TWI472171B

TWI472171B - Detection Method and Device for Lightning Mode Modulus FP Laser Spurious Wave Multiplication Passive Optical Network Loop Break

Info

Publication number: TWI472171B
Application number: TW101135235A
Authority: TW
Original assignee: Chunghwa Telecom Co Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-02-01
Also published as: TW201414219A

Description

應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置

本發明係關於一種被動光網路技術，特別指一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測。

隨著被動光網路(Passive Optical Networks：PONs)技術的成熟，促使其在接取網路的應用日益普遍，不僅在技術的可靠性增加且其有效節省光纖網路資源，更是完成光纖到家最後一哩網路(last-mile network)建設之目標。PONs的主流趨勢，除了往更高速率及延伸傳輸距離之發展外，更朝向分波多工(Wavelength Division Multiplexing，WDM)之技術應用與網路協定，以提升整體網路服務效能。WDM-PON為一種結合WDM技術的PON網路，其針對個別光網路單元(Optical Networks Unit，ONU)使用特定波長來載送資訊，是滿足未來需要整合語音、數據及影像之三合一(Triple Play)多媒體資訊傳輸及解決頻寬需求增加的最終途徑。

在眾多發展WDN-PON系統中，利用光激鎖模法之布裏-玻羅(Fabry-Perot，FP)雷射，其受外部光源之激發而鎖定發光模態，所形成可調變載送訊息之無波長侷限的WDM-PON架構，其可取代價格昂貴的高密度多工分波器(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)發信模組，且避免因一戶一波長所造成建置與維運成本提高，對於注重成本考量之接取網路而言，是最被看好的可實現之WDM-PON系統。

為配合該光激鎖模FP雷射型WDM-PON系統在未來大量使用時能夠確保其傳輸品質，發展其方便偵測光網路迴路是否斷線的發明是有其必要。偵測被動光網路斷線的方法在傳統上可分為兩種方法：一為由光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)產生之光脈衝在光纖內傳輸，當遇到光纖斷點時，則會產生反射，其可由OTDR所接收反射光脈衝之時間與強度，則可估算出光纖斷點位置所在。然而在光纖分歧點至個別ONU之間光纖的偵測，OTDR必需提供多個不同波長的光脈衝，才可確實偵測每個ONU所在的光纖，如此一來，監控成本將相當昂貴且不易實施。另一個方法為結合偵測光源與光纖光柵來解決上述OTDR的窘境，於每個ONU與光纖分歧點的光纖間，皆耦接一光纖光柵，由遠方所傳送之偵測光源接觸其光纖光柵時，則有各別所屬光纖光柵的波長被反射回去，而利用此反射的光波，則可提供多個波長的光作為偵測使用。在中華民國專利I268668號及I273223號，分別描述使用半導體放大器和可調式雷射作為光纖光柵反射的光源以應用於光網路迴路斷線之偵測，另外Kwanil Lee等人在2006年發表的Fiber Link Loss Monitoring Scheme in Bidirectional WDM Transmission Using ASE-Injected FP-LD”論文中，刊登在IEEE Photonics Technology Letters卷18第3號第523-525頁，其中針對光激鎖模FP雷射型WDM-PON系統以放大自發性輻射(amplified spontaneous emission，ASE)作為偵測光源，並採用L頻帶和C頻帶寬頻光源(Broadband Light Source，BLS)分別作為上行及下行傳輸時光激鎖模FP雷射之注入光源，且以E頻帶作為光纖偵測使用之光源。然而，於上述習知的架構下，皆必須提供額外光源作為偵測光網路上之光纖分歧點至個別ONU間的光纖，如此必將增加WDM-PON使用之成本。

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，並經苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成「一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置」。

