TWI549441B - Using Optical Fiber Home to Service Network Management Information Quickly Diagnose Methods of Optical Distribution Network Barriers - Google Patents

Description

利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙之方法

本發明係有關於一種光纖到家寬頻服務快速診斷光分配網路障礙的方法，特別是利用光纖到家寬頻服務xPON(不同型式被動式光纖網路)網管資訊經校正程序及邏輯方法演算後，可診斷光分配網路異常之技術。

光纖到家佈建架構有別於傳統的點對點的拓墣架構(Point to Point；P2P)，其所採用的是點對多點型式拓墣(Point to Multi-Point；P2MP)，由光線路終端設備(Optical Line Terminal,，簡稱：OLT)經由光分歧器(Optical Splitter)的分光傳送給多個用戶端設備(Optical Network Unit，簡稱：ONU)，而此方式將可大量減少光纖的使用量，並且降低佈建的資本支出，但實體層的光纖網路卻變得相當複雜。由於光纖網路的複雜化，光纖障礙查測作業也變得相當困難。先前有使用光時域反射器(Optical Time Domain Reflect meter，簡稱：OTDR)的監測方式，此方法光時域反射器測試每路由的時間約花1~2分鐘且購置設備相當昂貴，隨著光纖到家的網路大量採用，此測試方法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，並且增加大幅CAPEX(Capital Expenditure)成本。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成本之考量情 況下，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利用光纖到家寬頻服務xPON網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法，可減少電信公司光纖到家寬頻服務的CAPEX及OPEX(Operating Expenditure)費用支出。

本發明之目的在於提供利用光纖到家服務網管資訊經加值處理後，可快速診斷光分配網路障礙的方法，當服務的光分配網路(Optical Distribution Network，簡稱：ODN)有問題時，透過xPON網管設備光層資訊經過校正程序及邏輯方法演算，即可智能診斷ODN是否為光纖斷線、光纖衰減或光纖彎曲，也能正確的判定ODN障礙的區間，以明確釐清ODN之問題所在；並正確清楚地顯示障礙之類型，以降低維運成本並提高障礙維修效率。

達成上述發明目的之利用光纖到家寬頻服務xPON網管資訊經校正程序及邏輯方法演算後，可快速診斷光分配網路障礙的方法，以達到診斷光分配網路障礙之目的。其方法先建立網管之光層資訊校正邏輯方法模型，再建立每一路寬頻電路光功率預算值，必須滿足邏輯方法模型的合理範圍，進而建立ODN障礙類型邏輯方法模型，以達到可診斷光分配網路異常之技術。

6‧‧‧光分配網路障礙診斷系統

7‧‧‧xPON網管

8‧‧‧第一階光分歧器

9‧‧‧第二階光分歧器

10‧‧‧xPON OLT光線路終端設備

11‧‧‧光纖

12‧‧‧可調式衰減器

13‧‧‧光分歧器

14‧‧‧光功率計

15‧‧‧xPON ONT光網路終端設備

16‧‧‧ODN障礙診斷結果：光纖衰減事件

17‧‧‧ODN上/下行光損失差值與光纖彎曲半徑關係曲線

18‧‧‧ODN障礙診斷結果：光纖彎曲事件

19‧‧‧ODN障礙區間分析結果：障礙位置發生在光分歧歧器的前面

20‧‧‧ODN障礙區間分析結果：障礙位置發生在光分歧器的後面

101~109‧‧‧步驟

201~205‧‧‧步驟

第1圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之系統架構圖。

第2圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之網管光層下行的校正測試架構圖。

第3圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之網管光層上行的校正測試架構圖。

第4圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之實際測得等效光纖衰減事件。

第5圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之ODN上/下行光損失差值與光纖彎曲半徑關係圖。

第6圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之ODN障礙診斷結果圖。

第7圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之障礙位置發生在光分歧的前面。

第8圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之障礙位置發生在光分歧的後面。

第9圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之獲取校正曲線方塊圖。

第10圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之上/下行光功率校正方塊圖。

第11圖為該利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙的方法之判斷光分配網路障礙法則流程圖。

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。

本發明係針對利用光纖到家服務網管資訊經過校正程序，並納入同一PON埠下的相鄰電路分析，快速診斷光分配網路障礙的方法。本發明可提供快速診斷光分配網路障礙，其操作簡便，且成本更為經濟之查測方式。

