基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法及系统

技术领域

本发明属于远程光纤传输延时测试方法及系统，具体涉及一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法及系统。

背景技术

在信号测量中，将带有时间信息的光信号通过远程光纤进行传输时，需要精确测量光信号的传输延时。另外，在以光纤作为传输介质的某些控制、探测系统中，需要知道事件及信号的发生时间。因此，测量光信号在远程光纤中的传输延时非常重要。

目前，测量远程光纤传输延时常用的方法，是利用光时域反射仪OTDR进行测试，该方法的长度分辨率多为±0.75m±距离×10

发明内容

本发明为解决目前利用光时域反射仪测量远程光纤传输延时，时间误差不能满足系统精度要求，而借助于已知传输延时的同轴电缆进行推算的方法，测试成本高，且无法在本地端完成的技术问题，提供一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法及测试系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法，用于在A端对位于A端和B端之间的远程光纤进行测试，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，对脉冲信号源进行二等分，将其中一路脉冲信号作为起点脉冲，对另一路脉冲信号进行电光转换，得到标准光信号；

S2，将步骤S1得到的标准光信号传输至B端，经光反射后返回至A端进行光电转换，得到标准电信号；

S3，测量步骤S1中起点脉冲和经步骤S2得到的标准电信号的时间间隔，得到固有传输延时；

S4，重复执行步骤S1，使得到的标准光信号经过待测远程光纤传输至B端，经与步骤S2相同的光反射后，再经待测远程光纤传输返回至A端，光电转换后，得到待测电信号；

S5，测量起点脉冲与待测电信号的时间间隔，得到叠加传输延时；

S6，对叠加传输延时和固有传输延时进行差值比较，得到待测远程光纤的传输延时。

进一步地，步骤S1中，所述脉冲信号源的输出幅度为5V，脉冲宽度为50ns。

另外，本发明还提供了一种执行如上所述基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法的测试系统，其特殊之处在于，包括设置在A端的二等分功率分配器、电光转换模块、单向传输模块、光电转换模块和多通道采样示波器，以及设置在B端的光反射器；

所述二等分功率分配器，用于对输入的脉冲信号源进行二等分；

所述电光转换模块，用于对二等分后的一路脉冲信号进行电光转换，得到光信号；

所述单向传输模块，设置有三个端口；沿其传输方向顺序，第一个端口用于接收经电光转换模块转换得到的光信号，第二个端口用于向光反射器输出光信号，并接收由光反射器返回的光信号，第三个端口用于向光电转换模块输出光信号；

所述光电转换模块，用于将由单向传输模块接收的光信号转换为电信号；

所述多通道采样示波器，用于测量两路电信号的时间间隔。

进一步地，所述多通道采样示波器的采样率为5GS/s。

进一步地，所述单向传输模块为三端口环形器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法，可在本地端即A端完成对远程光纤传输延时的测试，先对测试系统固有传输延时进行测试，作为对比基准，再使光信号经待测远程光纤传输至B端，测试得到叠加的传输延时，做差值比较后即可得到待测远程光纤的传输延时。本发明的方法可精确测量出远程光纤的传输延时，经验证其测量精度较高，且基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法操作简便，易于实现，尤其适用于远程端无法搭建测试系统的应用场合。

2.本发明基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试系统，可用于实现上述测试方法，利用多通道采样示波器能够测试两路电信号的时间间隔，进而得到固有传输延时和叠加传输延时，单向传输模块能够保证光信号沿单向传输，整个测试系统测量精度的提高仅依赖于多通道采样示波器的采样率，降低了对光电转换模块中光探测器响应速度的要求，同时，也降低了对其他部件的精度要求，使整个系统的搭建更加便捷，能够有效降低测试成本。

3.本发明中的单向传输模块采用三端口环形器，利用其单向传输特性，保证测试的准确性。

附图说明

图1为本发明基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法流程图；

图2为本发明基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试系统实施例的结构示意图。

图3为采用本发明基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试系统实施例对待测远程光纤测试的连接结构示意图。

图4为本发明实施例中A端和B端的连接关系示意图。

其中，1-二等分功率分配器、2-电光转换模块、3-单向传输模块、4-光电转换模块、5-多通道采样示波器、6-光反射器。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

本发明提出了一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法及测试系统，用于在A端对设置在A端和B端之间的待测远程光纤的传输延时进行测试，如下是本发明测试系统的一个实施例，以及用该测试系统的实施例进行测试时的测试方法，用以对本发明的测试系统及测试方法进行说明。如图2所示，本发明的测试系统包括设置在A端的二等分功率分配器1、电光转换模块2、单向传输模块3、光电转换模块4和多通道采样示波器5，以及设置在B端的光反射器6，如图4所示，其中，A端为本地端，B端为远程端，待测远程光纤需要测试其连接在A端和B端之间时的传输延时，在本实施例中，单向传输模块3采用三端口的单向环形器，在本发明的其他实施例中，也可采用端口大于3的单向环形器，或者采用其他可对光信号进行单向传输，并具有至少三个端口的相应配件。如图1，采用该测试系统的具体测试方法为：

