TWI387227B - 光學網路單元及其異常偵測與功率監測方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種應用於被動光網路(Passive Optical Network,PON)系統中之光學網路單元及其異常偵測與功率監測方法,在光學網路單元端即可得知上傳的封包超過分配時槽的時間間隔,並計算光訊號之平均輸出功率。
圖1為一般被動光網路系統之示意圖。在被動光網路(Passive Optical Network,PON)系統10中,數個光學網路單元(Optical Network Unit,ONU)11~14設置於對應數目的辦公室或家庭中,並分別利用光纖耦接至分歧器15後再連接至光學線路設備(Optical Line Terminal,OLT)16。
光學網路單元11~14使用分時多工(Time Division Multiplexing,TDM)方式將資料上傳給光學線路設備16,於資料上傳時,每個光學網路單元11~14係分別只配一時槽(time slot)1、2、3或4,光學網路單元11~14分別將資料封包111、121、131或141傳輸在分配的時槽1、2、3及4內。
換言之,用戶端(ONU)以分時多工的方式共同連接到局端的光通道,而局端(OLT)的接收器於上傳時則係接收來自於不同用戶端的光訊號。往常對於用戶端
輸出的突發模式(burst mode)資料之問題診斷都在局端,藉由價值昂貴的設備針對每一用戶端輸出的信號進行診斷,且不可能以該昂貴的設備到用戶端逐一直接進行診斷。當用戶端上傳的封包超過分配時槽的時間間隔時,將危及到傳輸系統的運作。
有鑑於上述課題,本發明之一目的為提供一種光學網路單元及其異常偵測方法,當上傳的封包超過分配時槽的時間間隔時,在光學網路單元端即可立刻關閉光訊號,避免其輸入被動光網路系統之光纖。
本發明之另一目的為提供一種光學網路單元之功率監測方法,在光學網路單元端即可得知光傳輸器之平均輸出功率。
為達上述目的,本發明提供一種光學網路單元,在一被動光網路系統中包括複數個光學網路單元,光學網路單元包括光發射次模組以及信號量測模組。光發射次模組包括光傳輸器以及光偵測器。光傳輸器發射光訊號至被動光網路系統之光學線路設備。光偵測器係用以監測光訊號的發射,並發出電流信號。信號量測模組與光偵測器連接,將電流信號轉換為電壓信號,並對電壓信號進行濾波、取樣,產生取樣信號。
光學網路單元更包括控制器,與類比數位轉換器連接,當光學網路單元上傳的封包超過分配時槽的時間間
隔時,取樣信號連續多點超過門檻時,關閉光傳輸器之光訊號。
本發明更提供一種光學網路單元之異常偵測方法,其包括以下步驟:提供光傳輸器,光傳輸器係用以上傳光訊號至被動光網路系統之光學線路設備;提供光偵測器,用以監測光訊號的發射,並發出電流信號;將電流信號轉換為電壓信號;以及對電壓信號進行濾波、取樣,產生取樣信號。當光學網路單元上傳的封包超過分配時槽的時間間隔,取樣信號連續多點超過門檻時,關閉光傳輸器輸出光訊號。
本發明更提供一種光學網路單元之功率監測方法,其包括以下步驟:提供光傳輸器,光傳輸器係用以上傳光訊號至被動光網路系統之光學線路設備;提供光偵測器,用以監測光訊號的發射,並發出電流信號;將電流信號轉換為電壓信號;對電壓信號進行濾波、取樣,產生取樣信號;以及平均取樣信號之電壓,得到光傳輸器之平均輸出功率。
承上所述,本發明之光學網路單元之偵測光訊號之光偵測器會產生電流信號,將電流信號轉換為電壓信號後,對電壓信號進行濾波、取樣,產生取樣信號,不但在光學網路單元被分配的時槽(time slot)之時間間隔進行取樣,也在其他時槽之時間間隔取樣。
本發明之光學網路單元之異常偵測方法,係當光學網路單元上傳的封包超過分配時槽的時間間隔時,取樣
信號連續多點超過門檻時,關閉光傳輸器。
本發明之光學網路單元之功率監測方法係將光學網路單元之光偵測器發出之電流訊號轉換為電壓訊號後,進行濾波、取樣,在對取樣信號高於門檻之取樣點取平均值,即可在光學網路單元端得到光訊號之平均輸出功率。
以下將參照相關圖式,說明依據本發明較佳實施例之一種光學網路單元及其異常偵測與功率監測方法。
在被動光網路系統中包括複數個光學網路單元,各光學網路單元藉由光纖耦接一分歧器後,連接至一光學線路設備(OLT)。光學網路單元使用分時多工(Time Division Multiplexing,TDM)方式將資料上傳給該光學線路設備,於資料上傳時,各光學網路單元只配一時槽(time slot),且在分配的時槽內傳輸資料封包。
