TWI622280B - Dual-wavelength optical network barrier diagnosis method - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種雙波長光纖網路障礙診斷方法，用於查測被動式光纖接取網之分歧網路障礙。其中分歧網路為從光纖主軸網路連接一光分歧器進行分支、行經一光纖至用戶端之網路；雙波長之光包含一第一波長光與一第二波長光，該雙波長之光是用於分歧網路之參數量測，由分歧網路上之光接點導入，該方法包含：量測行經光分歧器與用戶端間分歧網路之第一波長光與第二波長光之光功率值、以計算第一波長光與第二波長光之線路損失，並依據線路損失判斷障礙類型。

Description

雙波長光纖網路障礙診斷方法

本發明係一種光纖網路障礙診斷方法，尤指一種透過雙波長光進行光纖網路障礙診斷之方法。

隨著被動式接取網大量佈建和普及化，光纜維運作業需求的壓力也不斷地增加。以往銅纜維運作業可借助機房端數位多功能量測儀(Digital Multi-meter；DMM)來協助外線查修人員進行市/公話竣工作業、專線自動/人工竣工作業、電話芯線查詢作業、線路工程改接/抽換作業、及收容汰換作業等。若銅纜線路有查測需求，外線查修人員更可請求機房端人員利用該設備來進行線路品質測試；然而被動式接取網是屬於樹形分支狀的網路，相較於銅纜點對點網路形式在查測作業上顯得更為複雜。

其架構為利用光分歧器將機房端的主軸光纖與多數的用戶端的配線光纜連接成點對多點的網路形式，因此被動式接取網在線路查測部分可依其網路架構分為：從機房端將主軸光纜引進到光分歧器處的主軸網路，及從光分歧器引接配線光纜至用戶端的分歧網路兩個部分來進行。

由於主軸網路仍屬於點對點的網路形式，其可利用光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometry；OTDR)由機房端來進行線路查測；但對分歧網路而言，其屬於點對多點的網路形式，受限於反射查測信號會疊加於光分歧器處，造成分辨個別分歧線路的困難，使得位於機房端 的OTDR儀器無法對分歧網路來進行線路查測。

為避開光分歧器對分歧網路線路查測的困擾，查修人員攜帶簡易的光功率計，由用戶端往光分歧器處逐段量測下行傳輸1490波長的光功率值進行線路查測。待發覺測得之光功率值異常時，查修人員再回機房端攜出OTDR設備，由異常區段往局端方向進行OTDR波形掃瞄，以檢視障礙所在位置並判斷障礙的種類以便協助障礙的排除工作的進行。

然而以目前所採用的分歧網路線路查測方式，查修人員必需往返線路異常區段二次，更換查測設備方能確定線路障礙之所在，其不僅費時且容易出錯；若查修人員須同時攜出光功率計與OTDR設備，對電信公司而言則是量測設備重複的做法，會造成設備成本的負擔。由此可見，上述習用方式有諸多缺失，實非良善之設計，亟待加以改良。

為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種僅需使用簡便設備、流程簡化並可判別障礙類型的被動式光纖接取網之分歧網路障礙查測方法。

為達上述目的，本發明提供一種雙波長光纖網路障礙診斷方法，用於查測被動式光纖接取網之分歧網路障礙。其中所述分歧網路為從光纖主軸網路連接一光分歧器進行分支、行經一光纖至用戶端之網路；雙波長之光則包含一個第一波長光與一個第二波長光，此雙波長之光係用於分歧網路之參數量測，由分歧網路上之光接點導入，該方法包含：量測行經光分歧器與用戶端間分歧網路之第一波長光與第 二波長光之光功率值、以計算第一波長光與第二波長之線路損失，並依據其線路損失判斷障礙類型。

綜上所述，本發明之雙波長光纖網路障礙診斷方法，是為一利用雙長波之光及其光功率之檢測方法，其功效在於縮短障礙排除時間及提升網路維運效率及成本，解決了先前技術不足之部分。

S101-S103‧‧‧流程步驟

S601-S610‧‧‧操作步驟

201‧‧‧纖核

202‧‧‧模場直徑

203‧‧‧彎曲半徑(R)

401‧‧‧纖核

402‧‧‧連接器接頭纖核連接中心偏移量(X)

