专利名称：被动式光纤网络监测系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤网络监测系统及方法，且特别是涉及一种被动式光 纤网络监测系统及方法。
背景技术：
目前被动式光纤网络无疑是光接取网络中最热门的一项技术，^J见今对
于光纤质量的监控技术仍未有所突破。
图1A所示为已知的以光时域反射仪监测被动式光纤网络的方块示意 图。请参照图1A,光时域反射仪110是与光路终端机103各别耦接至光分 歧器102，其所发出的光监测信号是经过光分歧器102分别传递至各光网络 单元(也就是客户端)ONU-l、 ONU-2、…、ONU-n。之后，这些光监测信 号会^A射回光时域反射仪110，相关人员即可将光时域反射仪110所接收 到的反射波形Rl与此被动式光纤网络构建完成时所建立的参考波形R进行 比对(如图1B所示)，以判断各客户端的光纤线路是否异常，并可进一步 由反射波形R1与参考波形R在图1B中的相对距离，判断出光纤的实际断 线位置。
然而，当两个以上的客户端发生光纤断线的情况时，虽然由光时域反射 仪110所接收到的反射波形R2可知共有几个客户端发生光纤断线的情况， 如图1C所示，但是无法判断出光纤的实际断线位置。
由上述可知，利用已知的被动式光纤网络监测技术所得的监测结果，并 无法使相关人员在两个以上的客户端发生光纤断线的情况时，准确地辨识出 各个光纤断线的位置，因此有必要提出改进的技术手段来解决这一问题。
发明内容
鉴于先前技术无法准确地判断出光纤断线的位置，本发明提出 一种被动 式光纤网络监测系统及方法，其监测结果可供相关人员在多个客户端光纤断 线时，迅速地判断出光纤的断线位置。
本发明提供一种被动式光纤网络监测系统，适于监测一被动式光纤网络， 该被动式光纤网络包括多条光纤、光路终端才几、光分歧器与多个光网络单元。 该被动式光纤网络监测系统包括宽频光时域反射模块、光波长选^^莫块、多 个滤波器以及控制模块。宽频光时域反射模块是通过这些光纤而耦接至光分 歧器，并用来发出多个不同波长的光监测信号，以及接收这些光监测信号的 光反射信号。滤波器是耦接于光分歧器与各光网络单元之间，且各滤波器是 用来允许这些光监测信号其中之一通过。光波长选择模块是耦接于宽频光时 域反射模块与光分歧器之间，用来允许这些光监测信号至少其中之一可通过。 控制模块则是用来依据宽频光时域反射模块所接收到的光反射信号来控制光 波长选择模块。
本发明提供一种被动式光纤网络监测方法，适于监测一被动式光纤网络， 该被动式光纤网络包括多条光纤、 一个光路终端机、光分歧器与多个光网络
单元。该方法包括下列步骤建立参考波形图；发出多个不同波长的光监测 信号；将各光监测信号传送至耦接于这些光网络单元的光纤其中之一内部；
接收这些光监测信号的光反射信号；依据这些光反射信号的能量，生成反射 波形图；将反射波形图与参考波形图进行比对，其中当反射波形图中至少两 个波形与参考波形图不 一致时，先依次传送反射波形与参考波形图不 一致的 这些光监测信号至各光纤，接着依次接收这些光监测信号的光反射信号，并 分次生成各光反射信号的波形，然后再将各光反射信号的波形与该反射波形 图进行比对，以找出各反射信号的波形在该反射波形图上的位置。
本发明所提出的系统与方法如上，与先前技术之间的差异在于本发明是 以多个不同波长的光监测信号来对各客户端光纤进行监测，以1更于同时获得 各客户端光纤所反射回来的光信号。在将这些光信号的反射波形与其参考波 形比对后，即可得知各客户端光纤是否有发生断线的情形。
当两个以上的客户端光纤发生断线时，先依次传送反射波形与参考波形图不一致的光监测信号至客户端光纤，并分次生成各光监测信号的反射波形， 然后再将这些反射波形与其反射波形图进行比对，以便于进一步区分出各客 户端光纤的断线位置。
通过上述的技术手段，本发明能够使相关人员迅速得知光纤的实际断线 位置，以缩短维^^人员查找光纤断线位置所需耗费的时间。
