TWI491188B - 光纖傳輸切換裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

光纖傳輸切換裝置及其控制方法

本發明係有關於一種光纖通訊技術，特別是關於一種光纖傳輸切換裝置。

近年來，在光纖通訊的相關產品中，原先的小封裝(small form factor)光收發器之相關產品已改良為小封裝可插拔(small form factor pluggable，SFP)光收發器之標準並逐漸普及。依照小封裝可插拔光收發器之標準所製造出來的產品，具有更為緊密小巧的體積，並具有可熱插拔的功能。因此，藉由使用小封裝可插拔光收發器之產品，在同樣的空間之中，光纖網路設備上可以插設更多的收發器模組，並可在設備不關機的情況下，進行模組的插拔與置換，有利於系統設置、除錯與維護的成本。

目前普遍使用的光纖通訊網路架構，係為一種被動式光纖網路(passive optical network，PON)，其特色為光學訊號的傳輸部份，不需使用電源即可以光學元件完成訊號處理，其係利用光學元件折射及反射的現象來實現，而且光學訊號在傳輸過程中能量的損耗小，適合遠距離的傳輸。只有在局端設備(Optical Line Terminal，OLT)以及遠端用戶端設備(Optical Network Unit，ONU)將光學訊號轉為電性訊號後，才需要使用電源以利電路進行訊號處理。另外，光纖通道內可以設置光放大器元件，例如摻鉺光纖放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)、或摻鐠光纖放大器(Praseodymium Doped Fluoride Fiber Amplifier，PDFA)等， 使光纖中的光學訊號品質能夠進一步地提升。

請參考第1圖。第1圖為習知之光纖傳輸切換裝置之方塊示意圖。光纖傳輸切換裝置適用於一光纖通訊網路系統，例如一種被動式光纖網路系統。光纖傳輸切換裝置包含通道端介面、設備端介面、光學模組、雷射驅動級電路、電性放大器電路、以及微處理器電路。其中通道端介面係用以與光纖通訊網路系統之光纖通道相連接，以傳送光學訊號。設備端介面用以連接光纖通訊網路系統之局端設備或遠端用戶端設備之電性訊號，以傳輸資料和進行系統控制。設備端介面可以是適用於小封裝可插拔光收發器多邊協議(SFP multi-source agreement，SFP MSA)之規範之設計，為具有20根接腳之組態。

如第1圖所示，光學模組之中包括雷射二極體以及光偵測器。其中雷射二極體係用以分別將光學模組由電射驅動級電路接收之電性訊號轉換為光學訊號，並輸出至通道端介面。光偵測器係用以分別將通道端介面輸入光學模組之光學訊號轉換為電性訊號，並輸出至電性放大器電路。雷射驅動級電路用以產生電性訊號並提供所需之電性驅動能力以驅動光學模組中之雷射二極體。電性放大器電路係用以接收光學模組所產生之電性訊號，並加以適當地放大。

如第1圖所示，微控制器電路透過控制匯流排與局端設備或是遠端用戶端設備連接。該控制匯流排可以是適用於內部整合電路(inter-integrated circuit，I2C)之串列通訊匯流排，可用於複數個裝置之串列控制，可節省硬體之資源。微控制器電路可設定以 及監測各項系統參數，例如支持數位診斷監測(digital diagnostic monitor，DDM)功能，能夠實時檢測系統參數如溫度、供電電壓、雷射偏流電流、光輸出功率、光輸入功率等等。

目前業界一般採用之方法，係除了用於傳輸載有資料之光學訊號之主要光纖通道之外，另外再設置一組備用光纖通道，並組成自動切換裝置以提供主要光纖通道失效時所需之切換功能。然而其缺點在於其無法提供備用光纖通道之監測功能，因此無法得知該備用通道處於正常運作的狀態，也因此當備用通道亦為損毀的情況下，不但網路系統的資料傳輸功能失效，甚至會產生網路安全性的問題。另外，備用光纖通道需要額外之局端設備以及遠端用戶端設備來實現，不但佔用空間，也造設置成本上很大的負擔。

為了解決上述問題，本發明提出一種光纖傳輸切換裝置，係於一組小封裝可插拔光收發器模組中，同時設置主要通道以及備用通道所需之收發器部件，並共用設備端之介面，具有降低系統設置成本、減少設置所需空間、並能對備用通道進行監測以掌握其運行狀態等優點。

本發明揭露一種光纖傳輸切換裝置，適用於一光纖通訊網路系統，該光纖傳輸切換裝置包括通道端介面、設備端介面、第一光學模組、第二光學模組、第一雷射驅動級電路、第二雷射驅動級電路、第一電性放大器電路、第二電性放大器電路、第一切換模組、以及第二切換模組。

通道端介面具有第一傳輸埠以及第二傳輸埠。

設備端介面具有設備端輸入埠以及設備端輸出埠。

第一以及第二光學模組分別包括雙向光學埠、電性輸出埠、電性輸入埠、雷射二極體以及光偵測器。其中兩組雙向光學埠分別耦接於第一以及第二傳輸埠。雷射二極體係用以將電性輸入埠輸入之電性訊號轉換為光學訊號，並分別由雙向光學埠輸出。光偵測器係用以將雙向光學埠輸入之光學訊號轉換為電性訊號，並由電性輸出埠輸出。

