TWI466466B - 具雙向性之多波長路由與放大模組 - Google Patents

具雙向性之多波長路由與放大模組 Download PDF

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Description

具雙向性之多波長路由與放大模組
本發明係有關於一種光纖網路架構，特別係指一種具雙向性之多波長路由與放大模組應用於分波多工被動光網路(WDM-PON)系統中，其可有效地偵測分波多工被動光網路之錯誤。
許多利用分波多工技術之方案已經提出來擴張被動光網路的容量。分波多工被動光網路的吸引特性，例如高速度、高容量以及低每秒位元價格，使得如此之網路提供了從網際網路而來的高容量即時性隨選資料傳輸。為了維持一個高度的可靠度，分波多工被動光網路需要有效率地狀態監控以及回應失效情況與緊急狀況。此外，在網際網路風潮帶動下，光纖通訊網路架構的監控與維護逐漸受到重視。當光纖通訊網路的光纖分支路徑發生錯誤時，能找出發生斷點的光纖分支路徑，甚至找出發生錯誤的位置，對於維護與監控光纖通訊網路的傳輸是極為重要的。監控與異常診斷之方法必需具有較高的彈性以使得可以連續即時決定網路的狀態，當通訊線路發生故障或波長頻道之斷點情況時可以被檢測出來。
光時域反射儀是用來量測光纖特性的儀器。操作時，光時域反射儀會打入一連串的光脈衝進入光纖來進行檢驗。檢驗的方法係利用打入脈衝的同一側接收光信號，而由於打入的信號遇到不同折射率的介質會散射及反射回來。反射回來的光信號強度會被量測到，並且是時間的函數，可以將之轉算成光纖的長度。因此，光時域反射儀可以用來量測光纖的長度、衰減。
許多先前的觀念已經提出利用光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer：OTDR)來獨立地監控每一分波多工頻道。在這些觀念中，光時域反射儀係位於主控端(Central Office：CO)，並且光時域反射儀之信號傳遞於主控端中的陣列波導光柵(Arrayed Waveguide Grating：AWG)與光網路節點所在位置之間。寬頻的光時域反射儀之另一代替方案係使得每一分佈光纖具有一不同的長度，不過這是一個較繁瑣的實施策略，參考加拿大魁北克市之EXFO光電工程公司於2005年提供之技術方案FTTx PON Technology and Testing。
由於需要一可調式雷射光源於主控端以及需要安排光時域反射儀脈衝以逐個頻道依序循環的方式依序傳遞於分波多工被動光網路支線之間，基於可調式光時域反射儀方法之解決方案增加了成本以及複雜性。在發表於Proc. Symp. IEEE/LEOS Benelux Chapter,2006,Eindhoven,pp.13-16(W. Chen,B. De Mulder,J. Vandewege以及X.Z. Qiu等人提出)，其標題為“Embedded OTDR Monitoring of the Fiber Plant behind the PON Power Splitter”之內容中，需要嵌入一光時域反射儀功能至每一光網路節點收發器中，因此增加了使用元件之成本。而在發表於Meas. Sci. Technol.,vol. 17,pp. 1070-1074,April 2006(S. Hann,J.-S. Yoo，以及C.-S. Park等人提出)，其標題為“Monitoring technique for a hybrid PS/WDM-PON by using a tunable OTDR and FBGs”)之方法中，提出基於利用可調式光時域反射儀連接各別光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating：FBG)於每一光網路節點，其需要複雜的實施策略並且不容易擴展開來。另外，在發表於Optics Express,vol. 15,pp. 1461-1466,19 Feb. 2007(J. Park,J. Baik以及C. Lee等人提出)，標題為“Fault-detection technique in a WDM-PON”之監測方案中，需要一可調式光時域反射儀，因此其限制了擴展能力而無法增加更多的使用者。此外，在發表於IEEE Photonics Technol. Letters,vol. 17,pp 2691-2693,Dec. 2005(K. W. Lim,E. S. Son,K. H. Han以及Y. C. Chung等人提出)，標題為“Fault Localization in WDM Passive Optical Network by Reusing Downstream Light Sources”之提案內容中，利用了光發射器於主控端以傳遞一光時域反射儀脈衝以檢測上行信號之存在，其亦需要利用可調式光時域反射儀以傳送特定波長信號至給定的失效分支。
