专利名称：被动式光纤网络的光纤链路监测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测被动式光纤网络链路的方法与装置，特别是 关于利用光纤网络单元群组和光纤链路的对应关系侦测树状型被动式 光纤网络的异常光纤链路的技术。
背景技术：
光纤网络的光纤常会因外在环境的影响，例如温度变化、外力压 迫、甚至人为的蓄意破坏而受损或断裂，致使光信号的传递中断或是 损耗增加。因此监测光纤网络是必要的措施，然而成本和效率也应纳 入考量。
图1显示已知的树状型被动式光纤网络架构100，其包含光纤线 路终端设备102、光分歧器(Splitter)104-112及光纤网络单元121-136。 在本图中光分歧器104-112皆为1:4的分离器，所以共有16个光纤网 络单元121-136。光纤线路终端设备102利用分时多路技术和光纤网络 单元121-136。在正常情况下，光纤线路终端设备102会持续接收到来 自光纤网络单元121-136的回传光信号。
光纤线路终端设备102通常架设在周端机房。它提供一种介于被 动式光纤网络系统(OLT客户端)和骨干网络(OLT网络端)之间的汇流 /分流服务。意即，从客户端获取的资料流处理后汇集，送至网络端 连至骨干网络，或将网络端的资料流处理后分萆客户端。客户端使用 被动光纤网络界面，而网络端通常装设同步光纤网络或T3等界面。
光纤网络单元(Optical Network Unit， ONU)121-136如同以太网络 (Ethemet)装置一般，每个ONU均有唯一的身份序号(ID)， 一般会架置在客户端附近或特定设施内。它提供一种介于被动式光纤网络系统
(ONU网络端)和客户的个人计算机或内部局域网络(ONU客户端)之 间的服务界面。
传统的光纤链路监测方式常利用光时域反射器(Optical Oime-Domain Reflectometry; OTDR)来测量光信号的传递有无异常。光 时域反射器本身是较为昂贵的量测仪器，量测方法是在光纤的一端打 入固定宽度的光脉冲，并使用高感应的光侦测器在同一端不断接收光 脉冲打出后不同时间到达的反射光。由于光在光纤中会不断的损耗， 因此可以得到相关的光时域反射器路径图(原理是所收到的光反射会随 着时间增加而减小)，来了解光传输的损耗情况。当此路径图某处有异 常光损耗时，便可以知道光纤的哪个地方有异常情况。但前提是每个 ONU到光分歧器(Splitter)的距离必须明显不同，否则无法分辨是哪一 段光缆有异常情况。
如果两个以上的分支光纤网络长度相近时，将无法直接在光时域 反射器的路径图上明确分辨何处发生异常情况。这时只能釆用费时的 方法，在光分歧器端直接量测这些光纤网络的状态，而无法在头端监
因此亟需提出一种适用于分支光纤网络长度相近并能节省成本和 时间的光纤网络监测方法和装置，以改进传统使用光吋域反射器在光 纤网络监测上的缺陷。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种被动式光纤网络链路监测的方 法，其利用光纤网络单元群组和光纤链路的对应关系侦测树状型被动 式光纤网络中光纤链路的异常情况。
本发明的另一目的在于提出一种被动式光纤网络链路监测的装置，以侦测树状型被动式光纤网络中光纤链路的异常情况。
根据上述的目的，本发明提出一种被动式光纤网络的光纤链路监 测方法，其应用于光纤网络架构中，此光纤网络架构包含光纤线路终
端设备、第一光分歧器以及复数光纤网络单元(ONU)，而上述光纤线路
终端设备、第一光分歧器以及复数光纤网络单元间皆利用光纤链路连