圖2為本發明較佳實施例之光學網路單元之方塊圖。該光學網路單元20主要包括光發射次模組(TOSA)21以及信號量測模組23。光發射次模組(TOSA)21主要包括光傳輸器211以及光偵測器212。
圖3為本發明之光學網路單元上傳之突發模式資料之示意圖。光傳輸器211發射光訊號至被動光網路系統之光學網路設備,光學網路單元20在上傳資料時,光傳輸器211只在被分配的時槽內發射光訊號,光訊號
為一突發模式(burst mode)資料,光傳輸器211只在被分配的時槽內開啟(ON),於非分配之時槽關閉(OFF),其中光傳輸器211較佳為一雷射二極體(laser diode)。光偵測器212係用以監測光訊號的發射,並發出電流信號SC,光偵測器212較佳為一光二極體(photodiode)。信號量測模組23與光偵測器212連接,將電流信號SC轉換為電壓信號SV,並對電壓信號SV進行濾波、取樣,產生取樣信號SS。
信號量測模組23包括電流電壓轉換器231、低通濾波器232以及類比數位轉換器233。電流電壓轉換器231與光偵測器212連接,將電流信號SC轉換為電壓信號SV。低通濾波器232與電流電壓轉換器231連接,對電壓信號SV進行濾波,產生平滑電壓信號SM,如圖4所示,。類比數位轉換器233與低通濾波器232連接,對平滑電壓信號SM進行取樣,產生取樣信號SS,類比數位轉換器233對平滑電壓信號SM的取樣模式為非同步低速取樣(asynchronous low speed sampling),配合非同步低速時脈,取樣的頻率高於突發模式(burst mode)資料傳輸的頻率,不但在該光學網路單元被分配的時槽之時間間隔進行取樣,也在其他時槽之時間間隔取樣,只有在光學網路單元20分配時槽中之取樣信號SS會大於門檻(threshold),其它時槽之取樣信號皆小於門檻,如圖5所示。
光學網路單元20更包括控制器25,與類比數位轉
換器233連接。在異常突發模式資料中,光學網路單元20上傳的封包超過分配時槽的時間間隔時,取樣信號SS連續多點超過門檻時(如圖6所示),控制器25關閉光傳輸器211。此外,平均在分配時槽的時間間隔內之取樣點的取樣信號SS之電壓,即可得到光傳輸器211之平均輸出功率。
光學網路單元20更包括光傳輸器驅動單元27,與光傳輸器211連接,接收突發模式資料之控制訊號,驅動光傳輸器211,光傳輸器驅動單元較佳為一雷射二極體驅動器。
圖7為本發明之光學網路單元之異常偵測方法之流程圖。該異常偵測方法包括以下步驟。
步驟S31:提供光傳輸器211,光傳輸器211係用以上傳光訊號至被動光網路系統之光學線路設備。
步驟S32:提供光偵測器212,用以監測光訊號的發射,並發出電流信號SC。
步驟S33:將電流信號SC轉換為電壓信號SV。
步驟S34:對電壓信號SV進行濾波、取樣,產生取樣信號SS。
其中藉由一電流電壓轉換器(current to voltage converter)轉換電流信號係為該電壓信號。藉由低通濾波器(low-pass filter)對電壓信號進行濾波,產生平滑電壓信號SM。藉由類比數位轉換器對平滑電壓信號SM進行取樣,並產生取樣信號SS。
在異常突發模式資料中,取樣信號SS連續多點超過門檻時,關閉光傳輸器211之光訊號。
本發明之光學網路單元之功率監測方法步驟也包括步驟S31~S34,產生取樣信號SS之方法也相同,與異常偵測方法相同之處不再另為贅述。
該功率監測方法更包括平均取樣信號SS之電壓,以得到光傳輸器211之平均輸出功率。
在平均取樣信號SS之電壓之步驟中,只平均光學網路單元在被分配之時槽內之該取樣信號電壓,且只平均高於下限電壓之取樣信號SS(如圖8所示),或只平均高於下限電壓且低於上限電壓之取樣信號SS(如圖9所示)。
綜上所述,本發明之光學網路單元之偵測光訊號之光偵測器會產生電流信號,將電流信號轉換為電壓信號後,對電壓信號進行濾波、取樣,產生取樣信號,取樣模式為非同步低速取樣,配合非同步低速時脈連續取樣,不僅在光學網路單元被分配的時槽之時間間隔進行取樣,也在其他時槽之時間間隔取樣。
本發明之光學網路單元之異常偵測方法係當光學網路單元上傳的封包超過分配時槽的時間間隔時,取樣信號連續多點超過門檻時,關閉光傳輸器。
本發明之光學網路單元之功率監測方法係將光學網路單元之光偵測器發出之電流訊號轉換為電壓訊號後,進行濾波、取樣,在對取樣信號高於門檻之取樣點
取平均值,即可在光學網路單元端得到光訊號之平均輸出功率。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