第1圖顯示為本發明之診斷光分配網路障礙方法系統，其包含xPON OLT 10、第一階光分歧器8、數個第二階光分歧器9、數個xPON ONT 15、xPON網管7以及光分配網路障礙診斷系統6。xPON OLT 10透過光纖11連接至第一階光分歧器8；第一階光分歧器8也是透過光纖11連接至第二階光分歧器9；第二階光分歧器9同樣是透過光纖11連接至數個xPON ONT 15(光網路終端設備，Optical Network Terminal，簡稱：ONT)；xPON網管7和光分配網路障礙診斷系統6分別透過網路與xPON OLT 15相連接，其中光分配網路障礙診斷系統6的邏輯核心演算法，為本篇專利所提出的方法。

為建立ODN的智能診斷能力，必須先校正xPON網管7的光層資訊，而xPON網管7光層資訊的建立，必須先建立正確的校正邏輯方法模型，其校正值才能準確。在xPON網管7的光資訊，xPON OLT10的量測誤差規範值為≦±2dB；xPON ONT 15的量測誤差值規範為≦±3dB，因此xPON網管7之光資訊必須經過校正程序來降低其量測誤差值，以利於研發ODN障礙類型診斷功能。

第2圖顯示網管光層下行ONT光功率資訊的特性曲線校正架構，在xPON OLT 10輸出埠先接上光纖11再接上光衰減器12，然後再接上1×2的光分歧器13，而1×2光分歧器13安裝前必須先校正兩埠的誤差值，在 1×2光分歧器13之後的兩埠分別接上光功率計14及xPON ONT 15。校正步驟為分次調整光衰減器12讓光功率計14的輸入光功率值分別從-8dBm到-30dBm，每個調整級距為0.5dB，同時並記錄對應每個級距下xPON ONT 15及光功率計14的光功率量測值。校正數量>30筆，再利用曲線擬合繪製下行光功率資訊的校正曲線圖。

第3圖顯示網管光層上行OLT光功率資訊的特性曲線校正架構，在xPON ONT 15輸出埠先接上光衰減器12再接上光纖11，然後光功率計14，最後接上xPON OLT 10。校正步驟為分次調整光衰減器12讓光功率計14的輸入光功率值分別從-8dBm到-30dBm，每個調整級距為0.5dB，同時並記錄對應每個級距下xPON OLT 10及光功率計14的光功率量測值。校正數量>30筆，再利用曲線擬合繪製下行光功率資訊的校正曲線圖。

建立端對端合理光損失範圍邏輯方法模型如下，從xPON網管7系統取回的光層測試資料：包括xPON OLT 10發送功率、xPON OLT 10接收功率、xPON ONT 15發送功率與xPON ONT 15接收功率等相關測試數據，首先必須經過校正程序，再計算每一路的光功率預算必須滿足合理範圍，而端對端合理光損失範圍邏輯方法模型為：端對端合理光損失範圍=Σ(光纖長度光損失)+Σ(光纖連接器光損失)+Σ(光分歧器光損失)±誤差範圍，其中光纖長度光損失是個別以上/下行波長光纖每公里平均光損失計算(含熔接點)；光纖連接器光損失是以光纖連接器平均光損失計算；光分歧器的光損失以光分歧器平均光損失計算；誤差範圍則為xPON光層資訊校正後的光功率誤差值加上所有光被動元件的光損失最大誤差。若網管取得光功率經校正後計算端對端上/下行兩波長光損失都落在合理範圍以內，則 診斷ODN網路為正常，若上行或下行有一工作波長其光損失超過合理光損失範圍則診斷ODN網路有障礙，邏輯方法模型說明如下。

端對端合理光損失範圍=Σ(光纖長度光損失)+Σ(光纖熔接光損失)+Σ(光纖連接器光損失)+Σ(光分歧器光損失)±誤差範圍

(a)上行光纖衰減係數α=A dB/km經光纜實驗數據取得。

(b)下行光纖衰減係數α=B dB/km經光纜實驗數據取得。

(c)光纖的熔接點數量：4+L/1.5，其中為高斯符號；L；光纖長度且L>0，單位為km。

(d)光分歧器每埠的平均光損失：C dB。

(e)光纖連接器SC/PC平均光損失：D dB。

(f)光纖連接器SC/PC個數：E。

(g)光纖連接器SC/APC平均光損失：F dB。

(h)光纖連接器SC/APC個數：G。

(i)光纖熔接損失：H dB。

(j)誤差範圍：I dB。

以距離L(km)為參數帶入上述的方程式，即可以得到合理光衰減值為W×α+4+L/1.5×H+C+D×E+F×G±I。

ODN障礙類型模型有光纖斷線事件、光纖衰減事件與光纖彎曲事件分別說明如後：

(a)光纖斷線事件

若收不到xPON ONT 10的光收/發功率值與xPON ONT10的Dying Gasp訊息，但收到xPON ONT 15的LoS(Loss of Signal)告警訊息，則判斷為光纖斷線事件；如上述，若收到Dying Gasp訊息，則判斷xPON ONT 15為關機狀態。

