TWI520509B - 環型都會光纖網路資源系統 - Google Patents

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環型都會光纖網路資源系統
本發明係關於環型都會光纖網路(Metro-WDM-Ring Network)之各式寬頻訊務封包、與其訊源與目的地需求，設計一具資源最佳化配置機制，達到系統成本最佳化目標。
傳統都會光纖網路多由同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy，簡稱：SDH)以及分波多工(Wavelength Division Multiplexing，簡稱：WDM)光纖網路來負責物理層(Physical Layer)與資料鍊結層(Data Link Layer)傳輸訊務，拓樸架構多為環狀，然而現代寬頻服務，除傳統點對點型通訊服務，另外如隨選視訊(Video on Demand，簡稱：VoD)、多媒體隨選視訊(Multimedia on Demand，簡稱：MoD)、多媒體通訊，視訊會議等…各類視訊型服務，則是點對多點(Point-to-Mutli-Point，P2MP)的群播訊務形式；且傳統同步光纖/同步數位階層(Synchronous Optical Networking/Synchronous Digital Hierarchy，簡稱：SONET/SDH)網路多以點對點封包(unicast)之傳送，但由於群播訊務類之服務，是要將服務封包由一端同時播送至多個用戶端(其可能是群播如電視節目，或是單播(unicast)許多組頻道給不同用戶)，因此需建立群播傳遞鍊路(於環型光纖網路)之路徑(path)與光波長指配，若採用大量光波轉換器與光放大器，將使得整體成本增高。
為此，申請人之前案台灣申請第100149414號，專利名稱：「優先權功能之視訊封包彙集機制」，透過彙集與光通道指配、電介面層彙集、光通道層彙集與光纖實體層彙集等設計，完成總體彙集與環型都會光纖網路之光通道指配方案。其中，將用戶訊務封包類型分成三種(語音/視訊/數據)高低優先權，並提供QoS優先權等級設計功能，依據訊務量之封包大小於電介面層彙集，此層採用同步數位階層的虛擬聯組(SDH Virtual Concatenation Group，簡稱：SDH VCG)模式；其次依據訊務之訊源與目的地需求，進行訊源整合、目的地整合與光通道路由搜尋選擇指配，最後於光纖實體層再進行一次光波長彙集，節省光纖網路實體路由。
而，美國專利第7715716號，專利名稱：「Methods and apparatus for optimizing utilization in reconfigurable optical add-drop mulitplexer based ring network」，以及美國專利第7660525號，專利名稱：「Methods and apparatus for optimizing utilization in a ring network」兩件先前案件皆為同一申請人提出，該方法使用實際之處理器(processor)，主要應用於電路(circuit)，於第一層電路與第二層電路之轉換(transition)，使用鄉村郵務員問題(country mail carrier problem，簡稱：ORPP)方法，能夠使用最少之電路(minimum set of circuit)。
由此可見，環型都會光纖網路面對此類訊務需求，可能面臨網路頻寬、光送收器與光波長不足之窘境；因此如何降低系統成本，需進行使用最少傳輸光波長、具備最大傳輸頻寬、最短傳輸路徑與使用最少光傳輸接收模組(transceiver)之資源參數配置，進一步藉由資源組合最佳化配置，再降低系統成本係目前業界一項重要的課題。
本案發明人鑑於上述習用環型都會光纖網路所衍生的各項缺點，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環型都會光纖網路資源系統。