其他種類之監控方法係利用寬頻光源(spectrally sliced於遠端節點)之使用，結合多重監控頻道。波長相依或頻帶相依光反射器於每一光網路節點，然後藉由波長相依元件(例如光纖布拉格光柵、或波長耦合器以及集中於寬頻來源之發射波帶上的寬頻鏡射之組合)之光反射器來反射監控頻道回至主控端，分別參考發表於IEEE. Lett.,vol 42,pp. 239-240,Feb. 2006(S.B. Park,D.K. Jung,H.S. Shin,S. Hwang,Y. Oh以及C. Shim等人提出)之內容，以及發表於IEEE Photonics Technol. Letters,vol. 18,pp 523-525,1 Feb. 2006(K. Lee,S. B. Kang,D. S. Lim,H. K. Lee以及W. V. Sorin等人提出)，標題為“Fiber Link Loss Monitoring Scheme in Bidirectional WDM Transmission Using ASE-Injected FP-LD”之內容。上述發表於電機電子工程師學會(IEEE)之技術內容中，主控端中的頻道係分別利用一系列的光纖光功率表或光譜分析儀來檢測。這些方法皆受限於檢測連接損耗並且無法確認斷點的位置。
此外，其他替代性的方法包括：(1).發表於IEEE Photonics Technol. Letters,vol. 20,pp. 2039-2041,15 Dec. 2008(H. Fathallah,M. M. Rad以及L. A. Rusch等人提出)，標題為“PON Monitoring:Periodic Encoders with Low Capital and Operational Cost”之技術內容，其中利用光學編碼方法；(2).發表於Optics Communications,vol. 281,pp. 2218-2226,2008(E. Wong,X. Chao以及C. J. Chang-Hasnain等人提出)，標題為“Upstream vertical cavity surface-emitting lasers for fault monitoring and localization in WDM passive optical networks”之技術內容，其中實施低成本垂直共振腔面射型雷射(VCSELs)提供於頻道監控；或者是(3).發表於OFC/NFOEC 2008 Conf. Proc.,San Diego,Paper JThA95(A. Chowdhury,M.-F. Huang,H.-C. Chien,G. Ellinas以及G.-K. Chang等人提出)標題為“A Self-Survivable WDM-PON Architecture with Centralized Wavelength Monitoring,Protection and Restoration for both Upstream and Downstream Links”、發表於IEEE Photonics Technol. Letters,vol. 15,pp 1660-1662,Nov. 2003(T.-J. Chan,C.-K. Chan,L.-K. Chen以及F. Tong等人提出)標題為“A Self-Protected Architecture for Wavelength-Division-Multiplexed Passive Optical Networks”、發表於Optics Express,vol. 15,pp. 4863-4868,16Apr. 2007(K. Lee,S. B. Lee,J. H. Lee,Y.-G. Han,S.-G. Mun,S.-M. Lee以及C.