光學網絡單元及其異常檢測與功率監測方法
2023-04-27 05:35:46 1
專利名稱：光學網絡單元及其異常檢測與功率監測方法
技術領域：
本發明關於一種應用於無源光網絡(Passive Optical Network，PON)系統中的光 學網絡單元及其異常檢測與功率監測方法，在光學網絡單元端即可得知上傳的封包超過分 配時隙的時間間隔，並計算光信號的平均輸出功率。
背景技術：
圖1為一般無源光網絡系統的示意圖。在無源光網絡(Passive OpticalNetwork, PON)系統10中，數個光學網絡單元(Optical Network Unit，0NU) 11 14設置於對應數目 的辦公室或家庭中，並分別利用光纖耦接至分支器15後再連接至光學線路設備(Optical Line Terminal, 0LT) 16。光學網絡單元11 14使用分時多工(Time Division Multiplexing, TDM)方式 將數據上傳給光學線路設備16，於數據上傳時，每個光學網絡單元11 14分別只配一時隙 (time slot)l、2、3或4，光學網絡單元11 14分別將數據封包111、121、131或141傳輸 在分配的時隙1、2、3或4內。換言之，客戶端(ONU)以分時多工的方式共同連接到局端的光信道，而局端(OLT) 的接收器於上傳時則接收來自於不同客戶端的光信號。往常對於客戶端輸出的突發模式 (burst mode)數據的問題診斷都在局端，通過價值昂貴的設備針對每一客戶端輸出的信號 進行診斷，且不可能以該昂貴的設備到客戶端逐一直接進行診斷。當客戶端上傳的封包超 過分配時隙的時間間隔時，將危及到傳輸系統的運作。
發明內容
有鑑於上述課題，本發明的一目的為提供一種光學網絡單元及其異常檢測方法， 當上傳的封包超過分配時隙的時間間隔時，在光學網絡單元端即可立刻關閉光信號，避免 其輸入無源光網絡系統的光纖。本發明的另一目的為提供一種光學網絡單元的功率監測方法，在光學網絡單元端 即可得知光傳輸器的平均輸出功率。為達上述目的，本發明提供一種光學網絡單元，在無源光網絡系統中包括多個光 學網絡單元，光學網絡單元包括光發射子模塊以及信號測量模塊。光發射子模塊包括光傳 輸器以及光檢測器。光傳輸器發射光信號至無源光網絡系統的光學線路設備。光檢測器用 以監測光信號的發射，並發出電流信號。信號測量模塊與光檢測器連接，將電流信號轉換為 電壓信號，並對電壓信號進行濾波、取樣，產生取樣信號。光學網絡單元還包括控制器，與模擬數字轉換器連接，當光學網絡單元上傳的封 包超過分配時隙的時間間隔時，取樣信號連續多點超過門坎時，關閉光傳輸器的光信號。本發明還提供一種光學網絡單元的異常檢測方法，其包括以下步驟提供光傳輸 器，光傳輸器用以上傳光信號至無源光網絡系統的光學線路設備；提供光檢測器，用以監測 光信號的發射，並發出電流信號；將電流信號轉換為電壓信號；以及對電壓信號進行濾波、取樣，產生取樣信號。當光學網絡單元上傳的封包超過分配時隙的時間間隔，取樣信號連續多點超過門坎時，關閉光傳輸器輸出光信號。本發明還提供一種光學網絡單元的功率監測方法，其包括以下步驟提供光傳輸 器，光傳輸器用以上傳光信號至無源光網絡系統的光學線路設備；提供光檢測器，用以監 測光信號的發射，並發出電流信號；將電流信號轉換為電壓信號；對電壓信號進行濾波、取 樣，產生取樣信號；以及平均取樣信號的電壓，得到光傳輸器的平均輸出功率。承上所述，本發明的光學網絡單元的檢測光信號的光檢測器會產生電流信號，將 電流信號轉換為電壓信號後，對電壓信號進行濾波、取樣，產生取樣信號，不但在光學網絡 單元被分配的時隙(time slot)的時間間隔進行取樣，也在其它時隙的時間間隔取樣。本發明的光學網絡單元的異常檢測方法，是當光學網絡單元上傳的封包超過分配 時隙的時間間隔時，取樣信號連續多點超過門坎時，關閉光傳輸器。本發明的光學網絡單元的功率監測方法是將光學網絡單元的光檢測器發出的電 流信號轉換為電壓信號後，進行濾波、取樣，在對取樣信號高於門坎的取樣點取平均值，即 可在光學網絡單元端得到光信號的平均輸出功率。