结，此光纤链路监测方法包含下列步骤决定复数群组，使得每一群 组包含此复数光纤网络单元之一部分；将上述每一群组分别通过光纤 链路连接至第一光分歧器；由光纤线路终端设备读取复数群组的回传 光信号或光能量，以判断光纤线路终端设备、第一光分歧器以及复数 群组间的光纤链路状态，判断方式包含若复数群组其中之一特定群 组中的回传光信号或光能量均属不正常状态，代表此特定群组与第一 光分歧器间的光纤链路呈现异常状态，其中的光纤线路终端设备通过 主要光纤链路连接至第一光分歧器。
本发明亦提出一种具有光纤链路监测功能的光纤网络系统，其包 含光纤线路终端设备、光分歧器以及复数光纤网络单元，其中上述 光纤线路终端设备、光分歧器以及复数光纤网络单元间皆利用光纤链 路连结，光纤线路终端设备通过一主要光纤链路连接至光分歧器，复 数光纤网络单元区分为复数群组，且光纤线路终端设备内部至少设有 一读取单元，此读取单元用以读取前述复数群组的回传光能量或光信 号，并依据回传的光能量或光信号的强度，判断光纤线路终端设备、 光分歧器以及复数群组间的光纤链路状态。
本发明亦提出一种被动式光纤网络的光纤链路监测装置，其应用 于光纤网络架构中，此光纤网络架构包含光纤线路终端设备、光分歧 器以及复数光纤网络单元，上述光纤线路终端设备、光分歧器以及复 数光纤网络单元间皆利用光纤链路连结，复数光纤网络单元区分为复 数群组，此光纤链路监测装置包含 一光能量撷取元件，用以撷取上 述复数群组的回传光能量；以及一监测模块，用以检测回传光能量的强度，并依据此回传光能量的强度判断光纤线路终端设备、光分歧器 以及复数群组间的光纤链路状态。
图1显示已知的树状型被动式光纤网络架构。
图2显示根据本发明一实施例的具有光纤链路监测功能的光纤网 络系统。
图2A至图2C例示图2的被动式光纤网络发生各种链路断线的示 意图。
图3显示正常的光纤网络单元回传光功率分布图。 图3A至图3C分别显示对应于图2A至图2C断线情况的光纤网络 单元回传光功率分布图。
图4显示根据本发明一实施例的被动式光纤网络光纤链路监测方法。
图4A显示根据本发明一实施例的被动式光纤网络光纤链路监测 方法的光纤链路状态判断流程图。
图5显示根据本发明另一实施例的具有光纤链路监测功能的光纤 网络系统。
图6显示图5的监测模块根据本发明一实施例的功能方块图。
图中符号说明
100树状型被动式光纤网络架构
102光纤线路终端设备
104、 106、 108、 110、 112 光分歧器
121-136光纤网络单元(ONU)
200/200A具有链路监测功能的被动式光纤网络
202光纤线路终端设备
204 读取单元
206监测模块
206A中央处理单元206B 光功率检测单元
208第一光分歧器
209光能量撷取元件
210、 212、 214、 216第二光分歧器
221-236光纤网络单元(ONU)
240主要光纤链路
250、 252、 254、 256光纤链路
260-263群组
280-295光纤链路
402-418被动式光纤网络光纤链路监测方法步骤 410a/412a/416a被动式光纤网络光纤链路监测方法的告警步骤
具体实施例方式
以下配合图式详细说明本发明的较佳实施例。然而，除了所举实 施例之外，本发明还可以广泛地在其它的实施例施行。再者，为求图 式的简洁，图式内不相关的细节部份并未完全绘出。不同图式中相同 的编号或标记代表相同的元件或概念。
图2显示依据本发明一实施例的具有光纤链路监测功能的光纤网 络系统200，其包含光纤线路终端设备202、第一光分歧器208、复数 个第二光分岐器210-216、以及复数个光纤网络单元(ONUs)221-236。 光纤线路终端设备202通过主要光纤链路240连接至第一光分歧器 208。第一光分歧器208通过光纤链路250-256分别连接至第二光分岐 器210-216。第二光分岐器210-216又通过如图所示的其它光纤链路分 别连接至光纤网络单元221-236。
