一种光路状态的测量方法、光网络和网络设备.pdf

本发明实施例提供了一种光路状态的测量方法：将发送端与接收端进行时间同步，发送端根据接收端上报的光信号能量及对应的测量时间信息，以及自身测得的光信号能量及对应的测量时间信息，确定同一时间下发送端与接收端之间光信号能量的差值。利用本发明实施例能提高对光分发网络光损耗计算的准确性，为光网络故障判断提供所需的准确数据，从而能够实现更准确的故障定位，降低运营成本。

1.  一种光路状态的测量方法，其特征在于，包括步骤：
发送端测量其发送的光信号能量，记录测量时的第一时间信息；
接收端测量其接收到光信号能量及测量时的第二时间信息；
所述发送端将其测量的光信号能量和测量时的第一时间信息发送给接收端；所述接收端根据所述自身测得的光信号能量及对应的第二时间信息，以及所述发送端发送的光信号能量及对应的第一时间信息，确定当所述第一时间信息与第二时间信息相同时发送端与接收端之间光信号能量的差值；或者
所述接收端将其测量的光信号能量和测量时的第二时间信息发送给发送端；所述发送端根据所述自身测得的光信号能量及对应的第一时间信息，以及所述接受端上报的光信号能量及对应的第二时间信息，确定当所述第一时间信息与第二时间信息相同时发送端与接收端之间光信号能量的差值；
所述发送端为光线路终端OLT，接收端为光网络终端ONT或光网络单元ONU；和/或所述发送端为光网络终端ONT或光网络单元ONT，接收端为光线路终端OLT。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将光线路终端OLT的时间同步到光网络终端ONT或光网络单元ONT上。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据所述同一时间下发送端与接收端之间光信号能量的差值，和故障模型对比得到故障类型并输出。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述发送端或接收端使用光功率计测量所述光信号的光功率。

5.  一种网络设备，所述网络设备类型包括光线路终端OLT，其特征在于，包括：
同步时间发生器，用于产生时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量，以及从同步时间发生器中获取该测量时的时间信息，并将测量结果发送给计算单元；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收光信号；
计算单元，用于比较光收、发单元与能量测量单元提供的时间信息相同的光信号的能量，输出计算结果。

6.  如权利要求5所述的网络设备，其特征在于，
所述同步时间发生器为时钟源或计数器。

7.  如权利要求5所述的网络设备，其特征在于，还包括：
报告产生器，用于将能量测量单元和同步时间发生器的输出相关联，产生测得的光信号能量和对应的时间信息序列，并输出结果。

8.  一种网络设备，所述网络设备类型包括光网络终端ONT或光网络单元ONU，其特征在于，包括：
时间同步器，用于将ONT的时间与光线路终端设备的时间同步，并发送该同步后的时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量，同时记录时间同步器发送的时间信息；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收光信号；
报告产生器，用于根据能量测量单元的输出，产生测得的光信号能量和对应的时间信息数据对，并输出结果。

9.  如权利要求8所述的网络设备，其特征在于，还包括：
计算单元，用于比较光收、发单元与能量测量单元在时间信息相同时光信号的光功率的差值，输出计算结果。

10.  一种网络设备，所述网络设备类型包括光网络终端ONT或光网络单元ONU，其特征在于，包括：
时间同步器，用于将ONT的时间与光线路终端设备的时间同步，并提取光收、发单元接收光信号中的时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收上报的光信号；
报告产生器，用于根据能量测量单元和时间同步器的输出，产生测得的光信号能量和对应的时间信息数据对，并输出结果。

11.  如权利要求10所述的网络设备，其特征在于，包括：
计算单元，用于根据测量单元、时间同步器和光收、发单元的输出，比较在时间信息相同时测量单元所测得的光信号的光功率与光收、发单元所接收的光信号光功率的差值，并输出计算结果。

12.  一种无源光网络，其特征在于，包括：
权利要求5至7中任一项所述的OLT和权利要求8或9所述的ONU或ONT，以及连接OLT与ONU/ONT的光分发网络ODN。