可達成上述發明目的之應用於光激鎖模FP雷射型WDM-PON迴路斷線之偵測方法及裝置，其光激鎖模FP雷射型WDM-PON架構如圖1所示，主要是由位於局端(Central Office)的光線路終端(Optical Line Terminal，OLT)、遠端接點(Remote Node，RN)端及位於用戶端數個光網路單元(Optical Networks Unit，ONU)彼此以光纖連接所構成。

(1)光線路終端：

光線路終端包括多組的光發信模組(Tx)與光收信模組(Rx)，以便提供不同波長光信號的發射與接收，一個光合波/分波(MUX/DEMUX)元件，可為具週期傳輸特性的陣列波導光柵(Arrayed waveguide grating，AWG)所構成，使每一組Tx與Rx能共用一個MUX/DEMUX元件之傳輸通道，以及兩組不同波段的寬頻光源(Broadband Light Source，BLS)BLS_1與BLS_2分別提供上、下行傳輸所需之注入光源。

(2)遠端接點：

RN端為光纖分歧點，其放置與OLT端相同形式之MUX/DEMUX元件，一端連接OLT，而另一端則以放射狀方式連接數個ONU。

(3)光網路單元：

每一個ONU則有一組Tx與Rx分別對應OLT的一組Rx與Tx，以便進行光信號相互間的發射與接收。其中FP雷射位於Tx中，而FP雷射的發光方式為多模態方式(參閱圖二)，當有外在入射光(參閱圖三)注入，而使得多模態的FP雷射被抑制，且只有與入射光波長範圍一致波段的模態會被注入能量鎖定而激發出來(參閱圖四)，其傳送的信號可直接調變FP雷射的發光強度來產生，並藉此波長來載送。

本發明主要內容為將光激鎖模FP雷射發出載有信號的光，經下行傳輸至ONU連接光纖光柵處，其利用光纖光柵將部分的光反射回去，而在OLT則利用被光纖光柵反射的光，依據其反射的波長及光率強度，來偵測整個網路迴路是否斷線之情形。

本發明所提供之一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置，與前述引證案及其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點：

1.本發明所提供之一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置，將光激鎖模FP雷射所發出之光，利用其部分反射來當作偵測光源，而無需額外提供光源可以節省WDM-PON偵測的成本。

2.本發明所提供之一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置，對任何一個OLT均可使用同一組光纖光柵，其光纖光柵的決定僅限於所使用之MUX/DEMUX元件的選擇，因此可以降低WDM-PON建置的成本。

3.本發明所提供之一種應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置，可以即時監測整個WDM-PON光網路，當在局端的機房發現某一光纖用戶迴路斷線或光損失過大時，則可再配合整體網路共用波長可調式OTDR找出故障點位置並排除，大幅降低其維護檢修的成本。

茲配合圖示將本發明較佳實施例詳細說明如下。

配合圖一及參閱圖五與圖六，其用以說明本發明應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置之一實施例。

在光激鎖模FP雷射型WDM-PON架構上，採用100G或200G型式MUX/DEMUX元件103其對應的通道寬度為0.8nm與1.6nm，來分割由提供下行傳輸的BLS_2所產生的寬頻注入光源，經分割後的光源再注入在OLT中每個Tx的FP雷射內，經光激鎖模後使FP雷射發出與注入光有相同發光波長及頻譜寬度的光，其要傳送信號可直接調變個別FP雷射發光強度並藉由此波長進行傳輸(參閱圖一)。如圖五所示載有信號的光波在經過RN端的MUX/DEMUX元件301時，便依照所載送的波長分別進入所屬MUX/DEMUX元件301的通道，然後再進入連接於相對應的ONU。在每個ONU與RN端之間連接一個與其載送波長配合的光纖光柵302作為迴路斷線之偵測裝置，其反射頻譜寬度為0.2nm或0.4nm，使之可以將下行載有信號的光部分透射被用戶端所接收，部分反射作為偵測光使用。本偵測方法即在利用光激鎖模FP雷射型WDM-PON在進行下行傳輸時的傳輸信號光波，以光纖光柵302反射其部分的光作為偵測光波，來偵測連接OLT至每個ONU的整個網路迴路，其中以欲偵測ONU_7的光迴路是否斷線，偵測方法步驟如下：

