一种无源光网络光纤链路故障检测方法

摘要

本发明公开了一种无源光网络光纤链路故障检测方法。该方法将光编码器阵列放置在远端节点处，在远端节点处产生各自不同且相互正交的光编码信号后，再进入各个支路继续传输。在各个支路的光网络单元的前端有光反射器将光编码信号反射回中心局的故障检测系统。在中心局侧的故障检测系统中，接收到的所有编码光信号经过特定的电域解码结构完成光电转换，通过网络识别算法对接收到的编码电信号进行处理，分析判断光纤链路的状态。本发明可降低系统实施的复杂度和困难度。将解码运算在电域完成，从而提高故障检测系统的功率预算并降低系统成本。

权利要求

1.一种无源光网络光纤链路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、中心局端故障检测系统中的检测光脉冲发送机发出U波段检测光脉冲信号，U波段检测光脉冲信号依次经过第一光环型器和第一波分复用器与数据光信号结合，进入无源光网络传输；

步骤B、在无源光网络的远端节点处，通过第二波分复用器将检测光脉冲信号与数据光信号分离，检测光脉冲信号经过光功分器进入光编码器阵列并分别进行支路光编码，产生的支路光编码信号分别通过各支路的波分复用器进入继续传输，进入不同支路的支路光编码信号各自不同且相互正交，所述的光编码采用现有的跳频周期光编码方法，所述各支路光编码信号由光编码子脉冲构成；

步骤C、在各支路的光网络单元的前端分别设置U波段的光反射器，并利用各个U波段的光反射器对支路光编码信号进行反射，得到支路光编码反射信号，各支路光编码反射信号依次经过各支路的波分复用器和光环型器，并通过光功分器耦合在一起并得到光编码反射耦合信号，光编码反射耦合信号依次经过第二波分复用器和第一波分复用器回到中心局端故障检测系统中，此间，数据光信号保持正常传输；

步骤D、在中心局端故障检测系统中，接收到的光编码反射信号经过第一光环型器后，由1:2光功分器分成两路，一路直接由光电二极管将光编码反射耦合信号转换成编码反射耦合电信号，而另一路由第三波分复用器将光编码反射耦合信号分成w个不同波长的支路，分别通过各支路的光电二极管转换成各波长支路电信号，w为自然数，表示光编码反射耦合信号所具有的波长的总数量；

步骤E、利用网络识别算法，对无源光网络光纤链路实施故障检测：

通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息，并利用内置于网络识别模块中的网络识别算法对编码反射耦合电信号进行分析处理，得到对无源光网络光纤链路实施监控的结果；

所述的网络识别算法包括以下步骤：

步骤E1、将各个支路光编码信号作为基本单元，所述的各个支路光编码信号的基本单元的信息包括各编码子脉冲的时域位置和波长信息，以第一基本单元代表第一支路光编码信号，第二基本单元代表第二支路光编码信号，依次类推，第n基本单元代表第n支路光编码信号，n为自然数，表示网络中的支路数量，将所有基本单元存储在网络识别算法的数据库中；

步骤E2、通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息；

步骤E3、对编码反射耦合电信号进行分析，如果两个或两个以上编码子脉冲在时域上重叠，则将这些发生时域重叠的编码子脉冲置于有干扰的编码子脉冲信号集合，如果编码子脉冲在时域上不重叠，则将这些不发生时域重叠的编码子脉冲置于无干扰的编码子脉冲信号集合；

步骤E4、将网络识别算法数据库中的第一基本单元与无干扰的编码子脉冲信号集合进行比对，如果无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲的时域位置和波长信息与第一基本单元一致，则判定与第一基本单元一致的无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲是由第一基本单元经过反射回到中心局所形成的，同时将反射回到中心局所形成的编码子脉冲从无干扰的编码子脉冲信号集合中移除并将第一基本单元从网络识别算法的数据库中移除，步骤E5、按照步骤E4所述方法类推，依次处理第二基本单元，…，第n基本单元以及无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲；