本發明之目的即在於提供一種環型都會光纖網路資源系統，係由能找出最短傳輸距離、最佳光通道指配、最大電介面層訊務彙集等功能所組成，可應用於環型都會光纖網路(Metro-WDM-Ring Network)之群播(multicast)與單播(unicast)訊務。
本發明之次一目的係在於提供一種環型都會光纖網路資源系統，依據用戶訊務需求(包括訊務量大小與訊源目的地)，快速搜尋出最佳網路傳遞路徑與光通道指配方案，並可降低光纖網路系統建置與頻寬資源耗用，並能達到網路之最大訊務傳輸量效果。
可達成上述發明目的之環型都會光纖網路資源系統，包括有N個光塞取多工機(add/drop multiplexing，簡稱：ADM)設備，相鄰的光塞取多工機設備彼此以L芯光纖相連，每芯光纖可容納W個光波長，每個光塞取多工機設備採用被動式光纖網路(Passive Optical Network，PON)介面銜接n個FTTx接取網路；多個FTTx(Fiber To The x)接取網路，每個FTTx接取網路採用1：M光分歧器之PON系統，銜接M個用戶光終端單元(Optical Network Unit，簡稱：ONU)，該用戶光終端單元可將來自於用戶之封包儲存於該用戶光終端單元相對應之佇列(Queue)中，傳送時則依照進入佇列的先後順序，採先進先出(first-in-first-out,FIFO)方式傳送封包，直到佇列清空。
其中，光塞取多工機設備以霍普菲爾類神經網路(Hopfield Neural Network)技術為基礎，以改良式霍普菲爾類神經網路模型分別找出光送收器的最少使用數量、使用最少光波長數量、傳送唯一性、最短路徑之光通道方向性選擇、彙集最大訊務封包量及訊務唯一性，而改良式霍普菲爾類神經網路模型的條件函式如下：
(1)ADM節點配備m光發射器與m光接收器。
(2)任何一段光纖鏈結所通過之光波長總數為W.
(3)傳送唯一性：任何訊務需求T(t,r)僅能由唯一光通道傳送
(4)光通道方向性選擇：針對任一方向，強迫選擇一最佳路徑之方向
光通道最大頻寬限制C：任一通道與鏈結之總頻寬不超過C與W*C.
訊務唯一性：任何能被傳送之訊務只能選擇一光通道傳送
其中各參數的定義如下：N：為1,2,…,N的正整數，表示在環型都會光纖網路資源系統中的第N個 節點的塞取多工機(={1,2,…,N}denote a set of N ADM nodes distributed in a bi-directional ring network)。
V：霍普菲爾類神經網路類神經網路指示器(HNN neural network indictor)參數
T(t,r)：對應訊務由t傳送至r(Denote a traffic request from source node t to destination node r,which could be unicast request T U (t,r)or multicast request T M (t,{D r }),t≠r,1≦t,r≦N.)
P(i,j)：指光路由從i送至j
w：指使用何種光波長(={λ 1,...,λ W }denote wavelengths on each fiber link,where λ 0 is used as control wavelength)
L：指經過哪些節點路徑
m：指在每個光塞取多工機的可重構光波塞取所接收的各光源(Number of fixed lasers and receivers on each RWADM module of ADM node)
G A ：V t,i,j,r,λ,l ,的光纖鏈結集合，定義G A ≡{l=L n | n=i+1,...,j,when i<j； n=j+1,...,i,when i>j}；以及定義G B ≡{l=L n | n=1,...,N+1}-G A.