圖1為一般無源光網絡系統的示意圖；圖2為本發明較佳實施例的光學網絡單元的方塊圖；圖3為本發明的光學網絡單元上傳的突發模式數據的示意圖；圖4為本發明的光學網絡單元的平滑電壓信號的示意圖；圖5為本發明正常突發模式數據的取樣示意圖；圖6為本發明異常突發模式數據的取樣示意圖；圖7為本發明的光學網絡單元的異常檢測方法的流程圖；圖8為本發明一種計算光傳輸器的平均輸出功率的方法的示意圖；以及圖9為本發明另一種計算光傳輸器的平均輸出功率的方法的示意圖。[主要元件標號說明]1 4:時隙10:無源光網絡系統11 14、20 光學網絡單元 15 分支器16:光學線路設備111、121、131、141 數據封包1 4 時隙21 光發射子模塊(TOSA)211:光傳輸器211212 光檢測器23 信號測量模塊231 電流電壓轉換器232 低通濾波器233 模擬數字轉換器25:控制器27:光傳輸器驅動單元Sc 電流信號Sv 電壓信號Sm 平滑電壓信號Ss 取樣信號
具體實施例方式以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例的一種光學網絡單元及其異常檢測與功率監測方法。在無源光網絡系統中包括多個光學網絡單元，各光學網絡單元通過光纖耦接一 分支器後，連接至光學線路設備(0LT)。光學網絡單元使用分時多工(Time Division Multiplexing, TDM)方式將數據上傳給該光學線路設備，於數據上傳時，各光學網絡單元只 配一時隙(time slot)，且在分配的時隙內傳輸數據封包。圖2為本發明較佳實施例的光學網絡單元的方塊圖。該光學網絡單元20主要包 括光發射子模塊(TOSA) 21以及信號測量模塊23。光發射子模塊(TOSA) 21主要包括光傳輸 器211以及光檢測器212。圖3為本發明的光學網絡單元上傳的突發模式數據的示意圖。光傳輸器211發射 光信號至無源光網絡系統的光學網絡設備，光學網絡單元20在上傳數據時，光傳輸器211 只在被分配的時隙內發射光信號，光信號為突發模式(burst mode)數據，光傳輸器211隻 在被分配的時隙內開啟(ON)，於非分配的時隙關閉(OFF)，其中光傳輸器211較佳為雷射二 極管(laser diode)。光檢測器212用以監測光信號的發射，並發出電流信號S。，光檢測器 212較佳為光二極體(photodiode)。信號測量模塊23與光檢測器212連接，將電流信號Sc 轉換為電壓信號Sv，並對電壓信號Sv進行濾波、取樣，產生取樣信號Ss。信號測量模塊23包括電流電壓轉換器231、低通濾波器232以及模擬數字轉換 器233。電流電壓轉換器231與光檢測器212連接，將電流信號S。轉換為電壓信號Sv。低 通濾波器232與電流電壓轉換器231連接，對電壓信號Sv進行濾波，產生平滑電壓信號 Sm,如圖4所示，。模擬數字轉換器233與低通濾波器232連接，對平滑電壓信號Sm進行 取樣，產生取樣信號Ss，模擬數字轉換器233對平滑電壓信號Sm的取樣模式為異步低速 取樣(asynchronouslow speed sampling)，配合異步低速頻率，取樣的頻率高於突發模式 (burstmode)數據傳輸的頻率，不但在該光學網絡單元被分配的時隙的時間間隔進行取樣， 也在其它時隙的時間間隔取樣，只有在光學網絡單元20分配時隙中的取樣信號Ss會大於 門坎(threshold)，其它時隙的取樣信號皆小於門坎，如圖5所示。光學網絡單元20還包括控制器25，與模擬數字轉換器233連接。在異常突發模式 數據中，光學網絡單元20上傳的封包超過分配時隙的時間間隔時，取樣信號Ss連續多點超 過門坎時(如圖6所示)，控制器25關閉光傳輸器211。此外，平均在分配時隙的時間間隔 內的取樣點的取樣信號Ss的電壓，即可得到光傳輸器211的平均輸出功率。光學網絡單元20還包括光傳輸器驅動單元27，與光傳輸器211連接，接收突發模 式數據的控制信號，驅動光傳輸器211，光傳輸器驅動單元較佳為雷射二極體驅動器。