步骤E6、继续利用数据库中剩余的基本单元，将数据库中剩余的基本单元进行任意组合，得到剩余的基本单元的各种组合方式，将无干扰的编码子脉冲信号集合中未移除的编码子脉冲和有干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲组成剩余的编码子脉冲，再将剩余的基本单元的各种组合方式与编码反射耦合电信号中剩余的编码子脉冲进行比较，将时域位置和波长信息一致的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元及剩余的编码子脉冲中的编码子脉冲分别从数据库中和从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除，并且，认为从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除的编码子脉冲是由数据库中移除的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元经过反射回到中心局所形成的，对网络识别算法的数据库进行分析，如果数据库中还剩余第x基本单元，则说明第x支路的编码信号不存在于接收到的编码反射耦合电信号中，因此判定无源光网络中第x支路的光纤链路出现中断故障，同时可以判定从数据库中被移除的基本单元所对应的支路的光纤链路正常，如果数据库中还剩余所有的基本单元，即网络识别过程没有移除任何基本单元，则判定无源光网络的主干光纤链路出现中断故障。

说明书

一种无源光网络光纤链路故障检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无源光网络（PON）光纤链路故障检测方法，尤其涉及一种基于光编码和电域解码的PON光纤链路故障检测方法，属于光纤通信技术领域。

背景技术

[0002] 随着PON被广泛的应用在光接入网中，对光网络中的光纤链路状态的故障检测受到越来越多的关注。目前常用的光纤链路测试设备是光时域反射计（OTDR），但OTDR只能应用在点到点的光纤链路测试中。在采用树形结构和光功率分路器的PON中，OTDR发出的检测光脉冲所产生的后向瑞利散射是各支路后向散射信号的线性叠加。因此，无法识别故障所在的支路，因此无法将OTDR直接应用在PON网络故障检测中。在PON的光纤链路中存在着许多距离接近的支路端点反射事件或连接点反射事件，这就要求OTDR测试设备具有高的距离分辨率和短的测试盲区，从而能够区分这些不同的反射事件。同时，PON中高分光比的光功分器带来了高的插入损耗，从而要求OTDR具有大的动态范围。但目前为止，OTDR技术要想同时满足高的距离分辨率和大的动态范围仍是十分困难的。

[0003] 对于大用户容量(如1:64，1:128等)PON的光纤链路故障检测，基于OTDR技术的PON故障检测方法很难克服由于高分光比带来的高功率损耗，只能通过改变远端节点的系统结构，增加波长选择反射器件或采用轮询故障检测等方法实现对整个网络的故障检测，然而这些方法在系统成本，实时性故障检测等方面均存在不足。为了解决PON的光纤链路故障检测问题，研究者提出了使用光编码方法应用于PON故障检测。如H.Fathallah等人提出的周期光编解码方法，该方法为每个光网络单元（ONU）分配一个唯一的光码字进行支路标识，在ONU的前端有一个光编码器，对故障检测光信号进行光编码并反射回OLT，在OLT端，对所有ONU的光编码信号进行光解码，通过分析解码光信号对各个支路的光纤链路进行故障检测。但是周期编码在产生大量光码字的同时，造成了周期间隔的增大，从而导致相关距离变大，使得码字之间的干扰变大。

[0004] 一份中国发明专利申请（申请号为CN201110402605.X，申请日为2011年12月07日，公开号为CN102378072A，公开日为2012年03月14日）公开了“一种跳频周期光编解码方法及光编解码器”。该光编解码方法在时域上采用周期编码和频域上采用跳频编码。跳频周期光码字在保持码字容量大的同时，具有更小的相关距离，能够有效抑制多用户干扰和差拍噪声，提高系统故障检测性能。但是该方法存在一个问题，即需要在不同的ONU前端添加不同的光编码器，从而使用不同的光码字对不同的支路进行标识。这需要经过专业培训的施工人员进行统一的系统规划和安装，而且对于PON用户较为分散的应用环境，在系统安装的过程中仍会带来一定困难。此外，在接收端通过光解码器进行解码运算，会带来较大的光功率损失，而且目前光解码器阵列的体积较大，成本较高。

