專利名稱：光時域反射儀測試信號調制電路、無源光網絡系統與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖測試技術，特別地，涉及一種光時域反射儀(OTDR，Optical Time Domain Reflectometer)測試信號調制電路，以及一種無源光網絡(PON，Passive Optical Network)系統與裝置。
背景技術：
PON系統在通信領域中的應用越來越廣泛，因此對PON設備以及光纖網絡的安裝、 驗收測試及日常維護業務亦越來越多，而OTDR能夠在PON系統的測試、故障定位、排除等方面發揮重要作用，因此，如何更好地利用0TDR，提高無源光網絡的維護效率具有深刻的積極
眉、ο在利用OTDR對PON系統進行檢測的過程中，可以采用共享數據發射機發送OTDR 測試信號，比如，正常通信時激光二極管(Laser Diode, LD)發送數據信號；當進行測試時， 測試信號疊加到數據信號并經過LD將疊加信號發射出去，測試信號所對應的反射信號返回到OTDR接收機進行處理，從而保證在OTDR測試期間PON系統保持通信狀態。為實現共享數據發射機發送OTDR測試信號，現有技術采用OTDR測試信號控制 LDD(Laser Diode Drive，激光二極管驅動器)對數據信號的調制電流，通過改變LDD的調制電流，實現控制激光二極管發光功率的大小輸出測試波形，從而達到將OTDR測試信號調制到數據信號的目的。不過，由于LDD的調制電流的調制帶寬非常小，造成OTDR的測試信號速率受限，進而導致OTDR的測試的空間分辨率較低，因此，OTDR測試信號的質量較低。

發明內容
本發明實施例提供了一種OTDR測試數據調制電路，以在保證數據業務正常通信的同時提高OTDR的空間分辨率，改善OTDR的測試信號質量。同時，本發明實施例還提供了一種采用所述OTDR測試信號調制電路的PON系統和設備。本發明實施例首先提供一種OTDR測試信號調制電路，包括激光二極管驅動器、 激光二極管、電流調節單元和OTDR控制單元；所述激光二極管驅動器連接到所述激光二極管，用于根據輸入的數據信號驅動所述激光二極管發射數據光；所述電流調節單元連接到所述激光二極管和所述OTDR控制單元，用于根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，調節流經所述激光二極管的電流，以將所述OTDR測試信號調制到所述激光二極管發射的數據光。本發明實施例還提供一種光收發組件，包括光發射模塊和OTDR測試模塊；所述光發射模塊包括激光二極管、激光二極管驅動器和電流調節單元；所述OTDR測試模塊包括 OTDR控制單元，其中所述激光二極管、激光二極管驅動器、電流調節單元和OTDR控制單元通過連接形成如上所述的OTDR測試信號調制電路。本發明實施例還提供一種無源光網絡系統，包括光線路終端、光分配網絡和多個光網絡單元，其中所述光線路終端通過所述光分配網絡以點到多點的方式連接到所述多個光網絡單元，其中所述光線路終端包括具有OTDR測試功能的光收發組件，所述光收發組件包括如上所述的OTDR測試信號調制電路。本發明實施例還提供一種無源光網絡設備，其特征在于，包括光收發組件和數據處理模塊，所述數據處理模塊用于對數據信號進行處理，所述光收發組件用于發射所述數據處理模塊提供的數據信號，并將接收到的數據信號提供給數據處理模塊，其中所述光收發組件集成有OTDR測試功能，且其包括如上所述的OTDR測試信號調制電路。本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路和裝置通過將數據信號和OTDR測試信號同時直接地對激光二極管進行調制，而無需將OTDR測試信號調制到LDD的調制電流， 因此本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路不受LDD調制電流的調制帶寬的限制，從而提高了 OTDR測試信號的速率，進而提高了 OTDR的空間分辨率，在改善OTDR測試信號質量的同時亦能保證數據業務正常通信。