TWI437834B - Optical frequency domain reflective passive optical fiber network monitoring device and method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種光頻域反射式被動光纖網路監測裝置與方法，特別係指一種使用簡便且效率高之監測PON光纖分歧網路監測與障礙位置量測的裝置與方法。
隨著全球網際網路的急遽成長，傳統網路已無法應付通訊革命造成對高速資訊傳輸應用之需求，而光電產業技術的成熟及產品應用的多樣化，適時為急遽成長的全球網際網路、高品質多媒體網路及各種數據通訊所需要之大量頻寬，提供最佳的解決途徑，因此，各種光通訊網路架構相繼出現，其中被動式PON光纖分歧網路已漸被大量採用，為因應此服務系統大量使用後，其特殊網路架構的監測需求，有必要發明能方便監測PON光纖分歧網路之裝置與方法。
PON光纖分歧網路因架構設計緣故，進行光纖監測向來有其困難度，先前有使用光時域反射器(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)的監測方式，但在光時域反射器測試每路由的時間約花1~
2分鐘且設備昂貴，隨著PON光纖分歧網路大量採用，此監測方法利用輪詢方式測試，測試一輪將花很長的時間，所以在時效性的掌握，顯現出相當大的缺點。由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非良善之設計，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，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件PON分歧網路監測裝置與方法。
本發明之目的在於提供一種光頻域反射式被動光纖網路監測裝置與方法，當服務系統有問題時，在一般機房即可監測光纖路由是否斷線或光損失值過大，明確釐清是服務系統、光纖路由或分歧光纖之問題，並正確清楚地顯示障礙之路由與位置，以降低維運成本並提高維修效率。
達成上述發明目的之光頻域反射式被動光纖網路監測裝置與方法，係利用一組光纖監測與量測裝置監測PON光纖分歧網路反射回來之光功率大小與I-OFMCW測距，以達到同時兼顧確認障礙路由與障礙位置目的。其方法為利用監測光網路反射回來之光功率大小與I-OFMCW測距，控制電腦將此量測資料進行比對分析，判定PON光纖分歧網路之最新狀態，若光纖分歧路由發生斷線或劣化等障礙時可立即分析出來，並供告警與後續處理流程之依據。
本發明係針對光頻域反射式被動光纖網路監測其光纖狀態正常與否之裝置與方法。與傳統光功率或可調光時域反射器的監測方式比較，本發明可提供架構更簡單、更有效率且更便宜之監測方式。
請參閱圖一、圖二所示，圖一為本發明之架構示意圖，圖二為、FMCW原理圖；如圖一所示，監測的主要裝置位於機房10，光傳輸設備11送出服務波段12的光訊號至分波多工元件13，而監測裝置則由線性頻率掃描信號產生器16調變DFB雷射光源17經由光循環器19送出監測波段18的光訊號，經由光路選擇器15再傳送至分波多工元件13，分波多工元件13則將服務波段12與監測波段18此兩種波段的光訊號整合送出，經由光纖14、機房外的光纜29到各路由的光分歧器(Splitter)26到分歧路由末端之光訊號先經過監測波段反射元件27；於此，服務波段12的光訊號可通過監測波段反射元件27，進入光網路單元(Optical Network Unit,ONU)28，提供用戶服務；而監測波段18監測波長光訊號進入監測波段反射元件27時，監測波長會被反射，其中每個分歧路由中的監測波段反射元件27依相同規格設計；反射後的監測波長循著原路由折返，經光分歧器26、光纜29、光纖14，進入分波多工元件13，經光路選擇器15、光循環器19，檢光器20負責光電信號轉換及監測波光功率測試，檢光器20將光功率測試值送至信號處理單元24，並將光電信號轉換後的電信號送至帶通濾波器21，過濾出所要監測的電訊號，經混波器22讓反射波與傳送波的FMCW產生差頻動作如圖二所示，再經過低通濾波器23將高頻雜訊濾除，信號處理單元24負責利用頻譜分析將固定的差頻信號及光功率值解析出來，控制電腦25則擷取此差頻信號191與反射回來的光功率值，進行運算分析比對。因為每個分歧路由到局端的長度長短不一，所以每個分歧路由末端反射回局端的信號與局端傳送信號由於時間差的關係會產生不同差頻信號，經過不同差頻信號分析與光纖網路的佈建資料比對，即可得到整個光纖路由最新的狀態資訊；當某一分歧網路發生障礙時，光功率測試值會降低，差頻信號191會改變，控制電腦25經由比對分析運算，即可得知該障礙路由障礙點發生距離，並做為告警等後續流程之依據。
本發明亦可擴充應用，如圖一所示，搭配光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS) 15，可連接多個分波多工元件13及其後之光網路與裝置，經由控制電腦依監測流程可切換不同光路將待監測的被動式光網路數與區域擴大，以提高監測裝置的使用效益，降低監測的單位成本。
