TWI394380B - Multi - service optical multiplex transmission system - Google Patents

Description

多重服務光多工傳輸系統

本發明係關於一種多重服務光多工傳輸系統，特別為一種利用多工與解多工技術於遠端與近端光多工機之間，將用戶的多重服務的介面信號於其中一端進行多工，藉由光傳輸中繼送至另一端，再將光傳輸中繼信號於該端解多工，再分別連接至用戶多重服務介面，以達成共用傳輸實體線路之目的。

使用光多工傳輸系統作為用戶端服務介面延伸連接，在電信服務早已應用多時，主要方式是將多個低速電介面用戶端信號使用多工技術結合成較高速的訊號，再應用光電轉換，轉換成中繼光訊號以延伸原本電介面傳送距離，再於另一目地端解多工，取回原本用戶的電介面訊號。此時使用T1、E1甚至更低速的64K位元信號作為用戶低速介面信號；使用E3、DS3、STM-0或標準STM-1速率作為中繼光信號速率傳輸。

傳統光多工傳輸系統著重於多工與光電轉換，僅將T1、E1等電信號多工，為了提供透通用戶訊務的傳送，並未實際完整監控該用戶信號品質。因採用傳輸系統設計的思維，在傳輸品質保護與效能監控，都是將重心放在中繼光信號上。當與用戶直接使用T1/E1信號界接時，現有具備監控T1或E1等用戶側介面的多工機(如M13、MX13或SDH ADM)，都會終結並重新產生整個T1/E1格式封包(Frame)，影響專線用戶原本效能參數監控規劃，或係與訊務的透通性。

因電信公司使用光多工傳輸系統主要連接用戶皆為重要客戶，常需提供該用戶特定品質監控資料，作為服務品質說明與保證，更是釐清障礙原因與責任時的重要資訊，因此僅提供中繼光信號的傳輸效能並不足以說明個別用戶的品質，而且在僅進行光電轉換的多工傳輸系統中，只能提供到所謂實體層(Physical Layer)或稱為傳輸線路層(Line Layer)的品質效能監控，並無法提供路徑層(Path Layer)的效能監控，當用戶信號經過電信業者光多工傳輸系統時，若於路徑層上出現品質劣化的狀況，則無法監控品質。

另外目前專線用戶使用介面逐漸由傳統T1/E1介面轉變成乙太介面為主，現有光多工傳輸系統多以T1/E1為主，而附加乙太用戶介面，這樣的乙太介面通常有埠數固定，或是提供的頻寬不足以應付日後用戶實際成長需求的缺點，而且新增加的乙太介面僅具備簡單的實體層維運功能，與傳統電信公司對於專線維運要求有很大的差距，使用上更與原本T1/E1專線系統所能提供的電信效能監測與維運能力差距過大，因此並非理想中可維運的電信乙太專線。

在現有的光多工傳輸系統，增加完整用戶側效能監控與系統維運機制，但仍能保留在路徑層(Path)透通傳送用戶訊務的能力；增加乙太用戶介面，以彈性解決用戶側介面逐漸由傳統T1/E1 TDM轉成乙太封包介面的需求，並提供足夠的用戶頻寬，是電信業者一致的需求，因此產生的經濟效益毋庸置疑。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件多重服務光多工傳輸系統。

本發明之目的即在於提供一種多重服務光多工傳輸系統，係擴充傳統光多工傳輸系統以滿足電信業者實際的需求，提供完整用戶側之效能監控與維運機制，但仍能保留在路徑層(Path)透通傳送用戶訊務的能力；增加乙太用戶介面，以彈性解決用戶側介面逐漸由傳統T1/E1 TDM轉成乙太封包介面的需求，並提供足夠的用戶頻寬，尤其適用於電信業者重要專線用戶信號延伸使用。

本發明之次一目的係在於提供一種讓傳統TDM T1/E1用戶介面與新增加的乙太用戶介面擁有一致維運的方式，讓原本維護傳統TDM光多工傳輸系統的電信業者員工，能快速的學習增加乙太用戶介面後的多重服務光多工傳輸系統，且新增的乙太介面擁有與傳統TDM T1/E1介面相同的維運品質。

