專利名稱：被動式光纖網絡的光纖鏈路監(jiān)測系統及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種被動式光纖網絡(Passive Optical Network, PON) 監(jiān)測技術，特別是關于在被動式光纖網絡上利用分時多路(Time Division Multiplexing, TDM)技術使各光纖網絡單元(Optical Network Unit, ONU)依序響應以監(jiān)測光纖鏈路品質的方法。
背景技術：
由于容量大、可靠性高、傳輸距離長等特性，光纖逐漸成為電信 鏈路中的骨干。通過光纖將數據直接傳送到客戶端的服務，將是未來 寬頻鏈路應用的主流，例如，光纖到交換箱(Fiber To The Cabinet; FTTCab)、光纖到路邊(Fiber To The Curb, FTTC)、光纖到樓(Fiber To The Building, FTTB)及光纖到家(Fiber To The Home, FTTH)，上述服 務可統稱為FTTx。被動式光纖網絡(Passive Optical Network, PON)基于 無源的光纖架構， 一種極具競爭優(yōu)勢的鏈接技術。圖1顯示一傳統的 被動式光纖網絡100的系統架構示意圖，其中光纖線路終端設備 110(Optical Line Terminator, OLT)對外連接至光纖鏈路主干，由光纖線 路終端設備下傳的光信號，通過光纖經由被動元件光分歧器(Splitter， SP)120，將光信號分路廣播至各終端用戶，亦即光纖網絡單元(Optical Network Unit, ONU)131-134。而光纖網絡單元131-134上傳的信號則經 光分歧器120耦合后傳送給光纖線路終端設備110。
隨著光纖網絡應用普及化，光纖鏈路的故障判斷亦愈發(fā)重要。參 照圖2，其顯示光纖網絡100的斷線狀況示意圖。假設光分歧器120至 光纖網絡單元134間的光纖鏈路斷線，維修人員接獲客戶反應后，無 法立刻判斷此故障為光纖線路終端器110至光分歧器120間斷線，或 是光分歧器120至光纖網絡單元134間斷線。此外，架設在外的光纖纜線亦可能受到外力作用而導致傳輸品質劣化，如工程施工時不慎擠 壓、碰撞，或甚至是受到重力影響而彎曲等。此一劣化過程緩慢，往 往不易立刻察覺，但累積形成故障狀況后將引發(fā)使用者不便，影響商
譽。此等故障事件傳統上可以使用諸如光時域反射器(optical time-domain reflectometry; OTDR)的光鏈路故障點檢測裝置來做故障點 的定位。光時域反射器通過不同時間點，相對于光纖測試信號自然反 射而回的光功率和先前記錄的原始光纖品質軌跡的比對，而判斷故障 點或斷線點所在之處。然而光時域反射器并無法有效判讀如圖1和圖2 所示的樹狀被動式光纖網絡的狀態(tài)，因其難以區(qū)別發(fā)生于樹狀網絡架 構末端的故障。
基于以上傳統技術的缺點，其有必要提出一種光纖鏈路監(jiān)測方法 和系統，以補光時域反射器等現有技術的不足。于平時可以監(jiān)測紀錄 光纖傳輸品質，以便及時更換己劣化的光纖纜線，遇突發(fā)的光纖纜線 斷線時，又可以即時判斷故障線段，縮短檢修時間。

發(fā)明內容
本發(fā)明之一目的在于提出一種被動式光纖網絡的光纖鏈路監(jiān)測方 法，可即時判斷光纖鏈路斷線位置，縮短維修時間。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種被動式光纖網絡的光纖鏈路監(jiān)測 方法，以偵測紀錄光纖鏈路品質，及早更換劣化的光纖纜線。
本發(fā)明的又一目的在于提出一種實現上述被動式光纖網絡的光纖 鏈路監(jiān)測方法的裝置。
依據上述目的，本發(fā)明提出一種光纖鏈路監(jiān)測系統，其包含一主 控監(jiān)測裝置以及多個響應裝置，其中的主控監(jiān)測裝置廣播一特定指令 至上述多個響應裝置，以要求多個響應裝置中之一特定響應裝置持續(xù) 回傳一第一特定時間長度的一特定響應光信號，且主控監(jiān)測裝置依據特定響應光信號接收的狀況，判斷連接至特定響應裝置之一特定光纖 鏈路是否正常。
