[发明专利]一种无源光网络故障检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明与网络的故障检测装置及其检测方法有关，更详而言，是一种基于波长可调的混沌激光相关法的OTDR检测无源光网络中故障的检测装置及其检测方法。

技术背景

无源光网络PON，作为下一代接入网的主要形式，在光纤网络通信中占有重要的地位，前景极其广阔。现有无源光网络主要有三部分构成：即光线路终端 OLT，光分配网络ODN和光网络用户单元ONU。由于其无源光网络有多个用户单元，结构比较复杂，分支比较多，覆盖范围比较大，承载着巨大的信息量，因此，研究如何对无源光网络进行故障检测是非常有必要的。

现有的光网络检测技术是利用单波长的OTDR，当无源光网络中出现故障后，用户单元接收不到有用信息，再利用OTDR进行检测，由于单波长的OTDR其探测波长的不可调谐性，只能利用分段检测方法进行，检测具有相对的滞后性，无法实现实时检测。

为了实现对无源光网络的实时检测，波长可调的OTDR成为研究热点，1996年，利用可调的激光器在两个声光开关调制的条件下实现了波长可调的OTDR^[1]（Kuniaki Tanaka，Mitsuhiro Tateda，Measuring the individual attenuation distribution of passive branched optical network [J].Photonics  technology  letters ,1996,8(7):915-917），2009年利用波长扫描式的光纤激光器，输出伪随机光脉冲序列，实现了相关法波长可调的OTDR ^[2]，( Woojin Shin,  Bong-Ahn Yu,   Yeung Lak Lee. Wavelength tunable optical time-domain reflectometry based on wavelength swept fiber laser employing two-dimensional digital micro-mirror array [J].Optical Communication, 2009,282(6):1191-1195)，2010年利用双正交编码的方式，实现了波长可调的OTDR，并将其用于光网络通信的研究^[3] (沈东辉，谢玮霖，董毅等.基于双正交编码的波长可调谐OTDR研究[J].光通信技术，2010,4:39-41)。

但是，目前无源光网络通信的发展趋于小型光纤网络，因此，需要一种新的高分辨率、高精度的探测技术。传统OTDR采用的飞行时间法测量距离和测量精度在原理上是矛盾的，伪随机光脉冲的相关法中伪随机光脉冲序列的码元宽度要受限于电子瓶颈，精度无法突破，基于混沌激光相关法的OTDR利用混沌激光相关法测量相对于飞行时间法和伪随机光脉冲的相关法，测量距离远，测量精度高。

在先技术，单波长的基于混沌激光相关法OTDR，如公开号为CN101226100的一种“混沌光时域反射仪及其测量方法”，将混沌光发射装置发射的混沌激光信号通过光纤耦合器分为探测光和参考光。探测光经环形器发射到待测光纤线路中后回射到光电探测器中，由光信号转化为电信号，经A/D转换器转换成数字信号输入信号处理装置中；参考光由光电探测器接收，将光信号转化为电信号，再经过A/D转换器输入到信号处理装置。信号处理装置对输入的两路数字信号进行互相关。具体的测量原理是将混沌光分为的探测光Ⅰ和参考光Ⅱ，设参考光Ⅱ设参考光Ⅱ满足的函数关系式为                                                ，探测光Ⅰ经过待测光纤线路回射后满足的函数关系式，则其互相关函数。当时，互相关函数存在峰值。互相关函数的峰值与回射光强度有关。基于此原理，通过互相关仪或计算机进行处理就可以获得探测光回射的强度与往返时间，从而实现故障定位与光纤传输特性的检测。

上述发明利用相关法处理，实现了单根光纤的故障检测。但是，将混沌激光相关法用于光网络故障检测，存在有三个问题：一是如何实现波长的可调谐。二是探测信号进入光网络中，如何确定故障处于网络中的哪条路径，以进一步确定故障的具体位置。三是如何实现在光线路终端显示检测到的故障信息，实现集中化的管理和检测。这对于光网络的故障检测还是存在很大的难度，这也是目前实现光网络故障检测中迫切需要解决的技术问题。

发明内容