達成上述發明目的之多重服務光多工傳輸系統，係利用將多個低速用戶端信號使用多工技術結合成較高速的訊號時，並完整將用戶端信號路徑(Path)層封包格式解析出來，此時即可利用原本路徑封包格式提供的效能參數，提供用戶側品質監控，但對於路徑封包主要僅作效能參數解出監控，仍讓用戶訊務保持透通傳送。

簡單的說，本多重服務光多工傳輸系統，就是在傳統TDM E1/T1介面除了標準ITU-T G.703實體介面多工與光電轉換外，並完整監控整個符合標準ITU-T G.704路徑封包；在乙太介面除了標準IEEE 802.3實體介面信號多工與光電轉換外，也完整監控整個乙太封包標頭。但是在完整的監控線路層與路徑層後，含相關T1/E1 G.704封包信令的用戶訊務、與IEEE 802.3乙太BPDU(Bridge Protocol Data Units)橋接器協定單元，都還是能透通的傳送。

本系統為了讓乙太介面與傳統TDM E1/T1用戶介面能整合維運，提供乙太用戶介面與傳統TDM E1/T1一致且相同的維運與效能監控功能；而為了解決用戶側介面逐漸由傳統T1/E1 TDM轉成乙太介面的需求，所有用戶側介面使用插卡型式，讓電信服務業者依據實際需求彈性增減不同用戶服務介面卡片。

請參閱圖一所示，為本發明多重服務光多工傳輸系統之應用架構圖，主要包括：

一遠端用戶101，透過T1、E1或Ethernet乙太用戶介面與遠端光多工機102相連接，以輸出入信號至遠端光多工機102，其中遠端用戶101可為行動基地台或專線用戶；

一遠端光多工機102，透過T1、E1或Ethernet乙太用戶介面與遠端用戶101相連，並將多個多重服務用戶信號及彙集介面信號進行多工或解多工，形成單一個中繼光介面信號，並透過光纖中繼103與近端光多工機104相連，以傳輸信號至近端光多工；

一近端光多工機104，與管理控制裝置106與遠端光多工機102相連接，係透過內部信令通道，接收管理控系統之管理與設定等指令，且該近端光多工機104透過光纖中繼103與遠端光多工機102相連，以將多個多重服務用戶信號及彙集介面信號進行多工或解多工，再將解多工出的資料，經由T1、E1或Ethernet乙太用戶介面連接至近端用戶105；

一管理控制裝置106，係連接近端光多工機104，並透過內部信令通道，提供整個多重服務光多工傳輸系統管理與設定，其中該管理控制裝置106可透過近端光多工機104，同時管控近端光多工機104與遠端光多工機102；

一近端用戶105，係透過T1、E1或Ethernet乙太用戶介面與遠端光多工機102相連接，以輸出入資料，其中近端專線用戶可為行動基地台控制台、另一專線用戶或電信機房；

