专利名称：光纤网络光束传输信道切换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤通讯技术，特别是有关于一种光纤网络光束 传输信道切换装置，其可应用于集成到一光纤式的网络系统，例如为 局域网络或电话网络系统，且该光纤式网络系统具有多个光束传输信 道，用以对该光纤式网络系统提供一光束传输信道切换功能。
背景技术：
光纤网络技术(optical networking)为一种采用光纤(optical fiber)来作为数据传输媒介的通讯技术，可让多个不同的信息处理系 统(例如为计算机系统或电话系统)之间通过激光束来传输模拟型式或 数字型式的信号。由于激光束比电波具有更高的频率，因此其传输速 度远大于传统的有线和无线式的通讯系统。被动式光纤网络技术(Passive Optical Network, PON)为目前因特网连结至个人及小型商业用户所广泛采用的一种网络数据传输技 术。于具体实施上，传统的PON被动式光纤网络采用单一条光纤来对 网络用户提供双向式的数据传输功能。但于实际应用上，单纤双向式 的被动式光纤网络却易于因仅有的一条光纤断线或其它因素而导致数 据传输功能中断。此问题的---种解决方案为于光纤线路中配置至少二 条光纤，其中一条光纤作为主用信道(又称为"主芯")，而另-一条光纤 则作为备用信道(又称为"备芯")；且其中主用通道初始设定为光束传 输路径，并于该主用通道发生失效状况时，将光束传输路径切换至备用信道。为达成上述的切换功能，便有需要设计一种光纤信道切换装置， 可用来于光纤线路的主用通道失效时，将其光束传输路径改为切换至 其备用通道。目前业界所常采用的一种光束传输信道切换装置为由2 个1X2的光路切换器(optical switch)所组成的光路自动切换装置 (Optical Auto Switch, OAS)。然而此种习用的光纤网络光束传输信 道切换装置的-一项缺点在于其无法提供-一备芯监测功能(亦即无法监 测光纤线路的备用信道是否可正常运作)；因此于备用通道亦为损毁的 情况下，便会使得网络系统的数据传输功能失效。发明内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的主要目的便是在于提供 一种光纤网络光束传输信道切换装置，其可提供一备芯监测功能。本发明的光纤网络光束传输信道切换装置的设计是应用于集成到 --光纤式通讯系统，例如为局域网络或电话的光纤式网络系统，且该 光纤式网络系统具有多个光束传输信道，用以对该光纤式网络系统提 供一光束传输信道切换功能。于实体架构上，本发明的光纤网络光束传输信道切换装置至少包含(A)—设备端接口，其具有-一输入端和一输出端；(B)—信道端接口， 其具有-- 第一传输端、---第二传输端、 一第一接收端、和一第二接收 端；(C) 一第一光路切换模块，其可提供一双对双式的切换功能，至 少包括一第一连接端、 一第二连接端、 一第三连接端、和一第四连接 端；且其第一连接端用以连接至该光纤式网络系统的光束发射端，其 第二连接端用以连接至光收发模块(Transceiver)的发送端，其第二连 接端用以连接至该光纤线路的第一通道，而其第四连接端则用以连接 至该光纤线路的第二通道；(D)--第二光路切换模块，其可提供 双 对双式的切换功能，至少包括一第一连接端、 一第二连接端、第三 连接端、和一第四连接端；且其第---连接端用以连接至该光纤式网络 系统的光束接收端口，其第二连接端用以连接至光收发模块的接收端， 其第三连接端用以连接至该光纤线路的第--通道，而其第四连接端则 用以连接至该光纤线路的第二通道；(E) —光束收发模块，其具有一 接收端和一发送端；且其接收端连接至该第二光路切换模块的第二连 接端口 ，而其发送端则连接至该第一光路切换模块的第二连接端口 ； (F) —第一光感测模块，其耦合连接至该信道端接口的第一接收端口,用以感测该光纤线路的第一信道是否正常传输一系统信号传输光束； 若是，则响应地产生一第一光电信号；(G) —第二光感测模块，其耦合连接至该信道端接口的第二接收端口 ，用以感测该光纤线路的第二
通道是否正常传输一监测光束；若是，则响应地产生一第二光电信号； 以及(H)—通讯模块，其可接收该第-一光感测模块和该第二光感测模块所分别产生的第一光电信号和第二光电信号，并据以产生-"对应的切 换控制信号来对该第--光路切换模块和该第二光路切换模块进行 -对、本发明的光纤网络光束传输信道切换装置的特点在于采用二个双 对双式(2 X 2式)的光路切换器和一光收发模块(transceiver)来对光 纤式网络系统提供一备用信道监测功能。此特点可使得监测光束和信 号光束走不同的路径，使得监测光束和信号光束二者之间不会互相千 扰，因此可让光纤式网络系统的数据传输更为可靠及具有更高的安全 性。