圖7為本發明的光學網絡單元的異常檢測方法的流程圖。該異常檢測方法包括以 下步驟。步驟S31 提供光傳輸器211，光傳輸器211用以上傳光信號至無源光網絡系統的 光學線路設備。步驟S32 提供光檢測器212，用以監測光信號的發射，並發出電流信號Sco步驟S33 將電流信號Sc轉換為電壓信號Sv。步驟S34 對電壓信號Sv進行濾波、取樣，產生取樣信號Ss。其中通過電流電壓轉換器(current to voltage converter)轉換電流信號為該電壓信號。通過低通濾波器(low-pass filler)對電壓信號進行濾波，產生平滑電壓信號SM。通過模擬數字轉換器對平滑電壓信號Sm進行取樣，並產生取樣信號Ss。在異常突發模式數據中，取樣信號Ss連續多點超過門坎時，關閉光傳輸器211的 光信號。本發明的光學網絡單元的功率監測方法步驟也包括步驟S31 S34，產生取樣信 號Ss的方法也相同，與異常檢測方法相同之處不再另為贅述。該功率監測方法還包括平均取樣信號Ss的電壓，以得到光傳輸器211的平均輸出功率。在平均取樣信號Ss的電壓的步驟中，只平均光學網絡單元在被分配的時隙內的該 取樣信號電壓，且只平均高於下限電壓的取樣信號Ss (如圖8所示)，或只平均高於下限電 壓且低於上限電壓的取樣信號Ss (如圖9所示)。綜上所述，本發明的光學網絡單元的檢測光信號的光檢測器會產生電流信號，將 電流信號轉換為電壓信號後，對電壓信號進行濾波、取樣，產生取樣信號，取樣模式為異步 低速取樣，配合異步低速頻率連續取樣，不僅在光學網絡單元被分配的時隙的時間間隔進 行取樣，也在其它時隙的時間間隔取樣。本發明的光學網絡單元的異常檢測方法是當光學網絡單元上傳的封包超過分配 時隙的時間間隔時，取樣信號連續多點超過門坎時，關閉光傳輸器。本發明的光學網絡單元的功率監測方法是將光學網絡單元的光檢測器發出的電 流信號轉換為電壓信號後，進行濾波、取樣，在對取樣信號高於門坎的取樣點取平均值，即 可在光學網絡單元端得到光信號的平均輸出功率。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於所附的權利要求範圍中。
權利要求
一種光學網絡單元，其包括光發射子模塊，其包括光傳輸器，發射光信號至無源光網絡系統的光學線路設備；以及光檢測器，用以監測該光信號的發射，並發出電流信號；以及信號測量模塊，與該光檢測器連接，將該電流信號轉換為電壓信號，並對該電壓信號進行濾波和取樣，產生取樣信號。
2.根據權利要求1所述的光學網絡單元，其中該無源光網絡系統包括多個該光學網絡 單元，各該光學網絡單元通過光纖耦接分支器後，連接至該光學網線路設備。
3.根據權利要求2所述的光學網絡單元，其中該光學網絡單元使用分時多工方式將數 據上傳給該光學線路設備，於數據上傳時，各該光學網絡單元只配一時隙，且在分配的時隙 內傳輸數據封包，該光學網絡單元在上傳數據時，該光傳輸器只在被分配的時隙內發射光 信號。
4.根據權利要求1所述的光學網絡單元，其中該光傳輸器為雷射二極體，該光檢測器 為光二極體。
5.根據權利要求1所述的光學網絡單元，其中該光信號為突發模式數據，該光學網絡 單元的該光傳輸器只在被分配的時隙內開啟，於非分配的時隙關閉。
6.根據權利要求1所述的光學網絡單元，其中該信號測量模塊包括電流電壓轉換器，與該光檢測器連接，將該電流信號轉換為該電壓信號； 低通濾波器，與該電流電壓轉換器連接，對該電壓信號進行濾波，產生平滑電壓信號；以及模擬數字轉換器，與該低通濾波器連接，對該平滑電壓信號進行取樣，產生該取樣信號。
7.根據權利要求1至6任一項所述的光學網絡單元，其中該模擬數字轉換器對該平滑 電壓信號的取樣模式為異步低速取樣，配合異步低速頻率，取樣的頻率高於突發模式數據 傳輸的頻率，並為連續取樣，在該光學網絡單元被分配的時隙的時間間隔進行取樣，且在其 它時隙的時間間隔進行取樣。
