TW201433106A - 被動式光纖網路監控裝置及其監控方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，其係在光訊號來源與複數條光纖路徑之間設有一分波多工器，以分別對應傳輸多路光訊號；且有一光切換器分別對應分波多工器之該等光纖路徑，以選擇性切換連接至少其中一個光纖路徑；一光時域反射器則電性連接光切換器，以產生一光檢測訊號至光切換器，使其選擇其中至少一光纖路徑來傳輸光檢測訊號。如此利用光時域反射器與光切換器之作用，可直接於分光器後端(final zone)進行監控檢測，故可有效監控被動式光纖網路中的每一條光纖，且同時兼具有價格便宜、易於維修控制之功效。

Description

被動式光纖網路監控裝置及其監控方法

本發明係有關一種附加在被動式光纖網路(passion optical network，PON)上的光纖網路監控裝置及其監控方法。

由於光纖具有高頻寬、大容量、低訊號損失以及不受電磁波干擾等的優點，相較於其他傳輸媒體具有明顯的優勢，因此在現在網路資訊蓬勃發展的市場下，光通訊的急速成長逐漸取代傳統以銅線傳輸的通訊模式，成為目前寬頻網路佈設最主要的趨勢，各種以光纖為主的寬頻接取網路(FTTx)技術亦愈顯發達。

被動式光纖網路(Passive optical network，PON)係為光纖通訊網路的一種，其特色為不用電源就可以完成光訊號的多路分配，除了終端設備需要用到電以外，從區域電信機房局端設備到用戶終端設備間之範圍則係以光纖進行傳輸。一個被動式光纖網路主要包括有作為局端設備的光線路終端(OLT)以及至少一個以上的用戶終端設備，如光網路單元(ONU)或光網路終端(ONT)。再者，依據光纖到用戶端的型態，可分為數種區域接取網路架構，例如，光纖到家(FTTH)、光纖到樓(FTTB)、光纖到機櫃(FTTCab)以及光纖到社區(FTTC)等，藉以透過光纖網路帶來充份頻寬，支援各種新服務和應用。

第1圖係為現有被動式光纖網路架構示意圖，如圖所示，在安裝傳輸光纖時，一般會從光線路終端10連接一條光纖至用戶端附近之小區域被動分光網路11，然後再利用被動式分光器(passive optical splitters)12提供點對多點的寬頻連線能力，並利用光纖連接至後端的光網路終端(用戶端)14、14’，此即為FTTH或FTTB。另外，若光纖傳輸係採用FTTCab或FTTC架構，由被動式分光器12或是直接來自光線路終端10的信號會先經過光網路單元(ONU)16、16’轉換處理後，再透過銅線路18、18’連接至網路終端(用戶端)20、20’。

其中，在被動式光纖網路架構中進行線路維護檢測時，係利用光線路終端中設置的光時域反射器(OTDR)進行檢測，由光時域反射器直接發出檢測訊號，並接收回傳的反射訊號以進行故障分析；如第2圖所示。然而，此種架構之監測方式有以下之缺點：

1.由於分光器12的一對多的光路設計，光時域反射器21透過分波多工器22和光切換器23接收到分光器12所有光路由傳回的反射或散射訊號，差距2公尺內之路由，就無法判斷準確長度。

2.由於分光器12的損耗，無法分析出分光器12後各光路的非反射事件(接頭損耗，光纖彎折、熔接損耗或末端非反射損耗)與距離，所以不易對光網路進行檢修與維護。

3.為了增加返回信號強度與分析能力，應用此架構需使用價格昂貴之光時域反射器21，因而增加系統之建置成本。

隨著光纖佈設距離愈廣，線路愈長，更不容易找到光纖網路中需要維修的實際點。

為解決此一技術瓶頸，本發明提出一種被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，以直接於分光器後端(final zone)進行監控檢測，進而有效對被動式光纖網路進行監控檢測。

本發明之主要目的係在提供一種被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，其係直接於分光器後端(final zone)進行監控檢測，以有效監控被動式光纖網路中的每一條光纖，確實找出光路斷點、損耗點與損耗量。

在此架構下，雖然本發明之其中一種實施例係使用2組光時域反射器(OTDR)，但總價格僅達習知監測架構使用之高動態OTDR價格之二到三分之一；所以此新發明兼具有價格便宜、易於維修控制之優點。

