TWI433478B - Optical double - ended monitoring system and method - Google Patents

Description

光分歧網路雙端監測系統與方法

本發明係關於一種光分歧網路監測系統與方法，特別係指利用機房端的一組監測裝置，結合多個用戶端的監測裝置，以達到同時兼顧確認障礙分歧路由與障礙位置之目的。

隨著全球網際網路的急遽成長，傳統網路已無法應付通訊革命造成對高速資訊傳輸應用之需求，而光電產業技術的成熟及產品應用的多樣化，適時為急遽成長的全球網際網路、高品質多媒體網路及各種數據通訊所需要之大量頻寬，提供最佳的解決途徑，因此，各種光通訊網路架構相繼出現，其中又以被動式光網路(Passive Optical Network,PON)服務系統最被看好，為因應此服務系統未來大量使用後，其特殊網路架構的監測需求，有必要發明能方便監測被動光網路各分歧路由之系統與方法。

被動式光網路因各分歧路由之先天架構設計緣故，進行光纖監測向來有其困難度，先前有使用光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)的監測方式，但在光時域反射器軌跡圖上，所有分歧之後的信號均疊加在一起，無法單獨識別任一分歧路由；為解決識別問題，有在分歧路由末端加裝主動識別組件，但需配合通信網路與機房端的控制電腦互動，往往增加監測系統複雜度；亦有用餘長位移光纖加反射單元做為識別組件，但因分歧路由長短不一，於設計與安裝時均有其困難性；尤有甚者，此種利用光時域反射器做為監測主體的方式，在路由分歧數目增多時，因光時域反射器之動態範圍(Dynamic Range)與事件盲區(Event Dead Zone)限 制之故，使得監測目標難以實現。

另一方面，亦有用可調式雷射(Tunable Laser)光源、光循環器，光功率計再於末端搭配光纖光柵濾波器(Fiber Bragg Grating,FBG)之設計，雖可達偵測障礙目的，唯其量測各分歧光纖路由時，無法同時顯示所有路由即時現況，且須控制可調式雷射光源輪流切換不同的監測波長，當路由之分歧數愈多時，其耗時愈久；再者，應用此方法雖可知發生障礙之某一分歧路由，卻無法得知發生障礙的位置，在維護上仍有所限制。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非良善之設計，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光分歧網路雙端監測系統與方法之發明。

本發明之目的在於提供一種光分歧網路雙端監測系統與方法，配合光纖到家被動式光網路服務系統之佈放，當服務系統有問題時，經由機房端與用戶端的監測系統與雙端監測方法的協用運作，即可監測光纖路由是否斷線或光損失值過大，明確釐清是服務系統或光纖路由之問題，並正確清楚地顯示障礙之路由與位置，以降低維運成本並提高維修效率。

達成上述發明目的之光分歧網路雙端監測系統與方法，係利用機房端的一組監測裝置，結合多個用戶端的監測裝置，應用於一個或多個具有分歧路由之被動式光網路，共構出光分歧網路雙端監測系統，以達到同時兼顧確認障礙分歧路由與障礙位置之目的。

該系統之組成，在機房端包括有光時域反射器、電腦、分波多工器、光路選擇器、無線模組；在用戶端的光網路單元有分波多工器、光循環器(Optical Circulator)、雷射二極體、檢光模組、脈波產生器、驅動器、無線模組、控制器。

該監測的流程分為用戶端與機房端之監測流程，協同運作而成光分歧網路雙端監測方法。

請參閱圖一所示，為本發明之架構示意圖，在機房端10之監測裝置包含：光時域反射器16、電腦18、第一分波多工器13、光路選擇器15、無線模組30。其中光時域反射器16用以產生及接收監測波長，以量測光纖線路各點位置之光特性；該電腦18連接光時域反射器16及光路選擇器15，用以監控機房端的流程及從光時域反射器量測之軌跡圖，進行擷取、計算、比對與分析，以獲得整個光纖分歧路由的最新狀態資訊；該第一分波多工器13將上下行服務波長與監測波長合併或分開；該光路選擇器15，可依照監測流程切換光路，應用在多個被動式光網路時，將光路與多個分波多工器連接，使一套監測裝置可監測多個被動式光網路；該無線模組30連接無線網路31將用戶端之障礙訊息送回機房端的電腦18，供其判定障礙的地點。

