基本信息
- 項目名稱：
- 用于單纖三向復(fù)用器的弱光檢測與故障定位系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 我們設(shè)計了用于單纖三向復(fù)用器的弱光檢測與故障定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r地檢測單纖三向復(fù)用器的運行狀態(tài)，準確地定位出故障的發(fā)生范圍和具體的故障類型，不僅提高了單纖三向復(fù)用器的安全性和穩(wěn)定性，也便于改善整個FTTH系統(tǒng)的運行和維護。
- 詳細介紹：
- 隨著寬帶接入網(wǎng)的迅速發(fā)展，寬帶化成為接入網(wǎng)發(fā)展的最顯著特征。視頻點播、IPTV（網(wǎng)絡(luò)電視）和網(wǎng)絡(luò)游戲等高帶寬業(yè)務(wù)逐漸被電信運營商和廣電運營商視為新的業(yè)務(wù)增長點，用戶對接入帶寬的需求不斷增長，因此以現(xiàn)有的ADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）為主的寬帶接入方式已經(jīng)很難滿足用戶對高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。面對這一困境，各國電信運營商把關(guān)注的目光投向了光纖到戶——FTTH（Fiber To The Home）技術(shù)。FTTH能夠滿足數(shù)據(jù)、語音、CATV等綜合業(yè)務(wù)對高帶寬的需求，增強了網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)格式、速率、波長和協(xié)議的透明性支持，同時放寬了裝置對環(huán)境條件和供電等要求，從而降低了安裝和使用維護的成本。FTTH的實際應(yīng)用環(huán)節(jié)涉及一個非常重要的核心器件，即單纖三向復(fù)用器—Triplexer-PLC（PLC，Planar Light wave Circuit），其主要功能是對光信號的耦合和波分復(fù)用。EPON和GPON技術(shù)規(guī)范（ITU-TG.983和G.984）規(guī)定了單纖三向復(fù)用器中采用1310nm、1490nm、1550nm三波長分配方案：1310nm專門用于數(shù)據(jù)和IP視頻信號的上傳；1490nm用于語音、數(shù)據(jù)和IP視頻信號的下傳；1550nm用于模擬視頻信號下傳。 由于單纖三向復(fù)用器是在用戶端工作，而用戶端一般具有應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，突發(fā)事故發(fā)生頻率高等不利因素，因此針對單纖三向復(fù)用器的故障監(jiān)測和故障定位裝置的設(shè)計和開發(fā)工作是十分必要的。然而，目前的專利和各類文獻中都沒有報道關(guān)于單纖三向復(fù)用器的故障檢測（尤其是自動監(jiān)測）和故障定位的內(nèi)容。因此，本項目設(shè)計的弱光檢測與故障定位系統(tǒng)不但能夠提高單纖三向復(fù)用器的安全性和穩(wěn)定性，而且與傳統(tǒng)的人工故障檢測方法相比，又能夠降低裝置的運行成本和管理難度。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1、設(shè)計目的：開發(fā)一套針對單線三向復(fù)用器的弱光檢測與故障定位系統(tǒng)，來實時監(jiān)測光纖接入的工作狀態(tài)，以提高器件本身的生存性，保證FTTH的可靠運行。2、基本思路：本項目的設(shè)計的基本思路可以分為4個部分，分別是：弱光檢測電路設(shè)計、基于STC單片機的故障定位系統(tǒng)硬件設(shè)計、基于STC單片機的故障定位系統(tǒng)軟件設(shè)計、單纖三向復(fù)用器的光學(xué)傳輸平臺設(shè)計。1）弱光檢測電路的主要功能是將來自光分路器的弱光信號轉(zhuǎn)換成電控模塊能夠準確識別的電信號。2）基于STC單片機的故障定位系統(tǒng)的主要功能是實時檢測單纖三向復(fù)用模塊的4路端口的信號傳輸情況，并且在檢測到故障發(fā)生的情況下準確定位出故障發(fā)生的位置以及故障類型。3）控制部分在讀取采樣信號后所采用的軟件設(shè)計的核心思想:分別同時讀取單纖三向復(fù)用器兩個端口的A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字值，并且比較這兩個數(shù)字值是否相同。如果比較結(jié)果不同，那么將判定故障發(fā)生，并確定故障類型和進行故障定位。4)光學(xué)傳輸平臺設(shè)計的主要功能是為弱光檢測與故障定位系統(tǒng)提供實際的測試環(huán)境，以便在接近真實的環(huán)境中檢驗所設(shè)計系統(tǒng)性能。3、創(chuàng)新點：1）可擴展性：該項目設(shè)計的控制部分做適當(dāng)擴展可適用于其他的多端口的光通信器件2）檢測范圍高：電壓比較器的使用時單片機能讀取的弱光功率范圍更大，檢測成功率也大大提高4、主要技術(shù)指標：1）工作波長：1100~1650nm2）響應(yīng)度：0.8~0.9 A/W3) 工作溫度：-40~+85℃ 4）故障定位時間：≤50ms5）方向性:≥50db