图1A为已知的以光时域反射仪监测被动式光纤网络的方块示意图。
图1B为已知的被动式光纤网络单一客户端光纤发生断线时，光时域反 射仪所接收到的反射波形与参考波形的比较示意图。
图1C为已知的被动式光纤网络多个客户端光纤发生断线时，光时域反 射仪所接收到的反射波形与参考波形的比较示意图。
图2为本发明的第一实施例中被动式光纤网络监测系统应用于一被动式 光纤网络中的电路方块示意图。
图3为本发明的第二实施例中被动式光纤网络监测系统应用于一被动式 光纤网络中的电路方块示意图。
图4为本发明的被动式光纤网络监测方法在第一实施例中的步骤流程图。
图5为本发明的第一实施例中的参考波形图。 图6为本发明的第一实施例中的反射波形图。 图7为本发明的第二实施例中的反射波形图。
图8为本发明的第二实施例中波长为入1的光监测信号的光^^射信号波 形图。
具体实施例方式
本发明的被动式光纤网络监测系统及方法适用于监测被动式光纤网络中 的光纤是否发生断线，并且在其所监测的^C动式光纤网络发生光纤断线情况信息给维修人员，以节省维修人员在确认断线 位置时所需耗费的时间。以下将配合图示及实施例来详细说明本发明的实施 方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成^支术功效的实 现过程能充分理解并据以实施。
图2所示为本发明的第一实施例中^皮动式光纤网络监测系统应用于一 被动式光纤网络中的电路方块示意图。请参照图2,本实施例的被动式光纤 网络监测系统是应用于由光纤101、光路终端机103、光分歧器102以及多个
光网络单元ONU-l、 ONU-2.....ONU-n所构成的净皮动式光纤网络中，其
中光路终端机103通常可被设置在电信业者的机房中，其所发出的传输光信 号TS在传递至光分歧器102之后，是分别经过光纤101而传递至代表各个 客户端终端设备的各光网络单元ONU-l、 ONU-2.....ONU-n。
被动式光纤网络监测系统包括宽频光时域反射模块210、光波长选择模 块220、多个滤波器240以及控制模块260。其中，宽频光时i或反射才莫块210 是通过光纤101而耦接至光分歧器102,用来发出多个不同波长的光监测信 号。具体来说，宽频光时域反射模块210可以包括光信号产生单元212与光 信号接收单元214,其中光信号产生单元212即是用来发出不同波长的光监 测信号WS,而光信号接收单元214则是用来接收这些光监测信号的光反射 信号。
在本实施例中，光信号产生单元212是一自发性放射频镨光源。光信号 接收单元214则是一光功率计，用来测量反射回来的光反射4言号WS，的功率。
此外，宽频光时域反射模块210还可以包括一分光单元216，而光信号 产生单元212所发出的光监测信号即是由分光单元216传递至光波长选择才莫 块220的，且光反射信号也是通过分光单元216而传递至光信号接收单元 214。
光波长选择模块220是耦接于宽频光时域反射模块210与光分歧器102 之间的，且宽频光时域反射模块210所发出的这些光监测信号中，至少有一 个光监测信号WS可通过光波长选择模块220。具体来说，光波长选择模块 220是由多个切换单元222与一可调式滤波器224所构成。在本实施例中， 光波长选择模块220是包含两个切换单元222，其中一端分别耦接至宽频光时域反射模块210与光分歧器102，另一端则是分别在第一通路cm与第二 通路CH2之间作切换。
可调式滤波器224是配置在第二通路CH2中，且当这些切换单元222切 换至耦接于第二通路CH2时，可调式滤波器224的两端则分别耦接至宽频光 时域反射4莫块210与光分歧器102。其中，可调式滤波器224用来允许宽频 光时域反射模块210所发出的光监测信号WS依次通过。举例来说，当切换 单元224切换至与第二通路CH2耦接，且可调式滤波器224是调整为仅允许
波长为入2的光监测信号WS通过时，则在波长为M、入2.....入n的光监