在用戶端的光網路單元之監測裝置包含：第二分波多工器22、光循環器(Optical Circulator)23、雷射二極體24、檢光模組26、脈波產生器27、驅動器28、無線模組30、控制器29。其中第二分波多工器22連接光分歧器20將上下行服務波長與監測波長合併或分開；雷射二極體24連接光循環器23、脈波產生器27、驅動器28，正常狀況時，由驅動器28驅動產生 上行服務波長，線路障礙時，由脈波產生器27驅動產生監測信號；檢光模組26連接光循環器23與控制器29，將線路後向散射回來的監測信號轉換給控制器29；脈波產生器27連接雷射二極體24與控制器29，接受控制器29的指令產生脈波給雷射二極體24；驅動器28連接雷射二極體24與控制器29，接受控制器29的指令驅動雷射二極體24。

正常通信的情況，被動式光網路下行服務波長12的光信號由光線路終端11送出，經第一分波多工器13、光纖14、光纜19、光分歧器20，至用戶端之光網路單元(Optical Network Unit，ONU)時，先由光第二分波多工器22分波至光二極體25，再至控制器29處理後給用戶設備33；另一方面，用戶設備信號，經由控制器29處理後，由驅動器28驅動雷射二極體24，將上行服務波長32光信號由光循環器23、光第二分波多工器22、光分歧器20、光纜19，送回機房10之光纖14、第一分波多工器13至光線路終端11。

請參閱圖二所示，為本發明之監測流程示意圖，包含用戶端與機房端的監測流程。

在用戶端的監測流程，其步驟包含：(a)光網路單元21的控制器29持續監視光二極體25接收來自第二分波多工器22之下行服務波長12的來光(流程111)；(b)一旦線路中的光纖生障礙，光二極體25接收不到來光，控制器29會產生信號損失LOS(Loss of Signal)訊息(流程112)；(c)此時控制器29會驅動脈波產生器27，產生量測信號(流程113)；(d)透過雷射二極體24，將該量測信號載入上行服務波長(流程114)；(e)該載有量測信號之上行服務波長經過光循環器23、第二分波多工器22進入光纖線路中(流程115)；(f)該量測信號則會持續以後向散射的方式，回到第二分波多工器22、光循 環器23、至檢光模組26之中(流程116)；(g)再由控制器29接收檢光模組26的數值，計算量測信號的大小與時間的關係(流程117)，即可得知由用戶端沿機房端的光纖線路狀況與障礙位置(流程118)；(h)控制器29再透過無線模組30，經無線網路31將障礙訊息送回機房端的電腦18，供其判定障礙的地點(流程119)，以便後續處理。

在機房端的監測流程，其步驟包含：(a)正常情形下，機房端的監測設備待命中，當光纖線路發生障礙，機房端收到網路單元的障礙訊息(流程101)；(b)如果同一分歧網路的光網路單元都送回光纖障礙信號時(流程102)，則電腦判定障礙發生在機房10至光分歧器20之間的線路；(c)光時域反射器16立刻啟動(流程103)，並送出監測波長17，經光路選擇器15、第一分波多工器13、光纖14，進入光纖線路中，經由光時域反射器16計算分析後(流程104)可得知障礙地點(流程105)；(d)如果同一分歧網路只有一個光網路單元送回光纖障礙信號時，電腦判定為某一分歧路由的線路發生障礙，不必啟動光時域反射器16，即解析其送回的障礙信號(流程107)以得到障礙位置的資訊(流程105)，以供通知維修處理。