第一以及第二雷射驅動級電路分別包括輸入埠以及輸出埠。其中兩組輸出埠分別耦接於第一以及第二光學模組之電性輸入埠。

第一以及第二電性放大器電路分別包括輸入埠以及輸出埠。其中兩組輸入埠分別耦接於第一以及第二光學模組之電性輸出埠。

第一切換模組包括輸入埠、第一輸出埠以及第二輸出埠。其中輸入埠耦接於設備端輸入埠，第一以及第二輸出埠分別耦接於第一以及第二雷射驅動級電路之輸入埠。

第二切換模組包括第一輸入埠、第二輸入埠以及輸出埠，其中第一輸入埠耦接於第一電性放大器電路之輸出埠，第二輸入埠耦接於第二電性放大器電路之輸出埠，輸出埠耦接於設備端輸出埠。

其中，當第一傳輸埠上之光學訊號正常，設備端輸出埠之電性訊號係由第一傳輸埠上所接收之光學訊號轉換而得；當第一傳 輸埠上之光學訊號異常，設備端輸出埠之電性訊號係由第二傳輸埠上所接收之光學訊號轉換而得。

本發明更揭露另一種光纖傳輸切換裝置，係除了包括上述之元件外，更具有一微控制器電路，耦接於第一光學模組以及第二光學模組，以支援數位診斷監測以及其他控制之功能。

本發明更揭露一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於上述之光纖傳輸切換裝置，其中第一以及第二光學模組更分別包含第一通道失效訊號以及第二通道失效訊號，用以指示插設於第一傳輸埠以及第二傳輸埠之一第一光纖通道以及一第二光纖通道是否正常工作，且微控制器更包含一系統通道失效訊號，用以指示主要通道是否正常工作，控制方法包含下列步驟。

首先，光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，設定第一光纖通道為主要通道，用以傳輸載於光學訊號之資料。

然後，偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道，若主要通道之設定已改變，則變更主要通道為另一光纖通道並進行下一步驟，若主要通道之設定未改變，則直接進行下一步驟。

最後，偵測主要通道是否發出通道失效訊號，若主要通道發出通道失效訊號，則微處理器輸出系統通道失效訊號並回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若主要通道未發出通道失效訊號，則直接回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟。

本發明更揭露另一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於前述之光纖傳輸切換裝置，控制方法包含下列步驟。

首先，光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，設定第一光纖通道為主要通道，用以傳輸載於光學訊號之資料。

然後，偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道，若主要通道之設定已改變，則變更主要通道為另一光纖通道並進行下一步驟，若主要通道之設定未改變，則直接進行下一步驟。

最後，偵測第一以及第二雷射驅動級電路之開啟與關閉設定是否已被改變，若設定已被改變，則根據設定開啟或關閉該第一以及第二雷射驅動級電路，儲存設定，並回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若設定未被改變，則直接回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟。

本發明的功效在於，在相容於既有設備之連接器的機構設計之下，本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置更提供了一組額外的作為備用通道的傳輸模組，如此不但節省了收發器體積以及局端設備或遠端用戶端設備所需插孔數，作為備用通道的一側亦能支援數位診斷監測功能，使系統能即時地掌握部件或通道的狀況，而作出最佳化的控制。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。另外，在說明書及後續的申請專利 範圍當中，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。此外，圖示之所示元件之形狀、尺寸、比例等僅為示意，說明書中敘述之參數與製程能力有關，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本發明之用，而非對本發明之實施範圍加以限制。

請參考第2圖。第2圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200之方塊示意圖。光纖傳輸切換裝置200適用於一光纖通訊網路系統，例如一種被動式光纖網路系統。光纖傳輸切換裝置200包含通道端介面210、設備端介面220、第一光學模組230、第二光學模組240、第一雷射驅動級電路250、第二雷射驅動級電路260、第一電性放大器電路270、第二電性放大器電路280、第一切換模組290、以及第二切換模組310。

如第2圖所示，通道端介面210具有第一傳輸埠211以及第二傳輸埠212，用以與光纖通訊網路系統之光纖通道相連接，以傳送光學訊號。

如第2圖所示，設備端介面220具有設備端輸入埠221以及設備端輸出埠222，用以連接光纖通訊網路系統之局端設備或遠端用戶端設備之電性訊號，以傳輸資料和進行系統控制。設備端介面220可以是適用於小封裝可插拔光收發器多邊協議之規範之設計，為具有20根接腳之組態。

如第2圖所示，第一以及第二光學模組230、240分別包括雙 向光學埠231、241、電性輸出埠233、243、電性輸入埠232、242、雷射二極體(圖中未示)以及光偵測器(圖中未示)。其中雙向光學埠231、241分別耦接於第一以及第二傳輸埠211、212。所述之雷射二極體係用以分別將電性輸入埠232、242輸入之電性訊號轉換為光學訊號，並分別由雙向光學埠231、241輸出。所述之光偵測器係用以分別將雙向光學埠231、241輸入之光學訊號轉換為電性訊號，並分別由電性輸出埠233、243輸出。

如第2圖所示，第一以及第二雷射驅動級電路250、260分別包括輸入埠251、261以及輸出埠252、262。其中輸出埠252、262分別耦接於第一以及第二光學模組之電性輸入埠232、242。第一以及第二雷射驅動級電路250、260係用以產生電性訊號並提供所需之電性驅動能力以分別驅動第一以及第二光學模組230、240之雷射二極體。