发明内容

[0005] 本发明提出一种无源光网络光纤链路故障检测方法，对各个ONU进行相互正交且不相同的光编码，在接收端对所有ONU的光编码耦合信号进行接收和分析，从而检测光纤链路故障，并且本发明克服现有技术在ONU前端采用不同光编码器所带来的困难，通过特殊的设计将光编码器放置在远端节点处，从而保证ONU端设备具有同一性。这将降低系统实施的困难，更适合于PON用户较为分散的应用环境。通过电域解码结构和网络识别算法，可以在接收端免去光解码器阵列，将解码运算在电域完成，从而提高故障检测系统的功率预算并降低系统成本。

[0006] 本发明具体采用以下技术方案：

[0007] 一种无源光网络光纤链路故障检测方法，包括以下步骤：

[0008] 步骤A、中心局端故障检测系统中的检测光脉冲发送机发出U波段检测光脉冲信号，U波段检测光脉冲信号依次经过第一光环型器和第一波分复用器与数据光信号结合，进入无源光网络传输；

[0009] 步骤B、在无源光网络的远端节点处，通过第二波分复用器将检测光脉冲信号与数据光信号分离，检测光脉冲信号经过光功分器进入光编码器阵列并分别进行支路光编码，产生的支路光编码信号分别通过各支路的波分复用器进入继续传输，进入不同支路的支路光编码信号各自不同且相互正交，所述的光编码采用现有的跳频周期光编码方法，所述各支路光编码信号由光编码子脉冲构成；

[0010] 步骤C、在各支路的光网络单元的前端分别设置U波段的光反射器，并利用各个U波段的光反射器对支路光编码信号进行反射，得到支路光编码反射信号，各支路光编码反射信号依次经过各支路的波分复用器和光环型器，并通过光功分器耦合在一起并得到光编码反射耦合信号，光编码反射耦合信号依次经过第二波分复用器和第一波分复用器回到中心局端故障检测系统中，此间，数据光信号保持正常传输；

[0011] 步骤D、在中心局端故障检测系统中，接收到的光编码反射信号经过第一光环型器后，由1:2光功分器分成两路，一路直接由光电二极管将光编码反射耦合信号转换成编码反射耦合电信号，而另一路由第三波分复用器将光编码反射耦合信号分成w个不同波长的支路，分别通过各支路的光电二极管转换成各波长支路电信号，w为自然数，表示光编码反射耦合信号所具有的波长的总数量；

[0012] 步骤E、利用网络识别算法，对无源光网络光纤链路实施故障检测[0013] 通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息，并利用内置于网络识别模块中的网络识别算法对编码反射耦合电信号进行分析处理，得到对无源光网络光纤链路实施监控的结果。

[0014] 在无源光网络光纤链路的故障检测方法中所述的网络识别算法包括以下步骤：

[0015] 步骤E1、将各个支路光编码信号作为基本单元，所述的各个支路光编码信号的基本单元的信息包括各编码子脉冲的时域位置和波长信息，以第一基本单元代表第一支路光编码信号，第二基本单元代表第二支路光编码信号，依次类推，第n基本单元代表第n支路光编码信号，n为自然数，表示网络中的支路数量，将所有基本单元存储在网络识别算法的数据库中；

[0016] 步骤E2、通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息；

[0017] 步骤E3、对编码反射耦合电信号进行分析，如果两个或两个以上编码子脉冲在时域上重叠，则将这些发生时域重叠的编码子脉冲置于有干扰的编码子脉冲信号集合，如果编码子脉冲在时域上不重叠，则将这些不发生时域重叠的编码子脉冲置于无干扰的编码子脉冲信号集合；

[0018] 步骤E4、将网络识别算法数据库中的第一基本单元与无干扰的编码子脉冲信号集合进行比对，如果无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲的时域位置和波长信息与第一基本单元一致，则判定与第一基本单元一致的无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲是由第一基本单元经过反射回到中心局所形成的，同时将反射回到中心局所形成的编码子脉冲从无干扰的编码子脉冲信号集合中移除并将第一基本单元从网络识别算法的数据库中移除，

[0019] 步骤E5、按照步骤E4所述方法类推，依次处理第二基本单元，…，第n基本单元以及无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲；