圖1係為本發明第一實施例雙波長光纖網路障礙診斷方法之方法流程圖

圖2係為光纖彎曲障礙示意圖

圖3係為不同光纖彎曲半徑下，載送訊號光之模場直徑與其線路傳輸損失之關係曲線

圖4係為連接器接頭障礙示意圖

圖5係為不同連接器接頭纖核連接中心偏移量下，載送訊號光之模場直徑與其線路傳輸損失之關係曲線

圖6係為本發明第二實施例雙波長光纖網路障礙診斷方法之操作流程圖

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱圖1，其為本發明第一實施例雙波長光纖網路障礙診斷方法之方法流程圖，包含下列步驟：

S101：量測行經光分歧器與用戶端間分歧網路之第一波長光與第二波 長光之光功率值。舉例說明，可選擇用戶端之光接點與光分歧器處之接點進行光功率之量測，但亦可選擇鄰近之光接點；第一波長光可使用1490nm波長的下行傳輸之載送訊號光與第二波長光可使用1650nm波長的查測光，亦可使用其他波長的查測光。

S102：計算前述第一波長光與前述第二波長光之線路損失。舉例說明，第一波長光選擇之波長為1490nm，則可將波長1490nm在光分歧器處測得之光功率值減去在用戶端測得之光功率值，即得到第一波長光的線路損失；第二波長光選擇之波長為1650nm，則可將波長1650nm在光分歧器處測得之光功率值減去在用戶端測得之光功率值，即得到第二波長光的線路損失。

S103：依據前述線路損失判斷障礙類型。即對第一波長光與第二波長光之線路損失情形與相對應的網路障礙類型進行分類，並設定判斷的條件與門檻值，如此便可由現場量測到的線路損失情況判別障礙類型。

如步驟S103所述，本發明提供之檢測方法可用於判斷光纖網路障礙類型，其分類之依據是根據不同波長的光在發生不同的光纖障礙類型時，其線路損失會有所不同這一特性來進行分類，因此，為了說明障礙之類型以及用於判斷歸類障礙類型的準則，以下將由光纖之物理特性開始，至障礙類型作一總括性的說明。

一、光纖結構與模場直徑

光纖是被動式接取網所使用的傳輸媒介，光纖的基本構造為 一軸對稱圓柱結構的光波導，由軸心往徑向，大致上可依折射率的不同分成纖核(core)、纖殼(cladding)及外面作為保護的被覆(coating)三層。

依據光纖波導模型，光纖結構會讓載送訊號光侷限在纖核處，特別是長距離傳輸使用的單模光纖，其結構設計會使載送訊號光的基本模態(fundamental mode)在纖核區域的軸心方向光的強度最大，並隨著偏離軸心線的距離增大而逐漸減弱，以便保持載送訊號光的能量在傳輸時不易消散。

通常以模場直徑(MFD--Mode Field Diameter)來表示光的基本模態在單模光纖的分佈狀態，一般模場直徑定義為光強度降低到軸心線處最大光強的(1/e)²時的距離，模場直徑的大小與所載送訊號光的波長有關係，隨著波長的增加，模場直徑會隨之增大。

光的能量在光纖的分佈狀態情形可依模場直徑來表示，對單模光纖而言，網路障礙會因光的模場直徑差異導致不同比例能量洩漏，因此可以量測不同波長的光因網路障礙所造成的傳輸損失來判斷障礙類型，藉以提供查修端障礙類型訊息以協助完成網路查修工作。

二、光纖障礙類型與判別

當作為傳輸媒介的光纖發生變化使得傳輸路徑改變，使得載送訊號的光無法保持在纖核區域，而造成傳輸損失，即產生所謂網路障礙。光纖網路常見障礙類型有光纖彎曲障礙與連接器接頭障礙，兩者對光纖纖核均會產生不同的狀態改變。當網路上有障礙時，會造成光纖線路傳輸的損失，其主要原因為光纖纖核的狀態發生變化，使得原本侷限在纖核處載送訊號光的能量部分洩漏出來因而產生傳輸損失。

常見的網路障礙主要有發生於光纖本身及連接器的接頭兩種障礙類型。光纖本身障礙來自於光纖受外力彎曲所造成，讓部分載送訊號光的能量偏離纖核201而洩漏出去，如圖2所示，光纖彎曲障礙會限制網路傳輸距離，過大彎曲甚至會造成光纖斷裂。光纖彎曲障礙所造成的傳輸損失與載送訊號光的模場直徑202，可以由簡化模型推導出下列關係式來表示：