V t,i,j,r,λ,l ：本案定義之虛擬指標，其值為1時表示訊務需求T(t,r)由P ij 使用光波長λ傳輸經過l光纖鏈結
⊕：運算子，定義為n⊕i≡i+[(n+N+1-i)mod(N+1)]
最後總能量(Energy)成本函數為(1)~(6)的單項條件函式加總，然後依據李雅普諾夫穩定性理論之相關證明，總能量(Energy)成本函數可依據網路限制條件(network constraints)找出最小成本解，亦即網路之最大訊務傳輸量效果的最佳資源配置。
其中，該光塞取多工機設備由可重構光波塞取模組銜接光耦 合器，透過控制模組執行光通道信號交接，送至電塞取多工機，再由光送收器，將信號傳送給FTTx接取網路之用戶光終端單元。
其中，該光塞取多工機設備共有L個可重構光波塞取模組，每個可重構光波塞取模組的第一芯光纖輸出連接至第一個光耦合器，每個可重構光波塞取模組的第二芯光纖輸出連接至第二個光耦合器，以此類推，因此能同時處理L組單播與群播訊務之光通道交接。
其中，該可重構光波塞取模組銜接光耦合器，共同組成交錯式連接結構；另外該可重構光波塞取模組與電塞取多工機銜接，執行光通道信號的加入與離開；並用一1：L光分歧器複製出L份光通道信號，前(L-1)個複製光信號分別進入(L-1)個動態頻道等化器，執行光通道信號之繼續傳送或阻擋；第L個複製光信號再進入一1：(m+1)光分歧器，其第一個再複製光信號會送入第L個動態光通道等化器，剩下m個再複製光信號則分別進入光濾波接收器，然後轉換成電介面訊號，送至電塞取多工機執行光通道信號的上載/下載資料處理。
其中，該光耦合器為被動元件，可耦合光通道信號，共同與可重構光波塞取模組銜接組成交錯式連接結構，共同執行光通道交接。
其中，該光送收器執行光通道信號之光電轉換功能，採用超高速乙太介面與電塞取多工機連接，以及採用PON介面銜接FTTx接取網路；該光送收器將電塞取多工機下載的訊務轉成光信號，送至FTTx接取網路；並將經由FTTx接取網路來之用戶光通道訊務終結，然後轉成電訊號上傳至電塞取多工機。
其中，該控制模組提供整體網路之網管控制、同步訊號功 能、光路徑選擇與光通道指配，以及其他所需之必要網管功能；控制模組對光通道的利用，係保留第一芯光纖與第一光波長為預置廣播信號通道。光纖環路上之各個光塞取多工機設備的控制模組，均必須對廣播信號通道作適當回應，其信號規約可為開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First OSPF)，也可利用SDH的內建通道等。
其中，若新加入之ADM因為第一光纖與第一波長，無法取得光纖環路上之光塞取多工機設備之信號通信，可以嘗試第二光纖與第一波長，依此類推。當光纖環路上之控制模組的信號通信得到其他控制模組已知訊務的資訊時，將此已知訊務的資訊，傳給本身電光塞取多工機設備，進行封包式或電路式訊務光纖與訊務波長的訊務擷取，達到光纖環路上所有之光塞取多工機設備互相通信的目的。因此光纖環路上光塞取多工機設備的FTTx之用戶光終端單元與其他光塞取多工機設備的FTTx之用戶光終端單元將可進行無障礙的通信。
其中，該電塞取多工機執行用戶訊務之彙集與塞取，先將用戶IP封包資訊轉換成對應之低速率SDH封包(如E1等)，再將此低速率之SDH封包訊務，依據本彙集機制整合彙集成高速率(如STM-1等)之SDH VCG包裝，形成電介面層彙集。
1‧‧‧光塞取多工機設備(ADM)
11‧‧‧可重構光波塞取模組(MC-RWADM)
111‧‧‧光放大器(OA)
112‧‧‧1：L光分歧器(SL)
113‧‧‧動態光通道等化器(DCE)
114‧‧‧1：(m+1)光分歧器(Sm)
115‧‧‧光濾波接收器(WDM Filter1~WDM Filterm)
12‧‧‧光耦合器(C1~CL)
13‧‧‧光送收器(Optical Transciver1~ Optical Transciver ni )
14‧‧‧控制模組(CNTL)
15‧‧‧電塞取多工機(Electrical Add/Drop Multiplexer)
2‧‧‧FTTx接取網路(1st FTTx network~n i th FTTx network)
3‧‧‧用戶光終端單元(ONU)
31‧‧‧神經元(neuron1~neuron1n)