-H. Lee等人提出)標題為“A self-restorable architecture for bidirectional wavelength-division-multiplexed passive optical network with colorless ONUs”)、發表於Optics Communications,vol. 281,pp. 4606-4611,2008(X. Cheng,Y. J. Wen,Z. Xu,Y. Wang以及Y.-K. Yeo等人提出)標題為“Survivable WDM-PON with self-protection and in-service fault localization capabilities,”等之技術內容，提出失效安全(Fail-Safe)架構之設計，其可以提供防護以防止光纖失效。然而，上述方法均無法準確地確定斷點的精確位置所在。
有鑑於上述所提習知技術之缺點，本發明提出一種新穎的監控錯誤之系統架構，可以監控節點及診斷斷點的精確位置。
本發明之一目的係在於提供一種具雙向性之多波長路由與放大模組，能夠提供一個高彈性的上下行信號，藉由選擇摻鉺光纖光放大器，本發明之系統可以操作於10Gbps、40Gbps或者更高，因此，升級本發明之系統很容易辦到，只要選擇正確的摻鉺光纖光放大器，提供不同信號的增益以符合系統的要求即可達到目的。
本發明之再一目的係在於提供一種具雙向性之多波長路由與放大模組，可以監控節點及診斷斷點的精確位置，使用者可依系统需求，應用於短、中、長途的光網系統，達到無距離限制光網監控系统。
本發明之另一目的係在於提供一種通訊及監控信號路由模組配置於分波多工被動光網路系統架構之中，其中通訊及監控信號路由模組可以擴展系統至長距離(超過50公里)應用。
本發明之又一目的係在於提供一種通訊及監控信號路由模組，經過通訊及監控信號路由模組之光時域反射儀光路徑可以使系統一起適用於上下行信號及光時域反射儀光路徑軌跡，其解決了光時域反射儀信號無法經過摻鉺光纖光放大器路徑之問題。
依據本發明之一觀點，本發明之上述具雙向性之多波長路由與放大模組，包含：光耦合器，用以將第一資料信號、第一監測光信號及/或一錯誤偵測信號耦合；二向色L頻帶/C頻帶濾波器，包含二個頻帶，耦接光耦合器，用以決定第一資料信號、第一監測光信號及一錯誤偵測信號係從二個頻帶之其中之一頻帶傳遞其信號；第一光放大器，耦接二向色頻帶濾波器，用以放大第一資料信號及第一監測光信號；3-埠光循環器，其中第1埠耦接第一光放大器，第2埠耦接一陣列波導光柵；第一光隔離器，耦接第一光放大器及二向色頻帶濾波器；第二光隔離器，耦接3-埠光循環器之第3埠；第二光放大器，耦接第二光隔離器，用以放大第二資料信號及第二監測光信號；以及，4-埠光循環器，其中第1埠耦接第二光放大器，第2埠耦接二向色頻帶濾波器，第3埠耦接錯誤偵測信號，第4埠耦接光耦合器。
依據本發明之一觀點，本發明提供一種分波多工被動光網路系統架構，包含主控端，主控端包括第一資料信號、第一監測光信號及一錯誤偵測信號之發射與接收端，以及第一陣列波導光柵；通訊及監控信號路由模組，耦接第一陣列波導光柵；第二陣列波導光柵，耦接通訊及監控信號路由模組及一遠端節點；功率分光器，耦接第二陣列波導光柵；以及，開關陣列；耦接功率分光器及一遠端節點。
其中遠端節點包括光耦合器，二向色頻帶濾波器，耦接光耦合器；一發射端，耦接二向色頻帶濾波器；3-埠光循環器，其中第1埠耦接該耦接二向色頻帶濾波器；光纖布拉格光柵，耦接3-埠光循環器之第2埠；第一接收端，耦接光纖布拉格光柵；以及，第二接收端，耦接3-埠光循環器之第3埠。
本發明將配合其較佳實施例與隨附之圖式詳述於下。應可理解者為本發明中所有之較佳實施例僅為例示之用，並非用已限制本發明。因此除文中之較佳實施例外，本發明亦可廣泛地應用在其它實施例中。且本發明並不受限於任何實施例，應以隨附之申請專利範圍及其同等領域而定。
錯誤偵測系統主要係應用在靠近用戶端的被動光網路中，偵測光纖網路中的路徑是否出現錯誤，或偵測光纖網路中的路徑出現錯誤的位置。被動光網路具有簡潔、廉價、可靠等優點，而其整體架構可依地域、環境或特殊需要而組成環狀拓樸、星狀拓樸、樹狀拓樸或匯流排拓樸等拓樸結構。
本發明描述一具雙向性之多波長光信號路由與放大模組，其可以基於分波多工技術而用以同時對於高容量單一光纖混合被動光網路進行即時狀態監控與異常診斷。而為了避免雙向通訊之間的干擾，下行與上行(downstream and upstream)信號係指定於不同頻帶。監控以及錯誤判斷(fault-diagnosis)功能之二個主要部份係一通訊及監控信號路由模組與一信號選擇開關模組。另外，利用一光時域反射儀，錯誤判斷測試路徑可以大於50公里。利用本發明方法之測試結果顯示10-Gb/s的下行與上行連結於超過35公里距離。