图1A为- 应用示意图，用以显示本发明的光纤网络光束传输信道 切换装置集成到一典型的光纤式网络系统的应用方式；图1B为一应用示意图，用以显示本发明的光纤网络光束传输信道 切换装置集成到一具有EDFA铒布植式光纤信号放大器的光纤式网络系 统的应用方式；图2为--架构示意图，用以显示本发明的光纤网络光束传输信道 切换装置的内部基本架构。主要组件符号说明
10 光纤式网络系统 20本地端光纤信号处理设备 30远程光纤信号处理设备40 光纤线路41 主用通道42 备用通道50 掺铒光纤放大器(EDFA)100本发明的光纤网络光束传输信道切换装置 110设备端接口 210第---光路切换模块(2X2式)230光收发丰莫块(transceiver)240第'光感测模块241分光器242光敏二极管250第二光感测模块251分光器252光敏二极管260通讯模块具体实施方式
以下即配合所附的图式，详细说明本发明的光纤网络光束传输信 道切换装置的实施例。图]A-图1B是显示本发明的光纤网络光束传输信道切换装置100 集成到一光纤式网络系统10的应用方式(于此光纤式网络系统10中， 需采用2个本发明的光束传输信道切换装置100)。图1A显示 -典型的 光纤式网络系统;而图1B则显示一具有掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDPA) 50的光纤式网络系统。如图所示，此光纤式网络系统10包括一本地端光纤信号处理设备 20、 一远程光纤信号处理设备30、以及一光纤线路40;其中该光纤线 路40具有 主用信道4]和一备用信道42。于具体实施上，主用信道 41和备用信道42例如为二条光纤，亦即其中一条光纤作为主用信道 41 (又称为"主芯")，而另一条光纤则作为备用信道42(又称为"备芯'0 。 于因特网的应用上，本地端光纤信号处理设备20例如为-一光纤网络终 端连结装置(Optical Line Terminal, OLT)，而远程光纤信号处理设 备30则例如为 光纤网络客户端装置(Optical Network Unrt， 0NU); 且本地端光纤信号处理设备20和远程光纤信号处理设备30均分别具 有一光束发射端m、 m和一光束接收端/ffl、 7^2;其中光束发射端m、 m用以发射出 -网络数据的信号光束，而光束接收端/m、 则用以接收对向端所发射过来的信号光束。于实际操作时，光纤式网络系统io初始设定为使本地端光纤信号 处理设备20和远程光纤信号处理设备30通过主用信道41来互传信号 光束(亦即使本地端光纤信号处理设备20的光束发射端721所发射出 的信号光束通过主用通道41来传送至远程光纤信号处理设备30的光 束接收端iM2，且同时使远程光纤信号处理设备30的光束发射端712 所发射出的信号光束亦同样地通过主用通道41来传送至本地端光纤信 号处理设备20的光束接收端湖.)；并于主用通道41发生失效状况时， 将光朿传输路径切换至备用信道42。本发明的光纤网络光束传输信道 切换装置100即用于生用通道41发生失效状况时，立即响应地将本地 端光纤信号处理设备20和远程光纤信号处理设备30均切换成连接至 备用通道42，借以让二者之间在此状况下仍可通过备用通道42来互传 光束信号。如图2所示，本发明的光纤网络光束传输信道切换装置100的内 部基本架构至少包含:(A)—设备端接口 110; (B)—信道端接口 120; (C)-一第 光路切换模块210: (D)—第二光路切换模块220; (E)—光 收发模块230; (F) —第-一光感测模块240; (G) —第二光感测模块250; 以及(H)—通讯模块260。以下即首先分别说明这些构件的个别属性及 功能。设备端接口 110设置有一输入端，'和--输出端且如图lA--图1B所示，该输入端ZV用以连接至光纤式网络系统10的本地端光纤 信号处理设备20或远程光纤信号处理设备30的光束发射端7Z1、 7T2， 而输出端,则用以连接至本地端光纤信号处理设备20或远程光纤信 号处理设备30的光束接收端7 il、 Z i2。信道端接口 120设置有一第一传输端^/71、 一第二传输端,、 一第一接收端7M、和一第二接收端7A2;且如图1A-图1B所示，第一 传输端,用以连结至光纤线路40的主用通道41;第二传输端 用以连结至的备用通道42;第一接收端7M用以连结至主用通道41; 而第二接收端/旭则用以连结至备用通道42。第_ -光路切换模块210例如为一双对双式(2X2式)的光路切换器 (optical switch),可提供- 双对双式的切换功能；其具有-一第'连
