本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，具體來講涉及一種基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

光時(shí)域反射儀是根據(jù)光的背向散射與反射原理制作，利用光在光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的背向散射光來獲取衰減信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位，以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。由于光纖材料密度不均勻、摻雜成分不均勻以及光纖本身的缺陷，當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí)，會(huì)由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接合點(diǎn)、彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射、反射。其中一部分的散射和反射光就會(huì)返回到光時(shí)域反射儀中，返回的有用信息由光時(shí)域反射儀的探測器來測量，它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)間或曲線片斷。通過測量發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)間，以及確定光在光纖的速度，就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的距離。

無源光網(wǎng)絡(luò)(passiveopticalnetwork，pon)，特別是以太無源光網(wǎng)絡(luò)(ethernetpassiveopticalnetwork，epon)，以其帶寬高、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，已經(jīng)成為各大運(yùn)營商解決“最后一公里”問題的最佳選擇之一。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，光網(wǎng)絡(luò)中大部分故障都發(fā)生在光鏈路上，而這些故障會(huì)影響用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，甚至造成經(jīng)濟(jì)損失。隨著用戶維權(quán)意識(shí)的提高和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的完善，運(yùn)營商會(huì)為epon網(wǎng)絡(luò)故障付出越來越高的代價(jià)。所以，有效地對(duì)鏈路進(jìn)行在線監(jiān)測和故障定位，以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和減小維護(hù)成本，就成為了運(yùn)營商所關(guān)注的一個(gè)重要問題。

隨著光纖放大器的引入及光纖損耗的降低，光纖傳輸距離不斷增加，探測器探測的信號(hào)非常微弱，要求探測器具有更高的靈敏度和更大的動(dòng)態(tài)范圍。為了解決探測器信號(hào)微弱的問題，傳統(tǒng)方法一是重復(fù)采樣取平均來提高分辨率，二是增加發(fā)射信號(hào)的能量。重復(fù)采樣可以提高測量的動(dòng)態(tài)范圍，但要耗費(fèi)更多的時(shí)間。由于激光器的功率有限，要提高入射信號(hào)的能量，只能增加發(fā)射信號(hào)的脈寬，但這又會(huì)降低距離分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測系統(tǒng)及方法，不會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間，又能提高探測范圍和探測分辨率。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取一種基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

信號(hào)光源，用于發(fā)出連續(xù)光信號(hào)；

數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)；

探測碼型生成器，用于生成相關(guān)探測碼型序列；

方波信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生連續(xù)方波信號(hào)；

乘法器，用于將相關(guān)探測碼型序列調(diào)制到所述連續(xù)方波信號(hào)上，生成探測信號(hào)；

加法器，用于合并所述數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)；

調(diào)制器，用于合并后的數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)一起調(diào)制到連續(xù)光信號(hào)上，生成脈沖序列光信號(hào)；

環(huán)形器，用于將脈沖序列光信號(hào)輸入到傳輸光纖中，并將背向散射信號(hào)輸入到反射信號(hào)接收單元中；

數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)，用于接收傳輸光纖的脈沖序列光信號(hào)，并濾出數(shù)據(jù)信號(hào)；

反射信號(hào)接收單元，用于接收來自傳輸光纖的背向散射信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；

相關(guān)解調(diào)單元，用于將所述連續(xù)方波信號(hào)和轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的背向散射信號(hào)做相關(guān)處理，提取出編碼探測信號(hào)；

相關(guān)處理單元，用于將相關(guān)探測碼型序列和所述編碼探測信號(hào)做相關(guān)處理，得到并輸出探測信號(hào)曲線軌跡。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述方波發(fā)生器生成的連續(xù)方波信號(hào)作為相關(guān)探測碼型序列的載波，連續(xù)方波信號(hào)的頻率為下行信號(hào)的頻帶寬度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述探測碼型生成器生成的相關(guān)探測碼型序列為格雷碼或ccc碼。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)包括光電二極管和低通濾波器，光電二極管用于探測脈沖序列光信號(hào)，低通濾波器用于由脈沖序列光信號(hào)濾出數(shù)據(jù)信號(hào)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述相關(guān)解調(diào)單元在數(shù)字域采用相關(guān)技術(shù)解調(diào)出編碼探測信號(hào)。