圖一為本發明之環型都會光纖網路系統架構圖；圖二為本發明之ADM功能架構圖；圖三為本發明之可重構光波塞取模組架構圖；以及 圖四為本發明之Discrete HNN最佳資源配置機制架構圖。
請參閱圖一，本發明所提供之環型都會光纖網路系統主要包括：N個光塞取多工機設備1，相鄰的光塞取多工機設備1彼此以L芯光纖相連，每芯光纖可容納W個光波長，每個光塞取多工機設備1採用被動式光纖網路(Passive Optical Network，PON)介面銜接n個FTTx(Fiber To The x)接取網路2，Fiber To The x所指的是光纖到某一目的地，例如：光纖到大樓(Fiber To the Building，簡稱：FTTB)、光纖到府(Fiber To the Home，簡稱：FTTH)或光纖到房屋(Fiber to the premises，簡稱：FTTP)…等；多個FTTx接取網路2，每個FTTx接取網路2採用1：M光分歧器之PON系統，銜接M個用戶光終端單元3(Optical Network Unit,ONU)；多個用戶光終端單元3，該用戶光終端單元3可將來自於用戶之封包儲存於該用戶光終端單元3相對應之佇列(Queue)中，傳送時則依照進入佇列的先後順序，採先進先出(first-in-first-out,FIFO)方式傳送封包，直到佇列清空。
請參閱圖二，為本發明之光塞取多工機設備的功能架構圖，光塞取多工機設備1包括一組可重構光波塞取(multicast-capable reconfigurable wavelength add/drop multiplexer,MC-RWADM)模組11；銜接至少一組光耦合器12(Optical Coupler)；一個處理電介面功能之電塞取多工機15(Electronic-ADM)與執行光電轉換之光送收器13(Optical transceiver)，以及控制模組14(在圖二標示為：CNTL)。
在本發明中，該可重構光波塞取模組11銜接至少一組光耦合器12，共同組成交錯式連接(cross-connect)結構；一部光塞取多工機設備1共有L個可重構光波塞取模組11，每個可重構光波塞取模組11的第一芯光纖輸出連接至第一個光耦合器12，每個可重構光波塞取模組11的第二芯光纖輸出連接至第二個光耦合器12，以此類推，因此能同時處理L組單播與群播訊務之光通道交接(optical cross-connect)，形成光纖實體層彙集；另外該可重構光波塞取模組11與電塞取多工機15銜接，執行光通道信號的加入(add)與離開(drop)；該光耦合器12為被動元件，可耦合光通道信號，共同與可重構光波塞取模組11銜接組成交錯式連接結構，共同執行光通道交接，形成光纖實體層彙集；該光送收器13執行光通道信號之光電轉換功能，採用超高速乙太(Gigabit Ethernet,GE)介面與電塞取多工機15連接，以及採用被動式光纖網路(Passive Optical Network，PON)介面銜接FTTx接取網路2；該光送收器13將電塞取多工機15下載(drop)的訊務轉成光信號，送至FTTx接取網路2；並將經由FTTx接取網路2來之用戶光通道訊務終結(terminated)，然後轉成電訊號上傳(add)至電塞取多工機15；該控制模組14提供整體網路之網管控制、同步訊號功能、光路徑選擇與光通道指配，以及其他所需之必要網管功能；本控制模組對光通道的利用，係保留第一芯光纖與第一光波長為預置廣播信號通道。光纖環路L上之各個控制模組，均必須對廣播信號通道作適當回應，其信號規約可為開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First，簡稱：OSPF)，也可利用 同步數位階層(Synchronous Digital Hierarchy，簡稱：SDH)光纖網路的內建通道(in-band channel)等。若新加入之光塞取多工機設備因為第一光纖與第一波長，無法取得光纖環路L上之光塞取多工機設備之信號通信，可以嘗試第二光纖與第一波長，依此類推。當光纖環路L上之光塞取多工機設備的控制模組之信號通信得到其他光塞取多工機設備的控制模組已知訊務的資訊時，將此已知訊務的資訊，傳給本身電光塞取多工機設備15，進行封包式或電路式訊務光纖與訊務波長的訊務擷取，達到光纖環路L上所有之光塞取多工機設備互相通信的目的。因此光纖環路L上光塞取多工機設備的FTTX網路之用戶光終端單元(ONU)與其他光塞取多工機設備的FTTx網路之用戶光終端單元(ONU)將可進行無障礙的通信。