[0020] 步骤E6、继续利用数据库中剩余的基本单元，将数据库中剩余的基本单元进行任意组合，得到剩余的基本单元的各种组合方式，将无干扰的编码子脉冲信号集合中未移除的编码子脉冲和有干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲组成剩余的编码子脉冲，再将剩余的基本单元的各种组合方式与编码反射耦合电信号中剩余的编码子脉冲进行比较，将时域位置和波长信息一致的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元及剩余的编码子脉冲中的编码子脉冲分别从数据库中和从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除，并且，认为从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除的编码子脉冲是由数据库中移除的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元经过反射回到中心局所形成的，

[0021] 对网络识别算法的数据库进行分析，如果数据库中还剩余第x基本单元（x为自然数，取值在0到n之间），则说明第x支路的编码信号不存在于接收到的编码反射耦合电信号中，因此判定无源光网络中第x支路的光纤链路出现中断故障，同时可以判定从数据库中被移除的基本单元所对应的支路的光纤链路正常，如果数据库中还剩余所有的基本单元，即网络识别过程没有移除任何基本单元，则判定无源光网络的主干光纤链路出现中断故障。

[0022] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

[0023] 1、传统的跳频周期光编解码故障检测方法将不同的光编码器放置在各支路的光网络单元前端，从而使得各支路的光网络单元设备各不相同。而在实际应用中，电信运营商希望在各支路用户端采用相同的光网络单元设备，从而降低工程实施的复杂度和方便后期的管理维护。通过将光编码器置于远端节点（例如，居民楼路边的设备箱处），在各支路的用户端只需要使用一个相同的U波段光反射器，保持了各支路光网络单元设备的相同性，方便系统的安装和故障检测网络的后期管理维护。

[0024] 2、在故障检测系统的接收端采用电域解码结构，减少了光解码器阵列，并用波分复用器代替了高分光比的光功分器，由于波分复用器的低插入损耗，极大地降低了故障检测系统的光功率预算，从而使得故障检测系统可支持更高用户容量或更长传输距离的无源光网络光纤链路故障检测。此外，用内置网络识别模块的电器件代替了价格昂贵的光器件，降低了故障检测系统的成本。

附图说明

[0025] 图1为本发明的无源光网络光纤链路故障检测方法的流程图；

[0026] 图2为采用光域解码方案的系统结构示意图；

[0027] 图3为本发明的无源光网络光纤链路故障检测方法的系统结构示意图；

[0028] 图4为网络识别算法原理图；

[0029] 图5为网络识别算法步骤2原理示意图；

[0030] 图6为网络识别算法实例示意图；

[0031] 图7为验证实验系统结构图；

[0032] 图8为验证实验测试结果。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

[0034] 图1为本发明无源光网络光纤链路故障检测方法的流程图，包括以下步骤：

[0035] 步骤1、中心局侧的故障检测系统向无源光网络发送U波段检测光脉冲信号；

[0036] 步骤2、在远端节点处，通过波分复用器将检测光脉冲信号与数据光信号分离，检测光脉冲信号经过光功分器进入光编码器阵列进行光编码，产生的光编码信号进入不同的支路继续传输，进入不同支路的光编码信号各自不同且相互正交；

[0037] 步骤3、在各支路的光网络单元的前端均有一个U波段的光反射器，将光编码信号发射回中心局侧的故障检测系统，而数据光信号不受干扰可正常传输；

[0038] 步骤4、在中心局侧的故障检测系统中，接收到的光编码反射耦合信号经过特定的接收结构进行光电转换，转换后的电信号通过内置于网络识别模块的网络识别算法进行分析处理，得到各个光网络单元所处支路的光纤链路状态。

[0039] 图2为传统光编码故障检测方法中的光编解码示意图。由图可知，在故障检测系统的接收端，将所有编码光信号经过光功分器后，进入光解码器阵列进行光解码，再通过光电二极管进行光电转换，通过观测每个支路的解码自相关信号的状态，可以对PON的光纤链路进行故障检测。但是光功分器的使用带来较大的功率损失，而且光器件的成本较高。在各支路的光网络单元前端放置不同的光编码器，带来了用户端设备的不一致性，不利于系统的施工和后期管理维护。