本發明所提供之光頻域反射式被動光纖網路監測裝置與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：
1.本發明可在機房端以監測裝置，配合路由末端之監測波段反射元件，提供可行、可靠、高效率之被動式光網路多分歧光纖路由的監測方法。
2.本發明便於建置，在路由末端僅需一次安裝統一規格之監測波段反射元件，適用各種長度之光纖路由。
3.本發明可在一個或多個PON光纖分歧網路上同時監測光纖最新狀況，實現快速、大量監測的目標，並可解決路由障礙位置測試速度慢之問題。
4.本發明可於機房進行單端、長期的自動監測，快速正確地釐清服務系統或光纖路由之障礙，由各路由的最新狀態更可進行預防性維護，提供較佳的服務品質。
5.本發明可降低網路維運人事成本，更可確保PON光纖分歧網路之可靠性及穩定性，進而提昇維護效率，其經濟效益非常明顯。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施之具體說明，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，本案不但在技術思想上確屬創新，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，目前系統已在中華電信公司使用中，功效良好，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。
10．．．機房
11．．．光傳輸設備
12．．．服務波段
13．．．分波多工元件(Wavelength Division Multiplexer,WDM)
14．．．光纖
15．．．光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS)
16．．．線性頻率掃描信號產生器(Linear Frequency Sweep)
17．．．DFB雷射光源(DFB Laser Source)
18．．．監測波段
19．．．光循環器(Optical Circulator)
20．．．檢光器
21．．．帶通濾波器(Band-Pass Filter)
22．．．混波器(Mixer)
23．．．低通濾波器(Low-Pass Filter)
24．．．信號處理單元
25．．．控制電腦
26．．．光分歧器(Splitter)
27．．．監測波段反射元件
28．．．光網路單元
29．．．光纜
191．．．差頻信號
請參閱以下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：
圖一為本發明光頻域反射式被動光纖網路監測裝置與方法之架構示意圖；以及
圖二為FMCW工作原理示意顯示不同路由產生之差頻
10．．．機房
11．．．光傳輸設備
12．．．服務波段
14．．．光纖
13．．．分波多工元件(Wavelength Division Multiplexer,WDM)
15．．．光路選擇器(Optical Channel Selector,OCS)
16．．．線性頻率掃描信號產生器(Linear Frequency Sweep)
17．．．DFB雷射光源(DFB Laser Source)
18．．．監測波段
19．．．光循環器(Optical Circulator)
20．．．檢光器
21．．．帶通濾波器(Band-Pass Filter)
22．．．混波器(Mixer)
24．．．信號處理單元
23．．．低通濾波器(Low-Pass Filter)
25．．．控制電腦
26．．．光分歧器(Splitter)
27．．．監測波段反射元件
28．．．光網路單元
29．．．光纜
Claims (6)
- 一種光頻域反射式被動光纖網路監測裝置，包括：一線性頻率掃描信號產生器，可產生波長可調頻率連續線性變化之調頻訊號；一DFB雷射光源，波長線性頻率掃描信號產生器所產生的信號來調變光訊號，因而產生非同調式光調頻連續波信號(Incoherent-Optical Frequency-Modulated Continuous-Wave，I-OFMCW)作為監測光源；一光循環器，可將DFB雷射光源之監測光訊號送入光路選擇器，並分離出光接取反射回來之監測光訊號，再將其送入檢光器中處理；一光路選擇器，將監測光訊號選擇對應的監測光路由並送入各分波多工元件；一分波多工元件，可將服務波段與監測波段之光訊號整合並送入光纖；一光分歧器元件，可將服務波段與監測波段之光訊號整合並送入PON光纖分歧路由；一檢光器，可將光循環器分離出之反射回來之監測光訊號轉換為電訊號並將其放大；一帶通濾波器，可將檢光器之電訊號過濾出所要監測的電訊號、減少雜訊量並防止混波器產生饋穿現象；一混波器，可將發送的FMCW(Frequency-Modulated Continuous-Wave)信號與反射回來經檢光器檢測出的FWCW訊號產生混頻後送入低通濾波器；一低通濾波器，可將混頻後不必要的高頻的雜訊與諧波信號濾除，僅通過低頻的差頻監測信號；一信號處理單元，將低通過濾後的差頻監測信號取頻譜分析(Spectral Analysis)作為控制電腦監測告警與斷點位置計算的依據；以及一控制電腦，監控整個流程，擷取、分析信號處理單元的輸出信號，以獲得整個PON光纖分歧網路最新狀況。