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要的附圖作簡單介紹，很明顯，下面描述中的附圖僅僅是現有技術的說明及本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來說，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路可以適用的無源光網絡系統的結構示意圖；圖2為圖1所示的無源光網絡系統的光收發組件的接收示意圖；圖3為本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路的示意圖；圖4為本發明一種實施例提供的OTDR測試信號調制電路的示意圖；圖5為本發明另一種實施例提供的OTDR測試信號調制電路的示意圖；圖6為本發明第三種實施例提供的OTDR測試信號調制電路的示意具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。請參閱圖1，其為本申請提供的光收發組件可以適用的無源光網絡(PON)系統的網絡架構示意圖。所述無源光網絡系統100包括至少一個光線路終端(OLT) 110、多個光網絡單元(ONU) 120和一個光分配網絡(ODN) 130。所述光線路終端110通過所述光分配網絡 130以點到多點的形式連接到所述多個光網絡單元120。所述光線路終端110和所述光網絡單元120之間可以采用TDM機制、WDM機制或者TDM/WDM混合機制進行通信。其中，從所述光線路終端110到所述光網絡單元120的方向定義為下行方向，而從所述光網絡單元120 到所述光線路終端110的方向為上行方向。所述無源光網絡系統100可以是不需要任何有源器件來實現所述光線路終端110 與所述光網絡單元120之間的數據分發的通信網絡，在具體實施例中，所述光線路終端110 與所述光網絡單元120之間的數據分發可以通過所述光分配網絡130中的無源光器件(比CN 102549946 A
如分光器)來實現。所述無源光網絡系統100可以為ITU-T G. 983標準定義的異步傳輸模式無源光網絡(ATM PON)系統或寬帶無源光網絡(BPON)系統、ITU-T G. 984系列標準定義的吉比特無源光網絡(GPON)系統、IEEE 802. 3ah標準定義的以太網無源光網絡(EPON)、波分復用無源光網絡(WDM Ρ0Ν)系統或者下一代無源光網絡(NGA PON系統，比如ITU-T G. 987 系列標準定義的XGPON系統、IEEE 802. 3av標準定義的10GEP0N系統、TDM/WDM混合PON系統等)。上述標準定義的各種無源光網絡系統的全部內容通過引用結合在本申請文件中。所述光線路終端110通常位于中心位置(例如中心局Central Off ice，CO)，其可以統一管理所述多個光網絡單元120。所述光線路終端110可以充當所述光網絡單元120 與上層網絡(圖未示)之間的媒介，將從所述上層網絡接收到的數據作為下行數據轉發到所述光網絡單元120，以及將從所述光網絡單元120接收到的上行數據轉發到所述上層網絡。所述光線路終端110的具體結構配置可能會因所述無源光網絡100的具體類型而異，在一種實施例中，所述光線路終端110可以包括光收發組件200和數據處理模塊(圖未示)， 所述光收發組件200可以將經過所述數據處理模塊處理的下行數據轉換成下行光信號，并通過所述光分配網絡130將下行光信號發送給所述光網絡單元120，并且接收所述光網絡單元120通過所述光分配網絡130發送的上行光信號，并將所述上行數據信號轉換為電信號并提供給所述數據處理模塊進行處理。所述光網絡單元120可以分布式地設置在用戶側位置(比如用戶駐地)。所述光網絡單元120可以為用于與所述光線路終端110和用戶進行通信的網絡設備，具體而言，所述光網絡單元120可以充當所述光線路終端110與所述用戶之間的媒介，例如，所述光網絡單元120可以將從所述光線路終端110接收到的下行數據轉發到用戶，以及將從用戶接收到的數據作為上行數據轉發到所述光線路終端110。