本發(fā)明亦提出一種光纖鏈路監(jiān)測方法，其包含以下步驟自一主 控監(jiān)測裝置廣播一特定指令至多個響應裝置以要求多個響應裝置中之 一特定響應裝置持續(xù)回傳一第一特定時間長度的一特定響應光信號； 自特定響應裝置回傳特定響應光信號至主控監(jiān)測裝置；以及依據特定 響應光信號接收的狀況，判斷連接至特定響應裝置的特定光纖鏈路是 否正常。
本發(fā)明的有益效果表現為可以補光時域反射器等現有技術的不 足。并可以監(jiān)測紀錄光纖傳輸品質，以便及時更換已劣化的光纖纜線， 遇突發(fā)的光纖纜線斷線時，又可以即時判斷故障線段，縮短檢修時間。


圖1顯示傳統的被動式光纖網絡的系統架構示意圖。 圖2被動式光纖網絡斷線狀況的示意圖。
圖3依據本發(fā)明一實施例的被動式光纖網絡系統架構示意圖。 圖4顯示依據本發(fā)明一實施例的主控監(jiān)測裝置的功能方塊圖。 圖5顯示依據本發(fā)明一實施例的響應裝置的功能方塊圖。 圖6顯示依據本發(fā)明一實施例的光纖鏈路監(jiān)測方法的流程圖。 圖7例示圖3的光纖網絡系統斷線狀況示意圖。
圖中符號說明
100 傳統的被動式光纖網絡
110 光纖線路終端設備
120 光分歧器
131-134 光纖網絡單元
310 光纖線路終端設備
320 光分歧器330.1-330.4光纖網絡單元350.1-350.4響應裝置360主要光纖鏈路
361-364光纖鏈路
340主控監(jiān)測裝置
3德中央處理單元
340b850nm激光光源
340c光波長耦合器
340d780mn光功率檢測單元
350響應裝置
350a中央處理單元
350b780nm激光光源
350c光波長耦合器
350d850nm光功率檢測單元
601-607光纖鏈路監(jiān)測方法的步驟
具體實施例方式
本發(fā)明一些實施例的詳細描述如下，然而，除了該詳細描述外， 本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實施例施行。亦即，本發(fā)明的范圍不受 已提出的實施例的限制，而應以本發(fā)明提出的申請專利范圍為準。
再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發(fā)明，圖標內各部份并
沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其它相關尺度相比已經被夸張； 不相關的細節(jié)部份也未完全繪出，以求圖標的簡潔。
圖3顯示本發(fā)明一實施例的具有光纖鏈路監(jiān)測功能的光纖網絡系
統300的架構示意圖，其包含光纖線路終端設備310、主控監(jiān)測裝置 340、光分歧器320、響應裝置350.1-350.4(以下或統稱為響應裝置350) 及光纖網絡單元330.1-330.4。與圖1的傳統光纖網絡系統100比較可 知，其中的主控監(jiān)測裝置340和響應裝置350本發(fā)明新加入用以執(zhí)行監(jiān)測功能的主要裝置。光纖線路終端設備310連接至主控監(jiān)測裝置340， 主控監(jiān)測裝置340經由主要光纖鏈路360連接至光分歧器320。光分歧 器320分別通過光纖鏈路361-364連接至響應裝置350.1-350.4。響應裝 置350.1-350.4分別連接至各光纖網絡單元330.1-330.4。
本實施例中，主控監(jiān)測裝置340以分時多路(Time Division Multiplexing, TDM)技術廣播波長為850nm(narometer;奈米)的光信號 以命令各響應裝置持續(xù)發(fā)出響應的光信號一特定長度的時間，例如2 秒鐘。光分歧器320將此廣播的光信號分別轉送到各個響應裝置 350.1-350.4。需注意的是，850nm僅為舉例，此廣播光信號并不限定特 定波長，其僅須避開既有通信光信號使用的波長即可。持續(xù)發(fā)光2秒 鐘亦非用以限定，該特定長度的時間只要足以量測響應光功率即可。 響應裝置350.1-350.4在接收到發(fā)光命令后，回傳波長780nm的光信號 至主控監(jiān)測裝置340。此回傳波長亦僅為舉例，其僅須避開既有傳輸通 信波長即可。主控監(jiān)測裝置340在收到回傳的光信號后，可分析并紀 錄光功率，據以判定連接至響應裝置350.1-350.4的光纖鏈路 330.1-330.4是否正常。例如，未收到回傳的光信號、回傳的光信號功 率過低(小于一特定門檻值)或過高(大于另一特定門檻值)，則可判斷連 接至響應裝置350.1-350.4的光纖鏈路330.1-330.4可能發(fā)生異常。此外， 基于所有回傳光信號的狀況，可以綜合研判故障的位置是否位于主控 監(jiān)測裝置340和光分歧器320間的主要光纖鏈路360。