[0040] 图3为本发明的无源光网络光纤链路故障检测方法的系统结构示意图。步骤A、中心局端故障检测系统中的检测光脉冲发送机发出U波段检测光脉冲信号，U波段检测光脉冲信号依次经过第一光环型器和第一波分复用器与数据光信号结合，进入无源光网络传输。

[0041] 步骤B、在无源光网络的远端节点处，通过第二波分复用器将检测光脉冲信号与数据光信号分离，检测光脉冲信号经过光功分器进入光编码器阵列并分别进行支路光编码，产生的支路光编码信号分别通过各支路的波分复用器进入继续传输，进入不同支路的支路光编码信号各自不同且相互正交，所述的光编码采用现有的跳频周期光编码方法，所述各支路光编码信号由光编码子脉冲构成。

[0042] 步骤C、在各支路的光网络单元的前端分别设置U波段的光反射器，并利用各个U波段的光反射器对支路光编码信号进行反射，得到支路光编码反射信号，各支路光编码反射信号依次经过各支路的波分复用器和光环型器，并通过光功分器耦合在一起并得到光编码反射耦合信号，光编码反射耦合信号依次经过第二波分复用器和第一波分复用器回到中心局端故障检测系统中，此间，数据光信号保持正常传输。

[0043] 步骤D、在中心局端故障检测系统中，接收到的光编码反射信号经过第一光环型器后，由1:2光功分器分成两路，一路直接由光电二极管将光编码反射耦合信号转换成编码反射耦合电信号，而另一路由第三波分复用器将光编码反射耦合信号分成w个不同波长的支路，分别通过各支路的光电二极管转换成各波长支路电信号，w为自然数，表示光编码反射耦合信号所具有的波长的总数量。

[0044] 步骤E、利用网络识别算法，对无源光网络光纤链路实施故障检测。通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息，并利用内置于网络识别模块中的网络识别算法对编码反射耦合电信号进行分析处理，得到对无源光网络光纤链路实施监控的结果。

[0045] 图4为无源光网络光纤链路故障检测方法中的网络识别算法原理图，包括以下步骤：

[0046] 步骤E1、将各个支路光编码信号作为基本单元，所述的各个支路光编码信号的基本单元的信息包括各编码子脉冲的时域位置和波长信息，以第一基本单元代表第一支路光编码信号，第二基本单元代表第二支路光编码信号，依次类推，第n基本单元代表第n支路光编码信号，n为自然数，表示网络中的支路数量，将所有基本单元存储在网络识别算法的数据库中；

[0047] 步骤E2、通过对编码反射耦合电信号和各波长支路电信号的比较，得到编码反射耦合电信号中各个时域位置上编码子脉冲的波长信息；

[0048] 步骤E3、对编码反射耦合电信号进行分析，如果两个或两个以上编码子脉冲在时域上重叠，则将这些发生时域重叠的编码子脉冲置于有干扰的编码子脉冲信号集合，如果编码子脉冲在时域上不重叠，则将这些不发生时域重叠的编码子脉冲置于无干扰的编码子脉冲信号集合；

[0049] 步骤E4、将网络识别算法数据库中的第一基本单元与无干扰的编码子脉冲信号集合进行比对，如果无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲的时域位置和波长信息与第一基本单元一致，则判定与第一基本单元一致的无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲是由第一基本单元经过反射回到中心局所形成的，同时将反射回到中心局所形成的编码子脉冲从无干扰的编码子脉冲信号集合中移除并将第一基本单元从网络识别算法的数据库中移除，

[0050] 步骤E5、按照步骤E4所述方法类推，依次处理第二基本单元，…，第n基本单元以及无干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲；

[0051] 步骤E6、继续利用数据库中剩余的基本单元，将数据库中剩余的基本单元进行任意组合，得到剩余的基本单元的各种组合方式，将无干扰的编码子脉冲信号集合中未移除的编码子脉冲和有干扰的编码子脉冲信号集合中的编码子脉冲组成剩余的编码子脉冲，再将剩余的基本单元的各种组合方式与编码反射耦合电信号中剩余的编码子脉冲进行比较，将时域位置和波长信息一致的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元及剩余的编码子脉冲中的编码子脉冲分别从数据库中和从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除，并且，认为从无干扰的编码子脉冲信号集合与有干扰的编码子脉冲信号集合中移除的编码子脉冲是由数据库中移除的剩余的基本单元的组合方式所对应的基本单元经过反射回到中心局所形成的，