复数个第二光分岐器210-216以及复数个光纤网络单元221-236 被区分为如图所示的群组260-263。群组260包含第二光分岐器210和 光纤网络单元221-224，群组261包含第二光分岐器212和光纤网络单 元225-228，群组262包含第二光分岐器214和光纤网络单元229-232，群组263包含第二光分岐器216和光纤网络单元233-236。
光纤线路终端设备202内具有读取单元204以读取来自群组 260-263的回传光信号或光能量。读取单元204依据此等回传的光信号 或光能量的强度判断各个光纤链路是否有异常状态或故障。例如，若 群组260回传的光信号或光能量均不正常(但其它群组正常)，则判断连 接至群组260的光纤链路250可能有异常状态。又如，若群组260-263 回传的光信号或光能量均不正常，则判断第一光分歧器208和光纤线 路终端设备202间的主要光纤链路240处于异常状态。又如，若群组 260中仅有部分光纤网络单元的回传光信号或光能量不正常，则判断直 接连接至该等不正常光纤网络单元的光纤链路异常。
读取单元204的内部架构可以是，但不限于，图6所示的监测模 块206和光能量撷取元件209的组合，详见图6的说明。
以下对各种链路故障情况和撷取自各个光纤网络单元的回传光能 量或光功率的关加以说明，以帮助对本发明原理的了解。为简洁起见， 光纤网络单元在以下说明有时将简称为ONU或ONUs。在以下的说明 中，假设整体链路皆正常时，各ONU的回传光功率分布图如图3所 示(图3中的代号A-P分别代表ONU 221-236，图3A、图3B和图3C 亦然)。此处为说明方便起见，假设ONU 221-236于正常状况下均回传 大致相同的光功率强度，实际情况可能有所差异。换言之，各ONU回 传光功率的正常范围可以彼此不同，网管单位可以依实际情况设定所 有ONU回传光功率的正常范围，再依此进行比对。此外，以下说明的 举例均衍用图2的架构、名称和编号。
图2A例示图2的被动式光纤网络200发生之一链路断线情况示意 图。此例中，读取单元204和第一光分歧器208间的主要光纤链路240 的某处发生断线。此时，读取单元204将侦测到如图3A所示的0NU 回传光功率分布图。因为主要光纤链路240是有群组260-263内的所有ONUs对光纤线路终端设备202通信的必经路线，其一旦断线则所有回 传信号将同时消失。由此可知，当所有群组260-263中的所有ONUs 的回传信号均处于不正常范围之时即可判定该群组对应的主要光纤链 路240可能出现问题。
图2B图显示图2的被动式光纤网络200发生的另一链路断线情况 示意图。此例中，第一光分歧器208和第二光分歧器210之间的光纤 链路250的某处发生断线。此时，读取单元204将侦测到如图3B所示 的ONU回传光功率分布图。因为光纤链路250是ONUs 221-224对光 纤线路终端设备202通信的必经路线(且网络中的其它ONU对光纤线 路终端设备202的通信均无须经过光纤链路250)，光纤链路250 —旦 断线则对应于ONUs 221-224的回传信号均势必消失。由此可知，若将 ONUs 221-224归为同一群组260，则当此群组中的所有ONUs的回传 信号均处于不正常范围时，即可判定该群组对应的光纤链路250可能 出现问题。
图2C图显示图2的被动式光纤网络200发生的另一链路断线情况 示意图。此例中，光分歧器210和ONU224之间的光纤链路的某处发 生断线。此时，读取单元204将侦测到如图3C所示的ONU回传光功 率分布图。因为断线处是ONU 224对光纤线路终端设备202通信的必 经路线(且网络中的其它ONU对光纤线路终端设备202的通信均无须 经过断线的光纤链路)，故断线处对应于ONU 224的回传信号势必消 失。由此可知，ONU 224的回传信号处于不正常范围之时，即可判定 对应的光纤链路可能出现问题。