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性：由于三向模塊位于用戶端，工作環(huán)境可能很惡劣，所以僅僅去研究單纖三向復(fù)用器本身的結(jié)構(gòu)以不能完全滿足網(wǎng)絡(luò)運營商對降低成本的要求，因此我們需要設(shè)計一套針對單纖三項復(fù)用器中的輸入光纖工作狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，來時時檢測其工作狀態(tài)，以便用戶能及時了解故障的類型，進一步為網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)管理者在維修時提供方便。先進性：我們設(shè)計的弱光檢測和故障定位系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r地檢測單纖三向復(fù)用器的運行狀態(tài)，而且還能夠準確地定位出故障的發(fā)生范圍和具體的故障類型。因此，該系統(tǒng)不僅能夠提高單纖三向復(fù)用器的安全性，有效地降低各類故障給用戶帶來的損失，而且便于網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)管理者及時發(fā)現(xiàn)和排除相關(guān)的故障，便于整個FTTH系統(tǒng)的運行。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011.4獲教育部科技查新工作站的科技查新報告 2011.1獲浙江工業(yè)大學(xué)“運河杯”課外科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實施許可
作品可展示的形式
- 實物、論文
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1.使用說明 ： 我們將單纖三向復(fù)用器可能的故障范圍分為復(fù)用器前端發(fā)生故障，復(fù)用器后端發(fā)生故障兩種情況。它能實時檢測單纖三向復(fù)用器的工作狀態(tài)，故障檢測成功率高2.作品的適用范圍用于單纖三向復(fù)用器的弱光檢測和故障定位系統(tǒng)是對用戶端核心光電子器件的檢測，因此會普及到千家萬戶，將成為光通信中的常用設(shè)備，為實現(xiàn)電話、有線電視和互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”提供最佳保證，將提高FTTH的建設(shè)速度產(chǎn)生良好的社會效益。3.推廣前景的技術(shù)性說明：本項目設(shè)計得到的單纖三向復(fù)用器弱光檢測和故障定位系統(tǒng)可以用于FTTH的科學(xué)研究，如被電信運營商采用，將具有前景看好的經(jīng)濟效益。本項目不但會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益，而且節(jié)約了資源。4.市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 ：單纖三向復(fù)用器作為光纖到戶的核心器件必將得到廣泛應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)單纖三向器件故障位置及其安全隱患，對于降低網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生率，縮短故障歷時，提高單纖三向器件的壽命等均具有長足意義。
同類課題研究水平概述
- 目前的單纖三向器件發(fā)展到第二代，是由無源分波/合波濾光片，LD，PD和一個經(jīng)過精密機械加工的金屬殼體組裝而成，工藝復(fù)雜，成本高；第三代為混合集成方案。這種方案將激光器、探測器芯片、平面光波導(dǎo)、介質(zhì)膜濾光片在一個光學(xué)平臺上直接組裝在一起，但是光波導(dǎo)與器件的組裝對準技術(shù)目前還不是很成熟 可靠性方面還需要試驗，在熱干擾和光串?dāng)_方面都需要仔細設(shè)計，另外，包括材料封裝設(shè)備投人的前期成本很高。其第四代單片集成的工藝更加復(fù)雜，還停留在理論和實驗階段。因此目前研究者還在針對單纖三向器本身的結(jié)構(gòu)，串?dāng)_，以及濾光片的隔離度等方面做深入研究，以求達到降低成本，提高器件的成品率的目的。而在故障檢測方面，現(xiàn)在光纜在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了我國光纜網(wǎng)絡(luò)的主要干線節(jié)點，很多產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化。OBS的控制網(wǎng)絡(luò)采用成熟的分組交換技術(shù)，因此有成熟的性能與故障監(jiān)測方法供其使用。而針對單纖三向復(fù)用器的故障檢測目前還很少涉及，因此本項目首次嘗試設(shè)計出了針對單纖三向復(fù)用器的輸入光纖工作狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，來達到降低成本，提高其生存性的目的。我們所設(shè)計的系統(tǒng)能夠根據(jù)時間段的變化，實時地檢測單纖三向復(fù)用器的故障；同時它能夠準確定位故障發(fā)生的范圍，確定故障類型。該系統(tǒng)在經(jīng)濟性、安全性和易用性三個方面都能夠滿足要求，除此之外，它還具備良好的可擴展性和兼容性，便于系統(tǒng)的維護，必將為網(wǎng)絡(luò)運營商和用戶帶來方便。