测信号中，仅有波长为入2的光监测信号WS能够传递至光分歧器102。同理， 若可调式滤波器224调整为仅允许波长为人i的光监测信号通过时，则在这些 光监测信号中仅有波长为入！的光监测信号WS能够传递至光分歧器102。
由上述可知，本实施例的净皮动式光纤网络监测系统可以通过用光波长选 择模块220而在宽频光时域反射模块210所发出的光监测信号中选择特定波 长的光监测信号WS,并传递至客户端进^f亍光纤断线的监测。而且，光波长 选择模块220是通过一控制模块260来控制。其中，控制模块260是依据宽 频光时域反射模块210所接收到的光反射信号WS，来控制光波长选择模块 220。具体而言，控制模块260可以依据宽频光时域反射模块210所接收到的 光反射信号WS，判断出客户端光纤是否有断线的状况发生，并且在判断出客 户端光纤有断线状况时控制波长选择模块220,使其在宽频光时域反射模块 210所发出的光监测信号WS中，选择适当波长的光监测信号进行传递，以 便于进一步确认光纤断线位置。
在本实施例中，控制模块260包括波形图生成单元262与比对单元264, 其中波形图生成单元262是用来建立参考波形图，而这里所谓的参考波形图 是在被动式光纤网络刚架设完成且确定无断线的情况下，将宽频光时域反射 模块210所发出的各光监测信号WS分别传送至各客户端光纤101,再由宽 频光时域反射模块210接收各光纤101所反射的光反射信号WS',通过波形 图生成单元262依据这些光反射信号的能量所生成的波形图。本实施例的参 考波形图如图5所示，其中Wp W2、…、Wn分别为各光监测信号的反射 波形，而图中标示为S之处则为信号在光分歧器102所在处所产生的衰减量。
9而且，波形图生成单元262也可以依据宽频光时域反射模块210所接收 到的光反射信号WS，的能量，生成反射波形图。比对单元264则是用来将此 反射波形图与参考波形图进行比对。详细来i兌，当反射波形图与参考波形图 不一致时，控制模块260会控制光波长选择才莫块220,使其切换单元222切 换至第二通路CH2而与可调式滤波器224耦4秦，并且调整可调式滤波器224, 以使其允许适当波长的光监测信号通过。换言之，本实施例的控制模块260 是依据反射波形图与参考波形图的比对结果来控制光波长选择模块220。
值得一提的是，控制模块260除了可以控制光波长选择模块220之外， 还可以用来控制宽频光时域反射模块210的启动与否。具体来说，本实施例 可以利用额外配置的光功率计(图未示)来测量各客户端所接i)欠到光路终端 机103发射出来的传输信号TS,并且在测量到的光功率量异常时，透过控制 模块260来启动宽频光时域反射模块210,以发出光监测信号WS。之后再透 过系统的后续动作，找出光纤的实际断线位置。
请继续参照图2，光分歧器102与各光网络单元之间摔禺接有一滤波器 240，且滤波器240仅允许具有某特定波长的光监测信号通过。举例来说，耦 接于光分歧器102与光网络单元ONU-l之间的滤波器240《又允许波长为入i 的光监测信号通过;耦接于光分歧器102与光网络单元ONU-2之间的滤波器 240仅允许波长为入2的光监测信号通过。由此推知，耦接于光分歧器102与 光网络单元ONU-n之间的滤波器240仅允许波长为A n的光监测信号通过。
特别的是，本发明的被动式光纤网络监测系统系在被动式光纤网络运作 的同时，实时监测此光纤网络中的光纤101是否断线。换言之，由光波长选 择模块220所传送出的光监测信号WS会与光路终端机103所发出的传输信 号TS同时通过光纤101传递至光分歧器102，再通过光分^支器102将传输信 号TS与监测信号WS分别送至各客户端的光网络单元。为此，本发明在被 动式光纤网络监测系统中设置多个光波长耦合器，以便于将光路终端机103 所发出的传输信号TS与光波长选择模块220所传送出的光监测信号WS耦 合之后，再将此耦合光通过光纤101传递至客户端。在本实施例中，光波长 耦合器可以是波长分波多任务器270 。