[0052] 对网络识别算法的数据库进行分析，如果数据库中还剩余第x基本单元（x为自然数，取值在0到n之间），则说明第x支路的编码信号不存在于接收到的编码反射耦合电信号中，因此判定无源光网络中第x支路的光纤链路出现中断故障，同时可以判定从数据库中被移除的基本单元所对应的支路的光纤链路正常，如果数据库中还剩余所有的基本单元，即网络识别过程没有移除任何基本单元，则判定无源光网络的主干光纤链路出现中断故障。

[0053] 所述的光编码采用跳频周期光编码方法进行光编码。跳频周期光编解码方法同时在时域和频域进行编解码，光码字在时域进行周期编解码，在频域进行跳频编解码。具体编解码方法可参考一份中国发明专利申请（申请号为CN201110402605.X，申请日为2011年12月07日，公开号为CN102378072A，公开日为2012年03月14日）公开了“一种跳频周期光编解码方法及光编解码器”。

[0054] 图5为网络识别算法步骤E2原理示意图。在中心局侧的故障检测系统中，接收到的所有支路的光编码信号经过光环型器后，通过1:2光功分器分成两路，一路直接进入光电二极管转换成所有支路的编码电信号，而另一路通过波分复用器分成7（此例中，假设光编码信号中所具有的波长片的数量为7）个不同波长的支路分别通过各支路的光电二极管转换成各波长支路电信号。如图所示，第一路信号即为所有支路的编码电信号图，由各支路的编码电信号叠加而成。将所有支路的编码电信号与其他7个不同的波长支路的电信号比较，在所有支路的编码电信号的第一个时隙位置上，有两个编码子脉冲，而在波长为λ4和λ7的波长支路信号的第一个时隙位置上分别有一个编码子脉冲信号。因此可知所有支路的编码电信号的第一个时隙位置上的编码子脉冲的波长分别为λ4和λ7。依次类推，可以确定所有支路的编码电信号图中每个时域位置上编码子脉冲的波长信息，从而得到所有支路的编码电信号的各个编码子脉冲的时域位置和波长信息。

[0055] 图6为网络识别算法实例示意图。假设PON网络存在4个支路，本系统采用四个码字对应四个支路进行光编码，跳频周期光码字分别为{(7,4),4},{(4,1),5},{(6,3),4}和{(5,2),9}。如上述网络识别算法，将第一支路的光编码信号{(7,4),4}定义为第一基本单元，将第二支路的光编码信号{(4,1),5}定义为第二基本单元，将第三支路的光编码信号{(6,3),4}定义为第三基本单元，将第四支路的光编码信号{(5,2),9}定义为第四基本单元，均存在网络识别算法的数据库中，如图6左所示。假设在中心局处接收到的信号如图4所示，并且经过网络识别算法的步骤E1和E2，已经得到所有支路的编码电信号的各个编码子脉冲的时域位置和波长信息。通过网络识别算法步骤E3，可得到无干扰编码子脉冲集合如图6右所示。将数据库中的基本单元与无干扰编码子脉冲集合依次进行比较，可得出接收到的信号中存在第四基本单元。将第四基本单元的编码子脉冲信号从无干扰编码子脉冲集合去除，同时将第四基本单元从数据库中去除。其他编码子脉冲不能与基本单元匹配，因此将无法识别的子脉冲信号与有干扰的编码子脉冲信号结合，得到剩余的编码子脉冲集合。

[0056] 将数据库中剩余的基本单元进行任意组合（包括基本单元的有无和基本单元处于不同的时域位置）得到剩余的基本单元的各种组合方式，依次将剩余的基本单元的各种组合方式与剩余的编码子脉冲进行比较，可以得到第一基本单元和第二基本单元同时处于第一时隙，第三基本单元不存在的这种组合方式，并且该组合方式与剩余的编码子脉冲集合完全匹配，由此确定剩余的编码子脉冲集合的组成结构。