由以上的揭示可知本发明亦提出一种被动式光纤网络的光纤链路 监测方法。图4显示根据本发明一实施例的被动式光纤网络链路监测 方法，此方法可以应用于图2所示的光纤网络架构中，以下说明将参 照图2的编号。图4所示的光纤网络链路监测方法包含步骤402-406。 步骤402决定复数群组260-263,使得每一群组260-263包含复数光纤网络单元221-236之一部分。例如，如图2的说明决定群组260-263分 别包含的内容。同一群组中的所有光纤网络单元和光纤线路终端设备 202通信时均须通过同一特定光纤链路，且不属于此群组的其它网络单 元和光纤线路终端设备202通信时均无须通过此特定光纤链路。依据 此原则，每一群组均可以对应至一特定光纤链路(例如于图2中，包含 ONUs 221-224的群组260对应至光纤链路250)。上述群组亦可以如图 2所示更分别包含第二光分歧器210-216，以方便说明其和对应的特定 光纤链路的连接关。步骤404将每一群组分别通过其对应的光纤链路 连接至第一光分歧器208。步骤406由光纤线路终端设备202读取复数 群组260-263的回传光信号或光能量，以判断光纤线路终端设备202、 第一光分歧器208以及复数群组260-263间的光纤链路状态。判断光纤 链路状态的方式详见图4A的说明。
图4A显示根据本发明一实施例的被动式光纤网络光纤链路监测 方法的光纤链路状态判断流程图。以下说明仍参照图2的编号。步骤 410检查所有群组260-263的回传光信号或光能量是否均处于不正常状 态。若其均处于不正常状态，则执行步骤410a，告警主要光纤链路240 处于异常状态；否则继续执行步骤412。
步骤412检査群组260-263中之一特定群组的回传光信号或光能 量是否均处于不正常状态。若其均处于不正常状态，则执行步骤412a， 告警该特定群组与第一光分歧器208间的光纤链路处于异常状态；否 则则继续执行步骤414。步骤414判断是否所有群组均检查完毕，若尚 有未检查的群组，则回到步骤412继续检查下一特定群组；若检查完 毕则继续执行步骤416。
步骤416检查群组260-263中之一特定光纤网络单元的回传光信 号或光能量是否处于不正常状态。若其处于不正常状态，则执行步骤 416a,告警直接连接至该特定光纤网络单元的光纤链路呈现异常状态; 否则则继续执行步骤418。步骤418判断是否所有光纤网络单元均检查
13完毕，若尚有未检査的光纤网络单元，则回到步骤416继续检査下一 特定光纤网络单元；若检查完毕则结束本流程。
图4和图4A的流程可由图6中的中央处理单元206A主控。判定 回传光信号或光能量是否处于不正常状态依据分别为各光纤网络单 元设定的回传光信号正常强度范围，不同的光纤网络单元其信号正常 强度范围可以不同。
图5显示根据本发明另一实施例的具有光纤链路监测功能的光纤 网络系统200A的架构图，其包含光纤线路终端设备202、光能量撷取 元件209、监测模块206、光分歧器208-216及光纤网络单元221-236。 光能量撷取元件209连接至光纤线路终端设备202及监测模块206，并 通过光纤链路240连接至光分歧器208。光分歧器208通过光纤链路 250、 252、 254及256分别连接至光分歧器210、 212、 214及216。此 四个光分歧器210-216又分别通过光纤链路(280-283、284-287、288-291、 292-295)连接至光纤网络单元(221-224、 225-228、 229-232、 233-236)。 此架构基本上是在己知架构中的光纤线路终端设备202与光分歧器208 之间加入一光能量撷取元件209，和一监测模块206。实务上，光能量 撷取元件209和监测模块206可整合入同一模块，甚至整合入光纤线 路终端设备202。