具体来说，光路终端机103所发出的传输信号TS与光波长选择模块220
10所传送出的光监测信号WS会先通过波长分波多任务器270将其耦合，以便 于以耦合光的形式通过光分歧器102。之后同样再利用波长分波多任务器270 将通过光分歧器102的耦合光分成传输信号TS与光监测信号WS。其中，波 长分波多任务器270是将光监测信号WS分送至耦接有滤波器240的光纤通 路，并且将传输信号TS分送至未耦接有滤波器240的光纤通路。
此外，为了使光监测信号WS的光反射信号WS'的波形更加均匀以利于 测量，本发明的被动式光纤网络监测系统在第三实施例增加光反射模块250， 用来增强通过滤波器240的光监测信号WS的光反射信号WS，，如图3所示。 在本实施例中，光反射模块250是与光网络单元0NU-1 、 0NUI-2、…、ONU-n 同时配置于客户端，且每一网络单元均对应至光反射模块250中的一个光反 射单元252。
为使熟悉此技术者更加了解本发明，下面将举实施例配合图示说明本发 明的被动式光纤网络监测系统的运作流程。
图4图示为本发明的被动式光纤网络监测方法在第一实施例中的步骤 流程图。请同时参照图2与图4,首先透过控制才莫块260的波形图生成单 元262来建立参考波形图(步骤400 )，再通过宽频光时域反射才莫块210发 出多个不同波长的光监测信号(步骤410)，此时由于光波长选择模块220 中的切换单元222的预设位置是切换至与第 一通路CH1耦接，因此步骤410 所发出的所有光监测信号会一并从光纤101传递至光分歧器102。
接着，光分歧器102会通过分支的光剩t这些光监测信号传送至各客户 端。在此，由于各客户端与光分歧器102之间均设置有滤波器240,且各个 滤波器240仅允许单一波长的光监测信号WS通过，因此各个光监测信号 WS将通过所对应的滤波器240,分别被传送至耦接于光网络单元ONU-l、 0NU-2..... ONU-n其中之一的光纤lOl内(步骤420)。
之后，这些光监测信号WS会通过光纤101而传递至光网络单元ONU-l、
ONUI-2.....ONU-n，并反射光反射信号WS，回宽频光时域反射才莫块210,
而被宽频光时域反射模块210中的光信号接收单元214所接收(步骤430)。 然后，依据这些光反射信号WS'的能量，生成反射波形图(步骤440)。其 中，步骤440是通过控制模块260中的波形图生成单元262来执行的。在本实施例中，光信号接收单元214为一光功率计，因此步骤440所生 成的波形图可以是这些光反射信号的距离-动态范围的关系曲线图。这里所谓 的动态范围是指宽频光时域反射模块210中光信号产生单元212的发射光功 率与末端噪声之间的相对比值，但本发明所产生的波形图并不限定于此。
在生成反射波形图之后，将此反射波形图与步骤400所建立的参考波形 图进行比对(步骤450),以判断步骤440中所生成的反射波形图中，是否 有两个以上的波形与参考波形图不一致(步骤460)。其中，步骤450是通 过控制模块260中的比对单元264来执行的。
值得注意的是，图4仅绘示出单次的监测流程，而在此单次监测流程中， 当步骤460判断出步骤440中所生成的反射波形图没有两个以上的波形与参 考波形图不一致时，被动式光纤网络监测系统不会再执行后续步骤。但实际 上，即使步骤460判断出步骤440中所生成的反射波形图没有两个以上的波 形与参考波形图不一致，本发明的被动式光纤网络监测系统仍^#续地实时 监测被动式光纤网络。
在步骤450的比对结果中，若反射波形图完全与参考波形图一致，表示 此被动式光阡网络没有光纤断线的情况发生。另外，若反射波形图中仅有一 个反射波形Wa与参考波形圉不一致，如图6所示，则可直接4孚知是波长为 入i的光监测信号未能顺利地通过光纤101传递至光网络单元ONU-l，并由
情况。此外，还可以依据反射波形WA在反射波形图上的位置4,算出光纤101 的实际断线位置。以反射波形在图上的位置推算出光纤实际断线位置的详细 技术内容应为熟悉此项技术者所熟知，此处不再赘述。
