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WO2008128462A1 - A fault detecting method, system and apparatus for optical distributed network - Google Patents

A fault detecting method, system and apparatus for optical distributed network Download PDF

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WO2008128462A1
WO2008128462A1 PCT/CN2008/070721 CN2008070721W WO2008128462A1 WO 2008128462 A1 WO2008128462 A1 WO 2008128462A1 CN 2008070721 W CN2008070721 W CN 2008070721W WO 2008128462 A1 WO2008128462 A1 WO 2008128462A1
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optical
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optical network
uplink
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PCT/CN2008/070721
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Sulin Yang
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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    • H04J2203/006—Fault tolerance and recovery

Definitions

  • the loss is further judged if the loss of the downlink signal and/or the uplink signal of the optical line terminal to all optical network units/optical network terminals exceeds the normal. Range, then determine that the fault occurred in the trunk segment;

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Description

一种光分布网络的故障检测方法、 系统及装置 技术领域 本发明涉及一种通信网络的故障检测方法、 系统及装置， 尤其是一种对 光分布网络中存在的故障的检测方法、 系统及装置。 背景技术 目前，在接入网领域中， 数字用户线路 (Digital Subscriber Line，筒称 DSL)充分发展之余， 光接入也蓬勃兴起， 尤其是点到多点特征的光接入技 术一无源光网络（ Passive Optical Network, 筒称 PON )再次受到关注。 与 点到点光接入相比， P0N局端用一根光纤， 即可分成数十路甚至更多路光纤连 接用户， 从而大大降低建网成本。 目前， 具有代表性的 P0N技术是吉比特无源 光网络 (Gigabit Passive Optical Network 筒称 GPON)和以太网无源光网络 (Ethernet Passive Optical Network, 筒称 EPON) , 其中 GPON技术具有较高 线路速率、 维护管理功能完善等特点。
P0N系统结构如图 1所示， 由三个部分组成： 光线路终端 （Optical Line Termination, 筒称 OLT ) 、 光分布网 ( Optical Distribution Network, 筒 称 ODN)和光网络单元（Optical Network Unit , 筒称 ONU ) /光网络终 端 (Optical Network Termination, 筒称 ONT ) 。