本發明之具雙向性之多波長光信號路由與放大模中，上下行信號及上下行監控信號可以藉由摻鉺光纖光放大器(EDFA)提升信號強度，摻鉺光纖光放大器係配置於通訊及監控信號路由模組(TMR)之中。因此，本發明之概念可以應用於網路範圍在小型的分波多工被動光網路到擴張型的分波多工長距離光網路。此項實施上的彈性並未見於傳統的其他監控及錯誤診斷方法中。
本發明之光時域反射儀作用可以與上下行信號及上下行監控信號同時使用，甚至當這些信號藉由摻鉺光纖光放大器而放大信號。這是由於光時域反射儀光路徑軌跡沒有經過通訊及監控信號路由模組中的下行與上行光放大器。如果反射信號被放大，光時域反射儀無法精確地決定錯誤(斷點)的位置，因此上述條件係必須的。本發明之結合光時域反射儀之使用與上下行信號及上下行監控信號之放大之概念及實施方法，無法由習知技術之方法所達到。
本發明之高效能即時監控系統及錯誤偵測可以應用於智慧型建大樓(intelligent buildings)。通常而言，智慧型建大樓需要之功能包括即時監控、固定短時間的錯誤偵測，以及當正常上下行信號被打斷，備份系統可以自動地引動以作為暫時備份解決方案。
本發明之具雙向性之多波長光信號路由與放大模組可以置入電信設備之中，電信設備係用於都會網路、區域網路、光纖到家(fiber to the home)網路以及光纖到戶(fiber to the premises)網路。
參照第一圖，其係本發明之分波多工被動光網路(WDM-PON)系統架構之示意圖。一單一雙向光纖係連接主控端100與光網路節點101，其中光網路節點係使用者所在位置的設備。利用陣列波導光柵102，主控端100中的N個格式化之光下行信號，標示為λD1 ,.....,λDN ，係結合至單模光纖102a上。光下行信號(λD1 ,.....,λDN )係藉由收發器103_1,103_2~103_N發出。當上傳光信號傳遞至遠端節點時係透過另一個系統中的陣列波導光柵107將光信號多工，並且路由至用戶端的光網路101。為了檢查網路的狀態，從主控端之收發器104發出一波長不同於下行信號之監控信號λDM ，此信號多工至下行光纖網路。類似地，源自於光網路節點101中的N個格式化光上行信號(λU1 ,.....,λUN )以及上行監控信號λUM ，係多工至光纖網路上。所有的使用者之光網路節點上的設備，在分時多工(TDM)模式下分享相同的上傳(上行)監控波長信號。為了避免雙向通訊之間的干擾，下行信號指定於L頻帶，而上行信號係指定於C頻帶。通訊及監控信號路由(traffic and monitoring-signal router：TMR)模組106係用於引導不同光路徑的下行與上行通訊及上下行監控信號。功率分光器(Splitter)108，例如為1×N功率分光器，係用於均等地分配下行監控信號至所有的光網路節點。開關陣列(switch array：SWA)109係用於選擇一標準監控信號或一錯誤位置光時域反射儀信號。換言之，開關陣列109將決定採用監控信號或錯誤位置偵測方法以檢測每一個光網路節點。錯誤位置偵測方法可以利用光時域反射儀105來完成。在一正常情況下，開關陣列109建立所有節點之每一路徑以接收監控信號。在異常診斷事件發生時或期間，光時域反射儀信號係取代錯誤線路上的監控信號。多工下行光信號進入光耦合器110，再經由二向色L頻帶/C頻帶濾波器111，而進入至一3-埠光循環器113之埠1至埠2，然後經過光纖布拉格光柵115，直接由使用者之接收器116接收信號。下行監控信號是由光纖布拉格光柵115反射而進入3-埠光循環器113之埠2至埠3，然後由監控接收器114接收信號。
舉一實施例而言，上述遠端節點101包括光耦合器110，二向色L頻帶/C頻帶濾波器111，耦接光耦合器110；一發射端112，耦接二向色L頻帶/C頻帶濾波器111；3-埠光循環器113，其中第1埠耦接二向色L頻帶/C頻帶濾波器111；光纖布拉格光柵115，耦接3-埠光循環器113之第2埠；第一接收端116，耦接光纖布拉格光柵115；以及，第二接收端114，耦接3-埠光循環器113之第3埠。
參照第二圖，其係本發明之分波多工被動光網路系統架構之示意圖。由第二圖中，得以詳細知悉整體系統的信號傳遞流程以及具雙向性之多波長路由與放大模組(通訊及監控信號路由模組)206之運作。第二圖中顯示，到達光網路節點之下行信號與下行監控波長係經由C頻帶/L頻帶光濾波器，並且藉由光循環器以及光纖布拉格光柵之組合，分別導引至光網路節點資料接收器及監控信號接收器。源自於光網路節點之上行信號與監控信號係與一光耦合器結合，並且藉由C頻帶/L頻帶光濾波器傳入至上行光纖線路。