- 如申請專利範圍第1項所述之光頻域反射式被動光纖網路監測裝置，其特徵為可將該光路選擇器與多個分波多工元件連接，經由切換光路至特定PON分歧光接取路由，一套監測裝置可監測多個PON分歧光接取路由。
- 一種光頻域反射式被動光纖網路障礙監測方法，其步驟為：a.於機房端設置一套如申請專利範圍第1項所述之光頻域反射式被動光纖網路障礙監測裝置，並於該等PON光纖分歧網路之光網路單元之前安裝一個監測波段反射元件；b.該光頻域反射式被動光纖網路障礙監測裝置依序控制光路選擇器切換至待測分歧光路，將監測波段之光訊號經由分波多工元件整合服務波段的光訊號後，輸入於待測光纖中，再至光纜經分歧器播放到各PON分歧路由末端，進入監測波段反射元件；c.該監測波段反射元件只將監測波長的光訊號反射回機房端，機房端的檢光器同時接收並量測(PON分歧)網路反射回來之光訊號強度，進而得到目前各(PON分歧)路由的光功率損失情況及FMCW的差頻信號；d.分析該光纖路由的光功率損失值，以量測該光纖路由是否正常；e.分析FMCW的差頻信號，量測目前分歧路由的光纖長度，並對發生異常之(PON分歧)光纖路由，可快速測試出障礙位置。
- 如申請專利範圍第3項所述之光頻域反射式被動光纖網路障礙監測方法，其中該步驟d量測各該光纖路由之狀態，可包含：a.量測某一路由之監測波長光功率值降低，表示該路由發生障礙；b.量測某一路由之監測波長光功率小於預設之門檻值，則表示該路由發生異常；c.量測某一路由之監測波長光功率大小與原始值接近，則表示該路由正常。
- 如申請專利範圍第3項所述之光頻域反射式被動光纖網路障礙監測方法，其中該步驟e判斷該光纖路由障礙點之位置，係利用傳送與反射的FMCW信號產生固定差頻信號，經過數學運算分析而來。
- 如申請專利範圍第3項所述之光頻域反射式被動光纖網路障礙監測方法，其中該(PON分歧)光纖網路障礙監測裝置產生之監測波段為非同調式光調頻連續波信號。
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|---|---|---|---|
| TW99138607A TWI437834B (zh) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Optical frequency domain reflective passive optical fiber network monitoring device and method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| TW99138607A TWI437834B (zh) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Optical frequency domain reflective passive optical fiber network monitoring device and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201220735A TW201220735A (en) | 2012-05-16 |
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| TW (1) | TWI437834B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI581581B (zh) * | 2014-08-20 | 2017-05-01 | Chunghwa Telecom Co Ltd | Detection System of Optical Fiber Routing Quality and Its Detection Method |
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2010
- 2010-11-10 TW TW99138607A patent/TWI437834B/zh not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI581581B (zh) * | 2014-08-20 | 2017-05-01 | Chunghwa Telecom Co Ltd | Detection System of Optical Fiber Routing Quality and Its Detection Method |
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| TW201220735A (en) | 2012-05-16 |
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