所述光網絡單元120的具體結構配置可能會因所述無源光網絡100的具體類型而異，在一種實施例中，所述光網絡單元120可以包括光收發組件300，所述光收發組件300用于接收所述光線路終端110通過所述光分配網絡 130發送的下行數據信號，并且通過所述光分配網絡130向所述光線路終端110發送上行數據信號。應當理解，在本申請文件中，所述光網絡單元120的結構與光網絡終端(Optical Network Terminal,0NT)相近，因此在本申請文件提供的方案中，光網絡單元和光網絡終端之間可以互換。所述光分配網絡130可以是一個數據分發系統，其可以包括光纖、光耦合器、光合波/分波器、光分路器和/或其他設備。在一個實施例中，所述光纖、光耦合器、光合波/分波器、光分路器和/或其他設備可以是無源光器件，具體來說，所述光纖、光耦合器、光合波 /分波器、光分路器和/或其他設備可以是在所述光線路終端110和所述光網絡單元120之間分發數據信號是不需要電源支持的器件。另外，在其他實施例中，該光分配網絡130還可以包括一個或多個處理設備，例如，光放大器或者中繼設備(Relay device)。在如圖1所示的分支結構中，所述光分配網絡130具體可以從所述光線路終端110延伸到所述多個光網絡單元120，但也可以配置成其他任何點到多點的結構。所述光收發組件200或300可以是集成有光信號收發與光電轉換功能以及OTDR 測試功能的可插拔光收發組件，以所述光線路終端110的光收發組件200為例，所述光收發組件可以包括光發射模塊210、光接收模塊220和OTDR測試模塊230。其中，所述光發射模塊210用于將下行數據信號通過所述光分配網絡130下發給所述光網絡單元120，并在需要對光纖網絡和PON設備進行檢測時，根據OTDR檢測模塊230提供的OTDR測試控制信號，將OTDR測試信號調制到所述下行數據信號并輸出到所述光分配網絡130。所述光接收模塊220用于接收來自所述光網絡單元120且通過所述光分配網絡130傳送的上行數據信號，并通過光電轉換將其轉換為電信號并轉發給所述光線路終端110的控制模塊或者數據處理模塊(圖未示)進行處理。所述OTDR測試模塊230用于在進行測試時向光發射模塊 210提供OTDR測試控制信號以控制所述發射模塊將OTDR測試信號調制到下行數據信號，并檢測所述OTDR測試信號在所述光分配網絡130或光網絡單元120發生反射而返回的反射信號。在具體實施例中，所述OTDR測試信號和所述OTDR測試信號可以是OTDR測試模塊提供的同一個信號。為實現在所述光收發組件將OTDR測試信號調制到數據信號并輸出到光分配網絡，本發明實施例提供了一種OTDR測試信號調制電路，如圖3所示，所述OTDR測試信號調制電路包括激光二極管驅動器LDD、激光二極管LD、電流調節單元和OTDR控制單元。其中， 在具體實施例中，比如，當應用在圖2所示的光收發組件時，可選地，所述LDD、所述LD和所述電流調節單元可以設置在光收發組件的光發射單元210，而所述OTDR控制單元可以設置在光收發組件的OTDR測試模塊230，當然，應當理解，所述LDD、所述LD、所述電流調節單元和所述OTDR控制單元還可以設置在同一個功能模塊，比如所述光發射模塊210。其中，LDD用于將高速的數據信號轉換成高速的電流信號進而驅動LD發光；LD為直調激光二極管，是發光的器件，LD的輸出光功率隨著流過LD的電流變化而變化，當數據信號為比特1時，流過LD的電流增加，輸出光功率變大，當調制信號為比特0時，流過LD的電流減小，從而輸出光功率減小。電流調節單元可以是一個受控電流源，流過該電流調節單元的電流受外部控制信號(比如OTDR控制單元提供的OTDR測試信號)的控制；電流調節單元可以根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，調節流經所述LD的電流，以將所述OTDR測試信號調制到所述LD發射的數據光。OTDR控制單元用于控制OTDR測試信號的速率和碼型，并將OTDR測試信號提供給電流調節單元。LDD的OUT-端口經過第二阻尼電阻接到LD的陽極，LDD的OUT+端口經過第一阻尼電阻連接到LD的陰極，激光二極管的陽極經過磁珠后連接到電源，OTDR控制單元的輸出端連接到電流調節單元，電流調節單元的輸入端連接到激光二極管的陰極。