圖4顯示依據本發(fā)明一實施例的主控監(jiān)測裝置340的功能方塊圖， 其包含光波長耦合器340c、光功率檢測單元340d、中央處理單元340a 和激光光源340b。光波長耦合器340c連接至外部的光纖線路終端設備 310(未顯示于圖中)和主要光纖鏈路360(未顯示于圖中)。光波長耦合器 340c亦連接至激光光源340b和光功率檢測單元340d。激光光源340b 和光功率檢測單元340d均連接至中央處理單元340a。
中央處理單元340a要求激光光源340b傳送一波長為850nm的光信號搭載一特定指令以命令一特定響應裝置(例如，響應裝置350.1)響
應一光信號。該850nm的光信號經由光波長耦合器340c和連接的光纖 鏈路向外廣播。在收到來自該特定響應裝置回傳的780mn波長的光信 號時，經由光波長耦合器340c傳送至光功率檢測單元340d。中央處理 單元340a對光功率檢測單元340d量測的結果依據前述的方法進行分 析。若結果正常，則中央處理單元340a將啟動下一個響應裝置的測試 程序；若結果異常，則中央處理單元340a判斷此異常狀況是斷線、線 路劣化或其它情形，并啟動相關告警或處理程序。此中央處理單元可 包含記憶裝置，以記錄歷來光功率測量結果，可供判斷線路品質劣化 情形。
圖5顯示依據本發(fā)明一實施例的響應裝置350的功能方塊圖，其 包含光波長耦合器350c、光功率檢測單元350d、中央處理單元350a 和激光光源350b。光波長耦合器350c連接至外部的光纖網絡單元(未 顯示于圖中)和光纖鏈路(未顯示于圖中)。光波長耦合器350c亦連接至 激光光源350b和光功率檢測單元350d。激光光源350b和光功率檢測 單元350d均連接至中央處理單元350a。來自主控監(jiān)測裝置的850nm波 長光信號經由光波長耦合器350c傳送至光功率檢測350d，并由中央處 理單元350a解析出其中的特定指令。中央處理單元350a若發(fā)現該特定 指令的目標本響應裝置700，則要求激光光源350b持續(xù)送出一波長為 780nm光信號，經由光波長耦合器350c和光纖鏈路回傳。
圖6顯示依據本發(fā)明一實施例的光纖鏈路監(jiān)測方法的流程圖，其 包含步驟601至步驟607。在步驟601中，光纖線路終端設備端的主控 監(jiān)測裝置將一特定指令廣播至各個光纖網絡單元端的響應裝置。在此 實施例中以一波長為850nm的光信號搭載此特定指令，且命令一特定 響應裝置響應一光信號持續(xù)2秒。在步驟602中，所有響應裝置均接 收到此特定指令。步驟603中，上述特定指令中指定的特定響應裝置 依要求以波長780mn的光信號回傳持續(xù)2秒鐘。在步驟604中，主控 監(jiān)測裝置于此時間內分析來自該特定響應裝置回傳的光信號，如信號的有無及功率的范圍等。在步驟605中，系統將針對分析結果進一步 判斷光纖鏈路有無劣化或斷線情形，若檢驗回傳的光信號均正常，則
系統將直接執(zhí)行步驟607，啟動下一個響應裝置的偵測程序。但若出現 異常狀況，如接收的光功率數值低于特定標準值以下，代表鏈路可能 有劣化狀況；或完全沒有光輸入，則表示可能有斷線情形發(fā)生故障； 此等異常狀況將使系統啟動步驟606的告警機制，此機制可通過一人
機界面發(fā)出視訊或音訊形式的告警信號，以提醒管理者有異常狀況發(fā) 生。同時系統亦執(zhí)行步驟607，啟動下一個響應裝置的偵測程序，通過 后續(xù)的響應裝置回傳的光信號以判定故障的光纖位置。
圖7例示圖3的光纖網絡系統300斷線狀況示意圖，標號361-364 分別表示光分歧器320至響應裝置350.1-350.4之間的光纖鏈路，斷線 狀況發(fā)生于光分歧器320與響應裝置350.4之間的光纖鏈路364。依據 本發(fā)明的方法，主控監(jiān)測裝置340在執(zhí)行響應裝置350.1、 350.2、 350.3 的偵測程序時，均能順利接收來自350.1、350.2及350.3回傳的光信號， 表示光纖線路終端設備310至光分歧器320間，及光分歧器320至響 應裝置350.1、 350.2及350.3間線路正常。主控監(jiān)測裝置340在執(zhí)行響 應裝置350.4的偵測程序時發(fā)現異常狀況，表示光纖線路終端設備310 至光分歧器320間或光分歧器320至響應裝置350.4之間線路故障；但 可由350.1、 350.2及350.3的偵測程序判斷光纖線路終端設備310至光 分歧器320間段線路為正常狀況，故斷線狀況應當發(fā)生于光分歧器320 至響應裝置350.4之間。維修人員可攜帶相關器材迅速到場檢修，節(jié)省 時間。