本發(fā)明還提供一種基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測方法，包括步驟：

s1.通過方波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)方波信號(hào)，作為相關(guān)探測碼型序列的載波；s2.根據(jù)相關(guān)探測碼型序列，對(duì)所述連續(xù)方波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生探測信號(hào)，并將探測信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)合并相加，然后一起輸入調(diào)制器；s3.調(diào)制器根據(jù)輸入的信號(hào)來調(diào)制信號(hào)光源發(fā)出的連續(xù)光信號(hào)，產(chǎn)生脈沖脈沖序列光信號(hào)，并將所述脈沖脈沖序列光信號(hào)輸入傳輸光纖；s4.接收來自傳輸光纖的背向散射光，將所述背向散射光轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；s5.將數(shù)字信號(hào)與所述方波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，提取出編碼探測信號(hào)；s6.將編碼探測信號(hào)與所述相關(guān)探測碼型序列作相關(guān)處理，恢復(fù)并輸出探測信號(hào)軌跡。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述相關(guān)探測碼型序列通過探測碼型生成器生成；通過一個(gè)反射信號(hào)接收單元來接收和轉(zhuǎn)化來自傳輸光纖的背向散射光。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述相關(guān)探測碼型序列為格雷碼或ccc碼。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)共用同一個(gè)信號(hào)光源，所述數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)在頻譜上占據(jù)不同的頻帶。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)處理方法在數(shù)字域解調(diào)出編碼探測信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果在于：

通過數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)共用一個(gè)信號(hào)光源，由于數(shù)據(jù)信號(hào)的頻譜與連續(xù)方波信號(hào)的頻譜沒有重疊，把相關(guān)探測碼型序列調(diào)制到連續(xù)方波信號(hào)上生成探測信號(hào)，其頻譜和數(shù)據(jù)信號(hào)也幾乎沒有重疊，因此通過調(diào)制技術(shù)可以使這兩個(gè)信號(hào)在頻譜上占用不同的頻帶，從而降低探測信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的影響，實(shí)現(xiàn)在線鏈路監(jiān)測和故障定位。

由于探測碼型生成器產(chǎn)生的相關(guān)探測碼型序列有非常好的自相關(guān)特性，自相關(guān)后沒有旁瓣，且自相關(guān)峰的寬度為單個(gè)脈沖序列的寬度，而高度增加了l倍(l為探測碼型序列的長度)，故測量的分辨率等于單個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的分辨率(如10ns的脈沖寬度對(duì)應(yīng)1m的分辨率)，脈沖的能量增大l倍，相對(duì)節(jié)省了時(shí)間，采用相關(guān)編碼技術(shù)，能在保持單脈沖的分辨率的前提下，提高探測范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明中數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)域示意圖；

圖3為本發(fā)明中連續(xù)方波信號(hào)時(shí)域示意圖；

圖4本發(fā)明中相關(guān)探測碼型序列時(shí)域示意圖；

圖5為本發(fā)明中數(shù)據(jù)信號(hào)頻域示意圖；

圖6為本發(fā)明中探測信號(hào)在頻域頻域示意圖；

圖7為本發(fā)明中輸入到調(diào)制器的信號(hào)頻域示意圖。

附圖標(biāo)記：

信號(hào)光源1，數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器2，探測碼型生成器3，方波信號(hào)發(fā)生器4，乘法器5，加法器6，調(diào)制器7，環(huán)形器8，數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)9，反射信號(hào)接收單元10，相關(guān)解調(diào)單元11，相關(guān)處理單元12。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號(hào)光源1、數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器2、探測碼型生成器3、方波信號(hào)發(fā)生器4、乘法器5、加法器6、調(diào)制器7、環(huán)形器8、數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)9、反射信號(hào)接收單元10、相關(guān)解調(diào)單元11和相關(guān)處理單元12。

信號(hào)光源1用于發(fā)出連續(xù)光信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器2用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)在時(shí)域上如圖2所示，在頻域上如圖5所示。探測碼型生成器3用于生成相關(guān)探測碼型序列，相關(guān)探測碼型序列在時(shí)域上如圖4所示，優(yōu)選的，生成的相關(guān)探測碼型序列為格雷碼或ccc碼。方波信號(hào)發(fā)生器4用于產(chǎn)生連續(xù)方波信號(hào)，作為相關(guān)探測碼型序列的載波，連續(xù)方波信號(hào)的頻率為下行信號(hào)的頻帶寬度，連續(xù)方波信號(hào)時(shí)域如圖3所示。