1~4‧‧‧時槽
10‧‧‧被動光網路系統
11~14、20‧‧‧光學網路單元
15‧‧‧分歧器
16‧‧‧光學線路設備
111、121、131、141‧‧‧資料封包
21‧‧‧光發射次模組(TOSA)
211‧‧‧光傳輸器211
212‧‧‧光偵測器
23‧‧‧信號量測模組
231‧‧‧電流電壓轉換器
232‧‧‧低通濾波器
233‧‧‧類比數位轉換器
25‧‧‧控制器光
27‧‧‧傳輸器驅動單元
SC‧‧‧電流信號
SV‧‧‧電壓信號
SM‧‧‧平滑電壓信號
SS‧‧‧取樣信號
圖1為一般被動光網路系統之示意圖;圖2為本發明較佳實施例之光學網路單元之方塊圖;圖3為本發明之光學網路單元上傳之突發模式資料之示意圖;圖4為本發明之光學網路單元之平滑電壓信號之示意圖;圖5為本發明正常突發模式資料之取樣示意圖;圖6為本發明異常突發模式資料之取樣示意圖;圖7為本發明之光學網路單元之異常偵測方法之流程圖;圖8為本發明一種計算光傳輸器之平均輸出功率之方法的示意圖;以及圖9為本發明另一種計算光傳輸器之平均輸出功率之方法的示意圖。
S31~S34‧‧‧步驟流程
Claims (31)
- 一種光學網路單元,其包括:一光發射次模組,其包括:一光傳輸器,發射光訊號至一被動光網路系統之一光學線路設備;以及一光偵測器,用以監測該光訊號的發射,並發出一電流信號;以及一信號量測模組,與該光偵測器連接,將該電流信號轉換為一電壓信號,並對該電壓信號進行濾波和取樣,產生一取樣信號,該信號量測模組還包括:一低通濾波器,與一電流電壓轉換器連接,對該電壓信號進行濾波,產生一平滑電壓信號;以及一類比數位轉換器,與該低通濾波器連接,對該平滑電壓信號進行取樣,產生該取樣信號;其中該類比數位轉換器對該平滑電壓信號的取樣模式為非同步低速取樣,配合非同步低速時脈,取樣的頻率高於突發模式資料傳輸的頻率,並為連續取樣,在該光學網路單元被分配的時槽之時間間隔進行取樣,且在其他時槽之時間間隔進行取樣。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該被動光網路系統包括複數個該光學網路單元,各 該光學網路單元藉由光纖耦接一分歧器後,連接至該光學網線路設備。
- 如申請專利範圍第2項所述之光學網路單元,其中該光學網路單元使用分時多工方式將資料上傳給該光學線路設備,於資料上傳時,各該光學網路單元只配一時槽,且在分配的時槽內傳輸資料封包。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該光傳輸器為一雷射二極體。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該光學網路單元在上傳資料時,該光傳輸器只在被分配的時槽內發射光訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該光訊號為一突發模式資料,該光學網路單元之該光傳輸器只在被分配的時槽內開啟,於非分配之時槽關閉。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該光偵測器為一光二極體。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其中該電流電壓轉換器,與該光偵測器連接,將該電流信號係轉換為該電壓信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其更包括一控制器,與該類比數位轉換器連接。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學網路單元,其中當光學網路單元上傳的封包超過分配時槽的時間 間隔時,該取樣信號連續多點超過一門檻時,該控制器關閉該光傳輸器輸出該光訊號。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學網路單元,其中該控制器平均在分配時槽的時間間隔內之取樣點的該取樣信號之電壓,即得到該光傳輸器之平均輸出功率。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學網路單元,其更包括一光傳輸器驅動單元,與光傳輸器連接,接收突發模式資料之控制訊號,驅動該光傳輸器。
- 如申請專利範圍第12項所述之光學網路單元,其中該光傳輸器驅動單元為一雷射二極體驅動器。