其中，第一阻尼電阻和第二阻尼電阻用于減小LD的振鈴；磁珠用于隔離電源和LD的高速信號，通過低頻信號。數據信號經過LDD的輸入端進入LDD，經過LDD內部放大轉換后，驅動LDD內部電流源的電流流過LDD的兩個輸出端，當數據信號為“1”時，電源流出的電流經過以下路徑 磁珠-LD的陽極-LD的陰極-第一阻尼電阻-LDD的OUT+端口，最終流進LDD，此時LD受所述電流的驅動進行發光，因此具有一定的輸出光功率，若LD在前一個狀態輸出數據信號 “0”，此時LD的輸出光功率增加；當輸入LDD的數據信號為“0”時，電源流出的電流經過以下路徑磁珠-第二阻尼電阻-LDD的OUT-端口，可見，此時的電流沒有流過LD，LD將停止發光，若LD在前一個狀態輸出數據信號“ 1 ”，此時LD的輸出功率減小。由以上描述可以看出，本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路中，LDD的輸入數據信號可以實現控制電流是否流經LD，進而控制LD的發光功率，實現數據信號對LD進行調制的目的。OTDR控制單元輸出的OTDR測試信號控制電流調節單元是否提供受控電流，當測試信號為“1”時電流調節單元提供受控電流，此時電流調節單元輸入電流增加，那么流過 LD的電流也相應增加，即LD的輸出功率增加；當測試信號為“0”時電流調節單元停止提供受控電流，此時流調節單元的輸入電流減少，那么流過LD的電流也相應減少，即LD的輸出功率減少。由以上闡述可以看出，本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路通過OTDR 測試信號控制電流調節單元輸入電流的增大或減少，進而控制LD的發光功率，從而實現將 OTDR測試信號調制到LD發射的數據光。通過以上說明可以看出本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路可以實現將數據信號和OTDR測試信號同時直接地對LD進行調制，而無需將OTDR測試信號調制到LDD 的調制電流，因此本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路不受LDD調制電流的調制帶寬的限制，從而提高OTDR測試信號的速率，進而提高OTDR的空間分辨率，在改善OTDR測試信號質量的同時亦能保證數據業務正常通信。為了便于更好的理解本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路，下面結合附圖對所述系統進行詳實的闡述。如圖4所示，本發明實施例提供的OTDR測試信號調制電路包括激光二極管驅動器 LDD、激光二極管LD、電流調節單元、OTDR控制單元、磁珠和三個阻尼電阻Rl、R2和R5，其中，所述電流調節單元包括兩個阻尼電阻(R3和R4)和單刀單擲開關Sl形成的串聯支路。 其中，阻尼電阻R5與磁珠并聯用于降低磁珠的品質因數值，改善OTDR重調制信號的信號質量。LDD的OUT-端口經過阻尼電阻R2接到LD的陽極，LDD的另外一個輸出端OUT+經過阻尼電阻Rl連接到LD的陰極，LD的陽極經過相互并聯的磁珠和阻尼電阻R5連接到電源，OTDR控制單元的輸出端連接到阻尼電阻R3和R4之間的單刀單擲開關Sl的控制端，阻尼電阻R3連接在LD的陰極和單刀單擲開關Sl的閉合端，單刀單擲開關Sl的固定端通過阻尼電阻R4接地。其中，OTDR控制單元輸出OTDR測試信號控制單刀單擲開關Sl的開啟與閉合。在具體實施例中，當不需要進行OTDR測試時，OTDR測試控制單元不向電流調節單元輸出OTDR測試信號，此時單刀單擲開關Sl保持閉合狀態；而當需要進行OTDR測試時， OTDR測試控制單元向電流調節單元輸出OTDR測試信號，所述OTDR測試信號可以控制單刀單擲開關Si進行閉合，使得所述電流調節單元的串聯支路進行導通。以下對所述OTDR測試信號調制電路的具體工作過程進行詳細描述。當輸入LDD 的數據信號為“1”且OTDR控制單元輸出的OTDR測試信號使單刀單擲開關Sl閉合時，由電源流出的電流一部分電流從LDD的OUT+端口流進LDD，另一部分電流流過R3、Sl和S4組成的導通支路。此時電流的流向是