如第2圖所示，第一以及第二電性放大器電路270、280分別包括輸入埠271、281以及輸出埠272、282。其中輸入埠271、281分別耦接於第一以及第二光學模組230、240之電性輸出埠233、243。第一以及第二電性放大器電路270、280係用以分別接收由第一以及第二光學模組230、240之光偵測器所產生之電性訊號，並加以適當地放大。由於所述之光偵測器在特定的應用情況之下，其所產生的電性訊號可能相當微弱，第一以及第二電性放大器電路270、280係分別以其設定之訊號增益參數放大其接收之電性訊號，進而改善其後級電性訊號之訊號雜訊比(signal-to-noise ratio,SNR)，以供後級進行訊號處理時，能減少資料錯誤發生率以 及正確判斷所訊號之能量大小。該訊號增益參數可能隨著使用情況的不同而實時地變化，或為一固定之參數值。

如第2圖所示，第一切換模組290包括輸入埠291、第一輸出埠292以及第二輸出埠293。其中輸入埠291耦接於設備端輸入埠221，第一以及第二輸出埠292、293分別耦接於第一以及第二雷射驅動級電路250、260之輸入埠251、261。第一切換模組290係用以將設備端輸入埠221上的電性訊號同時耦接至其第一輸出埠292以及第二輸出埠293，或根據其控制訊號而耦接至兩者之一。

如第2圖所示，第二切換模組310包括第一輸入埠311、第二輸入埠312以及輸出埠313。其中第一輸入埠311耦接於第一電性放大器電路270之輸出埠272，第二輸入埠312耦接於第二電性放大器電路280之輸出埠282，輸出埠313耦接於設備端輸出埠222。第二切換模組310係用以根據其控制訊號，切換設備端輸出埠222耦接至第一電性放大器電路270之輸出埠272與第二電性放大器電路280之輸出埠282的兩者之一。

進一步說明，光纖傳輸切換裝置200在通道端介面210包括了兩組雙向之光學傳輸埠，亦即第一傳輸埠211以及第二傳輸埠212，然而在設備端介面220只定義了一組雙向之電性傳輸埠，係由設備端輸入埠221以及設備端輸出埠222所組成，其用意在於當插設兩組光纖於其通道端介面210時，將設定一組光纖為主要通道，另一組光纖則為備用通道。例如於系統初始設定時，定義插設於第一傳輸埠211之光纖為第一光纖通道，並設定為主要通 道，定義插設於第二傳輸埠212之光纖為第二光纖通道，並設定為備用通道。當光纖通訊網路系統進行正常之傳輸資料操作時，系統將進行判斷以及控制，若第一傳輸埠211上之光學訊號為正常，設備端輸出埠222之電性訊號係由第一傳輸埠211上所接收之光學訊號轉換而得，而且第一傳輸埠211上所輸出之光學訊號係由設備端輸入埠221之電性訊號轉換而得；而若第一傳輸埠211上之光學訊號判斷為異常，設備端輸出埠222之電性訊號則由第二傳輸埠上212上所接收之光學訊號轉換而得，而且第二傳輸埠212上所輸出之光學訊號係由設備端輸入埠221之電性訊號轉換而得。意即，當本發明所適用之光纖通訊網路系統進行正常之傳輸資料操作時，若主要通道由於外力或其他原因造成損毀，系統可以即時地將目前的備用通道重新設定為主要通道並進行資料傳輸，而不致造成資料傳輸的失效。

另外，光纖傳輸切換裝置200中可以進一步包含微控制器電路320，且透過設備端介面220上之控制匯流排223與局端設備或是遠端用戶端設備連接。該控制匯流排223可以是適用於內部整合電路之串列通訊匯流排，可用於複數個裝置之串列控制，可節省硬體之資源。微控制器電路320可以根據韌體程式中的設定進行裝置的控制，例如可以控制開關的切換以及裝置中各個部件的開啟與關開，使資料可以依據其設定而由第一光纖通道或是第二光纖通道傳輸。微控制器電路320亦可設定以及監測各項系統參數，例如支持數位診斷監測功能，能夠實時檢測系統參數如溫度、供電電壓、雷射偏流電流、光輸出功率、光輸入功率等等。

第3圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200中，與接收功能相關之方塊示意圖。第一以及第二接收模組330、340即為分別包含第2圖之光纖傳輸切換裝置200中之第一以及第二光學模組230、240、第一以及第二電性放大器電路270、280所形成之模組，其將由第一以及第二光纖通道所接收之光學訊號轉換為第一以及第二電性接收訊號351、352，經由第一以及第二電性放大器電路270、280之輸出埠272、282，分別耦接於第二切換模組310之第一以及第二輸入埠311、312。第一以及第二接收模組330、340亦分別產生第一數位診斷監測訊號355以及第二數位診斷監測訊號356，並輸出至微控制器電路320，以作為系統狀態監測與控制的判斷。第一以及第二接收模組330、340亦分別輸出第一通道失效訊號353以及第二通道失效訊號354予微控制器電路320，用以通知系統當第一或第二光纖通道由於外力或其他原因造成損毀，或者由於裝置本身部份元件故障，而造成接收訊號產生異常之狀況，例如偵測到第一光學模組230中，光偵測器所輸出的電流持續過小，此時第一接收模組330即發出第一通道失效訊號353，以通知系統第一光纖通道異常之狀況，以作後續的反應，例如將用以傳輸光學訊號之主要通道設定變更為第二光纖通道之動作。

