基于OTDR原理的光网络智能测试技术方案.doc

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1、基于OTDR原理的光网络智能测试技术方案来源：互联网随着光通信行业的大力发展，光缆大规模部署，光网络如何全面地测试成了运营商面临的主要问题。传统的测试方式有两种：光损测试和OTDR测试法。光损测试采用光源和光功率计相结合来测试光链路的损耗，其优点是设备价格低廉，使用简单，但是需要两名技术人员才能完成，并且无法准确定位光链路的故障点及其原因。OTDR测试可以测量光纤长度、传输衰减、接头衰减和故障定位，具有测试时间短、速度快和精度高等优点，但是使用OTDR测试，测试人员对测试结果有不同的解读，很大程度上取决于使用者的经验和能力，只有专家级的测试人员才能准确完成

2、测试。这两种测量方式都已经无法满足快速简单、准确全面的测试要求。目前，业界提出一种智能测试技术，它以OTDR原理为基础，采用链路感知技术，快速确定光链路的元件组成，分析光链路的状态，诊断光链路的故障原因。测试人员不需要专业的技术知识即可快速、准确的完成光网络的测试。1链路感知技术原理链路感知技术的基本原理是：基于OTDR技术，采用不同的脉宽对光网络进行多次数据采集，使用短脉宽检测光纤近距离部分，用长脉宽检测光纤远端部分，最后合并、综合分析采集的数据，得出光纤链路的元件组成，诊断光纤链路的状态及故障原因。通常，利用OTDR技术测量光纤链路时，需要使用合适的脉

3、宽，然而单一脉宽的选择会带来一定的问题，用长脉宽（大于320ns）测量时，会丢失很多器件的信息，很多接头的衰减无法准确计算；用短脉宽（小于80ns）测量时，虽然能获得光纤链路中较小的细节，但是在PON网络中难以穿透分光器，无法获得端到端的损耗值。链路感知技术同时集成了长脉宽与短脉宽的优势，可充分感知光链路的状态。2光网络智能测试技术方案光网络智能测试技术的实现需要向光纤链路注入一定的光脉冲信号，通过接收光纤的后向散射和反射信号来分析光链路的组成。在硬件上，包括激光脉冲发射电路，光信号的接收光路和电路，信号采集电路，软件上包括数据处理与分析以及最终的结果显示

4、。总体方案如图1所示。图1总体方案框图通常，激光器的波长选择1310nm或者1550nm.激光脉冲发射电路使用高速FPGA来控制激光器，通过FPGA的严格精确的时序来产生精确的脉冲宽度，并能根据脉宽的大小自适应地控制激光器的发射功率。接收光路采用APD光电探测器，将接收到的光信号转换成电信号，同时在电路上使用高性能运算放大器，将信号无失真放大，提高信噪比。数据采集电路使用高速并行的AD芯片，保证采样精度和空间分辨率。同时，采用高速FPGA来做数据的预处理，对采集的数据进行多次累加。MCU中对采集数据进行综合、智能地分析，判断出光纤链路的组成及状态。3光网络

5、智能测试关键技术实现对光网络的智能测试，涉及到两个关键技术点：对光信号精确的采集和对采集数据的智能分析。3.1光信号的接收技术对光信号精确的接收是实现智能测试的关键。由于要对光纤链路进行不同脉宽的多次采集，接收电路也要求同时适应不同脉宽的返回信号。在对信号的放大处理上，长脉宽的返回信号盲区过大，容易造成信息丢失，而短脉宽信号常常由于信噪比不足不容易被接收到。单一的接收机制无法同时满足不同强度信号的要求。针对接收电路对返回光信号强度的敏感性，对信号的接收采用并联接收机制，放大电路上设计两套电路，具有不同的带宽，分别接收长脉宽信号和短脉宽信号，二者通过继电器选

6、择接收机，这样既可以满足小信号信噪比的要求，又可以避免大信号盲区过大而造成的信息丢失。光信号的并联接收机制如图2所示。 图2光信号并联接收原理框图光信号并联接收电路中继电器的开关由FPGA控制，FPGA根据光信号功率的大小决定使用的放大电路，并且在同一时间内只能是一路连通。放大电路采用两级放大，确保信号的放大倍数足够，提高信号的信噪比。3.2智能分析算法智能分析算法是实现智能测试的核心，其数据处理的基本思想是：基于采集到不同脉宽的数据，通过合并、综合分析，智能判断出光网络的链路组成以及链路故障原因。智能分析算法的数据流图如图3所示。图3智能分析算法的数据流

7、图在智能分析算法中，首先要确定脉宽的选择，根据链路的实际情况动态选择脉宽。在开始测试时，以一固定脉宽做一次试探测量，初步估计出链路的长度，再根据链路的长度选择比较合适的3~5个脉宽完成整个测量过程。然后，对不同的脉宽数据进行合并、取舍。取舍的原则依据各脉宽数据查找出的元件位置。例如，测试过程中采用的脉宽有40ns、80ns、160ns和320ns，在光纤链路中存在两个元件，分别位于距离测试点5km处和30km处，则5km处元件采用80ns脉宽的测试数据，30km处元件采用320ns脉宽的测试数据。这样实现了用短脉宽测试光纤的近距离部分，用长脉宽测试光纤的远

8、距离部分的原理。最后，判断出链路的元件组成以及故障原因。依据计算出