rRl — LDD 的 OUT + 端口一LDD
磁珠/R5—LD的陽極一LD的陰極<
、R3 —Si—R4此時，所述電流調節單元的串聯支路在OTDR測試信號的控制下的導通相當于提供一個受控電流，因而有較大電流流過LD，LD的輸出光功率也較大。
8
當輸入LDD的數據信號為“1”且OTDR控制單元使單刀單擲開關Sl斷開時，電流調節單元的R3、Sl和R4組成的串聯支路斷開，相當于受控電流被移除，因此從電源流出的電流僅從LDD的OUT+端口流進LDD。此時，電流的流向是磁珠/R5-LD的陽極-LD的陰極-Rl-LDD的OUT+端口 -LDD。可見，此時流經LD的電流較小，LD的輸出光功率也較小。當輸入LDD的數據信號為“0”且OTDR控制單元輸出的OTDR測試信號使單刀單擲開關Sl閉合時，從電源流出的電流一方面從LDD的OUT-端口流進LDD，另一方面，由于R3、 Sl和R4組成的串聯支路導通，還有另一部分電流通過LD之后流過R3、R4和Sl組成的導通支路。此時，電流流的流向是
權利要求
1.一種光時域反射儀OTDR測試信號調制電路，其特征在于，包括激光二極管驅動器、 激光二極管、電流調節單元和OTDR控制單元；所述激光二極管驅動器連接到所述激光二極管，用于根據輸入的數據信號驅動所述激光二極管發射數據光；所述電流調節單元連接到所述激光二極管和所述OTDR控制單元，用于根據所述OTDR 控制單元提供的OTDR測試信號，調節流經所述激光二極管的電流，以將所述OTDR測試信號調制到所述激光二極管發射的數據光。
2.如權利要求1所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，所述電流調節單元在接收到所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號時作為一個受控電流源向所述激光二極管提供受控電流，通過所述受控電流調整所述激光二極管的輸出光功率而將所述OTDR測試信號調制到所述激光二極管發射的數據光。
3.如權利要求2所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，當所述OTDR控制單元向所述電流調節單元輸出所述OTDR測試信號時，所述電流調節單元在所述數據信號為“0”和 “ 1，，時均通過所述受控電流將所述OTDR測試信號調制到所述激光二極管發射的數據光。
4.如權利要求1所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，所述電流調節單元包括第一電阻、受控開關和第二電阻，所述第一電阻、受控開關和第二電阻相互串聯形成串聯支路，其中所述受控開關的第一連接端通過所述第一電阻連接到所述激光二極管，所述受控開關的第二連接端通過所述第二電阻接地，所述受控開關的控制端連接到所述OTDR控制單元，所述受控開關用于根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，控制所述串聯支路的導通狀態。
5.如權利要求1所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，所述電流調節單元包括第一電阻、受控開關和第二電阻，所述第一電阻、受控開關和第二電阻相互串聯形成串聯支路，所述串聯支路與所述激光二極管相互并聯，其中，所述受控開關用于根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，控制所述串聯支路的導通狀態。
6.如權利要求4或5所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，所述受控開關是單刀單擲開關，其中所述單刀單擲開關的固定端作為所述第一連接端，所述單刀單擲開關的閉合端作為所述第二連接端。