(1)將經光激鎖模後載有信號要傳輸至ONU_7的光在光纖中傳輸。

(2)欲傳輸至ONU_7的光在RN端被MUX/DEMUX元件301所分離至連接於ONU_7的光纖，傳輸的光透過光纖光柵302將部分的光反射。

(3)被反射的光返回至光迴旋器303處(參閱圖六)，則可由光迴旋器303將該反射光引出至光偵測點304處進行波長及光功率檢測，以判斷網路迴路是否斷路。當網路迴路正常，會測得屬該光迴路波長之功率等於光入射功率扣除光迴路損失；而當網路迴路斷路則無光功率。

配合圖一及參閱圖七及圖八，其用以說明本發明應用於光激鎖模FP雷射型分波多工被動光網路迴路斷線之偵測方法及裝置之另一實施例。

如同第一實施例所述光激鎖模FP雷射型WDM-PON架構(參閱圖一)，當光激鎖模FP雷射所發出載有信號的光下行傳輸經過RN端的MUX/DEMUX元件401，依照其所載送之波長，分別進入所屬MUX/DEMUX元件401的通道，然後再進入連接於相對應的ONU。在每個ONU與RN端之間所連接一光分歧器402用以分歧載有信號的光波成為二路，其中一路使信號光波進入ONU，另一路則連接一個與其載送波長配合的光纖光柵403反射其信號的光波，作為提供偵測光纖斷路的反射光使用。本偵測方法即在利用光激鎖模FP雷射型WDM-PON在進行下行傳輸時的傳輸信號光波，以光纖光柵403反射其部分的光作為偵測光波，來偵測連接OLT至每個ONU的整個網路迴路，其中以欲偵測ONU_7的光迴路是否斷線，偵測方法步驟如下：

(2)欲傳輸至ONU_7的光在RN端被MUX/DEMUX元件402所分離至連接於ONU_7的光纖，再由光分歧器402分歧成二路，其中一路行經至光纖光柵403時，將大部分的光被光纖光柵403反射。

(3)被反射的光返回至光迴旋器404處(參閱圖八)，則可由光迴旋器404將該反射光引出至光偵測點405處進行波長及光功率檢測，以判斷網路迴路是否斷路。當網路迴路正常時，會測得屬該光迴路波長之功率等於光入射功率扣除光迴路損失；而當網路迴路斷路，則無光功率。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。

100‧‧‧光線路終端

101‧‧‧光發信模組

102‧‧‧光收信模組

103‧‧‧光合波分波元件(MUX/DEMUX)

104‧‧‧寬頻光源

110‧‧‧遠端接點

111‧‧‧光合波分波元件(MUX/DEMUX)

120‧‧‧光網路單元

121‧‧‧光發信模組

122‧‧‧光收信模組

301‧‧‧分波/合波元件(MUX/DEMUX)

302‧‧‧光纖光柵

303‧‧‧光迴旋器

304‧‧‧光偵測點

401‧‧‧分波/合波元件(MUX/DEMUX)

402‧‧‧光分歧器

403‧‧‧光纖光柵

404‧‧‧光迴旋器

405‧‧‧光偵測點

請參閱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：

圖一表示本發明之光激鎖糢FP雷射型WDM-PON架構圖。

圖二表示本發明之FP雷射多模態的發光方式頻譜圖。

圖三表示本發明之外在注入光頻譜圖。

圖四表示本發明之經光注入FP雷射後光激鎖模頻譜圖。

圖五表示本發明之偵測光波及信號光波之路徑圖。

圖六表示本發明之偵測光波及信號光波之路徑圖。

圖七表示本發明之偵測光波及信號光波之路徑圖。

圖八表示本發明之偵測光波及信號光波之路徑圖。