上述光信號的諸如850nm和780nm的特定波長和其持續(xù)的特定時 間長度均為了方便說明的舉例，于本領域的技術人士當能理解許多其 它可替代的數值均能達成本發(fā)明的功能和特色。各實施例僅可能的實 作范例，許多變異或修改均可在不脫離本揭示的原理下達成。該等變 異或修改均應視為在本揭示范疇之內而為所附的申請專利范圍所保 護。
1權利要求
1.一種光纖鏈路監(jiān)測系統，其包含一主控監(jiān)測裝置以及多個響應裝置，其中該主控監(jiān)測裝置廣播一特定指令至該多個響應裝置，以要求該多個響應裝置中之一特定響應裝置持續(xù)回傳一第一特定時間長度的一特定響應光信號，且該主控監(jiān)測裝置依據該特定響應光信號接收的狀況，判斷連接至該特定響應裝置之一特定光纖鏈路是否正常，且其中該特定響應光信號接收的狀況有以下情形之一者，該主控監(jiān)測裝置判定該特定光纖鏈路處于不正常的狀態(tài)(1)該主控監(jiān)測裝置于一第二特定時間長度內未接收到該特定響應光信號；(2)該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應光信號的光功率低于一第一門檻值；或(3)該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應光信號的光功率高于一第二門檻值。
2. 如權利要求l所述的光纖鏈路監(jiān)測系統，其中該主控監(jiān)測裝置 連接至一光纖線路終端設備OLT，并中繼對于該光纖線路終端設備的 下傳和上傳通訊光信號，該特定響應裝置連接至一光纖網絡單元ONU， 并中繼對于該光纖網絡單元的該下傳和上傳通訊光信號，且該特定指 令以分時多路的方式廣播至該多個響應裝置。
3. 如權利要求l所述的光纖鏈路監(jiān)測系統，其中該主控監(jiān)測裝置 包含一第一激光光源，以發(fā)出攜帶該特定指令的光信號； 一第一光功率檢測單元，以偵測該特定響應光信號；以及 一第一光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該 下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號。
4. 如權利要求3所述的光纖鏈路監(jiān)測系統，其中該特定響應裝置包含一第二激光光源，以發(fā)出該特定響應光信號；一第二光功率檢測單元，以偵測該攜帶該特定指令的光信號；以及一第二光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該 下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號。
5. —種具有光纖鏈路監(jiān)測功能的光纖網絡系統，其包含 一光纖線路終端設備OLT，用以發(fā)出下傳通訊光信號； 多個光纖網絡單元ONU，用以發(fā)出上傳通訊光信號-, 一主控監(jiān)測裝置，連接至該光纖線路終端設備；以及 多個響應裝置，該多個響應裝置分別連接至該多個光纖網絡單元， 其中該主控監(jiān)測裝置廣播一特定指令至該多個響應裝置以要求該多個響應裝置中之一特定響應裝置持續(xù)回傳一第一特定時間長度的一 特定響應光信號，且該主控監(jiān)測裝置依據該特定響應光信號接收的狀 況，判斷連接至該特定響應裝置之一特定光纖鏈路是否正常，且其中 該特定響應光信號接收的狀況有以下情形之一者，該主控監(jiān)測裝置判 定該特定光纖鏈路處于不正常的狀態(tài)(1)該主控監(jiān)測裝置于一第二特定時間長度內未接收到該特定響 應光信號；(2)該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應 光信號的光功率低于一第一門檻值；或。)該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應 光信號的光功率高于一第二門檻值。