0LT为 PON系统提供网络侧接口， 连接一个或多个 0DN。 ODN将 0LT下行的数 据分路传输到各个 0NU, 同时将多个 0NU/0NT的上行数据汇总传输到 0LT。 ONU 为 PON系统提供用户侧接口， 上行与 0DN相连。 如果 0NU直接提供用户端口功 能， 如以太网用户端口， 则称为 0NT。
ODN—般分成四部分， 无源光分路器 （Splitter) , 主干光纤（Feed Fiber) A、 分布光纤（Distribute Fiber) B和分路光纤（Drop Fiber) C, 其中分 布光纤和分路光纤可以统称为分支光纤。 图 1中是具有 2级分光的 0DN结构图， 对只有一级分光的 0DN只有主干光纤和分路光纤。
P0N系统上行采用 1 310腿的波长， 下行采用 1490nm的波长。 上、 下行的光 可以在同一根光纤中传输如图 1所示， 上、 下行也可以分别采用一根光纤来传 输。
在 P0N系统中， 从 0LT到 0NU称为下行， 反之为上行。 下行数据采用广播的 方式发送到各 0NU的， 而各 0NU的上行数据发送由 0LT分配发送区间， 采用时分 复用的方式发送给 0LT。
在 PON系统中， 0LT与 0NU/0NT是通过 0DN连接， 如果 0DN出现故障， 必然会 影响整个 P0N系统的数据传输， 0DN的故障主要由连接和过度弯曲引起。 连接 故障包括连接器松动， 连接器光纤端面受污染等。
曾经有这样的统计结果： 光纤入户 （F iber To The Home , 筒称 FTTH ) 系统的故障有 83 %是发生在靠近用户的"第一公里"， 光纤故障占 37%。 其中光 纤故障中有 70 %以上是连接故障引起的， 26 %是由于光纤弯曲造成的过度衰 减引起的。 因此， 随着 P0N网络的大量部署和运行， 为了保证 P0N网络的正常 运行， 需要能够正确、 快速识别和定位光纤故障。 另外， 由于 P0N网络靠近用 户， 光纤故障的识别和定位方案必须满足低成本的要求。 光纤故障的特点是 对光路的损耗增大， 甚至完全中断。
光时域反射计 ( Opt i ca l Time Doma in Ref l ec tometer , 筒称 OTDR )是测 量光纤传输特性的测量仪器。 0TDR提供了沿光纤长度分布的衰减细节， 即探 测、 定位和测量光纤光缆链路上任何位置的故障 （又称为事件） 。 所述的故 障是指因光纤链路中因为熔接、 连接器、 转接头、 跳线、 弯曲或断裂等形成 的缺陷， 这种缺陷的光传输特性的变化可以被测量。 在光纤通信网中， 光纤 传输链路的传输特性测试、 故障定位都需要 0TDR。 OTDR的工作方式类似雷达扫描， 0TDR发送测试信号，然后根据光纤事件点 反射回来的信号的强度和时间， 确定故障点的类型和位置。 如图 2所示， 0TDR—般设置在 0LT侧。
通过光纤的链路监测可以能够自动的、 持续的对光纤线路进行在线远程 监测， 可以定期维护 P0N网络的光纤线路， 可以远程识别故障， 实现对故障的 快速反应， 可以在高层网络受影响之前， 实现底层的快速保护切换。
但是在 P0N网络点对多点拓朴结构中， 0LT侧 0TDR发出的测试信号， 经各 分支反射回来的信号是叠加在一起的， 0TDR不能区分事件点所在的分支光 纤， 而如果从 0NU侧解决故障点定位的成本又太高， 且在线路损耗过大时， 测 试数据不能实时传到 0LT侧。 另外， 由于 P0N网络对价格的敏感性， 需要低成 本的光纤网络故障识别方案。
现有技术中还提出了另一种方案， 该方案是在每条分支光纤的末端加一 个反射镜， 用来反射测试波长。 在布线的过程中， 使每条分支光纤的长度不 一样， 这样每条分支光纤末端反射光的波形不会重叠。 通过监测每条分支光 纤末端反射光的波形来监测分支光纤。
该方案必须要求每条分支光纤长度不一样， 才能根据每条支路的反射信 号的位置确定支路状态。 从而增加了布线的难度， 而且只能判断断纤或性能 严重劣化的缺陷， 不能判断其他原因（如连接， 弯曲， 应力改变等）造成的缺 陷。
