[發(fā)明專利]一種接收端光功率在線檢測裝置及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110200643.7
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102324969A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉亮;徐大可;張雷;楊春瑜;蔡一磊
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: H04B10/08
• 分類號: H04B10/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

?本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)應用中的光纖通信領域，尤其涉及一種接收端光功率在線檢測的裝置和實現(xiàn)方法。

背景技術

?PON（Passive?Optical?Network，無源光網(wǎng)絡）系統(tǒng)由于其高速、高帶寬、長傳輸距離和低成本的特點，越來越廣泛地應用于現(xiàn)代生產(chǎn)生活中。PON系統(tǒng)由如下幾個部分組成：ONU（Optical?Network?Unit，光網(wǎng)絡單元）、ODN（Optical?Distribution?Network，光分配網(wǎng)絡）和OLT（Optical?Line?Terminal，光線路終端）。數(shù)據(jù)方向從OLT到ONU的方向為下行方向，反之為上行方向。

?PON系統(tǒng)基于WDM（Wavelength?Division?Multiplexing，波分復用）技術，采用不同光波分別傳輸上行和下行數(shù)據(jù)。其中對下行數(shù)據(jù)的傳輸采用廣播技術（在分光器上進行光信號復制），對上行數(shù)據(jù)的傳輸采用TDMA（Time?Division?Multiplex?Address，時分多址）技術。

?由于光通訊的強抗電磁干擾能力等優(yōu)點，PON被廣泛應用于目前的電力系統(tǒng)中。一個典型的例子是繼電保護中的光纖縱差保護。縱差保護裝置對應PON系統(tǒng)中的ONU單元，通過光纖通道接收對端的同步采樣電流數(shù)據(jù)，決定其保護是否動作。由于電力系統(tǒng)中的應用多具備實時性特點，因此對光纖通道的穩(wěn)定性和可靠性有嚴格的要求。

?光纖損耗是光纖通道的重要參數(shù)，是影響PON系統(tǒng)通信質(zhì)量的關鍵因素。電力系統(tǒng)應用場景中，環(huán)境往往比較惡劣，光纖損耗不僅與鋪設時的工程操作有關，還會隨著光纖的老化逐漸增大。為保證光纖通信的穩(wěn)定性和可靠性，需要對光纖損耗進行跟蹤監(jiān)測，必要時替換光纖通道。

?光纖損耗檢查的常用方法是通過測量光纖的傳輸光功率，計算光纖通道的的損耗量。對于鋪設完畢的光纖，目前需要通過人工斷開光纖傳輸通道，將通信光纖的接收端接入光功率測量設備進行檢測。這樣的操作一方面會中斷光纖通信，另一方面還容易造成將光纖接回通信系統(tǒng)時的接頭對位偏移，影響光通信質(zhì)量。因此，需要一種自動在線監(jiān)測光功率的方法。

?當前市場上的ONU設備只提供光通信功能。如果對光信號直接進行采樣處理，在不影響通信的前提下進行接收端的光功率在線監(jiān)測，需要在光纖通道中加入光學設備進行光信號切割，對切割出的光信號進行光電轉(zhuǎn)換、采樣處理。這會導致硬件成本和系統(tǒng)復雜度急劇增加。而且由于引入更多的噪聲，無法保證測量精度。

?在上述問題之外，由于光纖通信中采用的調(diào)制方式是具有噪聲特性的非相干光的光強調(diào)制，數(shù)字信號的發(fā)送通過光開關產(chǎn)生的光脈沖來實現(xiàn)，因此，接收端光功率檢測還存在以下技術問題需要解決：1）采樣點的選擇：若采樣點落在光脈沖調(diào)制的“0”上，得到的采樣信息反映的光功率幾乎為0，無法區(qū)分是由于采樣造成，還是由于光纖通道中斷或光纖損耗過大造成；2）采樣信號的噪聲影響：即使采樣點落在光脈沖調(diào)制的“1”上，由于光纖通道具有噪聲特性，得到的光脈沖采樣信息能否真實反映光纖通道中的光功率。?

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明所要解決的技術問題在于：在電力應用的光纖通信系統(tǒng)中，針對接收端光功率在線檢測的實際需求，提供一套硬件裝置及基于此裝置的在線光功率檢測方法。

?為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種接收端光功率在線檢測裝置，包括通用ONU模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊，所述通用ONU模塊包括光電轉(zhuǎn)換及運算放大電路，其特征在于：在通用ONU模塊上增加一個外部BNC端子，BNC端子與運算放大電路的輸出端相連。

前述的一種接收端光功率在線檢測裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括運算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC和運算控制芯片F(xiàn)PGA，BNC端子的輸入電壓通過運算放大器進行放大，放大后的電壓分別接ADC芯片的模擬輸入引腳和FPGA芯片的一個I/O輸入引腳，F(xiàn)PGA與ADC連接。

本發(fā)明的收端光功率在線檢測的裝置的ONU模塊基于通用ONU模塊進行了改進，它在通用ONU模塊上增加了一個外部BNC端子，BNC端子輸出的是通用ONU模塊光電轉(zhuǎn)換及運算放大電路輸出的電壓，對通用ONU模塊進行上述改造十分簡單，在硬件成本上基本沒有影響。