本發明亦可擴充應用，如圖一所示，藉由搭配光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS)15，可連聯接多個分波多工元件13及其後之光網路與裝置，經由控制電腦依監測流程可切換不同光路將待監測的被動式光網路數與區域擴大，以提高監測裝置的使用效益，降低監測的單位成本。

本發明所提供之光分歧網路雙端監測系統與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明以雙端進行監測的方式，可解決被動式網路大分歧數時，分歧損失 變大，機房端的量測設備無法單端量測之困境，特別在未來分歧數更大，其效益更加明顯。

2.本發明可在一個或多個被動式光網路上同時監測並顯示多個分歧路由的光纖最新狀況，實現快速、大量監測的目標，並可解決分歧路由障礙位置難以標定之問題。

3.本發明可進行雙端、長期的自動監測，快速正確地釐清服務系統或光纖路由之障礙，由各分歧路由的最新狀態更可進行預防性維護，提供較佳的服務品質。

4.本發明可降低網路維運人事成本，更可確保被動式光網路之可靠性及穩定性，進而提昇維護效率，其經濟效益非常明顯。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，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，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，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。

10‧‧‧機房

11‧‧‧光線路終端(Optical Line Terminal,OLT)

12‧‧‧下行服務波長

13‧‧‧第一分波多工器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)

14‧‧‧光纖

15‧‧‧光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS)

16‧‧‧光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)

17‧‧‧監測波長

18‧‧‧電腦

19‧‧‧光纜

20‧‧‧光分歧器(Optical Splitter)

21‧‧‧光網路單元(Optical Network Unit,ONU)

22‧‧‧第二分波多工器

23‧‧‧光循環器(Optical Circulator)

24‧‧‧雷射二極體

25‧‧‧光二極體

26‧‧‧檢光模組

27‧‧‧脈波產生器

28‧‧‧驅動器

29‧‧‧控制器

30‧‧‧無線模組

31‧‧‧無線網路

32‧‧‧上行服務波長

33‧‧‧用戶設備

101~106‧‧‧機房端的監測流程

111~119‧‧‧用戶端的監測流程

請參閱以下有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：圖一為本發明光分歧網路雙端監測系統與方法之架構示意圖；以及圖二為本發明光分歧網路雙端監測系統與方法之監測流程示意圖。

10‧‧‧機房

11‧‧‧光線路終端(Optical Line Terminal,OLT)

12‧‧‧下行服務波長

13‧‧‧第一分波多工器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)

14‧‧‧光纖

15‧‧‧光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS)

16‧‧‧光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)

17‧‧‧監測波長

18‧‧‧電腦

19‧‧‧光纜

20‧‧‧光分歧器(Optical Splitter)

21‧‧‧光網路單元(Optical Network Unit,ONU)

22‧‧‧第二分波多工器

23‧‧‧光循環器(Optical Circulator)

24‧‧‧雷射二極體

25‧‧‧光二極體

26‧‧‧檢光模組

27‧‧‧脈波產生器

28‧‧‧驅動器

29‧‧‧控制器

30‧‧‧無線模組

31‧‧‧無線網路

32‧‧‧上行服務波長

33‧‧‧用戶設備

Claims (12)