如第3圖所示，第二切換模組310如前所述，係為一雙對單式電路切換器，由設備端介面220上之第二切換控制接腳224或微控制器電路320控制，以切換設備端輸出埠222接收第一以及第二電性接收訊號351、352的兩者之一。例如當用以傳輸光學訊 號之主要通道設定為第一光纖通道時，控制第二切換模組310使設備端輸出埠222接收第一電性接收訊號351，而當用以傳輸光學訊號之主要通道設定為第二光纖通道時，控制第二切換模組310使設備端輸出埠222接收第二電性接收訊號352。利用第二切換控制接腳224來控制第二切換模組310之切換的好處在於，其為硬體上的直接控制，因此反應速度較快。而以微控制器電路320發出訊號控制，需經過設備端介面220上控制匯流排223更改微控制器電路320內部之暫存器設定，再反應而發出控制訊號予第二切換模組310，因此相對而言反應速度較慢，但好處是可節省實體接腳的需求數。因此，何者為最佳的控制方法，端看系統在應用上的需求而定。

如第3圖所示，微控制器電路320除了前述之功能以外，更包含系統通道失效訊號225之輸出，以及其內部之第一通道失效旗標以及第二通道失效旗標(圖中未示)。系統通道失效訊號225係用以指示主要通道是否正常工作，例如當主要通道設定為第一光纖通道，且第一光纖通道發生訊號異常時，系統通道失效訊號225即發出對應之訊號。系統通道失效訊號225可耦接至設備端介面220之一實體接腳，用以即時地通知局端設備或是遠端用戶端設備主要通道失效的狀況。第一通道失效旗標以及第二通道失效旗標則用以紀錄第一光纖通道以及第二光纖通道失效的情況。第一以及第二通道失效旗標可以是微控制器電路320內部之暫存器，當微控制器電路320接收到第一或是第二通道失效訊號353、354指示通道失效的狀態時，將該狀態紀錄至對應第一以及第二通 道失效旗標之暫存器，而局端設備或是遠端用戶端設備可經由控制匯流排223讀取暫存器之紀錄，以得知第一光纖通道以及第二光纖通道目前的狀態。前述之第一以及第二通道失效訊號353、354、主要通道設定、系統通道失效訊號225、第一以及第二通道失效旗標之對應關係如下表所示，其中0代表通道正常之狀態，1則代表通道異常之狀態。

第4圖為本發明所揭示之一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於第3圖所述之接收功能。該控制方法包含如下步驟。

如步驟401所示，於啟始時，光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，包括載入各系統參數之設定值，例如載入前一次關機時之系統參數值。並設定第一光纖通道為主要通道，主要通道係用以傳輸載於光學訊號之資料。

如步驟402所示，偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道。若主要通道之設定已改變，則如步驟403所示，變更主要通道為另一光纖通道後，進行步驟404。若主要通道之設定未改變，則進行步驟404。例如原先設定第一光纖通道為主要通道，若此時由於微控制器電路偵測到第一通道失效訊號發出通道失效的指示，則改變設定第二光纖通道為主要通道系統。

如步驟404所示，偵測主要通道是否發出通道失效訊號。若主要通道發出通道失效訊號，則如步驟405所示，微處理器發出系統通道失效訊號後，回到步驟402。若主要通道未發出通道失效訊號，則直接回到步驟402。

舉例說明，原先主要通道設定為第一光纖通道，此時若第一光纖通道發生訊號異常，微處理器電路將在步驟404的程序中，判斷收到第一通道失效訊號，並於步驟405中發出系統通道失效訊號。此時微處理器可根據程式設定，變更主要通道之設定為另一光纖通道，在此例中亦即第二光纖通道。此時於步驟402中，由於偵測主要通道之設定已被變更為另一光纖通道，因此執行步驟403之動作，即變更主要通道為另一光纖通道，例如控制第二切換模組，使設備端輸出埠接收第二電性接收訊號。由本例之說明可知，以第4圖所揭示之控制方法，搭配第3圖所揭示之光纖傳輸切換裝置之接收功能方塊，即可達成當主要通道由於外力或其他原因造成損毀時，系統可以即時地將傳輸通道轉換為目前的備用通道，並重新設定其為主要通道，而不致造成接收資料操作上的失效。

進一步說明，當主要通道已被變更為第二光纖通道，此時對於已發出第一通道失效訊號之第一光纖通道，可以有以下三種處理方式。第一，持續偵測第一通道失效訊號，一旦未偵測到第一通道失效訊號，表示第一光纖通道已經修復且可正常操作，此時微處理器自動變更主要通道之設定為第一光纖通道。第二，微處理器不主動變更主要通道之設定，由使用者手動切換主要通道之 設定，意即，當第一光纖通道經修復且可正常操作後，由使用者進行手動切換主要通道之設定為第一光纖通道。第三，持續以第二光纖通道為主要通道，待偵測到第二通道失效訊號，微處理器自動變更主要通道之設定為第一光纖通道。

第5圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200中，與發射功能相關之方塊示意圖。第一以及第二發射模組510、520為分別包含第2圖之光纖傳輸切換裝置200中之第一以及第二光學模組230、240、第一以及第二雷射驅動級電路250、260所形成之模組，係接收由第一切換模組290分別經由其第一輸出埠292以及其第二輸出埠293所輸出之第一電性發射訊號531以及第二電性發射訊號532，並轉換為光學訊號且分別輸出至第一以及第二光纖通道。第一以及第二發射模組510、520亦分別輸出第一發射模組失效訊號535以及第二發射模組失效訊號536予微控制器電路320，用以通知系統當第一以及第二發射模組510、520由於本身部份元件故障，而造成發射訊號產生異常之狀況，例如偵測到第一發射模組510中所發射的光學訊號能量持續過小，此時第一發射模組510即發出第一發射模組失效訊號535，以通知系統第一光纖通道異常之狀況，以利系統判斷而進行後續的反應，例如將用以傳輸光學訊號之主要通道設定變更為第二光纖通道之動作。