一种光路状态的测量方法、光网络和网络设备
技术领域
本发明属于光通信领域，尤其涉及一种光路状态的测量方法、光网络和网络设备。
背景技术
在光线路终端(Optical Line Termination，OLT)上在线测量光分配网络(Optical Distribution Network，ODN)的光衰减，必须得到OLT的发送光功率和光网络终端(Optical Network Termination，ONT)或光网络单元(Optical Network Unit，ONU)的接收光功率，或ONT/ONU的发送光功率和OLT的接收光功率，这两个功率差值便是ODN的光功率损耗。因为无源光网络(Passive Optical Network，PON)上行光信号为突发模式，测量突发光的功率比较困难，而下行光信号为连续光模式，测试光功率难度比较低。因此常用方式是根据OLT发送的光功率和ONT的接收光功率计算ODN的光功率损耗。
例如：当OLT请求时，或ONT主动根据情况连续上报或ONT主动在测量值变化时上报ONT的接收光功率；OLT测量发送光功率；OLT根据其发送的光功率和所接收到的ONT光功率信息，计算两者的差值，即可得到ODN的光损耗。
另一种方式是ONT根据情况连续或测量值变化时自动上报ONT的发送光功率；OLT接收到后，测量OLT的接收光功率；OLT再根据ONT的发送光功率和OLT的接收光功率计算两者的差值，即可得到ODN的光损耗。
由于在PON系统中，存在上行动态带宽分配(Dynamic broadbandassignment，DBA)等，ONT上报数据会有时延；在有异常情况下，光网络衰减变化速度很快，会造成在OLT上计算出ODN光损耗不准确，影响故障原因的定位。
发明内容
本发明实施例提供一种光路状态的测量方法、光网络和网络设备，
其中，该方法包括：
发送端测量其发送的光信号能量，记录测量时的第一时间信息；
接收端测量其接收到光信号能量及测量时的第二时间信息；
所述发送端将其测量的光信号能量和测量时的第一时间信息发送给接收端；
所述接收端根据所述自身测得的光信号能量及对应的第二时间信息，以及所述发送端发送的光信号能量及对应的第一时间信息，确定当所述第一时间信息与第二时间信息相同时发送端与接收端之间光信号能量的差值；
或者
所述接收端将其测量的光信号能量和测量时的第二时间信息发送给发送端；
所述发送端根据所述自身测得的光信号能量及对应的第一时间信息，以及所述接受端上报的光信号能量及对应的第二时间信息，确定当所述第一时间信息与第二时间信息相同时发送端与接收端之间光信号能量的差值；
所述发送端为光线路终端OLT，接收端为光网络终端ONT或光网络单元ONU；和/或所述发送端为光网络终端ONT或光网络单元ONT，接收端为光线路终端OLT。
本发明实施例还提供一种网络设备，该网络设备类型包括光线路终端OLT，包括：
同步时间发生器，用于产生时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量，以及从同步时间发生器中获取该测量时的时间信息，并将测量结果发送给计算单元；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收光信号；
计算单元，用于比较光收、发单元与能量测量单元提供的时间信息相同的光信号的能量，输出计算结果。
本发明实施例还提供一种网络设备，该网络设备类型包括光网络终端ONT或光网络单元ONU，包含：
时间同步器，用于将ONT的时间与光线路终端设备的时间同步，并发送该同步后的时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量，同时记录时间同步器发送的时间信息；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收光信号；
报告产生器，用于根据能量测量单元的输出，产生测得的光信号能量和对应的时间信息数据对，并输出结果。