接端A、 一第二连接端/2、 一第三连接端/B、和一第四连接端/4; 且其第 一连接端H用以连接至本地端光纤信号处理设备20或远程光纤信号处理设备30的光束发射端7^1、 H2;第二连接端/2用以连接至光收发模块230的发送端；第三连接端口 Z3用以连接至光纤线路40的主用通道41:而第四连接端月则用以连接至备用通道42。于实际 操作时，此第一光路切换模块210可受控于 一切换控制信号6T来将第 谨接端H (即本地端光纤信号处理设备20或远程光纤信号处理设备 3〔)的光束发射端7J1、 H2)选择性地连结至第 一传输端(亦即连 结至主用通道41)或第二传输端,(亦即即连结至备用通道42)。第二光路切换模块220亦同样地为一 2X2式的光路切换器，可提 供-双对双式的切换功能；其具有一第一连接端丹、 一第二连接端"、 一第三连接端巧、和一第四连接端^1;且其第一连接端H用以连接 至本地端光纤信号处理设备20或远程光纤信号处理设备30的光束接 收端屈、W2;第二连接端/2用以连接至光收发模块230的接收端； 第三连接端口 "用以连接至光纤线路40的主用通道41;而第四连接 端月则用以连接至备用通道42。于实际操作时，此第二光路切换模块 220可受控于同一切换控制信号5￥来将第---连接端A (即本地端光纤 信号处理设备20或远程光纤信号处理设备30的光束接收端皿、 选择性地连结至第一接收端7M (亦即连结至主用通道41)或第二接 收端/A2 (亦即连结至备用通道42)。光收发模块230为一光收发器(transceiver)，具有-一接收端I 和一发送端H;且其接收端M连接至第二光路切换模块220的第二连 接端/2，而其发送端7T则连接至该第一光路切换模块210的第二连接 端"。此光束传接模块230用来传接一光束，并将该光束传送至上述 的第一光路切换模块210的第二连接端/2，借以通过该第一光路切换 模块210的双对双式(2X2式)的切换架构来将该光束耦合连接至备用 信道42，作为备用信道42的监测光束。于具体实施上，此光发送模块 230的屮心波长例如为1550歷(nanometer),用以配合至一整合有掺 铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA)50的光纤式网 络系统。第--光感测模块240耦合连接至该信道端接口 120的第一接收端 7M ，用以感测光纤线路40的主用信道41是否正常传输系统信号光束。 若该主用信道41正常传输系统信号光束，则此系统信号光束便会致使 第 一光感测模块240产生--光电感应的电流信号U以下称为"第一光 电信号〃)。于具体实施上，此第一光感测模块240例如包括一分光器 24.1和 一光敏二极管(photo diode， PD) 242;其中该分光器241通过 信道端接口 120中的第一接收端7M而耦合至光纤线路40的主用通道 41，用以截取该主用通道41中所传输的系统信号光束；而该光敏二极 管242则用以感测该分光器241所截取到的系统信号光束而产生上述 的第一光电信号第二光感测模块250耦合连接至该信道端接口 120的第二接收端 /A2,用以感测该光纤线路40的备用通道42是否正常传输一监测光束。 若该备用通道42正常传输监测光束，则此监测光束便会致使第二光感 测模块250产生- 光电感应的电流信号4 (以下称为"第二光电信号 〃)。于具体实施上，此第二光感测模块250例如包括--分光器251和 一光敏二极管252;其中该分光器251通过该信道端接口 120中的第二 接收端/A2而耦合至光纤线路40的备用通道42，用以截取该备用通道 12中所传输的监测光朿，而该光敏二极管252则用以感测该分光器251 所截取到的监测光束而产生上述的第二光电信号4。通讯模块260可接收上述的第一光感测模块240和第二光感测模 块250所分别产生的第一光电信号i^和第二光电信号4，并据以产 生 -对应的切换控制信号6T来对该第一光路切换模块210和该第二光 路切换模块220进行一对应的切换动作。于实际应用上，此切换控制 信号S/f的具体实施方式