如第5圖所示，第一切換模組290如前所述，可以是一組單對雙式電路切換器，由設備端介面220上之第一切換控制接腳543或微控制器電路320控制，以切換設備端輸入埠221耦接於第一以及第二雷射驅動級電路250、260之輸入埠251、261的兩者之 一。例如當用以傳輸光學訊號之主要通道設定為第一光纖通道時，控制第一切換模組290使設備端輸入埠221耦接於第一雷射驅動級電路250之輸入埠251，而當用以傳輸光學訊號之主要通道設定為第二光纖通道時，控制第一切換模組290使設備端輸入埠221耦接於第二雷射驅動級電路260之輸入埠261。利用第一切換控制接腳543來控制第一切換模組290之切換的好處在於，其為硬體上的直接控制，因此反應速度較快。而以微控制器電路320發出訊號控制，需經過設備端介面220上控制匯流排223更改微控制器電路320內部之暫存器設定，再反應而發出控制訊號予第一切換模組290，因此相對而言反應速度較慢，但好處是可節省實體接腳的需求數。因此，何者為最佳的控制方法，端看系統在應用上的需求而定。另一方面，第一切換模組亦可以是一組電性訊號分歧器，用以將設備端輸入埠221同時耦接至該第一雷射驅動級電路250之輸入埠251以及該第二雷射驅動級電路260之輸入埠261，再藉由控制第一以及第二發射模組510、520之開啟或關閉，可控制同時發射光學訊號予第一以及第二光纖通道或發射予兩者之一。

如第5圖所示，微控制器電路320更包含發射模組失效訊號542、第一發射模組關閉訊號533、第二發射模組關閉訊號534之輸出埠，以及發射模組控制埠541之輸入埠。發射模組失效訊號542係用以指示發射模組是否正常工作，例如當主要通道設定為第一光纖通道，且第一發射模組510發生異常而發出第一發射模組失效訊號535予微控制器電路320時，發射模組失效訊號542即 發出對應之訊號。發射模組失效訊號542可耦接至設備端介面220之一實體接腳，用以即時地通知局端設備或是遠端用戶端設備發射模組失效的狀況。第一發射模組關閉訊號533以及第二發射模組關閉訊號534則用以分別控制第一以及第二發射模組510、520之開啟或關閉。發射模組控制埠541系利用硬體接腳直接分別控制第一以及第二發射模組510、520之開啟或關閉，例如其輸入微處理器並直接改變第一發射模組關閉訊號533以及第二發射模組關閉訊號534之訊號輸出。其優點為硬體上的直接控制，因此反應速度較快。

第6圖為本發明所揭示之一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於第5圖所述之發射功能。該控制方法包含如下步驟。

如步驟601所示，於啟始時，光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，包括載入各系統參數之設定值，例如載入前一次關機時之系統參數值。並設定第一光纖通道為主要通道，主要通道係用以傳輸載於光學訊號之資料。

如步驟602所示，偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道。若主要通道之設定已改變，則如步驟603所示，變更主要通道為另一光纖通道後，進行步驟604。若主要通道之設定未改變，則進行步驟604。例如原先設定第一光纖通道為主要通道，若此時由於微控制器電路偵測到第一通道失效訊號發出通道失效的指示，則改變設定第二光纖通道為主要通道系統。

如步驟604所示，偵測第一以及第二雷射驅動級電路之開啟與關閉設定是否已被改變。若設定已被改變，則如步驟605所示， 根據設定以開啟或關閉該第一以及第二雷射驅動級電路，並儲存設定，回到步驟602。若設定未被改變，則直接回到步驟602。

舉例說明，若第一切換模組係為一組電性訊號分歧器，亦即第一電性發射訊號以及第二電性發射訊號同時存在，且直接源自於設備端輸入埠之訊號。若原先主要通道設定為第一光纖通道，此時若第一發射模組失效訊號指示為異常，微處理器電路即根據其程式，改變主要通道之設定為第二光纖通道，並予步驟603執行動作，即變更主要通道為另一光纖通道，例如設定開啟第二雷射驅動級電路，以利用第二光纖通道發射光學訊號。而在步驟604與605中，則根據設定開啟或關閉第一以及第二雷射驅動級電路，其可能只開啟作為主要通道之一側，或是將兩者同時打開，端視系統在應用上的需求以及使用者的設定而決定。

舉另一例說明，若第一切換模組係為一組單對雙式電路切換器，且原先主要通道設定為第一光纖通道，此時若第一發射模組失效訊號指示訊號異常，微處理器電路即根據其程式，改變主要通道之設定為第二光纖通道，並予步驟603執行動作，即變更主要通道為另一光纖通道，例如控制第一切換模組，使設備端輸入埠耦接於第二雷射驅動級電路之輸入埠，且設定開啟第二雷射驅動級電路，以利用第二光纖通道發射光學訊號。而步驟604以及605之動作則與上一例相同。

由以上二例之說明可知，以第6圖所揭示之控制方法，搭配第5圖所揭示之光纖傳輸切換裝置之發射功能方塊，即可達成當作為主要通道一側之發射模組由於本身元件故障，而造成發射訊 號產生異常之狀況時，系統可以即時地將傳輸通道轉換為目前的備用通道，並重新設定其為主要通道，而不致造成傳輸資料操作上的失效。此外，系統可以根據設定同時開啟第一以及第二發射模組的功能，亦增加了本發明於系統應用上的彈性與功能擴充的可能性。