- 一種光學網路單元之異常偵測方法,其包括以下步驟:提供一光傳輸器,該光傳輸器係用以上傳一光訊號至一被動光網路系統之光學線路設備;提供一光偵測器,用以監測該光訊號的發射,並發出一電流信號;將該電流信號轉換為一電壓信號;對該電壓信號進行濾波和取樣,產生一取樣信號;以及當該取樣信號連續多點超過一門檻時,關閉該光傳輸器;其中對該電壓信號的取樣模式為非同步低速取樣,取樣的頻率高於突發模式資料傳輸的頻率, 並為連續取樣,在該光學網路單元被分配的時槽之時間間隔進行取樣,且在其他時槽之時間間隔進行取樣。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中該光傳輸器為一雷射二極體。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中該光訊號為一突發模式資料,該光學網路單元之該光傳輸器只在被分配的時槽內開啟,於非分配之時槽關閉。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中該光偵測器為一光二極體。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中該電流信號係藉由一電流電壓轉換器轉換為該電壓信號。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中對該電壓信號進行濾波之步驟係藉由一低通濾波器對該電壓信號進行濾波,產生一平滑電壓信號。
- 如申請專利範圍第19項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中對該電壓信號進行取樣之步驟係藉由一類比數位轉換器對該平滑電壓信號進行取樣,並產生該取樣信號。
- 如申請專利範圍第14項所述之光學網路單元之異常偵測方法,其中當該光學網路單元上傳的封包超 過分配時槽的時間間隔時,該取樣信號連續多點超過該門檻,關閉該光傳輸器。
- 一種光學網路單元之功率監測方法,其包括以下步驟:提供一光傳輸器,該光傳輸器係用以上傳一光訊號至一被動光網路系統之光學線路設備;提供一光偵測器,用以監測該光訊號的發射,並發出一電流信號;將該電流信號轉換為一電壓信號;對該電壓信號進行濾波和取樣,產生一取樣信號;以及平均該取樣信號之電壓,得到該光傳輸器之平均輸出功率;其中對該電壓信號的取樣模式為非同步低速取樣,取樣的頻率高於突發模式資料傳輸的頻率,並為連續取樣,在該光學網路單元被分配的時槽之時間間隔進行取樣,且在其他時槽之時間間隔進行取樣。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中該光傳輸器為一雷射二極體。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中該光訊號為一突發模式資料,該光學網路單元之該光傳輸器只在被分配的時槽內開啟,於非分配之時槽關閉。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中該光偵測器為一光二極體。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中該電流信號係藉由一電流電壓轉換器轉換為該電壓信號。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中對該電壓信號進行濾波之步驟係藉由一低通濾波器對該電壓信號進行濾波,產生一平滑電壓信號。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中對該電壓信號進行取樣之步驟係藉由一類比數位轉換器對該平滑電壓信號進行取樣,並產生該取樣信號。
- 如申請專利範圍第22項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中在平均該取樣信號之電壓之步驟中,只平均該光學網路單元在被分配之時槽內之該取樣信號電壓。
- 如申請專利範圍第29項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中在平均該取樣信號之電壓之步驟中,只平均高於下限電壓之該取樣信號。
- 如申請專利範圍第29項所述之光學網路單元之功率監測方法,其中在平均該取樣信號之電壓之步驟中,只平均高於下限電壓且低於上限電壓之該取樣信號。
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