本发明实施例还提供一种网络设备，该网络设备类型包括光网络终端ONT或光网络单元ONU，包含：
时间同步器，用于将ONT的时间与光线路终端设备的时间同步，并提取光收、发单元接收光信号中的时间信息；
能量测量单元，用于对发送或接收的光信号的能量进行测量；
光收、发单元，用于发送光信号和/或接收上报的光信号；
报告产生器，用于根据能量测量单元和时间同步器的输出，产生测得的光信号能量和对应的时间信息数据对，并输出结果。
本发明实施例还提供一种无源光网络，包含光分发网络ODN，以及如上所述的光线路终端OLT和光网络单元ONU或光网络终端ONT。
应用本发明实施例的技术方案，能够提高对ODN光损耗计算的准确性，为光网络故障判断提供所需的准确数据，从而能够实现更准确的故障定位，降低运营成本。
附图说明
图1为本发明实施例的原理图；
图2为本发明实施例的方法流程图；
图3为本发明实施例的系统框图；
图4为本发明实施例网络设备OLT结构框图；
图5为本发明实施例网络设备ONT/ONU结构框图。
具体实施方式
如附图1所示，为无源光网络PON的系统结构图，光线路终端OLT101和光网络终端ONT/光网络单元ONU105(本发明中提及的ONT，除特别说明外，均指ONT或者ONU)中都包含能进行光收发的器件(Transciever)RT/TX；光分发网络ODN103包括N:1，1:N或N：M的分光器107和光纤109；OLT和ONT通过ODN103的光纤109进行相互通讯；光信号在ODN103中传输时会由于各种原因产生强度衰减，如光纤长度不同、光纤过度弯曲、光纤受压迫、光接头松动、环境温度变化、器件的老化等，这些因素都会影响光衰减，导致OLT101到达ONT105和ONT105到达到OLT101的光功率强度发生变化。
如附图2所示，本发明实施例一提供一种方法：
201：OLT时间发生器产生时间信息，并通过PON网络中的光分发网ODN传递到ONT/ONU；
203：ONT/ONU根据其接收到的OLT发送的时间信息，将自身的时间与OLT时间进行同步；
205：ONT/ONU测量接收到的光信号的能量(通常情况下为测量光功率)，定期或当检测到光信号能量异常时，或者在OLT发送请求命令要求上报光信号能量时，将测得的光信号能量和对应的测量时间合成产生报告；
207：ONT/ONU将该产生的报告上报给OLT；
209：OLT测量并记录其自身发送的光信号的能量，并记录该光信号发送对应的时间。OLT可以定期测量和记录光信号能量和时间。
这一步骤也可以放在203之后，205之前进行，即OLT的测量与记录，与ONU/ONT的测量与上报是可以同时进行、不分先后顺序或以其它顺序进行。
2011：OLT接收到ONT上报的报告后，根据自身记录的光信号能量和时间，以及所接收报告中同一时间的光信号能量，计算接收与发送的光信号能量的差值，即本光网络中光分发网络ODN的光衰减。
具体的，在ONT中执行以下动作(本发明实施例中的ONT可为GPONONT，也可为EPON ONT，或其他基于PON技术的ONT)：
1、使ONT的时间和OLT的时间同步，并在ONT中产生时间序列；
2、ONT定期或在接收到OLT请求时，测量ONT本身的接收光信号能量，如测量ONT接收信号的光功率PRX_ONT，并记录测量时的时间信息，产生{t，PTX_OLT}数据对，其中t为时间信息，在GPON中可以采用super frame counter或其低位字节，t也可以为OLT在某时刻的帧中编排的一个特定流水号，诸如此类；
3、ONT定期或根据OLT的请求，或当检测到光信号能量异常时，将{t，PTX_OLT}数据对上报给OLT；
对应的，在OLT中的处理过程为：
1、OLT上产生时间序列(该OLT已经和ONT的时间同步)，定期或者根据需要测量OLT的发送光信号的能量，如测量发送光信号的光功率PTX_OLT，并记录对应的时间信息，得到{t，PTX_OLT}数据对(t为时间，在GPON中可采用超级帧计数Super frame counter或低位字节传送，也可以为OLT在某时刻的帧中编排的一个特定流水号，即OLT中产生具有时间信息的流水号或计数，采集光功率时就用当前时刻的流水号或计数来表示时间t，诸如此类)，测量光功率可以使用光功率计Power Meter或其他现有技术；