当反射波形图中有两个以上的反射波形与参考波形图不 一致时，则依次 传送反射波形与参考波形图不一致的光监测信号至其所对应的光纤101 (步 骤470),再依次接收这些光监测信号的光反射信号(步骤480),并且分次 生成各个光反射信号的波形(步骤490),然后再与步骤440中所生成的反 射波形图进行比对，以找出各反射信号的波形在反射波形图上的位置(步骤 495)，并由此判断出各条光纤的实际断线位置。
在本实施例中，当反射波形图中有两个以上的反射波形与参考波形图不
12一致时，即可通过控制模块260来控制光波长选择模块220, j吏其切换单元 222切换至第二通路CH2而与可调式滤波器224耦接，并通过控制模块260 依据步骤450中所产生的比对结果来调整可调式滤波器224,来执4于步骤470。
举实例来说，若步骤440所生成的反射波形图如图7所示，且在步骤 450中得知反射波形图中有两个反射波形Wa及Wb与参考波形圉不一致，且 光纤101发生断线所在处为光分歧器102与光网络单元ONU-l与ONU-2之 间，则此时可将光波长选择模块220中的切换单元222切换至耦接于配置在 第二通路CH2中的可调式滤波器224，并调整可调式滤波器224，以^使其仅 允许波长为入2的光监测信号通过。之后即可在步骤490中得到波长为入2的 光监测信号的光反射信号波形，如图8所示。
接着，将图8与图7进行比对，则可得知图7中的反射波形wb即为 波长为入2的光监测信号的光反射信号波形，并由此判断出光分歧器102与光 网络单元ONU-l之间的光纤101的实际断线位置。此时，亦可得知图7中 的反射波形WA即为波长为A i的光监测信号的光反射信号波形，而光分歧器 102与光网络单元ONU-2之间的光纤101的实际断线位置同样可通过反射波 形Wa在图7上的位置推算出来。
虽然此处仅举例说明当步骤440中所生成的反射波形图中有两个波形与 参考波形图不符时的作法，但熟悉此技术者应该可以自行推知，若步骤440 中所生成的反射波形图中有两个以上的波形与参考波形图不符时，则以上述 实例的作法来实行步骤470至步骤495，即可得知每条光纤的实际断线位置。
综上所述，本发明在由光监测信号所反射的波形得知有哪几个客户端的 光纤发生断线状况后，则依次传送反射波形与参考波形图不一致的光监测信 号至客户端光纤，并分次生成各光监测信号的反射波形，然后再将这些反射 波形与反射波形图进^f亍比对，以便进一步区分出各客户端光纤的断线位置。 由此，可解决已知的监测系统在两个以上的客户端光纤同时发生断线状况时 无法由监测结果迅速得知光纤实际断线位置的问题，进而达成快速且准确地 提供相关维修人员光纤断线位置的功效。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但是所迷的内容并非用来直接限定 本发明的专利保护范围。任何本发明所属技术领域中具有通常技术知识的人员，在不脱离本发明所提出的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及 细节上作一些更改。本发明的专利保护范围，仍须以所附的4又利要求书范围 所界定为准。
权利要求
1、一种被动式光纤网络监测系统，适于监测一被动式光纤网络，该被动式光纤网络包括多条光纤、一个光路终端机、一个光分歧器与多个光网络单元，该系统包括一个宽频光时域反射模块，通过各光纤耦接至光分歧器，用来发出多个不同波长的光监测信号以及接收该些光监测信号的光反射信号；多个滤波器，耦接于光分歧器与各光网络单元之间，用来允许光监测信号其中之一通过；一个光波长选择模块，耦接于宽频光时域反射模块与光分歧器之间，用来允许光监测信号至少其中之一通过；以及一个控制模块，用来依据宽频光时域反射模块所接收到的光反射信号控制光波长选择模块。