舉一實施例而言，通訊及監控信號路由模組206包括光耦合器220、二向色L頻帶/C頻帶濾波器221、光隔離器222、光放大器223、3-埠光循環器224、光隔離器225、光放大器226以及4-埠光循環器227。光耦合器220，用以將第一賈料信號、第一監測光信號及/或一錯誤偵測信號耦合。二向色L頻帶/C頻帶濾波器221，包含二個頻帶，耦接光耦合器220，用以決定第一資料信號、第一監測光信號及一錯誤偵測信號係從二個頻帶之其中之一頻帶傳遞其信號。光放大器223，耦接二向色L頻帶/C頻帶濾波器221，用以放大第一資料信號及第一監測光信號。3-埠光循環器224，其中第1埠耦接光放大器223，第2埠耦接陣列波導光柵207。光隔離器225，耦接3-埠光循環器227之第3埠，並連接光放大器226用以放大第二資料信號及第二監測光信號。4-埠光循環器227，其中第1埠耦接光放大器226，第2埠耦接二向色L頻帶/C頻帶濾波器221，第3埠反射錯誤偵測信號，第4埠耦接光耦合器220。此外，光隔離器222耦接光放大器223及二向色L頻帶/C頻帶濾波器221。
當下行通訊信號(標示為λD1 ,.....,λDN )從主控端200之收發器203_1~203_N發出，其中N為任意整數，經由陣列波導光柵202進行多工，然後透過光纖202a而傳遞至通訊及監控信號路由模組206。進入通訊及監控信號路由模組206，其依序經由光耦合器220、二向色L頻帶/C頻帶濾波器221與光隔離器222，其中光隔離器222係用於防止進入光纖光放大器223，例如摻鉺光纖光放大器(EDFA)，的光反向散射。顯示於第二圖之通訊及監控信號路由模組206上方路徑中的L波帶之摻鉺光纖光放大器223係用於補償發生於下行信號中的元件信號損耗。經由光纖光放大器223信號放大之後，下行信號經過一3-埠光循環器224之埠1至埠2，然後進入另一陣列波導光柵(AWG)207將下行光信號多工。接著，多工光信號進入光耦合器210，再經由二向色L頻帶/C頻帶濾波器211，而進入至一3-埠光循環器213之埠1至埠2，然後經過光纖布拉格光柵215，直接由接收器216接收信號。
監控信號(標示為λDM )從主控端之收發器204發出，經由陣列波導光柵202進行多工，然後透過光纖網路202a而傳遞至通訊及監控信號路由模組206。進入通訊及監控信號路由模組206，其依序經由光耦合器220、二向色L頻帶/C頻帶濾波器221與光隔離器222。經由光纖光放大器223信號放大之後，監控信號經過一3-埠光循環器224之埠1至埠2，然後進入另一陣列波導光柵207將監控光信號多工。接著，多工光信號進入功率分光器208，例如為1×N功率分光器，以均等地分配監控信號。然後經過開關陣列209以選擇監控信號，經由光纖202b而傳遞信號至光耦合器210，再經由二向色L頻帶/C頻帶濾波器211，而進入至一3-埠光循環器213之埠1至埠2，然後經過光纖布拉格光柵215，由光纖布拉格光柵215反射而進入3-埠光循環器213之埠2至埠3，然後由接收器214接收監控信號。
此外，光時域反射儀信號從主控端之光時域反射儀205發出，經由陣列波導光柵202進行多工，然後透過光纖202a而傳遞至通訊及監控信號路由模組206。進入通訊及監控信號路由模組206，同樣依序經由光耦合器220、二向色L頻帶/C頻帶濾波器221。之後，光時域反射儀信號經過一4-埠光循環器227之埠2至埠3。接著，光時域反射儀信號傳遞至開關陣列209，開關陣列209決定採用監控信號或光時域反射儀信號以檢測每一個光網路節點。當異常診斷事件發生時或期間，系统會啟動光時域反射儀信號，經開関陣列209切換，取代有問題節點上的監控信號。
此外，源自於光網路節點之發射端發射212之上行信號與上行監控信號，經過光耦合器217、二向色L頻帶/C頻帶濾波器211、光耦合器210，而進入陣列波導光柵207多工之後，進入通訊及監控信號路由模組206，其依序經過光隔離器225、光纖光放大器226以及4-埠光循環器227。經由光纖光放大器226信號放大之後，再經過4-埠光循環器227之埠1至埠2，然後傳遞信號至二向色L頻帶/C頻帶濾波器221。在經由光耦合器220之後，透過光纖202a達到主控端。