本發明之另一目的係在提供一種被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，其係可依據使用者來電而進行檢測，以找出光路斷點、損耗點與損耗量，亦可對被動式光纖網路進行定期的自動檢測，以維護光纖線路。

為達到上述目的，本發明之一實施態樣(第3圖)係提出一 種被動式光纖網路監控裝置，主要包括有一第一分波多工器之一端以光纖連接至光訊號來源之多路光訊號，另一端則對應連接有複數條光纖路徑，以分別對應傳輸該等多路光訊號；且有一第一光切換器係分別對應連接第一分波多工器之該等光纖路徑，以選擇性切換連接至少其中一個光纖路徑；一第一光時域反射器則以光纖連接第一光切換器，以產生一光檢測訊號至第一光切換器，並利用第一光切換器選擇其中至少一光纖路徑來傳輸第一光檢測訊號；另有一第一控制器係用以控制第一光切換器及第一光時域反射器。

再於一被動式光纖網路中的至少一分光器中設置一第二分波多工器，一第二光切換器與一第三分波多工器，以選擇性連接複數光纖路徑，此些光纖路徑係連接至光網路終端(ONT)或光網路單元(ONU)；於檢測時，利用局端第一光路監測控制器傳送之指令將第二光切換器切換至待檢測之各分光器後之光路，再由第一光時域反射器/OTDR產生一光檢測訊號，以傳輸此光檢測訊號；光檢測器根據接收傳回之光檢測訊號來分析光路狀態。

本發明之另一實施態樣(第4圖)則提出一種被動式光纖網路監控裝置，此裝置包括有：有一第一分波多工器之一端連接至光訊號來源之多路光訊號，另一端則對應連接有複數條光纖路徑，以分別對應傳輸該等多路光訊號；且有一第一光切換器係分別對應連接第一分波多工器之該等光纖路徑，以選擇性切換連接至少其中一個光纖路徑；一第一光時域反射器則以光纖連接第一光切換器，以產生一光檢測訊號至第一光切換器，並利用第一光切換器選擇其中至少一光纖路徑來傳輸第一光檢測訊號；另有一第一控制器係用以控制第一光切換器及第一光時域反射器。

再於一被動式光纖網路中的至少一分光器中設置一第二光路監測控制器，一第二光時域反射器(OTDR)，一第二光切換器與一第四分波多工器，以選擇性連接複數光纖路徑，此些光纖路徑係連接至光網路終端(ONT)或光網路單元(ONU)。

另外，本發明提出之監控方法，其在前述架構下，於檢測時，利用光時域反射器(OTDR)產生一光檢測訊號，且光切換器選擇連接至少一該光纖路徑，以傳輸此光檢測訊號；光檢測器根據接收傳回之光檢測訊 號來分析光纖路徑的狀態。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧光線路終端

11‧‧‧小區域被動分光網路

12‧‧‧被動式分光器

14、14’‧‧‧光網路終端(ONT)

16、16’‧‧‧光網路單元(ONU)

18、18’‧‧‧銅線路

20、20’‧‧‧網路終端

21‧‧‧光時域反射器

22‧‧‧分波多工器

23‧‧‧光切換器

28‧‧‧光訊號來源

32‧‧‧第一分波多工器

34‧‧‧第一光切換器

36‧‧‧第一光時域反射器

38‧‧‧第一光路監測控制器

39‧‧‧中繼分光與切換模組裝置

40‧‧‧第二分波多工器

42‧‧‧第三分波多工器

44‧‧‧第一分光器

46‧‧‧光網路終端(ONT)