例如为于接收端，光功率值高于该端的切换 阙值时(代表主用通道41可正常传输光束)，令57^0而不进行切换动 作；并于接收端M/光功率值低于该端的切换阙值(代表主用通道41 无法正常传输光束)且接收端，光功率值高于该端的切换阙值(代表 备用通道42可正常传输光束)时，令57^=1来致能切换动作。于具体 实施上，此通讯模块260例如集成到嵌入式遥控通讯ERC(Embedded Remote Communication)电路。此外，若接收端力W光功率值低于该端 的切换阙值，则此情况代表备用通道42亦发生失效状况，因此通讯模 块260便会响应地发出--备用信道失效警示信号WA。于具体实施上，
此警示信号M丑可例如显示于网络管理人员的网络工作站(未显示于 图式)上，或于本地端光纤信号处理设备20或远程光纤信号处理设备30上以灯号或声响来显示，使网络管理人员对光纤线路40进行维修或更换。以下即利用一应用实例来说明本发明的光纤网络光束传输信道切 换装置100于实际应用时的整体操作方式。于开始实际操作时，本发明的光纤网络光束传输信道切换装置100 分别于本地端和远程将本地端光纤信号处理设备20和远程光纤信号处 理设备30设定为连接至光纤线路40的主用通道41 (亦即使第 一光路切 换模块210和第二光路切换模块220中的第一连接端A均联机至第二 连接端")，使本地端光纤信号处理设备20和远程光纤信号处理设备 30 二者之间通过主用通道41来互传其信号光束。于主用信道41的光束传输功能正常的情况下，第-"光感测模块 240中的光敏二极管242会感应到主用信道41所传输的系统信号光束 的光功率高于该端的切换阙值，因此输出一-光电感应的电流信号厶一 于此情况下，通讯模块260将输出5庐0，使第一光路切换模块210和 第二光路切换模块220均保持其初始设定的切换状态而联机至主用通 道41。当主用信道41因断线或其它因素而失效时，第一光感测模块240 中的光敏二极管242将感应到主用通道41中所传输的系统信号光束的 光功率低于切换阙值。于此同时，若备用信道42未断线而可正常提供 光束传输功能，则第二光感测模块250中的光敏二极管252会感应到 备用通道42中所传输的监测光束光功率高于切换阙值，在此情况下， 通讯模块260即输出5#4，使第一光路切换模块210和第二光路切换 模块220被致能来执行--切换动作，使第一光路切换模块210和第二 光路切换模块220中的第一连接端H均被切换成改为联机至第四连接 端M，并通过备用信道42发 一控制信号给对端的光束传输信道切换装 置，使得远程光纤信号处理设备30同时将其第一光路切换模块210和 第二光路切换模块220中的第一连接端A均被切换成改为联机至第四 连接端尸4，藉以使得本地端光纤信号处理设备20和远程光纤信号处理 设备30改为通过备用通道42来互传其信号光束。若备用通道42亦发
生失效状况，致使通讯模块260响应地发出一备用信道失效警示信号"/Z，借以通知网络管理人员对光纤线路40进行维修或更换。于上述的作动过程中，当主用通道41处于正常状态而作为光束传输通道时，山于光收发模块230所接收及转传的监测光束系经由尸2 — M的路径来注入至备用通道42，因此与来自本地端光纤信号处理设备 20的光束发射端口汉l的信号光束走不同的路径，使得信号光束和监 测光束二者之间不会互相干扰。此外，由于光收发模块23()所转传的 监测光束与本地端光纤信号处理设备20的光束发射端m所发射出的 信号光束的传输方向相同，因此特别适用于图].B所不的具有EDFA掺 铒光纤放大器50的光纤式网络系统。总而言之，本发明提供了一种新颖的光纤网络光束传输信道切换 装置，其可应用于集成到一光纤式网络系统，用以对该光纤式网络系 统供一光束传输信道切换功能；且其特点在于采用二个双对双式(2X2 式)的光路切换器和一光收发器来对光纤式网络系统提供- 备用信道 监测功能。此特点可使使得监测光束和信号光束走不同的路径，使得 监测光束和信号光束二者之间不会互相干扰，因此可让光纤式网络系 统的数据传输更为可靠及具有更高的安全性。本发明因此较背景技术 具有更佳的进步性及实用性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的 实质技术内容的范围。本发明的实质技术内容广义地定义于下述的申 请权利要求范围中。若任何他人所完成的技术实体或方法与下述的中 请权利要求范围所定义者为完全相同、或是为一种等效的变更，均将 被视为涵盖于本发明的申请权利要求范围之中。
权利要求