另外，該近端光多工機104與遠端光多工機102實際是相同的，僅因置放地點或管理方便使用近端與遠端名稱區分。

請參閱圖二所示，為本發明多重服務光多工傳輸系統架構圖，主要包括：

一用戶端連接介面單元201，係提供與用戶介面相連的實體層功能，使戶端與光多工機連接，並將接收之用戶端訊號傳至用戶介面信號配適單元202，或將用戶介面信號配適單元202轉換之訊號傳至用戶端，並與維運品質紀錄單元204相連，供維運品質紀錄單元204記錄品質參數，該用戶端連接介面單元201提供TDMT1/E1(分時多工之北美或歐規數位第一階信號)與複合式超高速乙太介面，且係以插卡型式提供，使用者可依據實際用戶介面決定插入何種用戶介面卡，以將用戶端的信號傳至用戶介面信號配適單元202，該用戶端連接介面單元201包含T1、E1或Ethernet乙太用戶介面，T1與E1介面可整合成單一實體，透過管理控制單元，依實際用戶介面形式而設定成T1或E1，此T1與E1信號符合國際ITU-T G.703電信階層數位信號實體介面要求與ANSI T1.401 T1介面要求；另一種介面形式是乙太介面，為了配合用戶頻寬需求不斷提升，而且用戶乙太介面有10Base-T、100Base-Tx或光與電的Gigabit乙太介面各種需求，因此乙太實體介面採用所謂的複合式(Combo)乙太介面，可同時提供10/100/100Base-T(超高速乙太自動偵測)的乙太電介面，並保留可依據需求更換光傳輸SFP模組之光乙太介面SFP模組插槽，乙太介面符合IEEE 802.3z(國際電機電子工程師學會第802.3號的標準)的國際標準；

且該用戶端連接介面單元201提供線路(Line)區段的通訊告警與效能參數，在T1/E1用戶介面提供基本的LOS(Loss of Signal)告警，而乙太介面則提供Link Down(鏈路中斷)的告警指示。此區段依據ITU-T G.826提供了T1/E1包含ES(Error Second)與SES(Severely Error Second)效能參數，而為了讓TDM T1/E1與封包式乙太訊務有一致的維運呈現方式，此區段乙太線路亦提供有與Link Down的告警指示連結相關的ES(Error Second)與SES(Severely Error Second)效能參數；

一用戶介面信號配適單元202，係與用戶端連接介面單元201及彙集介面信號多工與解多工單元203相連，以處理與實體層相關的線路介接，進行實體層傳入或接收訊號之轉換，並與維運品質紀錄單元204相連，供維運品質紀錄單元204記錄品質參數，且與管理界接單元205相連，以接收本地直接操作管理指令，該用戶介面信號配適單元202係用以解出T1/E1路徑(path)區段依據ITU-T G.704與ANSI T1.403要求的包裝格式，與解出乙太依據IEEE 802.3進行的格式處理，並進行個別用戶信號多工成高速信號所需的內部格式包裝與調整，一般傳統的FOM並不處理ITU-T G.704、ANSI T1.403或IEEE 802.3整個乙太封包，僅於用戶連接介面單元1後即進行多工處理，以達用戶訊務的透通傳送。為了仍舊可以達到用戶訊務透通傳送的能力，雖然增加了路徑(Path)區段的通訊告警與效能參數路徑區段封包的辨識功能，但是主要仍僅是辨識與效能紀錄，因此於T1/E1信號G.704封裝格式，亦或T1 SF(超碼框；Super Frame)或ESF(擴充的超碼框；Extended Super Frame)皆保留透通傳送，對於內容不進行處理；而對於乙太訊務提供可辨識整個IEEE 802.3乙太封包能力，但系統並未依據乙太MAC(媒體存取控制;Media Access Control)媒體接取位址進行訊務轉送，且所有用戶的乙太BPDU(橋接通訊協定資料單位；Bridge Protocol Data Unit)橋接器協定資料單元皆能透通傳送。同時系統針對乙太訊務也如同傳統的TDM T1/E1專線訊務僅作點對點傳送，連接於近端光多工機104的特定單一乙太用戶埠，僅能與遠端光多工機102特定單一乙太用戶埠相連，無法與其它近端光多工機104乙太用戶埠或多的遠端多工機的乙太用戶埠連接，讓用戶訊務不須依據MAC進行傳統乙太交換器多點或點對點訊務交換；

且用戶介面信號配適單元202，解出路徑區段封裝格式為本系統提供更進一步的通訊告警與效能參數，在T1/E1提供除了線路區段基本的LOS外，更增加路徑區段特有的LOF(碼框漏失；Loss of Frame)、與AIS(告警指示訊號；Alarm Indication Signal)告警監控；而乙太介面則提供除了線路區段的Link Down偵測計算外也同時增加路徑區段CRC(循環多餘檢查)監控與乙太封包丟棄個數，單播、廣播與群播封包數計算。此區段依據ITU-T G.826提供了T1/E1包含ES(Error Second)、與SES(Severely Error Second)效能參數，而為了讓TDM T1/E1與封包式乙太訊務有一致的維運呈現方式，此區段乙太線路亦提供與鏈路告警狀態及CRC的數目連結相關的ES(Error Second)與SES(Severely Error Second)效能參數，另外，該用戶介面信號配適單元202可採用整合或分離於用戶端連接介面單元201插卡上；