乘法器5用于將相關(guān)探測碼型序列調(diào)制到所述連續(xù)方波信號(hào)上，生成探測信號(hào)，探測信號(hào)在頻域上如圖6所示。加法器6用于合并探測信號(hào)和來自數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器的數(shù)據(jù)信號(hào)，合并后的信號(hào)在頻譜上如圖7所示，合并后送入調(diào)制器7。調(diào)制器7用于將數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)一起調(diào)制到信號(hào)光源1發(fā)出的連續(xù)光信號(hào)上，生成脈沖序列光信號(hào)。所述環(huán)形器8用于將所述的脈沖序列光信號(hào)輸入到傳輸光纖中，將背向散射信號(hào)和反射信號(hào)耦合到反射信號(hào)接收單元10中。數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)9用于接收傳輸光纖中的脈沖序列光信號(hào)；數(shù)據(jù)信號(hào)接收機(jī)9包括光電二極管(photo-diode，pd)和低通濾波器(lowpassfilter，lpf)，光電二極管用于探測脈沖序列光信號(hào)，低通濾波器用于由脈沖序列光信號(hào)中濾出數(shù)據(jù)信號(hào)。反射信號(hào)接收單元10用于接收來自環(huán)形器8的背向散射信號(hào)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。相關(guān)解調(diào)單元11用于將來自方波信號(hào)發(fā)生器4的連續(xù)方波信號(hào)和來自反射信號(hào)接收單元10的背向散射信號(hào)(已轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào))做相關(guān)處理，提取出編碼探測信號(hào)；所述相關(guān)解調(diào)單元11在數(shù)字域采用相關(guān)技術(shù)解調(diào)出編碼探測信號(hào)。相關(guān)處理單元12用于將來自探測碼型生成器3的相關(guān)探測碼型序列和來自相關(guān)解調(diào)單元11的編碼探測信號(hào)做相關(guān)處理，得到并輸出探測信號(hào)曲線軌跡。

本發(fā)明基于相關(guān)編碼的在線鏈路監(jiān)測方法，具體包括如下步驟：

s1.通過方波信號(hào)發(fā)生器4產(chǎn)生連續(xù)方波信號(hào)，作為后續(xù)相關(guān)探測碼型序列的載波。

s2.根據(jù)相關(guān)探測碼型序列，對(duì)所述連續(xù)方波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生探測信號(hào)；并將探測信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)合并相加，然后一起輸入調(diào)制器7。具體的，相關(guān)探測碼型序列由探測碼型生成器3生成，通過乘法器5將相關(guān)探測碼型序列調(diào)制到連續(xù)方波信號(hào)上，進(jìn)而生成探測信號(hào)，優(yōu)選的，相關(guān)探測碼型序列為格雷碼或ccc碼；數(shù)據(jù)信號(hào)來自數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器2。

s3.調(diào)制器7根據(jù)輸入的信號(hào)來調(diào)制信號(hào)光源1發(fā)出的連續(xù)光信號(hào)，產(chǎn)生脈沖序列光信號(hào)，并將所述脈沖序列光信號(hào)輸入傳輸光纖。

s4.通過一個(gè)反射信號(hào)接收單元接收來自傳輸光纖的背向散射光，將所述背向散射光轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。

s5.將數(shù)字信號(hào)與所述方波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，提取出編碼探測信號(hào)；具體的，通過相關(guān)解調(diào)單元采用相關(guān)處理方法在數(shù)字域解調(diào)出編碼探測信號(hào)。

s6.將編碼探測信號(hào)與所述相關(guān)探測碼型序列作相關(guān)處理，恢復(fù)并輸出探測信號(hào)軌跡，具體的，通過一個(gè)相關(guān)處理單元作相關(guān)處理。

通過上述步驟，所述數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)共用同一個(gè)信號(hào)光源，所述數(shù)據(jù)信號(hào)和探測信號(hào)在頻譜上占據(jù)不同的頻帶，從而降低探測信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的影響，實(shí)現(xiàn)在線鏈路監(jiān)測和故障定位。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。