第7圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200所適用之小封裝可插拔光收發器模組700之機構爆炸圖。其中第一以及第二光學模組710、720即分別對應於第一以及第二光學模組230、240。第一以及第二雷射驅動級電路250、260、第一以及第二電性放大器電路270、280、第一以及第二切換模組290、310以及微控制器電路320係設置於電路基板730。設備端介面220則對應於第7圖之設備端介面740。設備端介面220所形成之連接器機構適用於小封裝可插拔光收發器多邊協議之規範。小封裝可插拔光收發器模組700更包含基座750以及保護殻760。其中基座750係供各個部件固定以及組合之用，亦用以供第一以及第二光纖通道插設並連接於第一以及第二光學模組710、720。保護殻760則用以提供內部元件之保護。

第8圖為小封裝可插拔光收發器模組700之機構組合後之形態。第8圖中更包含了第一光纖通道連接器810以及第二光纖通道連接器820。圖中所示之第一光纖通道連接器810尚未插設於小封裝可插拔光收發器模組700，而第二光纖通道連接器820則已插設於小封裝可插拔光收發器模組700。另外，小封裝可插拔光收發器模組700則以設備端介面220所形成之連接器插設於局端設備 或遠端用戶端設備。本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200所適用之小封裝可插拔光收發器模組700的好處在於，在相容於既有設備之連接器的機構設計之下，小封裝可插拔光收發器模組700更提供了一組額外的作為備用通道的傳輸模組，如此不但結省了收發器體積以及局端設備或遠端用戶端設備所需插孔數，作為備用通道的一側亦能支援數位診斷監測功能，使系統能即時地掌握部件或通道的狀況，而作出最佳化的控制。

第9圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置200所適用之光纖通訊網路900之示意圖。光纖通訊網路900可以是一種被動式光纖網路，包括局端設備910、遠端用戶端設備920、光纖傳輸切換裝置930、940、第一以及第二光纖通道950、960、局端第一雙向光學埠971、局端第二雙向光學埠972、用戶端第一雙向光學埠981、用戶端第二雙向光學埠982。其中光纖傳輸切換裝置930、940係本發明所揭示者，其形態可以是如第7圖、第8圖所示之小封裝可插拔光收發器模組。局端第一以及第二雙向光學埠971、972係用以將光纖傳輸切換裝置930分別連接於第一以及第二光纖通道950、960。用戶端第一以及第二雙向光學埠981、982則係用以將光纖傳輸切換裝置940分別連接於第一以及第二光纖通道950、960。

如第9圖所示，光纖通訊網路900之系統操作舉例說明如下。設定光纖傳輸裝置930、940分別將局端設備910以及遠端用戶端設備920之發射訊號同時輸出至第一以及第二光纖通道950、960，並起始設定第一光纖通道950為主要通道，光纖傳輸切換裝 置930、940係將由第一光纖通道950所接收至光學訊號轉換為電性訊號，並分別輸出至局端設備910以及遠端用戶端設備920以接收資料。此時若作為主要通道之第一光纖通道950由於外力或其他原因造成損毀，而導致光纖傳輸切換裝置930、940所接收到的光學訊號發生異常，光纖傳輸切換裝置930、940即立刻切換主要通道為第二光纖通道960，而由於第二光纖通道960已存在與第一光纖通道950相同之傳輸訊號，因此局端設備910以及遠端用戶端設備920可以立即進行資料接收，減少由於判斷通道異常並進行切換動作後，需重新發射光學訊號的時間所造成的資料損失量。但由於光學訊號需同時存在第一以及第二光纖通道950，因此系統整體功耗較大。

而在另一實施例中，光纖傳輸裝置930、940分別將局端設備910以及遠端用戶端設備920之發射訊號發射至設定為主要通道之光纖通道，作為備用通道之光纖通道則未發射光學訊號於其上。此時若主要通道由於外力或其他原因造成損毀，而導致光纖傳輸切換裝置930、940所接收到的光學訊號發生異常，光纖傳輸切換裝置930、940即立刻切換主要通道為另一光纖通道再進行傳輸。本實施例中，光學訊號在同一時間只存在第一以及第二光纖通道950、960兩者之一，因此系統整體功耗較前一個實施例要小。

本發明的功效在於，在相容於既有設備之連接器的機構設計之下，本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置更提供了一組額外的作為備用通道的傳輸模組，如此不但節省了收發器體積以及局端設備或遠端用戶端設備所需插孔數，作為備用通道的一側亦能支援 數位診斷監測功能，使系統能即時地掌握部件或通道的狀況，而作出最佳化的控制。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧光纖傳輸切換裝置