R：光纖彎曲半徑203

W_o：模場直徑(MFD)202

B：光纖結構因子

圖3為依據方程式(1)所繪製，說明光纖分別在1公分、0.75公分及0.5公分彎曲半徑障礙時，對不同模場直徑202的載送訊號光所造成的傳輸損失曲線。在固定光纖彎曲半徑(R)203時，其所產生傳輸損失將隨載送訊號光的模場直徑202增加而增加，且波長較長的光會產生較大的傳輸損失。當光纖彎曲半徑203越小，則對應較嚴重的光纖彎曲障礙，此時波長越長的載送訊號光所產生的傳輸損失越明顯。

連接器的接頭障礙是由網路上使用連接器的接頭髒污、不正確連接或接頭毀損等因素所造成，讓接頭處的纖核無法緊密連接，造成載送訊號光的能量從接頭處洩漏出去並部分反射回原路徑，如圖4所示。連接器的接頭障礙會增加光源輸出的雜訊、干擾光源穩定輸出甚至會燒毀輸出光源，其中發生於近端的連接器的接頭障礙，由於反射功率較大，影響更 為嚴重。連接器的接頭障礙所造成傳輸損失與載送訊號光的模場直徑存在有下列關係式：

X：連接器接頭纖核連接中心偏移量402

W_o：模場直徑(MFD)

圖5為依據方程式(2)所繪製，係探討連接器接頭纖核401連接時分別產生10%、20%及30%中心偏移量的連接器接頭障礙時，對不同模場直徑的載送訊號光所造成的傳輸損失曲線。不同於光纖彎曲的情形，在固定連接器接頭纖核連接中心偏移量(X)402時，其所產生的傳輸損失是隨載送訊號光的模場直徑增加而減少，即波長越短的光會產生較大的傳輸損失。當連接器接頭纖核連接中心偏移量402越大，則對應較嚴重的連接器接頭障礙，此時波長越短的載送訊號光所產生的傳輸損失會越明顯。

依據上述分析結果可以知道，隨著載送訊號光波長的不同，網路障礙類型所產生的傳輸損失亦有所差異，當光纖彎曲障礙發生時，長波長的載送訊號光會產生較大的傳輸損失，當連接器的接頭發生障礙時，短波長的載送訊號光會產生較大的傳輸損失。

如上所述，本發明之重點即在於利用不同波長的光對於障礙所導致的傳輸損失的差異來進行光纖網路障礙類型的辨識，使檢修端在分歧網路查測時能充分瞭解障礙類型，俾能採取正確的光纖線路障礙查修作法。

以下本發明茲以第一實施例之雙波長光纖網路障礙診斷方 法之操作流程進行說明。

請參閱圖6，其為本發明雙波長光纖網路障礙診斷方法之操作流程圖。本方法是用於查測被動式光纖接取網之分歧網路障礙，該分歧網路為從光纖主軸網路連接一光分歧器進行分支、行經一光纖至用戶端之網路。本檢測方法將使用兩個不同波長之光，用於分歧網路之參數量測；於本例是採用1490nm波長的下行傳輸之載送訊號光作為第一波長光，第二波長光則選用波長1650nm的查測光，該波長1650nm之第二波長光可由機房端查測設備發出，或將可攜式1650nm波長查測光源插入光分歧器來提供；其中第二波長光亦可選用其它之波長。

當位於分歧網路端之用戶申報光纖網路發生障礙時(例如斷訊、連線速度變慢等)，我方確認並非主幹網路之問題後，即於分歧網路端進行查修。

查修分歧網路之步驟如下：

S601：選取分歧網路中之端點，例如用戶端或是主幹網路連接分歧網路端，作為第一量測點，取分歧網路上另一端作為第二量測點。於本例中，即取光分歧器端為第一量測點，用戶端為第二量測點；然而於實際應用上，亦可選取靠近用戶端或光分歧器端之光接點為量測點。

S602：分別量測第一量測點與第二量測點的第一波長光與第二波長光的光功率值。在本例中，即為在光分歧器端測得之波長1490nm訊號光與波長1650nm查測光的光功率值(P¹ ₁₄₉₀、P¹ ₁₆₅₀)，與在用戶端測得之波長1490nm訊號光與波長1650nm查測光的光功率值(P² ₁₄₉₀、P² ₁₆₅₀)。

S603：計算前述第一波長光與第二波長光於第一量測點到 第二量測點之線路損失(ΔP₁₄₉₀、ΔP₁₆₅₀)。於本例中，即將波長1490nm之第一波長光在第一量測點(光分歧器端)與第二量測點(用戶端)之光功率值相減，即可得ΔP₁₄₉₀之值；同理，將波長1650nm之第二波長光在第一量測點與第二量測點之光功率值相減，即可得ΔP₁₆₅₀之值。量測步驟至此結束，接著則進入判斷步驟。