2、OLT接收ONT上报的时间功率数据对{t，PRX_ONT}，或OLT根据需要申请ONT上报时间功率数据对{t，PRX_ONT}；
3、OLT计算相同t的PTX_OLT和PRX_ONT差值，即为相同t下光分发网络ODN的光衰减值；
4、根据该ODN的光衰减值或随t的序列变化，和故障模型对比可得到故障类型并输出，其中，故障模型为光衰减值或变化情况与不同故障的对应关系，如在光接插件脱落、光纤被压轧、光纤受力拉断等过程中ODN的光衰减值都会随时间变化而有一个变化过程，每种变化可对应不同故障。
其中，如果OLT发现其自身的发送光功率PTX_OLT值的变化比较小，可认为PTX_OLT随t基本不变化，则OLT上可认为PTX_OLT为常数，并减少测量PTX_OLT的次数。
如果将OLT到ONT之间有传输延时考虑在内，即ONT上的同步时间tONT比OLT时间tOLT延迟t’，并将该时间延迟考虑在内进行测量补偿，则可保证更准确测试数据。正常情况下ONT上报{t，PRX_ONT}，将该时间延迟考虑在内进行测量补偿时ONT上报{t+t’，PRX_ONT}，因为延迟t’，OLT用自身和ONT上报数据进行测试时，要保证采用同一时刻的数据，才能获取更精确的数据。
时间同步信息，包括但不限于：在GPON中可采用GPON超级帧计数super-framecounter或其部分字段或OLT向ONT广播的一个时间同步数据等。
本发明还可从实例一的相反方向来实施：将ONT同步到OLT上，在ONT上测量发送光功率PTX_ONT，而在OLT上测量接收到的对应ONT的光功率PRX_OLT。
ONT上行发送{t，PTX_ONT}数据对；OLT上测量接收到的对应ONT的光功率PRX_OLT、产生{t，PRX_OLT}序列对，根据该{t，PRX_OLT}和接收的{t，PTX_ONT}序列，计算在相同t下的PRX_OLT和PTX_ONT差值，从而得到t时刻精确的ODN光衰减OLOND。
也可从两个方向同时实施前文描述的过程。
在ONT和OLT同步后；OLT上和ONT上同时记录本身发送光功率及对应的时间，并发送给对方；OLT和ONT同时记录接收光功率和时间数据；OLT和ONT在接收到对方的数据后，对比同一时刻的收、发光功率，则在OLT和ONT上都可分别精确计算出ODN光衰减。可以通过对多次光衰减测量结果经过数据处理(如平均计算等)来获得更为精准的测量结果。
如附图3所示，本发明实施例二提供一个无源光网络PON系统，该系统包括：OLT、ODN和ONT/ONU，其中，
ODN包括分光器107和光纤109；
OLT包含以下模块：
1)同步时间发生器：用来同步OLT和ONT时间的同步源，可以为任何时钟源或计数器。在GPON中可以采用超级帧计数Super frame counter，EPON中可以为同步时间，也可采用其他方式产生，需要测试精度越准确越需要更精确的时间同步单位；用于产生OLT的时间信息并输出给TX，发送给ONT/ONU。
2)能量测量单元(图3中为光功率计Power Meter)：用来对发送或接收的光信号进行光功率测量，并将测量结果发送给比较器；也用于从同步时间发生器获取时间信息，以获取光功率测量时的时间；
3)光收、发单元(图3中为RX、TX)：与光分发网络ODN的光纤相连，分别用来接收和发送光信号，是OLT与ONT通信的接口；
4)计算单元(图3中为比较器)：用于对能量测量单元所提供的接收的与所发送的同一/相同时间的光功率进行比较计算并输出结果；还用于获取时间信息，报告准确的故障发生时间；当能量测量单元没有提供时间信息时获取时间信息等。
ONT/ONU包含以下模块：
1)时间同步器：用于将ONT时间与OLT同步；还可以将光收、发单元所接收到的光信号中的时间信息提取出来，发送给报告产生器以供报告产生器产生功率与对应时间信息的关联信息；