7.如權利要求1所述的OTDR測試信號調制電路，其特征在于，所述電流調節單元包括第一電阻、第二電阻、受控開關和第三電阻，所述受控開關的第一連接端通過所述第一電阻連接到所述激光二極管的其中一端，所述受控開關的第二連接端通過所述第二電阻連接到所述激光二極管的另一端，所述受控開關的第三連接端通過所述第三電阻接地，所述受控開關的控制端連接到所述OTDR控制單元，所述受控開關用于根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，控制所述第三連接端選擇性地與所述第一連接端或所述第二連接端相連接。
8.如權利要求7所述的OTDR測試數據調制電路，其特征在于，所述受控開關是單刀雙擲開關，其中所述單刀雙擲開關的第一閉合端作為所述第一連接端，所述單刀雙擲開關的第二閉合端作為所述第二連接端，所述單刀雙擲開關的固定端作為所述第三連接端。
9.如權利要求1所述OTDR測試數據調制電路，其中，所述電流調節單元連接到所述激光二極管的陰極，且所述激光二極管的陽極連接到電源，當所述OTDR控制單元向所述電流調節單元提供所述OTDR測試信號時，若所述數據信號為“ 1 ”，所述電源流出的電流通過所述激光二極管之后，其中一部分電流流進所述激光二極管驅動器，另一部分電流流進所述電流調節單元；若所述數據信號為“0”，所述電源流出的電流一部分直接流進所述激光二極管驅動器，另一部分通過所述激光二極管流進所述電流調節單元。
10.如權利要求9所述OTDR測試數據調制電路，其中，所述電流調節單元連接到所述激光二極管的陰極，且所述激光二極管的陽極連接到電源，當所述OTDR控制單元沒有向所述電流調節單元提供所述OTDR測試信號時，若所述數據信號為“ 1 ”，所述電源流出的電流一部分通過所述激光二極管流進所述激光二極管驅動器，另一部分電流流進所述電流調節單元；若所述數據信號為“0”，所述電源流出的電流一部分直接流進所述激光二極管驅動器， 另一部分流進所述電流調節單元。
11.如權利要求1所述OTDR測試數據調制電路，其中，所述電流調節單元連接到所述激光二極管的陰極，且所述激光二極管的陽極連接到電源，當所述OTDR控制單元向所述電流調節單元提供所述OTDR測試信號時，若所述數據信號為“ 1 ”，所述電源流出的電流一部分通過所述激光二極管之后流進所述激光二極管驅動器，另一部分通過所述電流調節單元流進所述激光二極管驅動器。
12.一種光收發組件，其特征在于，包括光發射模塊和OTDR測試模塊；所述光發射模塊包括激光二極管、激光二極管驅動器和電流調節單元；所述OTDR測試模塊包括OTDR控制單元，其中所述激光二極管、激光二極管驅動器、電流調節單元和OTDR控制單元通過連接形成如權利要求1至11中任一項所述的OTDR測試信號調制電路。
13.一種無源光網絡系統，其特征在于，包括光線路終端、光分配網絡和多個光網絡單元，其中所述光線路終端通過所述光分配網絡以點到多點的方式連接到所述多個光網絡單元，其中所述光線路終端包括具有OTDR測試功能的光收發組件，所述光收發組件包括如權利要求1至11中任一項所述的OTDR測試信號調制電路。
14.一種無源光網絡設備，其特征在于，包括光收發組件和數據處理模塊，所述數據處理模塊用于對數據信號進行處理，所述光收發組件用于發射所述數據處理模塊提供的數據信號，并將接收到的數據信號提供給數據處理模塊，其中所述光收發組件集成有OTDR測試功能，且其包括如權利要求1至11中任一項所述的OTDR測試信號調制電路。
全文摘要
本發明實施例公開了一種OTDR測試信號調制電路，包括激光二極管驅動器、激光二極管、電流調節單元和OTDR控制單元；所述激光二極管驅動器連接到所述激光二極管，用于根據輸入的數據信號驅動所述激光二極管發射數據光；所述電流調節單元連接到所述激光二極管和所述OTDR控制單元，用于根據所述OTDR控制單元提供的OTDR測試信號，調節流經所述激光二極管的電流，以將所述OTDR測試信號調制到所述激光二極管發射的數據光。此外，本發明實施例還公開了一種無源光網絡系統和裝置。
文檔編號H04Q11/00GK102549946SQ201180003021
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者余長亮, 李澤彬, 李勝平, 鐘德剛 申請人:華為技術有限公司