(b)光纖衰減事件

若網管取得光功率經校正後的值，然後計算上/下行端對端光損失值，若至少有上行端對端光損失值超過合理光損失範圍，並且短波長光損失>長波長光損失，則判斷有光纖衰減事件。第4圖為系統診斷ODN障礙時，實際測得等效光纖衰減事件16。

(c)光纖彎曲事件

若網管取得光功率經校正後的值，然後計算上/下行端對端光損失值，若至少有下行端對端光損失值超過合理光損失範圍，並且長波長光損失>短波長光損失，則判斷有光纖彎曲事件。如第5圖所示為ODN上/下行光損失差值與光纖彎曲半徑關係17，而第6圖為系統診斷ODN障礙時，實際測得等效光纖彎曲半徑數據值18。

根據上述的ODN障礙類型能診斷光纖斷線、光纖彎曲事件、與光纖衰減事件，若再結合同一PON埠下的相鄰電路光層資訊分析，可進一步診斷出ODN的障礙區間，如第7圖所示，若相鄰電路都具有同樣的光纖障礙類型，則可判斷障礙位置發生在分歧器的前面；如第8圖所示，若只是個別光纖障礙，則判斷障礙位置發生在分歧器的後面。

為了更清楚且簡潔的敘述診斷光分配網路障礙方法，以流程圖方式分別詳細說明如第9圖、第10圖、與第11圖。第9圖說明以曲線擬合 方式獲得校正曲線，首先利用第2圖與第3圖所述之方法，從xPON網管7讀取OLT/ONT光功率值量測值101，將所記錄的OLT/ONT光功率量測值，利用曲線擬合方法102，獲得OLT/ONT光功率校正曲線103。當從xPON網管7取得原始未修正特定OLT/ONT光功率值104，經過校正曲線103可獲得修正後特定OLT/ONT光功率值105，其流程如第10圖所示。接著根據第11圖所述之診斷光分配網路障礙方法流程圖，一開始先從xPON網管讀取特定OLT/ONT光功率值101，隨後檢查是否有收到LoS 106，若有收到LoS 106，則緊接著再檢查是否收到Dying Gasp 107，若是，則判斷ONT為關機201；若非，則判斷ODN光纖為斷線202。同上述106，若未收到LoS 106，則將xPON網管讀取原始未修正特定OLT/ONT光功率值104，經過校正程序修正其值105，並繼續計算出特定電路上/下行光損失值108，再與端對端合理光損失範圍做比較109，若是落入端對端合理光損失範圍109，則判斷ODN光纖為正常203；否則繼續再檢查是否下行光功率有高於端對端合理光損失範圍且下行光功率大於上行光功率110，若有，則判斷ODN光纖為彎曲204；若無，則判斷ODN光纖為衰減205。

本發明所提供之被動式光纖網路障礙查測的專家診斷方法，與其他習用方法相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明利用光纖到家寬頻服務xPON網管資訊經校正程序及邏輯方法演算後可快速診斷光分配網路障礙的方法，只需透過網管資訊加值即可提供可行、可靠、簡便、與經濟之被動式光纖網路障礙查測方法。

2.本發明可在ODN上同時診斷並顯示1階或2階64個以上分歧路由 的最新況狀，實現快速、大量診斷的目標。

3.本發明對ODN進行單端、長期的自動查測，可快速正確釐清服務系統或ODN障礙，由各分歧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。

4.本發明可降低網路維運人事成本，更可確保被動式光網路之可靠性及穩定性而提昇維護效率，其經濟效益非常明顯。

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。

6‧‧‧光分配網路障礙診斷系統

7‧‧‧xPON網管

8‧‧‧第一階光分歧器

9‧‧‧第二階光分歧器

10‧‧‧xPON OLT光線路終端設備

11‧‧‧光纖

15‧‧‧xPON ONT光網路終端設備

Claims (10)