47‧‧‧第二分光切換器

48‧‧‧光網路單元

49‧‧‧網路終端

50‧‧‧第二分光器

51‧‧‧中繼光路監控模組裝置

52‧‧‧第四分波多工器

54‧‧‧第二光切換器

56‧‧‧第二光時域反射器

58‧‧‧第二光路監測控制器

60‧‧‧光網路終端

61‧‧‧光網路單元

62‧‧‧網路終端

第1圖係為現有被動式光纖網路架構示意圖。

第2圖係為現有被動式光纖網路監測架構示意圖。

第3圖係為本發明於光纖路徑上設有中繼分光與切換模組裝置之被動式光纖網路監控裝置的方塊示意圖。

第4圖係為本發明於光纖路徑上設有中繼光路監控模組裝置之被動式光纖網路監控裝置的方塊示意圖。

第5圖係為本發明於光纖路徑上同時設有中繼分光與切換模組裝置和中繼光路監控模組裝置之被動式光纖網路監控裝置的方塊示意圖。

本發明提出之被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，其係可直接於分光器後端(final zone)，亦即最後一公里(last mile)的範圍內進行監控檢測，以有效監控被動式光纖網路中的每一條光纖，得以確實找出光路斷點或是損耗點。

第3圖係為本發明之被動式光纖網路監控裝置的方塊示意圖，如圖所示，此被動式光纖網路監控裝置係包括有一第一分波多工器32之一端係連接一光訊號來源28的多路光訊號，並分別利用複數條光纖連接至一第一光切換器34，第一分波多工器32的另一端則對應連接相同數量的光纖，以作為複數條光纖路徑P1~PN，分別傳輸各自之光訊號至後端；再者，第一光切換器34係具有複數切換單元，以分別對應連接至第一分波多工器32後端之該等光纖路徑P1~PN；一第一光時域反射器(OTDR)36以光纖連接至第一光切換器34，此第一光時域反射器36可產生一第一光檢測訊號至第一光切換器34，並利用第一光切換器34切換選擇其中至少一光纖路徑P1、P2…或PN來傳輸第一光檢測訊號；另有一第一光路監測控制器38，例如具有嵌入系統之微控制器，其係電性連接第一光切換器34及第 一光時域反射器36，以控制二者作動。

在每一光纖路徑P1~PN上設置有中繼分光與光切換控制模組裝置39，此裝置39包括一第二分波多工器40係利用光纖路徑P1~PN連接至第一分波多工器32，且第二分波多工器40係以光纖連接一第二光切換器47與第一分光器44；一第三分波多工器42則以光纖連接至第二光切換器47、光網路終端(ONT)或光網路單元(ONU)46以及一第一分光器44，且此第一分光器44亦以光纖連接至第二分波多工器40。由於本發明係與設置於被動式光纖網路架構中之分光器直接整合在一起，以確實監控每一條光路。

在本發明之監控方法而言，第一光路監測控制器38經由第一光切換器34、第一分波多工器32、第二分波多工器40之光路或遠端電氣線路，將控制信號傳送至中繼分光與切換控制模組裝置39，使第二光切換器47切換至連接第一分光器44與待檢測光路之第三分波多工器42。再由第一光時域反射器36產生一光檢測訊號，然後再接收傳回之光檢測訊號，以據此檢測分析光路狀態。對照第3圖之實施例而言，第一光時域反射器36產生第一光檢測訊號，經由第一光切換器34選擇其中一個切換單元導通，續將第一光檢測訊號傳送至第一分波多工器32並經由光纖路徑P2傳送至第二分波多工器40，此時第二光切換器47切換其中一條光纖路徑而傳送至光網路終端46或是光網路單元48及其連接之網路終端49；而後光檢測訊號會循相反路徑反射回去，亦即反射之光檢測訊號會依序經過第三分波多工器42、第二光切換器47、第二分波多工器40、第一分波多工器32以及第一光切換器34而回到第一光時域反射器36中，使第一光時域反射器36接收傳回之第一光檢測訊號，並據此檢測得知整段光路狀態品質。