P0N网络光纤的 0LT侧测试的困难在于多个分支光纤对 0TDR发出的测试信 号后向反射信号会叠加在一起， 从而导致不能分辨出具体某条分支光纤的故 障。 如图 3所示， 其现有技术的另一方案， 0TDR设置在 0NU/0NT侧， 从 0NU/0NT 侧监测 P0N网络光纤， 每个 0NU/0NT集成一个 0TDR,每个 0NU分时监测该 0NU所在 的分支光纤和主干光纤， 测试的数据或结果通过上行通道上传给 0LT。 此方法 很容易的定位出分支光纤或主干光纤的故障。 但由于 0NU/0NT数量众多， 0TDR 设备是非常昂贵， 实现该方案的成本^艮高， 在 0NU侧部署并不现实。 发明内容
本发明实施例的目的是提供一种光分布网络的故障检测方法、 系统及装 置， 可以以较低成本， 方便的对光分布网络中的故障进行类型检测和 /或故障 位置检测。
为实现上述目的， 本发明实施例提供了一种光分布网络的故障检测方 法， 包括如下步骤：
检 'J上行信号和下行信号的损耗；
当上行信号损耗和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 将上行信号损耗 和下行信号的损耗进行比较， 如果下行信号的损耗大于上行信号的损耗， 则 确定发生了光纤弯曲故障。
本发明实施例还提供了另一种光分布网络的故障检测方法， 包括如下步 骤：
检 'J上行信号和下行信号的损耗；
当检测到上行信号和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 对损耗进行进 一步判断， 如果光线路终端到所有的光网络单元 /光网络终端的下行信号和 / 或上行信号的损耗都超出正常范围， 则确定故障发生在主干段；
如果光线路终端到同一分布光纤连接的所有光网络单元 /光网络终端的下 行信号和 /或上行信号的损耗都超出了正常范围， 则确定故障发生在该分布光 纤；
如果光线路终端到一个或数个光网络单元 /光网络终端的下行信号和 /或 上行信号的损耗超出了正常范围， 并且所述一个或数个光网络单元 /光网络终 端不是连接到同一分布光纤的所有光网络单元 /光网络终端， 则确定故障发生 在与所述一个或数个光网络单元 /光网络终端对应的分路段上。
本发明还提供了一种光分布网络的故障检测系统， 包括： 第一信号检测模块， 设置在光线路终端侧， 用于检测光线路终端侧的 上、 下行信号的光功率；
第二信号检测模块， 设置在光网络单元 /光网络终端侧， 用于检测光网络 单元 /光网络终端侧的上、 下行信号的光功率；
损耗计算模块， 与所述第一信号检测模块和第二信号检测模块连接， 用 于根据检测到的光功率计算上、 下行信号的损耗；
故障分析模块， 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。
本发明还提供了一种光分布网络的故障检测装置， 包括：
信号检测模块， 用于检测上、 下行信号的光功率；
损耗计算模块， 与所述信号检测模块连接， 用于根据检测到的光功率计 算上、 下行信号的损耗；
故障分析模块， 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。
由上述技术方案可知， 本发明通过对上下行信号的损耗进行检测分析， 可以方便的检测出故障的类型和 /或故障的位置， 并且对光纤的布放没有特殊 要求， 可以在线、 实时的识别光纤弯曲、 连接器故障等。
下面通过附图和实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 图 1为现有技术的 P 0 N系统结构示意图；
图 2为现有技术利用 0TDR在 0LT侧进行故障测试的示意图；
图 3为现有技术利用 0TDR在 0NU/0NT侧进行故障测试的示意图；
图 4为本发明实施例 2的光分布网络的故障检测系统的结构示意图； 图 5为本发明实施例 3的光分布网络的故障检测装置的结构示意图。 具体实施方式 实施例 1
在 OLT侧和 0NU/0NT侧设置光功率计， 分别检测 0LT侧和 0NU/0NT侧的上、 下行信号的光功率； 根据检测到的光功率分别计算上行信号和下行信号的损 耗； 对于任何光网络来说， 信号发送端与信号的接收端之间都存在损耗， 对 于下行信号来说， 0LT侧检测的下行信号的光功率大于 0NU/0NT侧检测的下行 信号的光功率， 0LT侧和 0NU/0NT侧检测到的下行信号的光功率之差， 即为下 行信号的损耗； 对上行信号， 0NU/0NT侧检测的上行信号的光功率大于 0LT侧 检测的上行信号的光功率， 0LT侧和 0NT/0NT侧检测到的上行信号的光功率之 差， 即为上行信号的损耗。 由于在实际的 P0N系统中， 一个 0LT通过 0DN连接多 个 0NU/0NT , 在每一个 0NU/0NT侧设置光功率计， 这样便会获得多组上下行信 号的损耗的检测数据， 如果检测到的损耗数据或损耗变化量超出了正常的范 围， 则说明光网络发生了故障。 通过对多组损耗数据的分析处理， 可以得到 光分布网络中的故障类型和 /或故障位置的信息。