1. 一種利用光纖到家服務網管資訊快速診斷光分配網路障礙之方法，應用於光纖網路系統，其中該光纖網路系統包含一光線路終端設備、複數個光網路終端設備與至少一階光分歧器，該光線路終端設備、該光網路終端設備與該光分歧器間係透過光纖連結，其該診斷光分配網路障礙之方法包含下列步驟：從不同型式被動光網路(xPON)網管讀取該特定光線路終端設備或該光網路終端設備之光功率，以取得光層網管資訊；以及將該光線路終端設備或該光網路終端設備光功率經過校正程序，以判定校正後的上/下行光損失是否落入合理之端對端合理光損失範圍內，並據以判定該光分配網路之障礙類型或障礙區間，其中該端對端合理光損失範圍=Σ(光纖長度光損失)+Σ(光纖熔接光損失)+Σ(光纖連接器光損失)+Σ(光分歧器光損失)±誤差範圍，其中該誤差範圍則為該被動光網管之光層資訊校正後的光功率誤差值加上所有光被動元件的光損失最大誤差。
2. 如請求項1所述之方法，其中該光分配網路障礙類型係包含光纖斷線事件、光纖衰減事件、光纖彎曲事件其中之一，或擇二以一之組合。
3. 如請求項1所述之方法，其中判定該光分配網路之障礙類型或障礙區間包含下列步驟：從該被動光網路網管讀取該特定光線路終端設備或該光網路終端設備光功率，再將光線路終端設備/光網路終端設備光功率經過校正的程序，若校正後的上/下行光損失皆落入端對端合理光損失範圍內，則判斷發生於 光線路終端設備與光網路終端設備之間光分配網路的光纖為正常，其中該光分配網路之障礙類型與區間為發生於光線路終端設備與光網路終端設備之間的光纖網路。
4. 如請求項1所述之方法，其中判定該光分配網路之障礙類型或障礙區間更包含下列步驟：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取特定之該光線路終端設備或該光網路終端設備之光功率，再將該光線路終端設備或該光網路終端設備之光功率經過校正的程序，若校正後的下行光損失高於端對端合理光損失範圍且下行光損失大於上行光損失，則判斷發生於該光線路終端設備與該光網路終端設備之間的光纖障礙為光纖彎曲事件。
5. 如請求項1所述之方法，其中判定該光分配網路障礙類型或障礙區間更包含：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取該特定光線路終端設備或該光網路終端設備光功率，再將該光線路終端設備或該光網路終端設備光功率經過校正的程序，若校正後的上行或下行光損失高於端對端合理光損失範圍且不滿足彎曲障礙條件，則判斷發生於光線路終端設備與光網路終端設備之間的光纖障礙為光纖衰減事件。
6. 如請求項1所述之方法，其中判定光分配網路障礙類型或障礙區間更包含：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取該特定光線路終端設備或該光網路終端設備光功率，若收不到該光網路終端設備的光收/發功率值與該光網路終端設備的斷電告警(Dying Gasp)訊息，但收到該光網路終端設備 的信號遺失(LoS)告警訊息，則判斷發生於光線路終端設備與光網路終端設備之間的光纖障礙為光纖斷線事件。
7. 如請求項1項所述之方法，其中判定該光分配網路障礙類型或障礙區間更包含：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取該特定光網路終端設備光功率，若只收到斷電告警(Dying Gasp)訊息，則代表該光網路終端設備為關機狀態。
8. 如請求項1所述之方法，其中判定該光分配網路障礙類型或障礙區間更包含：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取該特定光線路終端設備或該光網路終端設備光功率，再將該光線路終端設備或該光網路終端設備光功率經過校正的程序，再判定校正後的上/下行光損失是否落入端對端合理光損失範圍內，以判斷該光分配網路障礙類型為光纖斷線事件、光纖衰減事件或光纖彎曲事件，若再結合同一被動式光纖網路埠下的相鄰電路光層資訊分析，可進一步診斷出該光分配網路的障礙區間；若相鄰電路都具有同樣的障礙類型，則可判斷障礙位置發生在該光分歧器的前面。
9. 如請求項1項所述之方法，其中判定該光分配網路之障礙類型或障礙區間更包含：從該不同型式被動式光纖網路網管讀取該特定光線路終端設備/光網路終端設備光功率，再將該光線路終端設備/光網路終端設備光功率經過校正的程序，以判定校正後的上/下行光損失是否落入端對端合理光損失範圍內，以判斷光分配網路障礙類型為光纖斷線事件、光纖衰減事件、或 光纖彎曲事件，若再結合同一被動式光纖網路埠下的相鄰電路光層資訊分析，可進一步診斷出光分配網路的障礙區間；若在相鄰電路中非具有同樣的光纖障礙類型，而是為個別光纖障礙，則判斷障礙位置發生在該光分歧器的後面。
10. 如請求項1所述之方法，其中該端對端合理光損失範圍之合理光衰減值W×α+4+L/1.5×H+C+D×E+F×G±I；其中，α為光纖衰減係數(dB/km)、4+L/1.5為光纖的熔接點數量，而為高斯符號，L為光纖長度且L>0(km)、C為光分歧器每埠的平均光損失(dB)、D為光纖連接器SC/PC平均光損失(dB)、E為光纖連接器SC/PC個數、F為光纖連接器SC/APC平均光損失(dB)、G為光纖連接器SC/APC個數、H為光纖熔接損失(dB)、I為誤差範圍(dB)。