另外，本發明亦可在每一光纖路徑P1~PN上設置有中繼光路監控模組裝置51，如第4圖所示，此裝置51包括一第二分光器50，其一端係透過光纖路徑P1~PN連接至第一分波多工器32，以接收光通訊信號，再將其分成多路之光訊號延續傳送；一第四分波多工器52之一端係以光纖連接至第二分光器50及第三光切換器54，另一端則對應連接至複數條子光纖路徑，以分別傳輸光訊號至作為接收端之光網路終端60；此第三光切換器54係分別對應連接第四分波多工器52之等子光纖路徑，每一子光 纖路徑分別連接至一光網路終端60或是光網路單元61及其連接之網路終端62；一第二光時域反射器56係以光纖連接第三光切換器54，此第二光時域反射器56可產生一光檢測訊號至第三光切換器54，以利用第三光切換器54選擇其中至少一子光纖路徑來傳輸光檢測訊號；另有一第二光路監測控制器58係電性連接第三光切換器54及第二光時域反射器56，以控制其作動。在第4圖之實施例中，第二光時域反射器56產生光檢測訊號，經由第三光切換器54選擇其中一個切換單元導通後，續將光檢測訊號傳送至第四分波多工器52並經由子光纖路徑傳送至光網路終端60或光網路單元61及其連接之網路終端62；而後第二光檢測訊號會循相反路徑反射回去，亦即反射後的第二光檢測訊號會依序經過第四分波多工器52以及第三光切換器54而回到第二光時域反射器56中，使第二光時域反射器56接收傳回之第二光檢測訊號，並據此檢測得知子光纖路徑之傳輸狀態與品質。再搭配第一光路監測控制器38、第一光切換器34、第一光時域反射器36與第一分光多工器32之檢測第一分光多工器32與第二分光器50之間光路之狀態與品質，即可得知整個光纖網路之狀態與品質。

當然，本發明除了第3圖及第4圖所示之實施例之外，本發明亦可在不同之光纖路徑上同時設置有中繼分光與切換模組裝置39和中繼光路監控模組裝置51，請參閱第5圖所示，在所有光纖路徑中，部份光纖路徑設置有中繼分光與切換模組裝置39，其餘部份則設置中繼光路監控模組裝置51；當然，設置有中繼分光與切換模組裝置39的光纖路徑可參考前述第3圖之詳細說明，設置有中繼光路監控模組裝置51的光纖路徑則可參考前述第4圖之詳細說明，於此不再贅述。

在上述各實施例中，光訊號除了可直接傳輸至光網路終端46或60之外，光訊號更可先經過一光網路單元(ONU)48或61轉換處理後，再透過銅線路連接至網路終端(NT)49或62。當然光訊號的傳輸與光檢測號的傳送與反射回傳，皆與前述內容相同，差別僅在光訊號接收端為光網路終端46或60，或是光網路單元48或61。

其中，本發明所使用之光切換器，除了可使用一般應用於光纖通訊的光切換器之外，更可選擇使用一種無光學元件之純機械式光切換裝置，如本公司申請在先之專利申請案，申請案號100109731之光切換裝 置。

綜上所述，本發明提出之被動式光纖網路監控裝置及其監控方法，乃直接於後端(final zone)進行監控檢測，得以有效監控被動式光纖網路中的每一條光纖，確實找出光路斷點、損耗點與損耗量；再者，本發明不但可以做到每條光纖路徑的有效監控，更因架構設計簡單，更同時兼具有價格便宜、易於維修控制之優點。此外，本發明除了可依據使用者來電而進行檢測，找出光纖路徑斷訊點之外，為保持整個光纖的快速傳輸，更可對整個被動式光纖網路進行定期的自動檢測，以維護光纖線路，提供使用者更好的網路品質。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

28‧‧‧光訊號來源

32‧‧‧第一分波多工器

34‧‧‧第一光切換器

36‧‧‧第一光時域反射器

38‧‧‧第一光路監測控制器

39‧‧‧中繼分光與切換模組裝置

40‧‧‧第二分波多工器

42‧‧‧第三分波多工器

44‧‧‧第一分光器

46‧‧‧光網路終端(ONT)

47‧‧‧第二光切換器

48‧‧‧光網路單元(ONU)

49‧‧‧網路終端

Claims (14)