1 )故障类型的检测： 当光纤连接故障发生时（如端面受污染、 连接器松 动）， 上、 下行方向的（1 310nm和 1490)损耗变化是一致的。 当光纤发生过度弯 曲时， 上、 下行方向的（1 310謹和 1490nm)的损耗变化不一样， 下行方向 (1490nm)的损耗相对上行方向（1 310腿）的衰减变化更大， 即过度弯曲对波长 长的光波的损耗比波长短的光波的损耗大。
P0N网络布放后会测试每条链路的上、 下行损耗， 即测试 0LT与每个 0NU/0NT之间的光链路的上、 下行损耗， 该损耗作为 P0N网络的上、 下行参考 损耗。 参考损耗还可以这样确定， 当需要对 P0N网络的 0DN的损耗重新进行校 准时， 测量 0DN的上、 下行损耗， 以此作为参考损耗。 P0N网络运行后， 实时 测量 ODN的上、 下行损耗获得 ODN的上、 下行实时损耗， 上、 下行实时损耗与 上、 下行参考损耗之间的差值即为上、 下行损耗变化量。
当光网络发生故障时， 上行信号和 /或下行信号的损耗将会超出正常范 围， 判断上下行信号的损耗是否超出正常范围可以通过两种方式：
方式 1、 根据事先测定的参考损耗， 预先设定一个损耗阈值， 如果实时测 量的信号损耗超过该阈值， 则认为信号损耗超出了正常范围。
方式 2、 根据事先测定的参考损耗， 预先设定一个损耗变化量阈值， 将实 时测量的损耗减去参考损耗获得损耗变化量， 如果信号损耗的变化量超过该 阈值， 则认为信号损耗超出了正常范围。
上行信号和下行信号的损耗程度的比较， 可以通过实时检测的上下行信 号损耗来直接进行比较， 也可以通过上下行信号的损耗变化量来进行比较。
因此， 当上行信号损耗和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 将上行信 号损耗和下行信号的损耗进行比较， 如果下行信号的损耗大于上行信号的损 耗， 则确定发生了光纤弯曲故障； 如果上下行信号的损耗相等或上下行信号 的损耗变化量相等， 则确定发生了连接器故障。
所述的正常范围指 0DN无故障时其对上、 下行信号的损耗的变化范围。
2 )故障位置的检测： 如图 1所示， 0DN可被无源光分路器 （Spl i t ter)分 成三部分， 主干光纤（Feed Fiber)、 分布光纤（Di s t r ibute Fiber)和分路光 纤（Drop Fiber) , 分路光纤再与 0NU/0NT连接。 由于这种分级结构的存在， 当 检测到上行信号和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 可以通过对检测到的 多组损耗数据进行分析处理， 根据 0NU/0NT与分布光纤（Di s tr ibute F iber)和 分路光纤（Drop Fiber)的对应关系， 来确定故障发生在主干光纤还是某段分 布光纤或分路光纤， 具体为：
如果 0LT到所有的 0NU/0NT的下行信号和 /或上行信号的损耗都超出正常范 围， 则可以判断故障发生在主干段； 如果 OLT到同一分布光纤连接的所有 ONU/ONT的下行信号和 /或上行信号的 损耗都超出了正常范围， 则确定故障发生在该分布光纤；
如果 0LT到一个或数个 0NU/0NT的下行信号和 /或上行信号损耗超出了正常 范围， 并且所述一个或数个 0NU/0NT不是连接到同一分布光纤的所有 0NU/0NT, 则确定故障发生在与所述一个或数个 ONU/ONT对应的分路段上。
0NT/0NU与分支光纤的对应关系为： P0N网络布放过程中或布放后， 会记 录 0DN的拓朴结构及 0DN所连接的所有的 0NU/0NT与该 0DN的关系即每个 0NU/0NT 纤（对一级分光的 0DN)。 通过 0NU/0NT的物理标识（如 0NU/0NT的序列号 （ SN Ser i a l Number ) 或媒体访问控制地址（MAC地址 ( Med ia Acces s Cont ro l Addres s ) )或逻辑标识（如 ONU/ONT的标识（ID)或 LLI D (逻辑链路标识））与0DN 的拓朴进行关联。