綜合上述，在正常運作時，系統藉由連續性地傳送狀態要求訊息至所有的節點並接收他們的確認通知，以同時地監控所有的光網路節點。當有一節點連接失效時，系統將建立一光時域反射儀之光徑軌跡測試以決定失效節點之位置。從第二圖之收發器204，監控信號開始傳送一訊息至所有的光網路節點。下行監控信號之波長係在L波帶中。下行監控信號通過與資訊信號相同的路徑而達至通訊及監控信號路由模組206，並且多工至陣列波導光柵(AWG)207之一埠。下行監控信號係用於檢測所有的光網路節點，且其操作速度比資訊信號較低。1×N功率分光器208用於均等地分配監控信號至所有的光網路節點。當一光網路節點接收下行監控信號時，光網路節點將經由上行監控信號而傳送上行訊息。分時多工基礎(TDM-based)之上行監控信號的速度是低的。
當有一節點連接失效時，光時域反射儀信號將從錯誤處沿著從其所來之相同路徑而反射回來。光時域反射儀之反射脈衝接著進入通訊及監控信號路由模組206之4-埠光循環器227之第3埠，然後傳至4-埠光循環器之第4埠。然後，經由光耦合器220，光時域反射儀之反射脈衝透過光纖202a而傳回到光時域反射儀205設備本身，藉此以檢測出斷點之詳細位置。光時域反射儀之光徑軌跡將不會經過通訊及監控信號路由模組206之下行光放大器223，亦不會經過上行光放大器226。因為光時域反射儀的反射信號被放大時則無法正確地診斷斷點所在位置，並且一次僅能計算一個路徑之斷點距離，因此上述條件或情況係必須的。
本發明之系統可以同時發射下行通訊信號(λD1 ,.....,λDN )、監控信號(λDM )以及光時域反射儀信號，亦即上述三種信號之間係互相獨立者，彼此之間不會造成影響。因此，本發明之系統可以持續監控光網路節點之運作，而不管是否已經有被破壞的節點被診斷出來。
下行資料信號(λD1 ,.....,λDN )與下行監控信號(λDM )在光網路節點端，將被陣列波導光柵多工合併。在通訊及監控信號路由模組206中，下行資料信號(λD1 ,.....,λDN )與下行監控信號(λDM )經過了相同的光路徑。在此架構之下，監控信號在下行方向或上行方向均被當作通訊信號型態。
從上述可知本發明之分波多工被動光網路系統架構之特徵以及優點包括：
1.　即時監控及錯誤診斷可以與使用者上下行信號平行地運作。
2.　當有失效線路被診斷出來時，不需中斷監控系統仍可以持續工作於正在運作中的線路。
3.　在本系統架構中，監控信號及錯誤偵測信號係獨立運作。
4.　本發明為可擴展之監控與錯誤診斷系統，其中更多的波長可以分派給額外的使用者。
5.　本發明之監控與錯誤診斷系統，其中監控信號可以被放大以得到較大的功率預算。
6.　本發明之監控與錯誤診斷系統具有複數個多餘的路徑以提供網路彈性。
7.　當失效或緊急狀況發生於主要網路中時，單獨子系統可以自動地轉變為備用網路。
8.　在錯誤診斷系統中，光時域反射儀僅僅用於當連接錯誤發生時。
此外，本發明之通訊及監控信號路由模組配置於分波多工被動光網路系統架構之中，具有底下特徵以及優點，包括：(1).提供一個高彈性的上下行信號之排列架構，當選擇摻鉺光纖光放大器時，本系統可以操作於10Gbps、40Gbps或者更高，因此，升級本發明之系統很容易辦到，只要使用者選擇正確的摻鉺光纖光放大器，提供不同信號的增益以符合系統的要求即可達到目的；(2).上下行信號及上下行監控信號路由模組可以擴展系統至長距離(超過50公里)應用；(3).經過通訊及監控信號路由模組之光時域反射儀光路徑具有以下特徵，其可以使系統一起適用於通訊信號及光時域反射儀光路徑軌跡，其解決了光時域反射儀信號無法經過摻鉺光纖光放大器路徑之問題。
上述敘述係本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其同等領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
100．．．主控端
101．．．光網路節點
102．．．陣列波導光柵
102a．．．單模光纖
103_1．．．收發器
103_2．．．收發器
103_N．．．收發器
104．．．收發器
105．．．光時域反射儀
106．．．通訊及監控信號路由模組
107．．．陣列波導光柵
108．．．功率分光器
109．．．開關陣列
110．．．光耦合器
111．．．二向色L頻帶/C頻帶濾波器
112．．．發射端
113．．．3-埠光循環器
114．．．第二接收端
115．．．光纖布拉格光柵
116．．．第一接收端
200．．．主控端
201．．．光網路節點
202．．．陣列波導光柵
202a、202b．．．單模光纖
203_1~203_N．．．收發器
204．．．收發器