时间同步器至少有两种实现方式：1)ONT和OLT完全时间同步，并已经考虑了OLT和ONT之间的传输延时；2)另一种是不考虑传输延时的时间同步。
2)能量测量单元(图3中为光功率计Power Meter)：用于对发送或接收的光信号进行光功率测量；也可以在测试功率时同时记录从时间同步器送来的时间信息；
3)光收、发单元(图3中为RX、TX)：与光分发网络ODN相连，用于接收从OLT发送的光信号，或者发送光信号给OLT；其中，RX接收到光信号后将信号中携带的时间信息输出给时间同步器；
4)报告产生器：用于根据能量测量单元发送的光功率和时间同步器发送的时间信息产生该测试的光功率和时间信息数据对(如{t，PRX_ONT})，即将能量测量单元的输出和时间同步器输出相关联，并发送给光收发单元，由光收发单元发送给OLT；如果能量测量单元在测试功率时已经同时记录从时间同步器送来的时间，那么报告产生器只用于产生该测试的光功率和时间信息数据对(如{t，PRX_ONT})，并发送。
当然ONT上也可以还包含有比较器；OLT上也可以包含有报告产生器，这样在ONT和OLT同时测量ODN光衰减时，可以获得更加精确的测量结果，但这种方法相对增加成本，具体参见方法描述，在此就不再赘述。
如附图4所示，本发明实施例三提供一个网络设备，该设备为OLT，包括：
1)同步时间发生器：用来同步OLT和ONT时间的同步源，可以为任何时钟源或计数器。在GPON中可以采用Super frame counter，EPON中可以为同步时间，也可采用其他方式产生，需要测试精度越准确越需要更精确的时间同步单位。
2)能量测量单元(图2中为Power Meter)：用来对发送或接收的光信号进行光功率测量；
3)光收、发单元(图2中为RX、TX)：与光分发网络ODN的光纤相连，分别用来接收和发送光信号，是OLT与ONT通信的接口；
4)计算单元(图2中为比较器)：用于对光收发单元与光功率测量单元所提供的接收的与所发送的同一时刻的光功率进行比较计算并输出结果；
OLT上还可以包含有报告产生器，该报告产生器可以是独立模块，也可以放在计算单元中，用于产生测试的光功率和时间数据对，并发送给光收发单元，由光收发单元发送给ONT/ONU。即也可以由OLT测量由ONT发送的光信号的光功率，并将该测得的光功率发送给ONT/ONU，由ONT/ONU进行ODN光损耗的计算。
如附图5所示，本发明实施例四提供一个网络设备，该设备为ONT/ONU，包括：
1)时间同步器：用于将ONT和OLT时间同步；
2)光功率测量单元(图2中为Power Meter)：用于对发送或接收的光信号进行光功率测量；
3)光收、发单元(图2中为RX、TX)：与光分发网络ODN相连，用于接收从OLT发送的光信号，或者发送光信号给OLT；
4)报告产生器：用于产生测试的光功率和时间数据对，并发送给光收发单元，由光收发单元发送给OLT；
ONT上还可以还包含有计算单元，该计算单元可以为独立模块，也可以放在报告产生器中，用于对光收发单元与光功率测量单元所提供的接收的与所发送的同一时刻(时间信息相同时)的光功率进行比较计算并输出结果。即可以由ONT/ONU主动发光信号给OLT，OLT将其测得的该光信号的光功率发送给ONT/ONU，这样，由ONT进行ODN光损耗的计算。
综上所述，应用本发明实施例的技术方案，能够提高对ODN光损耗计算的准确性，为光网络故障判断提供所需的准确数据，从而能够实现更准确的故障定位，降低运营成本。
以上对本发明实施例所提供的一种测量光功率的方法、光网络及网络设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例；对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的原理，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。