对于上述的故障位置检测和故障类型检测是相互独立， 在实际应用中可 以结合在一起使用， 可以首先通过故障类型的检测来确定故障的类型， 进一 步通过故障位置的检测来确定故障发生的具体位置； 也可以首先通过故障位 置的检测来确定故障发生的具体位置， 再通过故障类型的检测来确定故障的 类型。
上述的 0LT侧和 0NU/0NT侧不限于 0LT设备和 0NU/0NT设备， 也可以是靠近 0LT设备和 /或 0NU/0NT设备的光纤， 也就是说， 光功率计既可以与 0LT设备和 0NU/0NT设备一体设置， 也可以在靠近 0LT设备和 0NU/0NT设备的光纤处设置检 测点， 在检测点分出的光路上， 用光功率计对上、 下行光信号的功率进行检 测。
上述实施实例 1中的光功率计也可以换成能测量光功率的其他仪器或设 备。
实施例 2 参见图 4其为本发明实施例 2的光分布网络的故障检测系统的结构示意 图， 该系统包括：
第一信号检测模块 1 , 设置在 0LT侧， 用于在 0LT侧检测上、 下行信号的光 功率；
第二信号检测模块 2 , 设置在 0NU/0NT侧， 用于在 0NU/0NT侧的检测上、 下 行信号的光功率；
所述的第一、 第二信号检测模块能够检测 1 310nm和 l Onm光信号的光功 率。 所述的第一、 第二信号检测模块可以进一步包括 1 310nm光信号的光功率 检测模块和 1490謹光信号的光功率检测模块。
所述的第一信号检测模块和第二信号检测模块可以是光功率计。 所述的 信号检测模块可以与 0LT设备和 0NU/0NT设备一体设置， 即在 0LT和 0NU/0NT设 备中集成信号检测模块，集成的信号检测模块用于测量发送和 /或接收的光功 率， 即上、 下行波长的光功率。 具体实现时， 所述的信号检测模块可以集成 在 0LT和 0NU/0NT设备的光收发器模块外部， 还可以集成在光收发器内部或将 所述的信号检测模块的一部分功能集成在光收发器内部， 另一部分功能集成 在收发器外部。 另外， 也可以在靠近 0LT设备和 0NU/0NT设备的光纤处设置检 测点， 在检测点分出的光路上， 用信号检测模块对上、 下行信号的光功率进 行检测。
损耗计算模块 3 , 与所述第一信号检测模块和第二信号检测模块连接， 用 于根据检测到的光功率计算上、 下行信号的损耗；
故障分析模块 4 , 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。
所述的损耗计算模块和故障分析模块， 可以设置在 0LT侧， 也可以与所述 的信号检测模块一起设置在 0LT和 0NU/0NT设备中。 当所述的损耗计算模块和 所述的故障分析模块与所述的第一信号检测模块集成在 0LT设备中时， 0LT和 ONU/ONT集成的第一、 第二信号检测模块检测上下行两个波长（1 31 0/ 1490nm) 的光功率， 然后 0NU/0NT设备通过 0DN把所述的检测到的上行行两个波长的光 功率传递给 0LT设备中的所述损耗计算模块进行上、 下行信号的损耗计算， 然 后再由所述的故障分析模块对上、 下行信号的损耗进行分析处理， 得出检测 结果。
实施例 3 图， 该装置包括：
信号检测模块 5 , 用于检测上、 下行信号的光功率；
损耗计算模块 6 , 与所述信号检测模块连接， 用于根据检测到的光功率计 算上、 下行信号的损耗；
故障分析模块 7 , 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。 以方便的识别出光纤弯曲和连接器故障， 并能迅速定位其所在的光纤段， 尤 其适合实时在线检测。
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进 行限制， 尽管参照较佳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： 其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的 ^"神和范围。

Claims

权利要求
1、 一种光分布网络的故障检测方法， 其特征在于， 包括：
检 'J上行信号和下行信号的损耗；