1. 一種被動式光纖網路監控裝置，包括：一第一分波多工器，其一端係連接一光訊號來源之多路光訊號，另一端則對應連接至複數條光纖路徑，以分別傳輸該光訊號；一第一光切換器，其係分別對應連接該第一分波多工器之該等光纖路徑；一第一光時域反射器(OTDR)，電性連接該第一光切換器，該第一光時域反射器可產生一第一光檢測訊號至該第一光切換器，以利用該第一光切換器選擇其中至少一該光纖路徑來傳輸該第一光檢測訊號；以及一第一光路監測控制器，其係電性連接該第一光切換器及該第一光時域反射器，以控制其作動。
2. 如請求項1所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該光訊號來源係為一光線路終端，以產生該光訊號並透過光纖傳輸至該第一分波多工器。
3. 如請求項1所述之被動式光纖網路監控裝置，更包括至少一中繼分光與切換模組裝置，其係位於一個或多個該光纖路徑上，該中繼分光與切換模組裝置包括：一第二分波多工器，連接該光纖路徑；一第三分波多工器，連接第一分波多工器與接收端；一第一分光器，連接該第三分波多工器，以接收經該第二分波多工器傳輸訊號，並將其再分成多路傳送至複數接收端；以及一第二光切換器，其一端連接該第二分波多工器，另一端連接該第三分波多工器，以選擇切換待測光路進行檢測。
4. 如請求項3所述之被動式光纖網路監控裝置，更包括至少一中繼光路監控模組裝置，其係位於設置有該中繼分光與切換模組裝置之外的一個或多個該光纖路徑上，該中繼光路監控模組裝置更包括：一第二分光器，其係連接該光纖路徑，以接收該光訊號，再將其分成多路之光訊號；一第四分波多工器，其一端係連接該第二分光器，另一端則對應連接至複數條子光纖路徑，以分別傳輸該光訊號至對應之該接收端；一第三光切換器，其係分別對應連接該第四分波多工器之該等子光纖路 徑；一第二光時域反射器，電性連接該第三光切換器，該第二光時域反射器可產生一第二光檢測訊號至該第三光切換器，以利用該第三光切換器選擇其中至少一該子光纖路徑來傳輸該第二光檢測訊號；以及一第二光路監控控制器，其係電性連接該第三光切換器及該第二光時域反射器，以控制其作動。
5. 如請求項1所述之被動式光纖網路監控裝置，更包括至少一中繼光路監控模組裝置，其係設置於一個或多個該光纖路徑上，該中繼監控模組裝裝置更包括：一第二分光器，其係連接該光纖路徑，以接收該光訊號，再將其分成多路之光訊號；一第四分波多工器，其一端係連接該第二分光器，另一端則對應連接至複數條子光纖路徑，以分別傳輸該光訊號；一第三光切換器，其係分別對應連接該第四分波多工器之該等子光纖路徑，每一該子光纖路徑分別連接至一該接收端；一第二光時域反射器，電性連接該第三光切換器，該第二光時域反射器可產生一第二光檢測訊號至該第三光切換器，以利用該第三光切換器選擇其中至少一該子光纖路徑來傳輸該第二光檢測訊號；以及一第二光路監控控制器，其係電性連接該第三光切換器及該第二光時域反射器，以控制其作動。
6. 如請求項3、4或5所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該接收端係為一光網路終端(ONT)，對應連接該光纖路徑或該子光纖路徑，以接收其所傳輸之該光訊號。
7. 如請求項3、4或5所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該接收端係為一光網路單元(ONU)，對應連接該光纖路徑或該子光纖路徑，以接收其所傳輸之該光訊號。
8. 如請求項1所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該第一分波多工器、該第二分波多工器、該第三分波多工器及該第四分波工器係為高密度分波多工器。
9. 如請求項1所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該第一光路監控控制 器係為具有嵌入系統之微控制器。
10. 如請求項4或5所述之被動式光纖網路監控裝置，其中該第二控制器係為具有嵌入系統之微控制器。
11. 一種被動式光纖網路監控方法，包括下列步驟：於一被動式光纖網路中之至少一分光器中設置一光切換器，以選擇性連接複數光纖路徑；產生一光檢測訊號，且該光切換器選擇連接至少一該光纖路徑，以傳輸該光檢測訊號；以及接收傳回之該光檢測訊號，以據此檢測該光纖路徑之傳輸狀態。
12. 如請求項11所述之被動式光纖網路監控方法，其中該光檢測訊號係利用一光時域反射器產生，且該光檢測器係電性連接該光切換器，以傳輸並接收該光檢測訊號。
13. 如請求項11所述之被動式光纖網路監控方法，其中該光纖路徑更連接至少一光網路終端(ONT)。
14. 如請求項11所述之被動式光纖網路監控方法，其中該光纖路徑更連接至少一光網路單元(ONU)。