[發明專利]包括傳感器的纖維網絡

有效

• 申請號: 201380055871.7
• 申請日: 2013-10-02
• 公開（公告）號: CN104769860A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 約翰尼斯·芬克;曼弗雷德·鮑爾;烏爾里希·盧特爾科爾特;米夏埃爾·貝克;弗里德里希·W·登特;曼弗雷德·施蒂格利茨;米夏埃爾·曼斯霍爾特
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;關兆輝

技術領域

本發明涉及包括無源光網絡和傳感器的纖維網絡。

背景技術

無源光網絡用于通過光纖傳輸光信號。在無源光學電信網絡中，光學電信信號從電信提供商的中心局被傳輸到多個電信客戶或用戶。典型的無源光網絡(“PON”)將大約三十個用戶連接到中心局，但也存在連接更少或更多個用戶的PON。典型的PON包括組合的光源/檢測器裝置(有時稱為“光終端”(“OLT”))、光纖、分路器和用戶位置處的光網絡單元(“ONU”)。OLT生成通過光纖被傳輸到連接至PON的用戶的電信信號，并且其接收來自用戶的電信信號。在典型PON的一級或兩級處，光學分路器將一根纖維的信號分路成在獨立光纖中進行傳輸的若干信號。電信信號從而被級聯到若干用戶的ONU。為了對數以千計的用戶提供電信服務，需要大量的PON，每個PON將來自中心局的獨立電信信號傳輸到多個用戶。

為了檢測外部影響或環境影響，一些PON包括光纖傳感器，該外部影響如同例如對PON元件的損壞、破壞、未授權接入。這些傳感器主要為無源傳感器，即它們不需要電能來進行操作。此類光纖傳感器通常通過PON的光纖(或者通過不攜帶另外的電信信號的專用傳感器纖維(“黑光纖”)或者通過用于傳輸電信信號的纖維)連接到網絡運營商的中心局。響應于外部影響，此類光纖傳感器可修改例如其被連接到中心局所經由的纖維的衰減。PON中的光纖傳感器可由測試信號收發器(例如由光時域反射儀(“OTDR”))詢問或“讀取”。為了讀取光纖傳感器，OTDR將光學查詢信號發射到PON中，并且測量源于查詢信號的響應信號的強度。查詢信號和/或響應信號可稱為測試信號。為了獲得較強的響應信號，光纖傳感器連接到PON的其它元件所使用的纖維(“傳感器纖維”)通常配備有反射器，所述反射器設置在傳感器纖維的末端并且位于傳感器附近。響應信號隨后源于傳感器對查詢信號的修改例如衰減。在光纖傳感器的“正常”狀態中，響應信號具有例如100％的強度，而在傳感器的“激活”狀態中，響應信號具有30％的強度。查詢信號的發射與響應信號到達OTDR之間的時間延遲指示光纖傳感器在PON中的位置，并且可用于識別特定傳感器。利用這種OTDR技術詢問PON中的光纖傳感器是有利的，因為OTDR傳統地用于定位光纖網絡中并且尤其是PON中的纖維故障。定位纖維故障的這種傳統方法使用以下事實，在纖維損壞的位置即纖維故障處，纖維的信號傳輸減弱并且衰減為高的。OTDR查詢信號因而在纖維故障處衰減，并且響應信號弱于來自未受損纖維的響應信號。OTDR從查詢信號的發射和響應信號的接收之間的時間延遲來確定纖維故障的位置。快速OTDR測量花費約一秒，因為OTDR需要特定的時間量以用于接收響應信號并用于后續的數據處理。然而，由于動態范圍限制，用于纖維故障定位的標準OTDR測量花費顯著較長的時間，因為若干單獨的測量必須被執行并且被平均化。因為纖維故障很少發生，所以這種時間延遲通常不是關鍵性的。相同的OTDR裝置和相同的技術在原則上可用于詢問PON中的光纖傳感器。

PON中的一些光纖傳感器可被低頻率地詢問，例如，如日本專利申請文獻JP?2010-212767A2中所述的浸水傳感器。因此可使用用于監測PON的纖維的傳統、“低速”技術來詢問此類傳感器。這些傳統“低速”纖維監測技術中的一種技術在歐洲專利申請EP?1980834A1中有所描述，其中網絡監測單元確定失效纖維，并且光學開關用于選擇待測試的光纖。OTDR將光脈沖信號經由光學開關發送到光纖中，并且接收從纖維故障所處的PON的ONU中的反射器反射的返回光。在該文獻中聲明，每個PON進行一次具有足夠高信噪比以用于容易地確定纖維斷裂點的測量花費約90秒。

為了有效地保護網絡基礎結構，PON中的一些傳感器必須被更頻繁地詢問。例如，用于檢測PON的插接機柜的門的打開的傳感器必須以不小于約每5至10秒的頻率進行讀取。否則，在傳感器的兩次詢問之間，門可被打開、在機柜中完成未授權的活動、并且門可再被關閉，在這種情況下，門的打開和關閉將不會被注意到。將一個測試信號收發器(具體地講，OTDR)經由開關光學地連接到一個PON、詢問PON中的傳感器、隨后將OTDR連接到下一個PON并且詢問此下一個PON中的傳感器等直至全部PON已被連接到OTDR并且全部傳感器已被讀取的傳統技術不可對特定PON中的特定傳感器提供足夠頻繁的詢問。另一方面，將專用測試信號收發器(例如OTDR)連接到每個PON以便足夠頻繁地讀取全部傳感器將是非常昂貴的方案。希望以高頻率并且僅使用單個測試信號收發器來詢問兩個或更多個PON中的光纖傳感器。本發明試圖解決此問題。

發明內容