光能量撷取元件209可以是包含一光分歧器和一光滤波(optical filter)的模块或是包含一光分歧器和 一 分波多路器(wave division module; WDM)的模块，然并不以此为限。光能量撷取元件209可以基 于分时多路协议撷取来自光纤网络单元221-236回传至光纤线路终端 设备202的通信光信号能量，并传送至监测模块206以进一步分析。 监测模块206的功能在于捡测并分析光能量撷取元件209撷取的光能 量，其内部架构于图6的实施例有更详细的说明。监测模块206以群 组为单位对接收的光纤网络单元回传信号进行分析。监测模块206即基于如上所述将网络中所有光纤链路对应至特定 群组的概念，对光能量撷取元件209撷取的光能量进行必要的转换和 分析。当发现同一群组中的所有光纤网络单元和光纤线路终端设备202 的通信均出现问题时，即判定该群组对应的光纤链路可能处于不正常 的状态，而应进一步检修。详细的监测方法请参见图4和图4A实施例 的说明。
图6显示图5的监测模块206根据本发明一实施例的功能方块图， 其包含中央处理单元206A和光功率检测元件206B。光功率检测元件 206B可以是包含一光二极管(photo diode)的光信号侦测和转换元件，然 而，并不以此为限。其功能在于执行光功率的检测功能，例如将光能 量转换成电子信号以利后续的分析动作。中央处理单元206A可以是一 般泛用式微处理器(microprocessor)，用以进一步分析光功率检测元件 206B转换后的信号，并据以判断是否有光纤链路发生断线或异常情况。 图6并显示监测模块206通过光能量撷取元件209连接至光纤线路终 端设备202和被动式光纤网络的主要光纤链路240。实务上，如前所述， 光能量撷取元件209和监测模块206可整合入同一模块，甚至整合入 光纤线路终端设备202，而成为如图2所示的读取单元204。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并非用以限定本发明的 申请专利范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变 或修饰，均应包含在所述的权利要求范围内。
权利要求
1.一种被动式光纤网络的光纤链路监测方法，应用于光纤网络架构中，该光纤网络架构包含一光纤线路终端设备、一第一光分歧器以及复数光纤网络单元ONU，而该光纤线路终端设备、该第一光分歧器以及该复数光纤网络单元间皆利用光纤链路连结，该光纤链路监测方法包含下列步骤决定复数群组，使得每一该群组包含该复数光纤网络单元之一部分；将每一该群组分别通过光纤链路连接至该第一光分歧器；由该光纤线路终端设备读取该复数群组的回传光信号或光能量，以判断该光纤线路终端设备、该第一光分歧器以及该复数群组间的光纤链路状态，判断方式包含若该复数群组其中之一特定群组中的该回传光信号或光能量均处于不正常状态，代表该特定群组与该第一光分歧器间的光纤链路呈现异常状态，其中该光纤线路终端设备通过一主要光纤链路连接至该第一光分歧器。
2. 如权利要求l所述的被动式光纤网络的光纤链路监测方法，其 中上述的判断方式还包含若该复数群组的该回传光信号或光能量均处于不正常状态，代表 该主要光纤链路呈现异常状态。
3. 如权利要求1所述的被动式光纤网络的光纤链路监测方法，其 中上述的判断方式还包含若该特定群组中之一特定光纤网络单元的该回传光信号或光能量 处于不正常状态，代表直接连接至该特定光纤网络单元的光纤链路呈 现异常状态。
4. 如权利要求l所述的被动式光纤网络的光纤链路监测方法，其 中每一该群组还包含至少一第二光分歧器，且每一该群组内的光纤网 络单元与该至少一第二光分歧器间以光纤链路连结。
