一种无源光网络中故障支路的定位方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种无源光网络中故障支路的定位方法和系统，其中方法包括：在PON布网后运营前，通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，则在PON开始运营后，通过光时域反射仪获取PON支路中损耗与距离之间的曲线关系，存为离散数据；从离散数据中读取能够反应支路故障与否的特征参数；将特征参数导入最佳支持向量机进行计算；根据最佳支持向量机的计算结果对PON中故障支路进行定位。本发明专利技术在不引入额外器件或者辅助装置的前提下，结合训练的最佳支持向量机对PON中的故障支路进行有效定位，解决PON系统中，尤其是存在两条或多条长度相同的支路时无法进行故障定位的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种无源光网络中故障支路的定位方法和系统
本专利技术涉及光纤通信
，具体涉及一种无源光网络中故障支路的定位方法和系统。
技术介绍
光时域反射仪(opticaltimedomainreflector，简写为OTDR)在光纤链路故障识别定位、光纤长度测量和光纤光缆的施工维护等众多领域均有较大的实用价值，如今基于OTDR的无源光网络(passiveopticalnetwork，简写为PON)监控方案成了应用最广泛的方案。然而，尽管相应的研究一直在进行着，基于OTDR的PON监控网络也遇到了很多的挑战。对于PON系统尤其是对TDM-PON中点到多点的接入方式，OTDR发出的探测光脉冲通过光分路器进入各个支路中，各个支路的菲涅尔反射信号和后向瑞利散射信号在分路器处产生混叠，并且可能形成多重反射，从而使OTDR的测试曲线难以区分，无法准确定位发生故障的支路。尤其是当支路的长度相同时，混叠会更加严重，区分故障支路会更加困难。因此，故障支路光纤的识别成了一个重要的问题。如今，在光网络测试领域包括NTT、Fujikura以及JUSD等在内的龙头企业，已经生产了用于PON系统物理层监控的OTDR。尽管这些产品都在每个用户支路上采用了反射性器件来提高OTDR对故障的监控能力，然而也使得它们失去了精确定位故障的能力。简单来说，当用户支路的光纤长度基本一致或相差较小时，这些基于OTDR的监控系统缺乏对故障支路识别的能力。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：在PON系统中，各个支路的信号会在分路器处产生混叠甚至形成多重反射，使OTDR的测试曲线难以区分，无法准确定位故障支路，尤其是当支路的光纤长度相同或相差较小时，混叠更加严重，传统的监控系统区分故障支路更加困难，缺乏对故障支路识别的能力。本专利技术通过如下技术方案达到上述目的：第一方面，本专利技术提供了一种无源光网络中故障支路的定位方法，在PON布网之后运营之前，通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，则在PON开始运营之后，所述方法包括：通过光时域反射仪获取PON支路中损耗与距离之间的曲线关系，并存为离散数据；从获取到的离散数据中，读取能够反应支路故障与否的一个或多个特征参数；将所述一个或多个特征参数导入最佳支持向量机，并利用最佳支持向量机进行计算；根据最佳支持向量机的计算结果，对PON中故障支路进行定位。优选的，所述通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，具体包括：通过光时域反射仪进行多次测量，以获取PON中各种支路故障组合下对应的损耗与距离的曲线关系，并分别存为离散数据；从获取的离散数据中选取一个或多个特征参数，并结合各支路是否故障，构造训练样本集D；构建支持向量机模型；其中，所述支持向量机模型对应的数学表达式中包含多个待定参数；利用样本集D对构建的支持向量机进行训练，确定支持向量机模型中各待定参数的最优解，从而得到最佳支持向量机。优选的，PON中的每个支路均存在故障和正常两种情况，则当PON中包含t个支路时，PON中的支路故障组合总数为2t；则在训练过程中，采用光时域反射仪针对每种支路故障组合进行一次测量，测量的总次数相应为2t；其中，t≥2。优选的，PON运营之后的故障定位过程中读取的特征参数与训练过程中选取的特征参数保持性质一致；其中，所述特征参数包括损耗与距离之间的曲线关系中的反射峰的位置、反射峰的峰值、反射峰的半高全宽以及损耗曲线的平均斜率中的一项或者多项。优选的，所述样本集D具体为：其中，中的表示第i条支路所具有第j个的特征参数；yi＝1或-1，yi＝1表示第i条支路没有出现故障，yi＝-1表示第i条支路出现故障；1≤i≤n，1≤j≤m，n表示PON中的支路个数，m表示特征参数的个数。优选的，所述支持向量机模型的数学表达式为：其中，r表示“距离”；x为由各特征参数构成的列向量，ω为法向量，ω＝(ω1；ω2；ω3；...；ωmn)；b为位移项；||·||表示范数。优选的，所述确定支持向量机模型中各待定参数的最优解具体为：不断矫正所述支持向量机模型中的法向量、位移项的值和范数的阶数，使得样本集D中的各元素通过支持向量机计算之后得到的“距离”r的整体效果最佳。优选的，所述根据最佳支持向量机的计算结果，对PON中故障支路进行定位，具体为：根据最佳支持向量机计算得到的各支路对应yi值，确认各支路是否出现故障，进而完成故障支路的定位；其中，如果yi＝1，则确认对应的第i条支路未出现故障；如果yi＝-1，则确认对应的第i条支路出现故障。