205．．．光時域反射儀
206．．．通訊及監控信號路由模組
207．．．陣列波導光柵
208．．．功率分光器
209．．．開關陣列
210．．．光耦合器
211．．．二向色L頻帶/C頻帶濾波器
212．．．發射端
213．．．3-埠光循環器
214．．．第二接收端
215．．．光纖布拉格光柵
216．．．第一接收端
217．．．光耦合器
220．．．光耦合器
221．．．二向色L頻帶/C頻帶濾波器
222．．．光隔離器
223．．．光放大器
224．．．3-埠光循環器
225．．．光隔離器
226．．．光放大器
227．．．4-埠光循環器
本發明可藉由說明書中若干較佳實施例及詳細敘述以及後附圖式得以瞭解。然而，此領域之技藝者應得以領會所有本發明之較佳實施例係用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍，其中：
第一圖係本發明之分波多工被動光網路系統架構之示意圖。
第二圖係本發明之分波多工被動光網路系統架構之.示意圖。
200．．．主控端
201．．．光網路節點
202．．．陣列波導光柵
202a、202b．．．單模光纖
203_1~203_N．．．收發器
204．．．收發器
205．．．光時域反射儀
206．．．通訊及監控信號路由模組
207．．．陣列波導光柵
208．．．功率分光器
209．．．開關陣列
210．．．光耦合器
211．．．二向色L頻帶/C頻帶濾波器
212．．．發射端
213．．．3-埠光循環器
214．．．第二接收端
215．．．光纖布拉格光柵
216．．．第一接收端
217．．．光耦合器
220．．．光耦合器
221．．．二向色L頻帶/C頻帶濾波器
222．．．光隔離器
223．．．光放大器
224．．．3-埠光循環器
225．．．光隔離器
226．．．光放大器
227．．．4-埠光循環器

Claims (26)

  1. 一種具雙向性之多波長路由與放大模組，包含：光耦合器，用以將第一資料信號、第一監控信號及/或一錯誤偵測信號耦合；二向色頻帶濾波器，包含二個頻帶，耦接該光耦合器，用以決定該第一資料信號、該第一監控信號及該錯誤偵測信號係從該二個頻帶之其中之一頻帶傳遞其信號；第一光放大器，耦接該二向色頻帶濾波器，用以放大該第一資料信號或該第一監控信號；3-埠光循環器，其中第1埠耦接該第一光放大器，第2埠耦接一陣列波導光柵；第一光隔離器，耦接該第一光放大器及該二向色頻帶濾波器；第二光隔離器，耦接該3-埠光循環器之第3埠；第二光放大器，耦接該第二光隔離器，用以放大第二資料信號或第二監控信號，其中該第二資料信號或第二監控信號係從該二個頻帶之另一頻帶傳遞其信號；以及4-埠光循環器，其中第1埠耦接該第二光放大器，第2埠耦接該二向色頻帶濾波器，第3埠耦接該錯誤偵測信號，第4埠耦接該光耦合器；當一遠端節點連接失效時，該錯誤偵測信號之反射脈衝進入該4-埠光循環器之第3埠，然後傳至該4-埠光循環器之第4埠，之後經由該光耦合器，該錯誤偵測信號之該反射脈衝透過光纖而傳回到該錯誤偵測信號之發射 與接收端，藉此以檢測出斷點之詳細位置。
  2. 如請求項1所述之具雙向性之多波長路由與放大模組，其中該二向色頻帶濾波器由L頻帶濾波器及C頻帶濾波器組成。
  3. 如請求項2所述之具雙向性之多波長路由與放大模組，其中該第一資料信號及該第一監控信號分別為一第一下行信號及一第二下行信號，該第一下行信號及該第二下行信號係經由L頻帶濾波器傳遞其信號。
  4. 如請求項2所述之具雙向性之多波長路由與放大模組，其中該錯誤偵測信號係經由C頻帶濾波器傳遞其信號。
  5. 如請求項2所述之具雙向性之多波長路由與放大模組，其中該第二資料信號及該第二監控信號分別為一第一上行信號及一第二上行信號，該第一上行信號及該第二上行信號係經由C頻帶濾波器傳遞其信號。
  6. 如請求項1所述之具雙向性之多波長路由與放大模組，其中該第一光放大器為摻鉺光纖光放大器。
  7. 如請求項1所述之具雙向性之多波長路由與放大模 組，其中該第二光放大器為摻鉺光纖光放大器。