当上行信号损耗和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 将上行信号损耗 和下行信号的损耗进行比较， 如果下行信号的损耗大于上行信号的损耗， 则 确定发生了光纤弯曲故障。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括： 如果上下行信号 的损耗相等， 则确定发生了连接器故障。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述检测上行信号和下行 信号的损耗的方法包括：
分别检测光线路终端侧和光网络单元 /光网络终端侧的上、 下行信号的光 功率；
根据检测到的光功率分别计算上行信号和下行信号的损耗。
4、 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 还包括：
如果所述光线路终端到所有的所述光网络单元 /光网络终端的下行信号和 /或上行信号损耗都超出正常范围， 则确定故障发生在主干段；
如果所述光线路终端到同一分布光纤连接的所有所述光网络单元 /光网络 终端的下行信号和 /或上行信号的损耗都超出了正常范围， 则确定故障发生在 该分布光纤；
如果所述光线路终端到一个或数个所述光网络单元 /光网络终端的下行信 号和 /或上行信号损耗超出了正常范围， 并且所述一个或数个光网络单元 /光 网络终端不是连接到同一分布光纤的所有光网络单元 /光网络终端， 则确定故 障发生在与所述一个或数个光网络单元 /光网络终端对应的分路段上。
5、 一种光分布网络的故障检测方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 检 'J上行信号和下行信号的损耗； 当检测到上行信号和 /或下行信号的损耗超出正常范围时， 对损耗进行进 一步判断， 如果光线路终端到所有的光网络单元 /光网络终端的下行信号和 / 或上行信号的损耗都超出正常范围， 则确定故障发生在主干段；
如果光线路终端到同一分布光纤连接的所有光网络单元 /光网络终端的下 行信号和 /或上行信号的损耗都超出了正常范围， 则确定故障发生在该分布光 纤；
如果光线路终端到一个或数个光网络单元 /光网络终端的下行信号和 /或 上行信号的损耗超出了正常范围， 并且所述一个或数个光网络单元 /光网络终 端不是连接到同一分布光纤的所有光网络单元 /光网络终端， 则确定故障发生 在与所述一个或数个光网络单元 /光网络终端对应的分路段上。
6、 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于， 所述检测上行信号和下行 信号的损耗的操作具体为：
分别检测光线路终端侧和光网络单元 /光网络终端侧下行信号的光功率； 根据检测到的光功率分别计算下行信号的损耗。
7、 一种光分布网络的故障检测系统， 其特征在于， 包括：
第一信号检测模块， 设置在光线路终端侧， 用于检测光线路终端侧的 上、 下行信号的光功率；
第二信号检测模块， 设置在光网络单元 /光网络终端侧， 用于检测光网络 单元 /光网络终端侧的上、 下行信号的光功率；
损耗计算模块， 与所述第一信号检测模块和第二信号检测模块连接， 用 于根据检测到的光功率计算上、 下行信号的损耗；
故障分析模块， 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。
8、 根据权利要求 7所述的系统， 其特征在于， 所述损耗计算模块和故障 分析模块设置在光线路终端侧； 所述第二信号检测模块通过光分布网与所述 损耗计算模块进行通信， 将所述光网络单元 /光网络终端侧的上、 下行信号的 光功率发送给损耗计算模块。
9、 根据权利要求 7或 8所述的系统， 其特征在于， 所述第一信号检测模块 设置在光线路终端内部， 与光线路终端中的收发模块一体设置或分离设置； 所述第二信号检测模块设置在光网络单元 /光网络终端的内部， 与光网络 单元 /光网络终端中的收发模块一体设置或分离设置。
10、 一种光分布网络的故障检测装置， 其特征在于， 包括：
信号检测模块， 用于检测上、 下行信号的光功率；
损耗计算模块， 与所述信号检测模块连接， 用于根据检测到的光功率计 算上、 下行信号的损耗； 故障分析模块， 与所述损耗计算模块连接， 用于根据上、 下行信号的损 耗确定故障的类型和 /或故障位置。
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