第二方面，本专利技术还提供了一种无源光网络中故障支路的定位系统，用于实现上述第一方面所述的无源光网络中故障支路的定位方法，则所述定位系统包括光时域反射仪，以及顺次连接的光线路终端、环形器、分光器和至少两个光网络单元，所述光时域反射仪与所述环形器连接；其中，所述光线路终端用于接入数据，并将数据转换为光信号后通过所述环形器输入至所述分光器；所述分光器用于将接收到的光信号分成至少两个支路，并分别输入至所述至少两个光网络单元；所述光时域反射仪用于接收各支路中的反射光进行处理，获取损耗与距离之间的曲线关系，以便通过支持向量机的计算进行故障定位。优选的，所述环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述光线路终端连接，所述第二端口与所述分光器连接，所述第三端口与所述光时域反射仪连接，使得所述光线路终端输出的光信号由所述第一端口进入所述环形器，并从所述第二端口输出至所述分光器；反射光由所述第二端口进入所述环形器，并从所述第三端口输出至所述光时域反射仪。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的故障支路的定位方法和系统中，首先在PON布网之后运营之前，通过“训练”得到最佳支持向量机，然后从开始运营的PON中获取实时数据、提取参数，并利用最佳支持向量机进行计算，进而判决故障支路。本专利技术在不引入额外器件或者辅助装置的前提下，对PON中的故障支路进行有效定位，解决PON系统，尤其是星型网络中两条或多条长度相同的支路中无法进行故障定位的难题。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种无源光网络中故障支路的定位方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种无源光网络中故障支路定位的完整逻辑框图；图3为本专利技术实施例提供的一种无源光网络中最佳支持向量机的训练方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种由OTDR测量得到的损耗与距离之间的曲线关系图；图5为本专利技术实施例提供的一种无源光网络中故障支路的定位系统的结构示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，在PON布网之后运营之前，通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，则在PON开始运营之后，所述方法包括：通过光时域反射仪获取PON支路中损耗与距离之间的曲线关系，并存为离散数据；从获取到的离散数据中，读取能够反应支路故障与否的一个或多个特征参数；将所述一个或多个特征参数导入最佳支持向量机，并利用最佳支持向量机进行计算；根据最佳支持向量机的计算结果，对PON中故障支路进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，在PON布网之后运营之前，通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，则在PON开始运营之后，所述方法包括：通过光时域反射仪获取PON支路中损耗与距离之间的曲线关系，并存为离散数据；从获取到的离散数据中，读取能够反应支路故障与否的一个或多个特征参数；将所述一个或多个特征参数导入最佳支持向量机，并利用最佳支持向量机进行计算；根据最佳支持向量机的计算结果，对PON中故障支路进行定位。2.根据权利要求1所述的无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，所述通过对支持向量机进行训练得到最佳支持向量机，具体包括：通过光时域反射仪进行多次测量，以获取PON中各种支路故障组合下对应的损耗与距离的曲线关系，并分别存为离散数据；从获取的离散数据中选取一个或多个特征参数，并结合各支路是否故障，构造训练样本集D；构建支持向量机模型；其中，所述支持向量机模型对应的数学表达式中包含多个待定参数；利用样本集D对构建的支持向量机进行训练，确定支持向量机模型中各待定参数的最优解，从而得到最佳支持向量机。3.根据权利要求2所述的无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，PON中的每个支路均存在故障和正常两种情况，则当PON中包含t个支路时，PON中的支路故障组合总数为2t；则在训练过程中，采用光时域反射仪针对每种支路故障组合进行一次测量，测量的总次数相应为2t；其中，t≥2。4.根据权利要求2所述的无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，PON运营之后的故障定位过程中读取的特征参数与训练过程中选取的特征参数保持性质一致，所述特征参数包括损耗与距离之间的曲线关系中的反射峰的位置、反射峰的峰值、反射峰的半高全宽以及损耗曲线的平均斜率中的一项或者多项。5.根据权利要求2所述的无源光网络中故障支路的定位方法，其特征在于，所述样本集D具体为：其中，中的表示第i条支路所具有第j个的特征参数；yi＝1或-1，yi＝1表示第i条支路没有出现故障，yi＝-1表示第i条支路出现故障；1≤i≤n，1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，辛鹏，黄丽艳，李垠韬，安慧蓉，喻杰奎，袁卫国，雷学义，杨纯，宋伟，李明玉，王进，张成星，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，武汉光迅科技股份有限公司，国网冀北电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11