[发明专利]包括传感器的纤维网络

说明书

技术领域

本发明涉及包括无源光网络和传感器的纤维网络。

背景技术

无源光网络用于通过光纤传输光信号。在无源光学电信网络中，光学电信信号从电信提供商的中心局被传输到多个电信客户或用户。典型的无源光网络(“PON”)将大约三十个用户连接到中心局，但也存在连接更少或更多个用户的PON。典型的PON包括组合的光源/检测器装置(有时称为“光终端”(“OLT”))、光纤、分路器和用户位置处的光网络单元(“ONU”)。OLT生成通过光纤被传输到连接至PON的用户的电信信号，并且其接收来自用户的电信信号。在典型PON的一级或两级处，光学分路器将一根纤维的信号分路成在独立光纤中进行传输的若干信号。电信信号从而被级联到若干用户的ONU。为了对数以千计的用户提供电信服务，需要大量的PON，每个PON将来自中心局的独立电信信号传输到多个用户。

为了检测外部影响或环境影响，一些PON包括光纤传感器，该外部影响如同例如对PON元件的损坏、破坏、未授权接入。这些传感器主要为无源传感器，即它们不需要电能来进行操作。此类光纤传感器通常通过PON的光纤(或者通过不携带另外的电信信号的专用传感器纤维(“黑光纤”)或者通过用于传输电信信号的纤维)连接到网络运营商的中心局。响应于外部影响，此类光纤传感器可修改例如其被连接到中心局所经由的纤维的衰减。PON中的光纤传感器可由测试信号收发器(例如由光时域反射仪(“OTDR”))询问或“读取”。为了读取光纤传感器，OTDR将光学查询信号发射到PON中，并且测量源于查询信号的响应信号的强度。查询信号和/或响应信号可称为测试信号。为了获得较强的响应信号，光纤传感器连接到PON的其它元件所使用的纤维(“传感器纤维”)通常配备有反射器，所述反射器设置在传感器纤维的末端并且位于传感器附近。响应信号随后源于传感器对查询信号的修改例如衰减。在光纤传感器的“正常”状态中，响应信号具有例如100％的强度，而在传感器的“激活”状态中，响应信号具有30％的强度。查询信号的发射与响应信号到达OTDR之间的时间延迟指示光纤传感器在PON中的位置，并且可用于识别特定传感器。利用这种OTDR技术询问PON中的光纤传感器是有利的，因为OTDR传统地用于定位光纤网络中并且尤其是PON中的纤维故障。定位纤维故障的这种传统方法使用以下事实，在纤维损坏的位置即纤维故障处，纤维的信号传输减弱并且衰减为高的。OTDR查询信号因而在纤维故障处衰减，并且响应信号弱于来自未受损纤维的响应信号。OTDR从查询信号的发射和响应信号的接收之间的时间延迟来确定纤维故障的位置。快速OTDR测量花费约一秒，因为OTDR需要特定的时间量以用于接收响应信号并用于后续的数据处理。然而，由于动态范围限制，用于纤维故障定位的标准OTDR测量花费显著较长的时间，因为若干单独的测量必须被执行并且被平均化。因为纤维故障很少发生，所以这种时间延迟通常不是关键性的。相同的OTDR装置和相同的技术在原则上可用于询问PON中的光纤传感器。

PON中的一些光纤传感器可被低频率地询问，例如，如日本专利申请文献JP 2010-212767A2中所述的浸水传感器。因此可使用用于监测PON的纤维的传统、“低速”技术来询问此类传感器。这些传统“低速”纤维监测技术中的一种技术在欧洲专利申请EP 1980834A1中有所描述，其中网络监测单元确定失效纤维，并且光学开关用于选择待测试的光纤。OTDR将光脉冲信号经由光学开关发送到光纤中，并且接收从纤维故障所处的PON的ONU中的反射器反射的返回光。在该文献中声明，每个PON进行一次具有足够高信噪比以用于容易地确定纤维断裂点的测量花费约90秒。

为了有效地保护网络基础结构，PON中的一些传感器必须被更频繁地询问。例如，用于检测PON的插接机柜的门的打开的传感器必须以不小于约每5至10秒的频率进行读取。否则，在传感器的两次询问之间，门可被打开、在机柜中完成未授权的活动、并且门可再被关闭，在这种情况下，门的打开和关闭将不会被注意到。将一个测试信号收发器(具体地讲，OTDR)经由开关光学地连接到一个PON、询问PON中的传感器、随后将OTDR连接到下一个PON并且询问此下一个PON中的传感器等直至全部PON已被连接到OTDR并且全部传感器已被读取的传统技术不可对特定PON中的特定传感器提供足够频繁的询问。另一方面，将专用测试信号收发器(例如OTDR)连接到每个PON以便足够频繁地读取全部传感器将是非常昂贵的方案。希望以高频率并且仅使用单个测试信号收发器来询问两个或更多个PON中的光纤传感器。本发明试图解决此问题。

发明内容