1. 一種光分歧網路雙端監測系統，係利用機房端的一組監測裝置，結合多個用戶端的監測裝置，應用於一個或多個具有分歧路由之被動式光網路，以達成光纖障礙監測之目的，其中機房端的監測裝置包括：一光時域反射器，量測光纖線路各點位置之光特性；一電腦，執行各項控制命令與流程，並對光時域反射器量測之軌跡圖，進行擷取、計算、比對與分析，以獲得整個光纖分歧路由的最新狀態資訊；一第一分波多工器，將上下行服務波長與監測波長合併或分開；一光路選擇器，可依照監測流程切換光路，以監測多個被動式光網路；及一無線模組，連接無線網路，與用戶端的無線模組進行溝通。用戶端的監測裝置包括：一第二分波多工器，將上下行服務波長與監測波長合併或分開；一光循環器，連接雷射二極體、檢光模組與第二分波多工器；一雷射二極體，產生上行服務波長或監測信號；一光二極體，將分波多工器之來光傳送至控制器；一檢光模組，連接光循環器與控制器，將線路後向散射回來的監測信號轉換給控制器；一脈波產生器，連接雷射二極體與控制器，接受控制器的指令產生脈波給雷射二極體；一驅動器，連接雷射二極體與控制器，接受控制器的指令驅動雷射二極 體；一無線模組，連接無線網路，與機房端的無線模組進行溝通；以及一控制器，監控用戶端的服務與監測流程，發生障礙時，立即將訊息送回機房端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該光時域反射器，可於電腦判定障礙發生在機房至光分歧器之間的線路時，送出監測波長，以量測光纖線路各點位置之光特性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該電腦，可透過無線模組，經無線網路接收由各用戶端傳送之障礙訊息，以判定障礙發生在機房至光分歧器之間的線路或某一分歧路由的線路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該光路選擇器，可由電腦依照監測流程切換光路，以監測多個被動式光網路。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該雷射二極體，用於光網路單元，以連接光循環器、脈波產生器、驅動器；正常狀況時，由驅動器驅動產生上行服務波長；線路障礙時，由脈波產生器驅動產生監測信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該檢光模組，用於光網路單元，以連接光循環器與控制器，接收來自光循環器之線路後向散射回來的監測信號，並將其轉換後傳送給控制器，以計算量測信號的大小與時間的關係。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該脈波產生器，用於光網路單元，以連接雷射二極體與控制器，於線路障礙時， 接受控制器的指令產生脈波給雷射二極體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該驅動器，用於光網路單元，以連接雷射二極體與控制器，於正常狀況時，接受控制器的指令驅動雷射二極體產生上行服務波長。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該無線模組，連接控制器或電腦以連上無線網路，俾讓機房電腦收到障礙訊息。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光分歧網路雙端監測系統，其中該控制器，用於光網路單元，連接光二極體，以監視下行服務波長；於正常狀況時，使驅動器驅動雷射二極體產生上行服務波長；於線路障礙時，使脈波產生器產生脈波給雷射二極體產生監測信號；並接收檢光模組散射回來的監測信號，以計算量測信號的大小與時間的關係；及藉由無線模組，將障礙訊息送回機房端。
11. 一種光分歧網路雙端監測方法，包括：一用戶端監測流程，該用戶端監測流程更包含：二極體持續接收下行服務波長的來光；如二極體未接收到下行服務波長，控制器產生信號損失訊息；控制器驅動脈波產生器，產生量測信號；透過雷射二極體將量測信號載入上行服務波長；該載有量測信號之上行服務波長經過光循環器、第二分波多工器進入光纖線路中；該量測信號則會持續以後向散射的方式，回到第二分波多工器、光循環器、至檢光模組； 控制器接收檢光模組散射回來的監測信號，計算其量測信號的大小與時間的關係，即可得知由用戶端沿機房端的光纖線路狀況與障礙位置；控制器透過無線網路將障礙訊息送回機房端的電腦；一機房端監測流程，該機房端監測流程更包含：收到光網路單元的障礙訊息；由電腦判斷該障礙發生在機房至光分歧器之間的線路或某一分歧路由的線路；若障礙發生在機房至光分歧器之間的線路，則電腦啟動光時域反射器送出監測波長，並對光時域反射器量測之軌跡圖，進行擷取、計算、比對與分析，以得知障礙地點；若障礙發生在某一分歧路由的線路，則直接解析其送回的障礙信號，以得到障礙位置的資訊；通知維修處理。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光分歧網路雙端監測方法，其中該判斷光纖線路障礙點之位置，係利用光時域反射器量測所得之原始與最新軌跡圖比對分析而來。