S604：將線路損失值(ΔP₁₄₉₀、ΔP₁₆₅₀)與障礙門檻值(K₀)比較。若兩者至少有一大於障礙門檻值(K₀)時，則判斷在此網路區段有障礙發生，進入步驟S606；若皆小於障礙門檻值(K₀)，則進入步驟S605，判斷在此網路區段沒有障礙發生。

S606：將線路損失值(ΔP₁₄₉₀、ΔP₁₆₅₀)與障礙臨界值(T_r)比較，若兩者皆大於障礙臨界值(T_r)，則進入步驟S607，判斷為光纖斷線障礙；若僅有一大於障礙臨界值(T_r)，或皆小於障礙臨界值(T_r)，則進入步驟S608，進行下一個判斷。

S608：將線路損失相減之值(ΔP₁₄₉₀-ΔP₁₆₅₀)與障礙判斷值(t_r)進行比較，若該值大於障礙判斷值(t_r)，則進入步驟S609，判定此網路區段發生光纖彎曲障礙，若該值小於障礙判斷值(t_r)，則進入步驟S610，判定此網路區段發生連接器接頭障礙。

其中，步驟S604之障礙門檻值(K₀)、S606之障礙臨界值(T_r)、S608之障礙判斷值(t_r)是依照分歧網路的連接器形式之參數值、光纖長度值及允許誤差值進行計算而來。

本發明所提供之雙波長光纖網路障礙診斷方法，更具有下列之特點及功效：

1.本發明之雙波長光纖網路障礙診斷方法可直接辨識光纖斷線障礙、光纖彎曲障礙及連接器接頭障礙，讓被動式光纖接取網之分歧網路障礙查測更為精確。

2.本發明之雙波長光纖網路障礙診斷方法可提供查修端障礙類型訊息，在參考線路環境下做出精準障礙定位判斷，以便能夠快速排除障礙縮短查修的時間。

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。

Claims (10)

1. 一種雙波長光纖網路障礙診斷方法，用於查測被動式光纖接取網之分歧網路障礙，該分歧網路為從光纖主軸網路連接一光分歧器進行分支、行經一光纖至用戶端之網路，其中雙波長之光包含一第一波長光與一第二波長光，該雙波長之光訊號係用於分歧網路之參數量測，由分歧網路上之光接點導入，該方法包含：量測行經光分歧器與用戶端間分歧網路之該第一波長光與該第二波長光之光功率值、以計算該第一波長光與該第二波長光之線路損失，並對該第一波長光與該第二波長光之線路損失情形與相對應的網路障礙類型進行分類，並設定判斷的條件與門檻值，以依據該判斷的條件與門檻值判斷障礙類型。
2. 如請求項1所述之光纖網路障礙診斷方法，其中該第一波長光係為波長1490nm之光，該第二波長光係為波長1650nm之光。
3. 如請求項1所述之光纖網路障礙診斷方法，其中該第一波長光係為光纖網路下行訊號使用光，該第二波長光係為自選之光纖網路障礙查測使用光。
4. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，其計算兩點之間線路損失之方式包含：在靠近或位於光分歧器處光接點光功率值減去靠近或位於用戶端處光接點光功率值。
5. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，其判斷該查測線路是否有障礙之方式包含：該第一波長光的線路損失或該第二波長光的線路損失，兩者中至少一大於障礙門檻值，該障礙門檻值係依據分歧網路連 接器形式之參數值、光纖長度值及允許誤差值進行計算。
6. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，該障礙類型包含光纖斷線障礙、光纖彎曲障礙或連接器接頭障礙。
7. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，其辨識障礙類型為光纖斷線障礙之方式包含：該第一波長光的線路損失與該第二波長光的線路損失，兩者皆大於障礙臨界值，該障礙臨界值係依照分歧網路連接器形式之參數值、光纖長度值及允許誤差值進行計算。
8. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，其辨識障礙類型為光纖彎曲障礙之方式包含：該第一波長光之線路損失減去該第二波長光之線路損失，其差值小於障礙判斷值，該障礙判斷值係依照分歧網路連接器形式之參數值、光纖長度值及允許誤差值進行計算。
9. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，其辨識障礙類型為連接器接頭障礙之方式包含：該第一波長光之線路損失減去該第二波長光之線路損失，其差值大於障礙判斷值，該障礙判斷值係依照分歧網路連接器形式之參數值、光纖長度值及允許誤差值進行計算。
10. 如請求項1、2或3所述之光纖網路障礙診斷方法，該第二波長光之來源可為機房端或欲查測節點上之外接光源。