該電塞取多工機15執行用戶訊務之彙集與塞取，先將用戶IP封包資訊轉換成對應之低速率SDH封包(如E1等)，再將此低速率之SDH封包訊務，依據本彙集機制整合彙集成高速率(如STM-1等)之SDH VCG包裝，形成電介面層彙集。
請參閱圖三，為本發明之可重構光波塞取模組11的模組架構圖，包括一光放大器111(Optical Amplifier,OA)，一1：L光分歧器112(SL)，一動態光通道等化器113(dynamic channel equalizer,DCE)，一1：(m+1)光分歧器114(Sm)，一光濾波接收器115與一光耦合器12。
在本發明中，一光放大器111(Optical Amplifier,OA)，該光放大器111將進入/離開可重構光波塞取模組11的光通道訊號，提昇其光信號強度；該1：L光分歧器112能分配出L份複製光通道信號，而1：L光 分歧器112分配出的前(L-1)個複製光信號會分別進入(L-1)個動態頻道等化器113，1：L光分歧器112分配出之第L個複製光信號則會進入1：(m+1)光分歧器114；該動態光通道等化器113能執行光通道信號之繼續傳送或阻擋功能；該1：(m+1)光分歧器114將其第一個分配之後的再複製光信號送入第L個動態光通道等化器113，剩下m個分配之後的再複製光信號則分別進入光濾波接收器115，然後轉換成電介面訊號，送至電塞取多工機15，執行電信號的上載/下載(add/drop)資料處理。
該光濾波接收器115可接收來自於1：(m+1)光分歧器114的光通道信號，並依據該光通道信號之光波長範圍進行濾波與終接(terminated)。
請參閱圖四，為本發明之利用一霍普菲爾類神經網路類神經網路(Hopfield Neural Network，簡稱：HNN)技術，搜尋出最佳資源配置方案解，有關HNN技術，大致說明如下：霍普菲爾類神經網路(Hopfield Neural Network)模型是1982年美國物理學家Hopfield發表論文(Hopfield,J.J.,Tank,D.,(1985).Neural computation of decisions in optimization problems.Biol.Cybern.,52,141-152.)提出，是一種互相連接的網路模型，由於有效地解決了數學上著名的”旅行推銷員問題(Traveling Sales Problem)”問題(為NP-Complete)組合最佳化問題，成為類神經網路最常應用之機制。
本發明使用改良式霍普菲爾類神經網路模型應用其快速收斂特性，能快速搜尋到最佳解，作為環型都會光纖網路資源最佳化配置之最佳解，。如圖四所示，基本的霍普菲爾類神經網路模型，說明如下：(1)HNN 是一種單層(single-layer)迴授型類神經網路，神經元31之間採對稱性互連，神經元31之間的連結(link weight)更新採序列式，神經元31的值為+1或-1(有可為+1或0)，加總後由一門檻值(threshold)θj來決定神經元的值，但需要提供原始外部輸入值(initial input)Ij，啟動後新的產出值Vj會成為迴授之新一代輸入值，經由一對稱性矩陣Wij,i=1,2,...,n,i≠j，Wij=0與Wij=Wｊｉ，如此神經元一個一個不斷序列更新，直到獲得穩態最佳解(即不再收斂)，更新的公式為：
k表示第k個循環更新。
而整個HNN模型主要藉由一能量(Energy)函數達成收斂：E=-(1/2)Σ ΣW ij V i V j +Σθ i V i -ΣI i V i
此能量函數已被李雅普諾夫穩定性理論(Lyapunov stability theorem，C.T. Lin and C.S.G.Lee,“Neural Fuzzy Systems：A Neuro-Fuzzy Synergism to Intelligent Systems“,Prentice Hall,1996.)證明為可收斂至穩態並得到絕對最小解。而環型都會光纖網路之網路資源最佳化配置屬於NP-complete問題，因此將系統條件改寫成改良式霍普菲爾類神經網路，其條件函式如下：：
(1)使用最少光收發器，由於系統各個ADM node只編制m收發器，為掌握資源最大利用度，需依據訊源目的地找出最佳使用數目.
