基于OTDR原理的光網(wǎng)絡(luò )智能測試技術(shù)方案

　　隨著(zhù)光通信行業(yè)的大力發(fā)展，光纜大規模部署，光網(wǎng)絡(luò )如何全面地測試成了運營(yíng)商面臨的主要問(wèn)題。傳統的測試方式有兩種：光損測試和OTDR測試法。光損測試采用光源和光功率計相結合來(lái)測試光鏈路的損耗，其優(yōu)點(diǎn)是設備價(jià)格低廉，使用簡(jiǎn)單，但是需要兩名技術(shù)人員才能完成，并且無(wú)法準確定位光鏈路的故障點(diǎn)及其原因。OTDR測試可以測量光纖長(cháng)度、傳輸衰減、接頭衰減和故障定位，具有測試時(shí)間短、速度快和精度高等優(yōu)點(diǎn)，但是使用OTDR測試，測試人員對測試結果有不同的解讀，很大程度上取決于使用者的經(jīng)驗和能力，只有專(zhuān)家級的測試人員才能準確完成測試。這兩種測量方式都已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足快速簡(jiǎn)單、準確全面的測試要求。目前，業(yè)界提出一種智能測試技術(shù)，它以OTDR原理為基礎，采用鏈路感知技術(shù)，快速確定光鏈路的元件組成，分析光鏈路的狀態(tài)，診斷光鏈路的故障原因。測試人員不需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)知識即可快速、準確的完成光網(wǎng)絡(luò )的測試。

　　1鏈路感知技術(shù)原理

　　鏈路感知技術(shù)的基本原理是：基于OTDR技術(shù)，采用不同的脈寬對光網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行多次數據采集，使用短脈寬檢測光纖近距離部分，用長(cháng)脈寬檢測光纖遠端部分，最后合并、綜合分析采集的數據，得出光纖鏈路的元件組成，診斷光纖鏈路的狀態(tài)及故障原因。通常，利用OTDR技術(shù)測量光纖鏈路時(shí)，需要使用合適的脈寬，然而單一脈寬的選擇會(huì )帶來(lái)一定的問(wèn)題，用長(cháng)脈寬(大于320ns)測量時(shí)，會(huì )丟失很多器件的信息，很多接頭的衰減無(wú)法準確計算;用短脈寬(小于80ns)測量時(shí)，雖然能獲得光纖鏈路中較小的細節，但是在PON網(wǎng)絡(luò )中難以穿透分光器，無(wú)法獲得端到端的損耗值。鏈路感知技術(shù)同時(shí)集成了長(cháng)脈寬與短脈寬的優(yōu)勢，可充分感知光鏈路的狀態(tài)。

　　2光網(wǎng)絡(luò )智能測試技術(shù)方案

　　光網(wǎng)絡(luò )智能測試技術(shù)的實(shí)現需要向光纖鏈路注入一定的光脈沖信號，通過(guò)接收光纖的后向散射和反射信號來(lái)分析光鏈路的組成。在硬件上，包括激光脈沖發(fā)射電路，光信號的接收光路和電路，信號采集電路，軟件上包括數據處理與分析以及最終的結果顯示?？傮w方案如圖1所示。

　　圖1總體方案框圖

　　通常，激光器的波長(cháng)選擇1310nm或者1550nm.激光脈沖發(fā)射電路使用高速FPGA來(lái)控制激光器，通過(guò)FPGA的嚴格精確的時(shí)序來(lái)產(chǎn)生精確的脈沖寬度，并能根據脈寬的大小自適應地控制激光器的發(fā)射功率。接收光路采用APD光電探測器，將接收到的光信號轉換成電信號，同時(shí)在電路上使用高性能運算放大器，將信號無(wú)失真放大，提高信噪比。數據采集電路使用高速并行的AD芯片，保證采樣精度和空間分辨率。同時(shí)，采用高速FPGA來(lái)做數據的預處理，對采集的數據進(jìn)行多次累加。MCU中對采集數據進(jìn)行綜合、智能地分析，判斷出光纖鏈路的組成及狀態(tài)。

　　3光網(wǎng)絡(luò )智能測試關(guān)鍵技術(shù)

　　實(shí)現對光網(wǎng)絡(luò )的智能測試，涉及到兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：對光信號精確的采集和對采集數據的智能分析。

　　3.1光信號的接收技術(shù)

　　對光信號精確的接收是實(shí)現智能測試的關(guān)鍵。由于要對光纖鏈路進(jìn)行不同脈寬的多次采集，接收電路也要求同時(shí)適應不同脈寬的返回信號。在對信號的放大處理上，長(cháng)脈寬的返回信號盲區過(guò)大，容易造成信息丟失，而短脈寬信號常常由于信噪比不足不容易被接收到。單一的接收機制無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足不同強度信號的要求。針對接收電路對返回光信號強度的敏感性，對信號的接收采用并聯(lián)接收機制，放大電路上設計兩套電路，具有不同的帶寬，分別接收長(cháng)脈寬信號和短脈寬信號，二者通過(guò)繼電器選擇接收機，這樣既可以滿(mǎn)足小信號信噪比的要求，又可以避免大信號盲區過(guò)大而造成的信息丟失。光信號的并聯(lián)接收機制如圖2所示。

　　圖2光信號并聯(lián)接收原理框圖

　　光信號并聯(lián)接收電路中繼電器的開(kāi)關(guān)由FPGA控制，FPGA根據光信號功率的大小決定使用的放大電路，并且在同一時(shí)間內只能是一路連通。放大電路采用兩級放大，確保信號的放大倍數足夠，提高信號的信噪比。