1. 一种光纤网络光束传输信道切换装置，其可集成到一光纤式网络系统，用以对该光纤式网络系统提供一光束传输信道切换功能；其中该光纤式网络系统设置有一本地端光纤信号处理设备和一远程光纤信号处理设备，分别具有一光束发射端和一光束接收端；且该光纤式网络系统进而设置有一光纤线路，至少包括一第一信道和一第二信道；此光纤网络光束传输信道切换装置至少包含；一设备端接口，其具有一输入端和一输出端；一信道端接口，其具有一第一传输端、一第二传输端、一第一接收端、和一第二接收端；一第一光路切换模块，其可提供一双对双式的切换功能，至少包括一第一连接端、一第二连接端、一第三连接端、和一第四连接端；且其第一连接端用以连接至该光纤式网络系统的光束发射端，其第二连接端用以连接至光收发模块的发送端，其第三连接端用以连接至该光纤线路的第一通道，而其第四连接端则用以连接至该光纤线路的第二通道；一第二光路切换模块，其可提供一双对双式的切换功能，至少包括一第一连接端、一第二连接端、一第三连接端、和一第四连接端；且其第一连接端用以连接至该光纤式网络系统的光束接收端口，其第二连接端用以连接至光收发模块的接收端，其第三连接端用以连接至该光纤线路的第一通道，而其第四连接端则用以连接至该光纤线路的第二通道；一光收发模块，其具有一接收端和一发送端；且其接收端连接至该第二光路切换模块的第二连接端口，而其发送端则连接至该第一光路切换模块的第二连接端口；一第一光感测模块，其耦合连接至该信道端接口的第一接收端口，用以感测该光纤线路的第一信道是否正常传输该系统信号传输光束；若是，则响应地产生一第一光电信号；一第二光感测模块，其耦合连接至该信道端接口的第二接收端口，用以感测该光纤线路的第二通道是否正常传输一监测光束；若是，则响应地产生一第二光电信号；以及一通讯模块，其可接收该第一光感测模块和该第二光感测模块所分别产生的第一光电信号和第二光电信号，并据以产生一对应的切换控制信号来对该第一光路切换模块和该第二光路切换模块进行一对应的切换动作。
2. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该光纤式网络系统为 一被动式的光纤式网络系统。
3. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该光纤式网络系统具有一组掺铒光纤放大器。
4. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该光纤式网络系统为 一 电话通讯用的光纤式网络系统。
5. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该本地端光纤信号处理设备为一光纤网络终端连结装置。
6. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该远程光纤信号处理设备为 一光纤网络客户端装置。
7. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该第一光感测模块包括一分光器，其可通过该第二光路切换模块的第三连接端口而耦 合至该光纤线路的主用通道，用以截取该主用信道中所传输的系统 信号光束；以及-光敏二极管，用以感测该分光器所截取到的系统信号光束。
8. 根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该第二光感测模块包括一分光器，其可通过该第二光路切换模块的第四连接端口而耦 合至该光纤线路的备用信道，用以截取该备用通道中所传输的监测 光束；以及一光敏二极管，用以感测该分光器所截取到的监测光束。
9.根据权利要求1项所述的光纤网络光束传输信道切换装置， 其中该通讯模块可进而于该光纤线路的备用信道亦失效的情况下， 回应地发出一备用信道失效警示信号。
全文摘要
一种光纤网络光束传输信道切换装置，其可应用于集成到一光纤式网络系统，例如为局域网络或电话网络系统，用以对该光纤式网络系统提供一光束传输信道切换功能；且其特点在于采用二个双对双式(2×2式)的光路切换器和一光束传接器来对光纤式网络系统提供一备用信道监测功能。此特点可使得监测光束和信号光束走不同的路径，使得监测光束和信号光束二者之间不会互相干扰，因此可让光纤式网络系统的数据传输更为可靠及具有更高的安全性。
文档编号H04B10/12GK101212256SQ200610169988
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者伍轩弘, 洪福春 申请人:英保达股份有限公司