[0057] 通过上述过程，网络识别算法可以判定接收到的编码反射耦合电信号中第一基本单元和第二基本单元处在第一时隙，第四基本单元处在第二时隙，而第三基本单元的信号不存在。即说明第一，二和四支路的光纤链路状态良好。而第三支路的光纤链路出现中断故障，因此在中心局不能接收到该支路反射回来的支路光编码信号。

[0058] 图7验证实验系统结构图。为了进一步验证本发明网络识别算法的可行性，进行了以下试验：通过光调制器，将宽带光源调制产生脉冲宽度为1ns，重复频率为10kHz的宽带光谱检测光脉冲序列。宽带检测光脉冲序列依次通过光放大器和光环形器进入20km光纤进行传输，通过1:4光功分器进入光编码器阵列，光编码器阵列对检测光脉冲进行光编码后并反射，4个支路的光编码信号通过1:4光功分器耦合在一起，依次通过20km光纤和光环型器回到故障检测系统的接收端。在接收端，4个支路的光编码信号通过功分器分成两路，一路直接通过光电二极管转换成电信号，另一路经过波分复用器分成7条不同波长的支路。所有支路连接网络识别模块进行处理。

[0059] 在本实验中，采用跳频周期光码字方案，参数选取为q=7，w=2,七个可用波长片的中心波长选择为λ1=1548.8nm，λ2=1549.2nm，λ3=1549.6nm，λ4=1550nm，λ5=1550.4nm，λ6=1550.8nm，λ7=1551.2nm。四个ONU所用的跳频周期光码字分别为{(4,1),5},{(7,4),5},{(2,6),4},{(4,1),9}，其中(4,1)，(7,4)，(2,6)表示频域所选用的跳频序列，4，5和9表示时域编码的周期值。光编码器由两个中心波长不同，相距一定长度光纤延时线的光纤布拉格光栅FBG串联构成，其中FBG的3dB反射谱宽约为0.2nm，反射率约为95%，光纤延时线的长度为50cm和90cm对应于周期值5和9。

[0060] 图8为实验测试结果，使用采样示波器对每个支路的光编码信号进行测试，得到每个支路的编码电信号图，采样示波器的平均次数为256，用于去除噪声。图8(b)，(c)，(d)和(e)分别是光码字{(4,1),5},{(7,4),5},{(2,6),4},{(4,1),9}所在支路产生的编码电信号图，可作为基本单元，用于进行网络识别算法。图8(a)是接收到的所有支路的编码电信号波形图，通过图4中所述的实验电域解码接收结构，可以确定所有支路的编码电信号波形图中各个编码子脉冲的时域位置和波长信息，如图8(a)中标识所示。由图5所述可知，已经完成了网络识别算法的前两个步骤。进行网络识别算法的步骤3，从图8(a)中，可以看出大部分的编码子脉冲在时域产生了叠加，可被划分为有干扰的编码子脉冲信号，只有1个波长为λ1的编码子脉冲是无干扰的。通过与各支路编码电信号基本单元的比较，不能确定波长为λ1的编码子脉冲是属于哪个支路的编码电信号。利用4个支路的编码电信号基本单元，采用网络识别算法步骤5，对图8（a）中所有的编码子脉冲进行分析，即将各个支路的编码电信号基本单元（即图8(b)，(c)，(d)和(e)）的各种可能的组合状态与图8（a）中所有的编码子脉冲信号图进行比较。确定图8（a）中所有的编码子脉冲的组成情况为{(4,1),5}，{(7,4),5}和{(2,6),4}三个光码字的编码电信号共同组成了图8（a）中第一个高峰，也说明了这三个光码字所对应的支路长度几乎一致，而{(4,1),9}光码字所对应的支路编码电信号为图8（a）中落后第一高峰3.7ns后的波长为λ4的编码子脉冲和最后一个波长为λ1的编码子脉冲。而{(4,1),9}光码字所对应的支路长度要比其他的支路长37cm（对应于图8（a）中的3.7ns）。图8（a）中的编码电信号图是由4个光码字所在支路的编码电信号图共同组成的，说明4个支路的光纤链路均正常。