為配合現今電信專線用戶逐漸由TDM專線轉換為乙太專線，保持使用上各式專線彈性配置，與用戶介面相關單元以插卡形式提供，以便依據用戶需求，更換用戶介面卡。而為了配合不同乙太介面的需求，使用Combo超高速乙太介面，具備基本電介面形式，依據用戶實際情況插入不同的光模組提供光乙太用戶介面。然而超高速乙太介面可提供高達Gigabit的頻寬，但是實際用戶真正申租的頻寬可能並無如此高，因此在乙太介面提供速率控制的功能，個別介面都能依據用戶申租頻寬設定頻寬，而每一用戶乙太介面可以提供的實際最大頻寬或總頻寬，僅受限於彙集介面可提供的頻寬；

其中該用戶介面信號配適單元202係接收T1/E1用戶信號，依據E1 G.704，T1 SF(Super Frame)或ESF(Extended Super Frame)辨識封裝格式，但對於格式內容不進行處理，仍透通傳送，僅做效能紀錄使用；若用戶介面信號配適單元202係接收乙太用戶信號，依據IEEE802.3辨識整個乙太封包，但並不依據乙太MAC(Media Access Control)位址進行訊務轉送，以透通傳送所有用戶的乙太BPDU(Bridge Protocol Data Unit)封包；

一彙集介面信號多工與解多工單元203，係與用戶介面信號配適單元202相連，提供將多個用戶介面多工成單一彙集介面，或將彙集介面解多工以提供多個用戶介面，並與管理界接單元205相連，以接收本地直接操作管理指令，以及提供光多工機與另一光多工機相互通訊，做光多工機間的訊號轉換，因用戶介面可使用超高速乙太介面，此彙集介面可提供頻寬不必然高於個別或整體用戶介面頻寬，這也是整個系統實際傳送頻寬的瓶頸，依據用戶頻寬需求而設計。本單元作為系統主要傳輸介面當然也須提供保護功能，使用兩對彙集介面互為備援保護，提升整個系統的可靠度，且該彙集介面信號多工與解多工單元可承載的用戶信號頻寬會限制到系統用戶總頻寬；

一維運品質紀錄單元，係連接用戶端連接介面單元201及用戶介面信號配適單元202，該維運品質紀錄單元係將各用戶介面提供的品質參數依據傳統電信效能參數的習慣，紀錄24小時中的每15分鐘與7天中的每24小時效能。TDM E1/T1依據標準ITU-T G.826提供ES、SES等效能參數紀錄，而乙太線路亦提供有與鏈路告警狀態及CRC的數目連結相關的ES(Error Second)與SES(Severely Error Second)效能參數，並與管理界接單元205相連，以接收本地直接操作管理指令。

一管理界接單元205，係連接用戶介面信號配適單元202、彙集介面信號多工與解多工單元203以及維運品質記錄單元204，以供本地直接操作管理，並與管理控制裝置106連接，接受管理控制裝置106集中管理。本界接單元提供RFC(互連網路工程研究團隊(IETF：Internet Engineering Task Force)建議)標準之SNMP(簡易網路管理協定；Simple Network Management Protocol)與乙太電介面作為連接集中管理控制裝置106，並使用LCD顯示面板做為本地直接操作的人機介面。