6. 如權利要求5所述的具有光纖鏈路監(jiān)測功能的光纖網絡系統， 其中該主控監(jiān)測裝置更中繼對于該光纖線路終端設備的該下傳通訊光 信號，該特定響應裝置更中繼對于該光纖網絡單元的該上傳通訊光信 號，且該特定指令以分時多路的方式廣播至該多個響應裝置。
7. 如權利要求5所述的具有光纖鏈路監(jiān)測功能的光纖網絡系統， 其中該主控監(jiān)測裝置包含一第一激光光源，以發(fā)出攜帶該特定指令的光信號； 一第一光功率檢測單元，以偵測該特定響應光信號；以及一第一光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該 下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號， 且其中該特定響應裝置包含 一第二激光光源，以發(fā)出該特定響應光信號；一第二光功率檢測單元，以偵測該攜帶該特定指令的光信號；以及一第二光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該 下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號。
8. —種光纖鏈路監(jiān)測方法，其包含以下步驟自一主控監(jiān)測裝置廣播一特定指令至多個響應裝置以要求該多個 響應裝置中之一特定響應裝置持續(xù)回傳一第一特定時間長度的一特定 響應光信號；自該特定響應裝置回傳該特定響應光信號至該主控監(jiān)測裝置；以及依據該特定響應光信號接收的狀況，判斷連接至該特定響應裝置 之一特定光纖鏈路是否正常，其中該特定響應光信號接收的狀況有以下情形之一者，該主控監(jiān) 測裝置判定該特定光纖鏈路處于不正常的狀態(tài)(1) 該主控監(jiān)測裝置于一第二特定時間長度內未接收到該特定響 應光信號；(2) 該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應 光信號的光功率低于一第一門檻值；或。)該主控監(jiān)測裝置于該第二特定時間長度內接收到該特定響應 光信號的光功率高于一第二門檻值。
9.如權利要求8所述的光纖鏈路監(jiān)測方法，其中該主控監(jiān)測裝置連接至一光纖線路終端設備OLT，并中繼對于該光纖線路終端設備的 下傳和上傳通訊光信號，該特定響應裝置連接至一光纖網絡單元ONU， 并中繼對于該光纖網絡單元的該下傳和上傳通訊光信號，且該特定指 令以分時多路的方式廣播至該多個響應裝置。
10.如權利要求8所述的光纖鏈路監(jiān)測方法，其中該主控監(jiān)測裝置包含一第一激光光源，以發(fā)出攜帶該特定指令的光信號；一第一光功率檢測單元，以偵測該特定響應光信號；以及一第一光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號， 且其中該特定響應裝置包含一第二激光光源，以發(fā)出該特定響應光信號；一第二光功率檢測單元，以偵測該攜帶該特定指令的光信號；以及一第二光波長耦合元件，以耦合該攜帶該特定指令的光信號和該 下傳通訊光信號以及耦合該特定響應光信號和該上傳通訊光信號。
全文摘要
本發(fā)明提出一種被動式光纖網絡的光纖鏈路監(jiān)測系統，其包含連接光纖線路終端設備OLT端的主控監(jiān)測裝置與連接光纖網絡單元ONU端的多個響應裝置。主控監(jiān)測裝置利用分時多路技術命令各響應裝置依序發(fā)出響應光信號，并通過測量響應光信號的功率，以判定線路狀況。本發(fā)明亦提出一種被動式光纖網絡的光纖鏈路監(jiān)測方法。本發(fā)明可以補光時域反射器等現有技術的不足。并可以監(jiān)測記錄光纖傳輸品質，以便及時更換已劣化的光纖纜線，遇突發(fā)的光纖纜線斷線時，又可以即時判斷故障線段，縮短檢修時間。
文檔編號H04B10/12GK101296039SQ20071010095
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2007年4月28日
發(fā)明者盧天祥 申請人:英保達股份有限公司