推，就可以得到一串周期为L1的反射峰。同时由于周期为2L₁/V的测试脉冲通过其他分支光纤中其他周期(即反射面间距为其他值)的FDD并被反射时，由于所述其他分支光纤的FDD中反射面间距与上述测试脉冲不对应，因此只能单次反射，不能形成前后测试脉冲反射峰叠加，也就不能很好地形成L₂、L₃......L_n中的任何一个的周期性的反射峰。

同样如图6所示，为了检测第2个分支光纤是否故障(其FDD2的周期为L₂)，OTDR以2L₂/V为时间周期发送的故障测试脉冲信号，就能得到一串周期为L₂的反射峰。

从上述对两个分支光纤是否发生故障进行测试的实施例可以看出，OTDR可以以2L_n/V为时间周期发送一串测试脉冲，能够检测分支光纤上FDD周期为L_n的分支光纤是否有故障。OTDR在不同时间发出不同周期的测试脉冲，就可以遍历检测整个网络不同分支光纤是否有故障。

由于各个FDD对应的是一串周期性的反射峰，而且周期各不相等，并可进一步设定其也不成倍数关系，那么即使某些FDD到OLT的距离一样，其第1个反射峰重叠，但是其后反射峰是不会重叠的。另外对于某个FDD的某一级反射峰刚好与其它某个FDD的某一级反射峰重叠，重叠前后其它反射峰也不会重叠，即无法形成周期性的反射峰。

另外，各级反射峰的大小与两个反射面的反射系数有关，不考虑两级反射之间的衰减和两级反射面之间的反复反射(反射系数要比较小)，假设第一个反射系数为0.1，透射系数为0.9，第二个反射面反射系数为0.1为例，则第1级反射为0.1(取相对大小)，第2级反射峰为0.1*0.9+0.1，第三级反射峰为0.1*0.9*0.9+0.1，以此类推，如果考虑到两个反射面之间的多次反射，则后面几级反射峰会更高，当然反射和透射系数也可以设计为其他值。当测试使用的测试波长与通信波长一样时，反射系数可以设计得更小，让大部分光功率透射，从而减少对正常通信线路衰减的影响。

本发明实施例还提供了一种光纤网络中分支光纤故障检测装置，该装置能够执行上述检测方法实施例的流程步骤，图7为本发明光纤网络中分支光纤故障检测装置实施例的结构示意图，如图7所示，该装置包括发射模块11和检测模块12，其中发射模块11用于以预设的时间周期向待测试的光纤网络发送故障测试脉冲信号，所述光纤网络包括两个以上的分支光纤，各个分支光纤包括两个以上的反射面，若反射面的数目为三个以上时，反射面之间的间距相等，且不同分支光纤上反射面之间的间距不相等；检测模块12用于检测是否接收到周期为1/2个预设时间周期的反射峰，若接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤无故障，若未接收到所述反射峰，则确认待测试的分支光纤故障。

本实施例提供的光纤网络中分支光纤故障检测方法，是针对具有两个以上的分支光纤的光纤网络的检测方法，且各个分支光纤包括两个以上的反射面，不同分支光纤上反射面之间的间距不相等，以预设的时间周期向待测试的分支光纤发送故障测试脉冲信号，上述预设的时间周期可以为2N×L_n/V其中N为正整数且在具体实施例中可以取N＝1，V为故障测试脉冲信号的在所述分支光纤中的光速，L_n为待测量的光纤分支上相邻两个反射面之间的间距。在向光纤网络发送上述的故障测试脉冲信号后，对于光纤网络中设置有间距为L_n的反射面的分支光纤，其中间隔距离为N×L_n的反射面的反射信号会叠加，形成反射峰；而对于其他的分支光纤，则不会形成所述反射峰。因此本实施例可以通过以不同的周期发送测试脉冲的方式，分别对不同的分支光纤进行测量，实现对光纤网络中的分支光纤准确地进行故障检测。

在具体实施过程中对整个光纤网络进行故障测试时，可包括如图8所述的步骤流程：

步骤201、FDD布放，在不同的分支光纤需要分界的点上进行FDD的布放。该分界点可以是光纤用户接入网中的室内部分和室外部分的分界点，上述的室内部分的光纤由用户负责，而室外部分的光纤由运营商用户负责，因此需要对其进行分界。当能够接收到反射峰时，说明由OLT到FDD之间的分支光纤无故障。本步骤是在不同分支光纤布放不同周期的FDD，例如在分支光纤1上布放周期为L₁(即反射面之间的间距为L₁)的FDD，在分支光纤2上布放周期为L₂(即反射面之间的间距为L₂)的FDD；

步骤202、将FDD与分支光纤或者ONU绑定，即在管理系统上，把不同周期的FDD与相应的分支光纤或者ONU绑定，以使其一一对应，并进一步建立相应的映射表。

步骤203、OTDR发送测试信号对第n个分支光纤进行测试，即测试分支光纤的OLT与FDDn之间的部分是否有故障。其中n的初始值可以设为1，依次累加，例如对周期为L₁的分支光纤1进行测试时，OTDR以时间周期2L₁/V发送测试脉冲；

步骤204、OTDR接收反射回来的信号，并采集反射峰信息；

步骤205、在上述步骤204的基础上，分析是否接收到相应的反射峰，以判断分支光纤是否有故障。例如若OTDR接收到周期为L₁的反射峰，则说明分支光纤1上由OLT到FDDn之间无故障，若OTDR没有接收到反射峰，可确认在分支光纤1上由OLT到FDDn之间有故障，上述的反射峰为测试脉冲在分支光纤1的相邻反射面上的发射信号叠加生成。

在上述步骤205之后，可以继续返回步骤203继续向其他分支光纤发送测试信号，实现对整个系统各个分支光纤FDD与OLT之间是否故障进行判断。比如，OTDR以时间周期2L₂/V发送测试脉冲，以分支光纤2进行测试时，以此类推。

本发明上述实施例提供的光纤网络以及光纤网络中分支光纤故障检测方法，在光纤上设置包括至少两个、等间距分布的反射面的FDD，其中各个FDD的反射面之间的间距不相等或者为非整数倍关系，并且以预定的时间周期向光纤网络中使用上述FDD的各个分支光纤发送故障测试脉冲信号，只有具有相应的反射面间距的分支光纤会反射形成反射峰，而对于具有其他反射面间距的分支光纤则不会形成反射峰。由此，本发明实施例可以实现对光纤网络中分支光纤进行准确的故障检测。

另外利用上述方案在进行分支光纤故障判断，在FDD布放时，不用详细测试各个FDD与OLT之间的距离，也不需要错开它们的距离，只需要记录哪根分支光纤上布放的是哪种周期的FDD，把不同周期的FDD与分支光纤关联起来，使得即使OTL与FDD之间的网络出现调整，也不影响FDD与分支光纤的关联关系。因此，采用本发明实施例的方案不但能够提高光纤网络中分支光纤故障准确检测，而且可以提高网络运营维护过程中对于故障进行定界效率，降低运营商运营维护成本。

本发明上述实施例提供的光纤网络以光纤网络中分支光纤故障检测方法，也可以应用于TDM PON或者WDM PON系统中，可以用来标识不同的分支光纤，也可用于对光纤故障进行分界。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。