2、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，其中宽频带光时 域反射模块包括一个光信号产生单元，用来发出光监测信号；以及一个光信号接收单 元，用来接收这些光反射信号。
3、 如权利要求2所述的被动式光纤网络监测系统，其中光信号产生 单元为自发性放射频"^普光源。
4、 如权利要求2所述的被动式光纤网络监测系统，其中光信号接收 单元为一光功率计。
5、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，其中光波长选择 模块包括多个切换单元，这些切换单元的一端分别耦接至宽频光时域反射才莫块 及光分歧器，另 一端则分别在一条第一通路与一条第二通路之间作切换； 以及一个可调式滤波器，配置在该第二通路中而与切换单元耦接，用来允 许这些光监测信号至少其中之一通过；其中当这些切换单元切换至耦接于该第二通路时，该可调式滤波器的两端分别耦接至宽频光时域反射模块及光分歧器。
6、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，其中控制模块还 包括一个波形图生成单元，用来建立参考波形图，以及依据光反射信号的 能量生成反射波形图；以及一个比对单元，用来将反射波形图与其参考波 形图进行比对；其中控制模块是依据反射波形图与其参考波形图的比对结果来控制光 波长选择模块，以找出这些光反射信号的波形在反射波形图上的位置。
7、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，其中控制模块还 包括用来控制宽频光时域反射模块的启动与否。
8、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，还包括一个光反 射模块，耦接于这些滤波器，用来反射通过各该滤波器的光监测信号。
9、 如权利要求1所述的被动式光纤网络监测系统，还包括多个光波 长耦合器，其中光路终端机所发出的一个光传输信号与宽频光时域反射模 块所发出的光监测信号是通过这些光波长耦合器而传递至光纤的。
10、 如权利要求9所述的被动式光纤网络监测系统，其中这些光波长 耦合器为波长分波多任务器。
11、 一种净皮动式光纤网络监测方法，适于监测一净皮动式光纤网络，该 被动式光纤网络包括多条光纤、 一光路终端机、光分歧器与多个光网络单 元，该方法包括下列步骤建立一个参考波形图；发出多个不同波长的光监测信号；将各该光监测信号传送至耦接于这些光网络单元的各光纤其中之一 内部；_接收这些光监测信号的光反射信号；依据这些光反射信号的能量，生成反射波形图；以及将该反射波形图 与参考波形图进4亍比对，其中当该反射波形图中至少两个波形与参考波形 图不一致时，进^f亍下列步骤依次传送反射波形与其参考波形图不一致的光监测信号至各光纤；依次接收这些光监测信号的光反射信号；分次生成各光反射信号的波形；以及将各光反射信号的波形与反 射波形图进行比对，以找出各反射信号的波形在反射波形图上的位置。
12、如权利要求11所述的被动式光纤网络监测方法，其中在依次传送 反射波形与参考波形不一致的光监测信号至光纤的步骤中，包括^f吏用一可 调式滤波器来限定该些光监测信号依次通过。
全文摘要
一种被动式光纤网络监测系统及方法，以宽频光时域反射模块来发出多个不同波长的光监测信号，再利用光波长选择模块选择至少一个光监测信号，并利用光分歧器与光网络单元之间所设置的滤波器滤出所需波长的光监测信号来监测各光网络单元与光分歧器之间的光纤。因此，可解决已知的监测系统在两个以上的客户端光纤同时发生断线状况时无法由监测结果迅速得知光纤实际断线位置的问题，进而达成快速且准确地提供相关维修人员光纤断线位置的功效。
文档编号H04B10/08GK101540636SQ200810085779
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者洪福春, 萧清文 申请人:英保达股份有限公司