請參閱圖二及圖三所示，為本發明多重服務光多工傳輸系統之迴接測試示意圖，為了進行個別用戶訊務偵錯，與了解個別電路傳送狀態，於用戶連接介面單元、用戶介面信號配適單元202與彙集介面信號多工與解多工單元203提供遠端用戶101或近端用戶105如圖三的迴接功能，利用電路切換與分歧，提供個別用戶訊務與彙集信號的迴接測試，遠端用戶先在遠端光多工機進行迴接則係先由遠端用戶信號迴接301，再進行遠端彙集信號迴接302，再透過光纖中繼103連線至近端光多工機104，並進行近端彙集信號迴接303，再進行近端用戶105信號迴接304，若係近端用戶105進行迴接，則係先由近端光多工機104開始並進行相同的流程，係透過內建測試信號進行迴接測試，對於T1/E1信號迴接測試紀錄BER(Bits Error Rate)；而對於乙太用戶信號迴接測試則紀錄PLR(Packets Loss Rate)。

本發明所提供之多重服務光多工傳輸系統，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明藉由路徑層封包的解析提供更多的品質參數監控能力，可用來保障用戶通訊信號品質；而藉由彙集與用戶介面同時提供品質監控，可釐清專線用戶與電信業者間傳輸品質劣化責任問題所在。

2.本發明讓傳統的TDM T1/E1專線與逐漸廣泛應用的乙太專線，具備一致的維運功能與效能監控參數。兩者採用類似的告警、迴接測試與效能參數記錄功能，讓電信網路維運人員不需複雜的訓練即可方便上手。

3.本發明使用插卡型式之乙太專線與TDM T1/E1專線用戶介面，方便日後用戶逐漸由TDM專線為主，轉換為使用乙太專線為主，不浪費基礎建設的投資，與維運人員的重新教育訓練。

4.本發明直接使用Combo超高速乙太介面作為用戶介面，一次滿足專線用戶的需求，並彈性解決不同乙太專線用戶介接問題。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在技術思想上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請　貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

101．．．遠端用戶

102．．．遠端光多工機

103．．．光纖中繼

104．．．近端光多工機

105．．．近端用戶

106．．．管理控制裝置

201．．．用戶端連接介面單元

202．．．用戶介面信號配適單元

203．．．彙集介面信號多工與解多工單元

204．．．維運品質記錄單元

205．．．管理界接單元

301．．．遠端用戶信號迴接

302．．．遠端彙集信號迴接

303．．．近端彙集信號迴接

304．．．近端用戶信號迴接

圖一為本發明多重服務光多工傳輸系統之運用架構；

圖二為本發明多重服務光多工傳輸系統流程圖；以及

圖三為該多重服務光多工傳輸系統之信號迴接測試示意圖。

101．．．遠端用戶

102．．．遠端光多工機

103．．．光纖中繼

104．．．近端光多工機

105．．．近端用戶

106．．．管理控制裝置

Claims (12)