5. 如权利要求l所述的被动式光纤网络的光纤链路监测方法，其中上述判断该回传光信号或光能量是否正常的标准依据分别为该复 数光纤网络单元中的每一光纤网络单元设定的回传光信号或光能量正 常强度范围。
6. —种具有光纤链路监测功能的光纤网络系统，其包含 一光纤线路终端设备；一光分歧器；以及 复数光纤网络单元ONU，其中该光纤线路终端设备、该光分歧器以及该复数光纤网络单元 间皆利用光纤链路连结，该光纤线路终端设备通过一主要光纤链路连 接至该光分歧器，该复数光纤网络单元区分为复数群组，且该光纤线 路终端设备内部至少设有一读取单元，该读取单元用以读取该复数群 组的回传光能量或光信号，并依据该回传的光能量或光信号的强度， 以判断该光纤线路终端设备、该光分歧器以及该复数群组间的光纤链 路状态。
7. 如权利要求6所述的具有光纤链路监测功能的光纤网络系统， 其中该光纤链路状态的判断方式包含-若该复数群组其中之一特定群组的该回传光信号或光能量均属不 正常状态，代表该特定群组与该光分歧器间的光纤链路呈现异常状态。
8. 如权利要求7所述的具有光纤链路监测功能的光纤网络系统， 其中该光纤链路状态的判断方式还包含若该复数群组的该回传光信号或光能量均属不正常状态，代表该 主要光纤链路呈现异常状态。
9. 如权利要求8所述的具有光纤链路监测功能的光纤网络系统， 其中该光纤链路状态的判断方式还包含若该特定群组中的一特定光纤网络单元的该回传光信号或光能量 属不正常状态，代表直接连接至该特定光纤网络单元的光纤链路呈现 异常状态。
10. 如权利要求9所述的具有光纤链路监测功能的光纤网络系统，其中上述判断该回传光信号或光能量是否正常的标准依据分别为该 复数光纤网络单元中的每一光纤网络单元设定的回传光信号或光能量 正常强度范围。
11. 一种被动式光纤网络的光纤链路监测装置，应用于光纤网络 架构中，该光纤网络架构包含一光纤线路终端设备、 一光分歧器以及复数光纤网络单元ONU，该光纤线路终端设备通过一主要光纤链路连 接至该光分歧器，该光分歧器以及该复数光纤网络单元间亦通过光纤 链路连结，该复数光纤网络单元区分为复数群组，该光纤链路监测装置包含一光能量撷取元件，用以撷取该复数群组的回传光能量；以及 一监测模块，用以检测该回传光能量的强度，并依据该回传光能量的强度判断该光纤线路终端设备、该光分歧器以及该复数群组间的光纤链路状态。
12.如权利要求11所述的被动式光纤网络的光纤链路监测装置， 其中该监测模块进一步包含一光功率检测单元以及一中央处理单元， 其中该光功率检测单元用以侦测该回传光能量的强度，该中央处理单 元用以分析该回传光能量的强度，且若该复数群组其中之一特定群组 的该回传光能量均属不正常状态，代表该特定群组与该光分歧器间的 光纤链路呈现异常状态。
13. 如权利要求12所述的被动式光纤网络的光纤链路监测装置， 其中该光功率检测元件包含一光二极管。
14. 如权利要求11所述的被动式光纤网络的光纤链路监测装置, 其中该光能量撷取元件包含一光分歧器。
15. 如权利要求14所述的被动式光纤网络的光纤链路监测装置， 其中该光能量撷取元件，还包含一光滤波器。
全文摘要
本发明提出一种被动式光纤网络PON的链路光纤监测方法，其步骤包含决定复数群组，使得每一群组包含复数光纤网络单元之一部分；将上述每一群组分别通过光纤链路连接至一光分歧器；由光纤线路终端设备读取复数群组的回传光信号或光能量，以判断光纤线路终端设备、第一光分歧器以及复数群组间的光纤链路状态。本发明亦包含实行此方法的装置和系统。
文档编号H04B10/08GK101296040SQ20071010191
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者纪登渊 申请人:英保达股份有限公司