(2)步驟二：使用最少光波長數量，任何一段光纖鏈結所通過之光波長總數為W.
(3)步驟三：傳送唯一性：任何訊務需求T(t,r)僅能由唯一光通道傳送.
(4)步驟四：最短路徑之光通道方向性選擇，針對任一方向，強迫選擇一最佳路徑之方向
(5)步驟五：彙集最大訊務封包量，由於光通道最大頻寬限制C，因此任一通道之總頻寬不超過C.
(6)步驟六：訊務唯一性：任何能被傳送之訊務只能選擇一光通道傳送
其中，上述公式(1)~(6)的各參數的定義如下：N：為1,2,…,N的正整數，表示在環型都會光纖網路資源系統中的第N個節點的塞取多工機(={1,2,…,N}denote a set of N ADM nodes distributed in a bi-directional ring network)。
V：霍普菲爾類神經網路類神經網路指示器(HNN neural network indictor)參數
T(t,r)：對應訊務由t傳送至r(T U (t,r)or multicast request T M (t, {D r }),t≠r,1≦t,r≦N.)
P(i,j)：指光路由從i送至j
w：指使用何種光波長(={λ 1,...,λ W }
L：指經過哪些節點路徑
m：指在每個光塞取多工機的可重構光波塞取所接收的各光源
G A ：V t,i,j,r,λ,l ,的光纖鏈結集合，定義G A ≡{l=L n | n=i+1,...,j,when i<j；n=j+1,...,i,when i>j}；以及定義G B ≡{l=L n | n=1,...,N+1}-G A.
V t,i,j,r,λ,l ：本案定義之虛擬指標，其值為1時表示訊務需求T(t,r)由P ij 使用光波長λ傳輸經過l光纖鏈結
⊕：運算子，定義為n⊕i≡i+[(n+N+1-i)mod(N+1)]
最後總能量(Energy)成本函數為(1)~(6)的單項條件函式加總，然後依據李雅普諾夫穩定性理論之相關證明，本總能量(Energy)成本函數可依據網路限制條件(network constraints)找出最小成本解，亦即最佳資源配置解。
本發明所提供之環型都會光纖網路資源系統，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.本發明之整體網路架構並未使用任何光波轉換器。
2.本發明可達到縮減都會光纖網路群播訊務之整體傳遞訊務總量，以及由於具備光纖網路架構之下載並續傳功能優點，能同時達成減少複合訊務量與提昇傳輸頻寬效率。
3.本發明能同時提供以下系統限制條件之最佳資源配置方案：a.可彙集最大封包訊務(max.transmission)；b.可建立最少傳輸光波長(min.wavelengths)；c.可使用最少光傳輸接收模組(min.transceivers)；d.可建立封包最短路徑傳輸(shortest path)；e.可同時達成a,b,c,d組合之資源最佳化配置參數。
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，本案不但在空間型態上確屬創新，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。
1‧‧‧光塞取多工機設備
2‧‧‧FTTx接取網路
3‧‧‧用戶光終端單元

Claims (8)

  1. 一種環型都會光纖網路資源系統，包含：M個用戶光終端單元；多個FTTx接取網路，各該FTTx接取網路利用1：M光分歧器銜接各該用戶光終端單元；以及N個光塞取多工機設備，相鄰的光塞取多工機設備彼此以L芯光纖相連，每芯光纖可容納W個光波長，且各該光塞取多工機設備利用被動式光纖網路介面銜接各該FTTx接取網路，且各該光塞取多工機設備包括：L個光耦合器；L個可重構光波塞取模組，各該可重構光波塞取模組與各該光耦合器共同組成交錯式連接結構，處理L組單播與群播訊務之光通道交接；一電塞取多工機，係連接該可重構光波塞取模組，執行光通道信號的上載/下載資料處理；一控制模組，係連接電塞取多工機，該控制模組執行光通道信號交接，送至該電塞取多工機；及複數個光送收器，該光送收器執行光通道信號之光電轉換功能，並連接在電塞取多工機與FTTx接取網路之間，且各該光送收器將該電塞取多工機下載的訊務轉成光信號，送至各該FTTx接取網路，並將經由各該FTTx接取網路來自用戶光通道訊務終結，然後轉成電訊號上傳至各該電塞取多工機；其中各該光塞取多工機設備以改良式霍普菲爾類神經網路模型分別找 