[发明专利]一种数字检测的光纤传输时延测量装置及方法

权利要求书

1.一种数字检测的光纤传输时延测量装置，其特征在于：测量装置包括远程光纤传输时延测量和本地时光纤传输时延测量，所述远程光纤传输时延测量包括两个完全相同的测量装置Ⅰ和测量装置Ⅱ，所述本地时光纤传输时延测量包括一个测量装置Ⅲ，所述测量装置Ⅰ和测量装置Ⅱ上的光纤模块插座里分别插装有相同的收发一体单纤双向光纤模块，并通过一根光纤将相同的收发一体单纤双向光纤模块连接，所述测量装置Ⅲ的光纤模块插座里插装有一个收发分离双纤双向光纤模块。

2.根据权利要求1所述的一种数字检测的光纤传输时延测量装置，其特征在于：所述测量装置Ⅰ、测量装置Ⅱ和测量装置Ⅲ包括壳体，壳体上设置有显示屏，显示屏和下方设置有按键，指示灯，邻近显示屏设置，壳体上还有供电源线插接的电源接口和光纤模块插座，且壳体内腔里装有数字处理器。

3.根据权利要求1所述的一种数字检测的光纤传输时延测量装置，其特征在于：所述测量装置包括控制和计算单元、数字处理器，用户接口单元、光传输单元、时钟回路、电源电路，所述数字处理器输出、输入端双向与光传输单元连接，所述数字处理器的输出、输入端双向与用户端口单元连接，所述用户接口包括按键模块和显示模块，所述光传输单元包括光发射模块、光接收模块、光复用器，所述发射模块输出端与光复用器输入端连接，所述光复用器的输出端与光接收模块输入端连接，且光复用器的输出、输入端与传输光纤电性连接。

4.一种数字检测的光纤传输时延测量装置方法，包括以下步骤：步骤1：测量装置采用现场可编程门阵列(FPGA)器件作为数字处理器，使用其内部的GTX高速收发器驱动光纤模块实现光纤传输；光纤模块为波分复用光收发一体单纤双向和收发分离双纤双向光纤模块两种规格；选用高精度的有源晶振为数字处理器和GTX收发器提供时钟信号，保证测量结果的高精度；

步骤2，测量时需要两个测量装置，即测量装置Ⅰ和测量装置Ⅱ，两者完全相同，并将收发一体单纤双向光纤模块插入光纤模块插座里并通过一根光纤连接；

步骤3，每次测量操作时测量装置Ⅰ的数字处理器控制光纤发端发送一帧含有帧头测量标志的数据，并在发送结束时开启一个时钟计数器；测量装置Ⅱ的数字处理器接收到该帧数据后立刻返回一帧响应数据；测量装置Ⅰ的数字处理器接收到响应数据后立刻停止时钟计数器，并根据该计数结果n和时钟频率值f_clk推导出本次光纤传输时延值T；

步骤4，为使测量结果更加精确，必须将测量装置的数字处理器的处理、计算时延以及光电转换时延进行消除，对此本测量方法采用了校准处理，操作测量装置Ⅰ的按键使其进入校准状态，并使用一段长度小于1米的光纤连接测量装置Ⅰ和Ⅱ，设备将自动完成多次测量后将结果平均处理后作为之后测量结果计算的基准值，记为T_base；校准结束后设备将提示校准完成；

步骤5，校准完成后即可进入正常测量状态，将测量装置接收端和发送端分别接入待测光纤的两端，完成多次测量后将结果平均处理后作为之后作为该光纤的测量值，记为T_meas。由于校准状态和正常测量状态下测量装置Ⅰ和Ⅱ的数字处理器的处理、计算时延以及光电转时延是一致的，因此按照下列公式即可推导出此光纤的净传输时延Δt：

Δt＝T_meas-T_base

测量结束后设备将测量的净传输时延显示于设备上的显示屏上；

步骤6，当仅进行本地测量而不使用远程光纤的情况下，可通过测量装置Ⅲ上换装收发分离双纤双向光纤模块，实现在本地完成光纤传输时延的测量。而此时仅使用一个测量装置，因此可以节省一部分成本。

5.根据权利要求4所述的一种数字检测的光纤传输时延测量装置方法，其特征在于：在步骤一中采用FPGA数字处理器作为处理器，计量每次光纤传输过程所需时钟周期数量进行传输时间的计算；使用FPGA处理器内部的GTX高速收发器驱动光纤模块完成数据的光纤传输；通过选用高精度的有源晶振为处理芯片和GTX高速收发器提供时钟信号，保证测量结果的高精度。