1. 一種多重服務光多工傳輸系統，主要包括：一遠端光多工機，提供遠端用戶信號介接，並將多個多重服務用戶信號及彙集介面信號進行多工或解多工，形成單一個中繼光介面信號，並透過光纖中繼與該近端光多工機相連，以傳輸信號；一近端光多工機，與管理控制裝置相連接，並提供近端用戶信號介接，將多個多重服務用戶信號及彙集介面信號進行多工或解多工，並且透過光纖中繼與該遠端光多工機相連；以及一管理控制裝置，係連接該近端光多工機，並透過內部信令通道，提供整個多重服務光多工傳輸系統管理與設定；其中，該遠端光多工機與該近端光多工機皆具備下列單元：一用戶端連接介面單元，係提供與用戶介面相的實體層功能，使用戶端與光多工機連接，並將接收之用戶端訊號傳至用戶介面信號配適單元，或將用戶介面信號配適單元轉換之訊號傳用戶端，並與維運品質紀錄單元相連，供維運品質紀錄單元記錄品質參數，該用戶端連接介面單元係提供TDM T1/E1(分時多工之北美或歐規數位第一階信號)與複合式超高速乙太介面，並以插卡型式提供；一用戶介面信號配適單元，係與用戶端連接介面單元及彙集介面信號多工與解多工單元相連，以處理與實體層相關的線路介接，進行實體層傳入或接收訊號之轉換，並與維運品質紀錄單元相連，供維運品質紀錄單元記錄品質參數，且與管理界接單元相連，以接收本地直接操作管理指令，藉以提供更完整的維運功能與效能監看紀錄能力；一彙集介面信號多工與解多工單元，係與用戶介面信號配適單元相連，提供將多個用戶介面多工成單一彙集介面，或將彙集介面解多工以提供多個用戶介面，並與管理界接單元相連，以接收本地直接操作管理指令，以及提供光多工機與另一光多工機相互通訊，做光多工機間的訊號轉換；一維運品質紀錄單元，係連接用戶端連接介面單元及用戶介面信號配適 單元，該維運品質紀錄單元對於TDM T1/E1與複合式(Combo)乙太介面用戶端信號，對設定之時間範圍記錄ES與SES效能參數，並與管理界接單元相連，以接收本地直接操作管理指令；以及一管理界接單元，係連接用戶介面信號配適單元、彙集介面信號多工與解多工單元以及維運品質記錄單元，藉由內部信令通道與另一端光多工機交換管理訊息，並與管理控制裝置介接，提供系統管理介面，以供本地直接操作管理。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該近端光多工機與該遠端光多工機實際是相同的，僅因置放地點或管理方便使用近端與遠端名稱區分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該管理控制裝置可透過該近端光多工機，同時管控該近端光多工機與該遠端光多工機。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶端連接介面單元之乙太介面，採用複合式(Combo)乙太介面，同時提供10/100/100 Base-T(超高速乙太自動偵測)的乙太電介面，並保留可抽換光傳輸模組的光乙太介面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶介面信號配適單元可採用整合或分離於用戶端連接介面單元插卡上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶介面信號配適單元係接收T1/E1用戶信號，依據E1 G.704，T1 SF(超碼框：Super Frame)或ESF(擴充的超碼框：Extended Super Frame)辨識封裝格式，但對於格式內容不進行處理，仍透通傳送，僅做效能紀錄使用。
7. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶介面信號配適單元係接收到乙太用戶信號，依據IEEE 802.3(國際電機電子工程師學會第802.3號的標準)辨識整個乙太封包，但並不依據乙太MAC(媒體存取控制：Media Access Control)位址進行訊務轉送，以透通傳送所有用戶的乙太BPDU(橋接通訊協定資料單位：Bridge Protocol Data Unit)封包。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶介面信號配適單元處理與路徑層相關的封裝格式可使光多工機用戶在T1/E1提供除了線路區段基本的LOS外，更增加了LOF(碼框漏失：Loss of Frame)、與AIS(告警指示訊號：Alarm Indication Signal)告警監控；而乙太介面則提供除了線路區段的Link Down(鏈路中斷)偵測計算外也同時進行CRC(循環多餘檢查)監控與乙太封包丟棄個數，單播、廣播與群播封包數計算。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該用戶端連接介面單元提供之乙太用戶埠訊務也如同傳統的TDM T1/E1專線訊務僅作點對點傳送，接於該近端光多工機的特定乙太用戶埠，設計僅能與該遠端光多工機特定乙太用戶埠相連，無法與其它近端光多工機乙太用戶埠或多的遠端多工機的乙太用戶埠連接，以確保用戶訊務不需要依據MAC進行傳統乙太交換器訊務交換。
10. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該彙集介面信號多工與解多工單元可承載的用戶信號頻寬會限制到系統用戶總頻寬。
11. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該管理界接單元提供RFC(互連網路工程研究團隊(IETF：Internet Engineering Task Force)建議)標準之SNMP(簡易網路管理協定；Simple Network Management Protocol)與乙太實體介面作為連接集中管理控制裝置，並使用顯示面板做為本地直接操作的人機介面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之多重服務光多工傳輸系統，其中該遠端與近端光多工機可於用戶連接介面單元、用戶介面信號配適單元與彙集介面信號多工與解多工單元利用電路切換與分歧，提供個別用戶訊務與彙集信號的迴接測試。