出光送收器的最少使用數量、使用最少光波長數量、傳送唯一性、最短路徑之光通道方向性選擇、彙集最大訊務封包量及訊務唯一性，而改良式霍普菲爾類神經網路模型的條件函式如下： 其中各參數的定義如下：N：為1,2,…,N的正整數，表示在環型都會光纖網路資源系統中的第N個節點的塞取多工機(={1,2,…,N})V：霍普菲爾類神經網路類神經網路指示器(HNN neural network indictor)參數T(t,r)：對應訊務由t傳送至r P(i,j)：指光路由從i送至j w：指使用何種光波長(={λ 1,...,λ W })L：指經過哪些節點路徑m：指在每個光塞取多工機的可重構光波塞取所接收的各光源 G A ：V t,i,j,r,λ,l ,的光纖鏈結集合，定義G A ≡{l=L n | n=i+1,...,j,when i<j；n=j+1,...,i,when i>j}；以及定義G B ≡{l=L n | n=1,...,N+1}-G A. V t,i,j,r,λ,l ：本案定義之虛擬指標，其值為1時表示訊務需求T(t,r)由P ij 使用光波長λ傳輸經過l光纖鏈結⊕：運算子，定義為n⊕i≡i+[(n+N+1-i)mod(N+1)]最後總能量成本函數為公式(1)~(6)的單項條件函式加總，然後依據李雅普諾夫穩定性理論之證明，總能量成本函數可依據網路限制條件找出最小成本解。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中各該可重構光波塞取模組使用一1：L光分歧器複製出L份光通道信號，前(L-1)個複製光信號分別進入(L-1)個動態頻道等化器，執行光通道信號之繼續傳送或阻擋；第L個複製光信號再進入一1：(m+1)光分歧器，其第一個再複製光信號會送入第L個動態光通道等化器，剩下m個再複製光信號則分別進入光濾波接收器，然後轉換成電介面訊號，送至電塞取多工機執行光通道信號的上載/下載資料處理。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中該控制模組提供整體網路之網管控制、同步訊號功能、光路徑選擇與光通道指配。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中該控制模組對光通道的利用，係保留第一芯光纖與第一光波長為預置廣播信號通道。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中各該控制模組均必須對廣播信號通道作適當回應，其信號規約可為開放式最短路徑優先，也可利用同步數位階層光纖網路的內建通道。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中當該環型都會光纖網路新加入之光塞取多工機設備時，新加入之光塞取多工機設備的第一光纖與第一波長，無法取得該環型都會光纖環路上之當前光塞取多工機設備之信號通信，可以嘗試新加入之光塞取多工機設備的第二光纖與第一波長，依此類推。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中當該環型都會光纖網路上之新加入之光塞取多工機設備的控制模組之信號通信得到該環型都會光纖網路上之當前之光塞取多工機設備控制模組已知訊務的資訊時，將此已知訊務的資訊，傳給新加入之光塞取多工機設備的電塞取多工機，進行封包式或電路式訊務光纖與訊務波長的訊務擷取。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之環型都會光纖網路資源系統，其中該電塞取多工機執行用戶訊務之彙集與塞取，先將用戶IP封包資訊轉換成對應之低速率的同步數位階層光纖網路的封包，再將此低速率之同步數位階層光纖網路的封包訊務，彙集成高速率之同步數位階層光纖網路的虛擬聯組包裝。
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