210‧‧‧通道端介面

211‧‧‧第一傳輸埠

212‧‧‧第二傳輸埠

220‧‧‧設備端介面

221‧‧‧設備端輸入埠

222‧‧‧設備端輸出埠

223‧‧‧控制匯流排

224‧‧‧第二切換控制接腳

225‧‧‧系統通道失效訊號

230‧‧‧第一光學模組

231、241‧‧‧雙向光學埠

232、242‧‧‧電性輸入埠

233、243‧‧‧電性輸出埠

240‧‧‧第二光學模組

250‧‧‧第一雷射驅動級電路

251、261、271、281、291‧‧‧輸入埠

252、262、272、282、313‧‧‧輸出埠

260‧‧‧第二雷射驅動級電路

270‧‧‧第一電性放大器電路

280‧‧‧第二電性放大器電路

290‧‧‧第一切換模組

292‧‧‧第一輸出埠

293‧‧‧第二輸出埠

310‧‧‧第二切換模組

311‧‧‧第一輸入埠

312‧‧‧第二輸入埠

320‧‧‧微控制器電路

330‧‧‧第一接收模組

340‧‧‧第二接收模組

351‧‧‧第一電性接收訊號

352‧‧‧第二電性接收訊號

353‧‧‧第一通道失效訊號

354‧‧‧第二通道失效訊號

355‧‧‧第一數位診斷監測訊號

356‧‧‧第二數位診斷監測訊號

510‧‧‧第一發射模組

520‧‧‧第二發射模組

531‧‧‧第一電性發射訊號

532‧‧‧第二電性發射訊號

533‧‧‧第一發射模組關閉訊號

534‧‧‧第二發射模組關閉訊號

535‧‧‧第一發射模組失效訊號

536‧‧‧第二發射模組失效訊號

541‧‧‧發射模組控制埠

542‧‧‧發射模組失效訊號

543‧‧‧第一切換控制接腳

700‧‧‧小封裝可插拔光收發器模組

710‧‧‧第一光學模組

720‧‧‧第二光學模組

730‧‧‧電路基板

740‧‧‧設備端介面

750‧‧‧基座

760‧‧‧保護殻

810‧‧‧第一光纖通道連接器

820‧‧‧第二光纖通道連接器

900‧‧‧光纖通訊網路

910‧‧‧局端設備

920‧‧‧遠端用戶端設備

930、940‧‧‧光纖傳輸裝置

950‧‧‧第一光纖通道

960‧‧‧第二光纖通道

971‧‧‧局端第一雙向光學埠

972‧‧‧局端第二雙向光學埠

981‧‧‧用戶端第一雙向光學埠

982‧‧‧用戶端第二雙向光學埠

第1圖為習知之光纖傳輸切換裝置之方塊示意圖。

第2圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置之方塊示意圖。

第3圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置中，與接收功能相關之方塊示意圖。

第4圖為本發明所揭示之一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於第3圖所述之接收功能。

第5圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置中，與發射功能相關之方塊示意圖。

第6圖為本發明所揭示之一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於第5圖所述之發射功能。

第7圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置所適用之小封裝可插拔光收發器模組之機構爆炸圖。

第8圖為第7圖所示之小封裝可插拔光收發器模組之機構組合後之形態。

第9圖為本發明所揭示之光纖傳輸切換裝置所適用之光纖通訊網 路之示意圖。

200‧‧‧光纖傳輸切換裝置

260‧‧‧第二雷射驅動級電路

210‧‧‧通道端介面

270‧‧‧第一電性放大器電路

211‧‧‧第一傳輸埠

280‧‧‧第二電性放大器電路

212‧‧‧第二傳輸埠

290‧‧‧第一切換模組

220‧‧‧設備端介面

292‧‧‧第一輸出埠

221‧‧‧設備端輸入埠

293‧‧‧第二輸出埠

222‧‧‧設備端輸出埠

310‧‧‧第二切換模組

223‧‧‧控制匯流排

311‧‧‧第一輸入埠

230‧‧‧第一光學模組

312‧‧‧第二輸入埠

240‧‧‧第二光學模組

320‧‧‧微控制器電路

250‧‧‧第一雷射驅動級電路

231、241‧‧‧雙向光學埠

232、242‧‧‧電性輸入埠

233、243‧‧‧電性輸出埠

251、261、271、281、291‧‧‧輸入埠

252、262、272、282、313‧‧‧輸出埠

Claims (9)