1.按照图2所示关系搭建测试系统。

二等分功率分配器1的一个输出作为电光转换模块2的驱动源，电光转换模块2的输出与单向传输模块3的1#端口连接，单向传输模块3的2#端口与光反射器6连接，单向传输模块3的3#端口与光电转换模块4连接，光电转换模块4的输出端与多通道采样示波器5的一个通道输入端连接，二等分功率分配器1的另一个输出与多通道采样示波器5的另一个通道输入端连接，本实施例中，多通道采样示波器5的采样率为5GS/s。

2.测量出测试系统的固有传输延时，得出第一测量值t

2.1.输出幅度5V，脉冲宽度50ns的脉冲信号源通过二等分功率分配器1二等分，一路脉冲信号作为电光转换模块2的驱动源，经电光转换模块2转换为标准光信号，另一路作为用于测试时间间隔的起点脉冲，输入多通道采样示波器5；

2.2.标准光信号由环形器的1#端口进入环形器，由2#端口输出传送至光反射器6，经光反射器6全反射后由环形器的2#端口返回环形器，沿环形器的传输方向，由环形器的3#端口输出至光电转换模块4，转换为标准电信号；

2.3.标准电信号作为终点脉冲，由多通道采样示波器5的一个端口进入，利用多通道采样示波器5测量终点脉冲与起点脉冲的时间间隔，该差值即为测试系统的固有传输延时，即第一测量值t

3.测量出待测远程光纤与测试系统的叠加传输延时，得出第二测量值t

3.1.如图3所示，将待测远程光纤接于测试系统中，一端连接环形器的2#端口，另一端连接光反射器6，脉冲信号源经二等分功率分配器1二等分，一路作为电光转换模块2的驱动源，一路作为起点脉冲，输入多通道采样示波器5；

3.2标准光信号由环形器的1#端口进入环形器，由2#端口输出经待测远程光纤传送至光反射器6，经光反射器6全反射后由环形器的2#端口返回环形器，沿环形器的传输方向，由环形器的3#端口输出至光电转换模块4，转换为待测电信号；

3.3.待测电信号作为终点脉冲，由多通道采样示波器5的一个端口进入，利用多通道采样示波器5测量终点脉冲与起点脉冲的时间间隔，该差值即为测试系统与待测远程光纤的叠加传输延时，即第二测量值t

4.根据第一测量值t

本发明提供的一种基于时域反射差值的远程光纤传输延时测试方法及测试系统，是利用单向传输模块3的单向传输特性和光反射器6的全反射特性，对待测远程光纤传输延时进行测量，脉冲信号源的输出经二等分功率分配器1等分为两路，一路作为时间间隔的起点脉冲，一路激励电光转换模块2产生光脉冲信号，光信号沿环形器的1#端口、2#端口、待测远程光纤至光反射器6，经光反射器6全反射后再沿待测远程光纤、环形器的2#端口、环形器的3#端口至光电转换模块4转换为电信号，以此信号为终点脉冲，测量起点脉冲与终点脉冲的时间间隔，该值即为远程光纤与测试系统叠加为环状时的传输时间，同样方法可测量出测试系统的固有传输延时，二者的差值是远程光纤来回的传输延时，由于来回光链路完全相同，可以认为远程光纤的单程传输时间是该差值的一半。

本发明的测试系统，脉冲信号源的输出与二等分功率分配器1的一端口连接，二等分功率分配器1的另一端口与多通道采样示波器5一个输入端连接，二等分功率分配器1的第三端口与电光转换模块2的输入端连接，电光转换模块2的输出端与单向传输模块3的1#端口连接，单向传输模块3的3#端口与光电转换模块4输入端连接，光电转换模块4输出端与多通道采样示波器5的另一通道输入端连接，单向传输模块3的2#端口在测量测试系统的固有传输延时时与光反射器6连接，在测量待测远程光纤及测试系统叠加后的传输延时，与待测远程光纤的本地端联接，待测远程光纤的远程端与光反射器6联接。

本发明中脉冲信号源的脉冲宽度在几十纳秒均可，三端口环形器，是一种非互易光学器件，用于将光信号沿规定的端口顺序进行传输，多通道采样示波器5输入通道数≥2，采样率可根据测量精度的要求选择。

本发明上述实施例利用环形器的单向传输特性，以及光反射器6的全反射特性，对待测远程光纤传输延时进行测量，经验证，该测试方法和测试系统在测量长度不大于2km远程光纤的情况下，测量精度优于±400ps，尤其对带有时间戳光信号的待测远程光纤，能够很好的满足其传输延时测量的精度要求。

采用本发明测试方法及测试系统，进行如图4所示待测远程光纤传输延时测量的实际应用例说明如下：

测试对象为A端到B端的待测远程光纤，A端为本地端，B端为远程端，首先，在A端利用前述测试系统，采用相应的测试方法对固有传输延时进行测量，得出第一测量值t

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。