  8. 一種分波多工被動光網路系統，包含：主控端，包括第一資料信號、第一監控信號及一錯誤偵測信號之個別的發射與接收端，以及第一陣列波導光柵以進行該第一資料信號、該第一監控信號及該錯誤偵測信號之多工；通訊及監控信號路由模組，耦接該第一陣列波導光柵；第二陣列波導光柵，耦接該通訊及監控信號路由模組及至少一遠端節點，以進行該第一資料信號、該第一監控信號及該錯誤偵測信號之多工；功率分光器，耦接該第二陣列波導光柵，以均等地分配該第一監控信號；以及開關陣列，耦接該功率分光器及該至少一遠端節點，以決定採用該第一監控信號或該錯誤偵測信號以檢測每一該至少一遠端節點；在正常運作時，該系統架構藉由連續性地傳送狀態要求訊息至該至少一遠端節點，同時地監控該至少一遠端節點；當該至少一遠端節點之一連接失效時，該錯誤偵測信號之反射脈衝接著進入該通訊及監控信號路由模組之4-埠光循環器之第3埠，然後傳至該4-埠光循環器之第4埠，之後經由光耦合器，該錯誤偵測信號之該反射脈衝透過光纖而傳回到該錯誤偵測信號之發射與接收端，藉此以檢測出斷點之詳細位置。
  9. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該第一資料信號之發射與接收端為收發器。
  10. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該第一監測光信號之發射與接收端為收發器。
  11. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該錯誤偵測信號之發射與接收端為光時域反射儀。
  12. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該功率分光器係用於均等地分配該監控信號至該遠端節點。
  13. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該開關陣列係用於選擇該監控信號或該錯誤偵測信號之信號。
  14. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該通訊及監控信號路由模組包含：光耦合器，用以將該第一資料信號、該第一監控信號及/或一錯誤偵測信號耦合；二向色頻帶濾波器，包含二個頻帶，耦接該光耦合器，用以決定該第一資料信號、該第一監控信號及該錯誤偵測信號係從該二個頻帶之其中之一頻帶傳遞其信號； 第一光放大器，耦接該二向色頻帶濾波器，用以放大該第一資料信號及該第一監控信號；3-埠光循環器，其中第1埠耦接該第一光放大器，第2埠耦接該第二陣列波導光柵；第一光隔離器，耦接該第一光放大器及該二向色頻帶濾波器；第二光隔離器，耦接該3-埠光循環器之該第3埠；第二光放大器，耦接該第二光隔離器，用以放大第二資料信號及第二監控信號，其中該第二資料信號或第二監控信號係從該二個頻帶之另一頻帶傳遞其信號；以及4-埠光循環器，其中第1埠耦接該第二光放大器，第2埠耦接該二向色頻帶濾波器，第3埠耦接該錯誤偵測信號，第4埠耦接該光耦合器。
  15. 如請求項14所述之分波多工被動光網路系統，其中該二向色頻帶濾波器由L頻帶濾波器及C頻帶濾波器組成。
  16. 如請求項15所述之分波多工被動光網路系統，其中該第一資料信號及該第一監控信號分別為一第一下行信號及一第二下行信號，該第一下行信號及該第二下行信號係經由L頻帶濾波器傳遞其信號。
  17. 如請求項15所述之分波多工被動光網路系統，其中該 錯誤偵測信號係經由C頻帶濾波器傳遞其信號。
  18. 如請求項15所述之分波多工被動光網路系統，其中該第二資料信號及該第二監控信號分別為一第一上行信號及一第二上行信號，該第一上行信號及該第二上行信號係經由C頻帶濾波器傳遞其信號。
  19. 如請求項14所述之分波多工被動光網路系統，其中該第一光放大器為摻鉺光纖光放大器。
  20. 如請求項14所述之分波多工被動光網路系統，其中該第二光放大器為摻鉺光纖光放大器。
  21. 如請求項14所述之分波多工被動光網路系統，其中該光耦合器耦接該第一陣列波導光柵。
  22. 如請求項8所述之分波多工被動光網路系統，其中該遠端節點包括：光耦合器；二向色頻帶濾波器，耦接該光耦合器；一發射端，耦接該二向色頻帶濾波器；以及第一接收端，耦接二向色頻帶濾波器。
  23. 如請求項22所述之分波多工被動光網路系統，更包括 一3-埠光循環器，其中第1埠耦接該耦接該二向色頻帶濾波器。
  24. 如請求項23所述之分波多工被動光網路系統，更包括光纖布拉格光柵，耦接該3-埠光循環器之第2埠。
  25. 如請求項23所述之分波多工被動光網路系統，更包括第二接收端，耦接該3-埠光循環器之第3埠。
  26. 如請求項22所述之分波多工被動光網路系統，其中該二向色頻帶濾波器由L頻帶濾波器及C頻帶濾波器組成。
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