1. 一種光纖傳輸切換裝置，適用於一光纖通訊網路系統，該光纖傳輸切換裝置包含：一通道端介面，具有20根接腳，其中包括一第一傳輸埠以及一第二傳輸埠；一設備端介面，具有一設備端輸入埠以及一設備端輸出埠；一第一光學模組，包含一雙向光學埠耦接於該第一傳輸埠、一電性輸出埠、一電性輸入埠、一雷射二極體以及一光偵測器，其中該雷射二極體係用以將該電性輸入埠輸入之電性訊號轉換為光學訊號，並由該雙向光學埠輸出，該光偵測器係用以將該雙向光學埠輸入之光學訊號轉換為電性訊號，並由該電性輸出埠輸出；一第二光學模組，包含一雙向光學埠耦接於該第二傳輸埠、一電性輸出埠、一電性輸入埠、一雷射二極體以及一光偵測器，其中該雷射二極體係用以將該電性輸入埠輸入之電性訊號轉換為光學訊號，並由該雙向光學埠輸出，該光偵測器係用以該雙向光學埠輸入之光學訊號轉換為電性訊號，並由該電性輸出埠輸出；一第一雷射驅動級電路，包含一輸入埠以及一輸出埠，其中該輸出埠耦接於該第一光學模組之電性輸入埠； 一第二雷射驅動級電路，包含一輸入埠以及一輸出埠，其中該輸出埠耦接於該第二光學模組之電性輸入埠；一第一電性放大器電路，包含一輸入埠以及一輸出埠，其中該輸入埠耦接於該第一光學模組之電性輸出埠；一第二電性放大器電路，包含一輸入埠以及一輸出埠，其中該輸入埠耦接於該第二光學模組之電性輸出埠；一第一切換模組，包含一輸入埠、一第一輸出埠以及一第二輸出埠，其中該輸入埠耦接於該設備端輸入埠，該第一輸出埠耦接於該第一雷射驅動級電路之輸入埠，該第二輸出埠耦接於該第二雷射驅動級電路之輸入埠；以及一第二切換模組，包含一第一輸入埠、一第二輸入埠以及一輸出埠，其中該第一輸入埠耦接於該第一電性放大器電路之輸出埠，該第二輸入埠耦接於該第二電性放大器電路之輸出埠，該輸出埠耦接於該設備端輸出埠；其中，該光纖傳輸切換裝置整合於一小封裝可插拔光收發器模組之中，且該設備端介面適用於小封裝可插拔光收發器多邊協議之規範；當該第一傳輸埠上之光學訊號正常，該設備端輸出埠之電性訊號係由該第一傳輸埠上所接收之光學訊號轉換而得；當該第一傳輸埠上之光學訊號異常，該設備端輸出埠之電性訊號係由該第二傳輸埠上所接收之光學訊號轉換而得。
2. 如請求項1所述之光纖傳輸切換裝置，其中該光纖網路系統係為一被動式光纖網路系統。
3. 如請求項1所述之光纖傳輸切換裝置，更包含一微控制器電路，耦接於第一光學模組以及第二光學模組，以支援數位診斷監測之功能。
4. 如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第二切換模組係為一雙對單式電路切換器，係由該設備端介面上之一第二切換控制接腳或該微控制器電路控制，以切換設備端輸出埠耦接至該第一電性放大器電路之輸出埠與該第二電性放大器電路之輸出埠的兩者之一。
5. 如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第一切換模組係為一單對雙式電路切換器，係由該設備端介面上之一第一切換控制接腳或該微控制器電路控制切換，當該第一傳輸埠上之光學訊號正常，切換設備端輸入埠耦接至該第一雷射驅動級電路之輸入埠，而當該第一傳輸埠上之光學訊號異常，則切換設備端輸入埠耦接至該第二雷射驅動級電路之輸入埠。
6. 如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第一切換模組係為一電性訊號分歧器，用以將設備端輸入埠同時耦接至該第一雷射驅動級電路之輸入埠以及該第二雷射驅動級電路之輸入埠，且該微控制器電路係分別控制該第一雷射驅動級電路以及該第二雷射驅動級電路之開啟與關閉，用以將光學訊號由該第 一傳輸埠與該第二傳輸埠的兩者之一輸出或同時輸出。
7. 一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第一以及第二光學模組更分別包含第一通道失效訊號以及第二通道失效訊號，用以指示分別插設於該第一傳輸埠以及該第二傳輸埠之一第一光纖通道以及一第二光纖通道是否正常工作，且微控制器更包含一系統通道失效訊號，用以指示主要通道是否正常工作，該控制方法之步驟包含：光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，設定第一光纖通道為主要通道，用以傳輸載於光學訊號之資料；偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道，若主要通道之設定已改變，則變更主要通道為另一光纖通道並進行下一步驟，若主要通道之設定未改變，則直接進行下一步驟；以及偵測主要通道是否發出通道失效訊號，若主要通道發出通道失效訊號，則微處理器輸出系統通道失效訊號並回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若主要通道未發出通道失效訊號，則直接回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，且若主要通道為該第二光纖通道，且未偵測到該第一通道失效訊號，則微處理器變更主要通道之設定為該第一光纖通道。
8. 一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第一以及第二光學模組更分別包含第一通道失效訊號以及第二通道失效訊號，用以指示分別插設於該第一傳輸埠以及該第二傳輸埠之一第一光纖通道以及一第二光纖通道是否正常工作，且微控制器更包含一系統通道失效訊號，用以指示主要通道是否正常工作，該控制方法之步驟包含：光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，設定第一光纖通道為主要通道，用以傳輸載於光學訊號之資料；偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道，若主要通道之設定已改變，則變更主要通道為另一光纖通道並進行下一步驟，若主要通道之設定未改變，則直接進行下一步驟；以及偵測主要通道是否發出通道失效訊號，若主要通道發出通道失效訊號，則微處理器輸出系統通道失效訊號並回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若主要通道未發出通道失效訊號，則直接回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若主要通道為該第二光纖通道，則微處理器不主動變更主要通道之設定。
9. 一種光纖傳輸切換裝置之控制方法，適用於如請求項3所述之光纖傳輸切換裝置，其中該第一以及第二光學模組更分別包含 第一通道失效訊號以及第二通道失效訊號，用以指示分別插設於該第一傳輸埠以及該第二傳輸埠之一第一光纖通道以及一第二光纖通道是否正常工作，且微控制器更包含一系統通道失效訊號，用以指示主要通道是否正常工作，該控制方法之步驟包含：光纖傳輸切換裝置進行電力開啟重置，設定第一光纖通道為主要通道，用以傳輸載於光學訊號之資料；偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道，若主要通道之設定已改變，則變更主要通道為另一光纖通道並進行下一步驟，若主要通道之設定未改變，則直接進行下一步驟；以及偵測主要通道是否發出通道失效訊號，若主要通道發出通道失效訊號，則微處理器輸出系統通道失效訊號並回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，若主要通道未發出通道失效訊號，則直接回到偵測主要通道之設定是否已被變更為另一光纖通道之步驟，其中主要通道之設定係由該設備端介面上之一第二切換控制接腳控制或由該微控制器電路控制。