8.根據權利要求7所述的光學網絡單元，其還包括控制器，與該模擬數字轉換器連接， 當光學網絡單元上傳的封包超過分配時隙的時間間隔時，該取樣信號連續多點超過一門坎 時，該控制器關閉該光傳輸器輸出該光信號。
9.根據權利要求8所述的光學網絡單元，其中該控制器平均在分配時隙的時間間隔內 的取樣點的該取樣信號的電壓，即得到該光傳輸器的平均輸出功率。
10.根據權利要求9所述的光學網絡單元，其還包括光傳輸器驅動單元，與光傳輸器連 接，接收突發模式數據的控制信號，驅動該光傳輸器，該光傳輸器驅動單元為雷射二極體驅 動器。
11.一種光學網絡單元的異常檢測方法，其包括以下步驟提供光傳輸器，該光傳輸器用以上傳光信號至無源光網絡系統的光學線路設備； 提供光檢測器，用以監測該光信號的發射，並發出電流信號； 將該電流信號轉換為電壓信號； 對該電壓信號進行濾波和取樣，產生取樣信號；以及當該取樣信號連續多點超過一門坎時，關閉該光傳輸器。
12.根據權利要求11所述的光學網絡單元的異常檢測方法，其中該光信號為突發模式 數據，該光學網絡單元的該光傳輸器只在被分配的時隙內開啟，於非分配的時隙關閉。
13.根據權利要求11所述的光學網絡單元的異常檢測方法，其中該電流信號是通過電流電壓轉換器轉換為該電壓信號；對該電壓信號進行濾波的步驟是通過低通濾波器對該電壓信號進行濾波，產生平滑電 壓信號；以及對該電壓信號進行取樣的步驟是通過模擬數字轉換器對該平滑電壓信號進行取樣，並 產生該取樣信號。
14.根據權利要求11至13任一項中所述的光學網絡單元的異常檢測方法，其中對該電 壓信號的取樣模式為異步低速取樣，取樣的頻率高於突發模式數據傳輸的頻率，並為連續 取樣，在該光學網絡單元被分配的時隙的時間間隔進行取樣，且在其它時隙的時間間隔進 行取樣。
15.根據權利要求14所述的光學網絡單元的異常檢測方法，其中當該光學網絡單元上 傳的封包超過分配時隙的時間間隔時，該取樣信號連續多點超過該門坎，關閉該光傳輸器。
16.一種光學網絡單元的功率監測方法，其包括以下步驟提供光傳輸器，該光傳輸器用以上傳光信號至無源光網絡系統的光學線路設備；提供光檢測器，用以監測該光信號的發射，並發出電流信號；將該電流信號轉換為電壓信號；對該電壓信號進行濾波和取樣，產生取樣信號；以及平均該取樣信號的電壓，得到該光傳輸器的平均輸出功率。
17.根據權利要求16所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中該光信號為突發模式 數據，該光學網絡單元的該光傳輸器只在被分配的時隙內開啟，於非分配的時隙關閉。
18.根據權利要求16所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中該電流信號是通過電流電壓轉換器轉換為該電壓信號；對該電壓信號進行濾波的步驟是通過低通濾波器對該電壓信號進行濾波，產生平滑電 壓信號；以及對該電壓信號進行取樣的步驟是通過模擬數字轉換器對該平滑電壓信號進行取樣，並 產生該取樣信號。
19.根據權利要求16至18任一項中所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中對該電 壓信號的取樣模式為異步低速取樣，取樣的頻率高於突發模式數據傳輸的頻率，並為連續 取樣，在該光學網絡單元被分配的時隙的時間間隔進行取樣，且在其它時隙的時間間隔進 行取樣。
20.根據權利要求19所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中在平均該取樣信號的 電壓的步驟中，只平均該光學網絡單元在被分配的時隙內的該取樣信號電壓。
21.根據權利要求20所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中在平均該取樣信號的 電壓的步驟中，只平均高於下限電壓的該取樣信號。
22.根據權利要求20所述的光學網絡單元的功率監測方法，其中在平均該取樣信號的 電壓的步驟中，只平均高於下限電壓且低於上限電壓的該取樣信號。
全文摘要
一種光學網絡單元，其包括光傳輸器、光檢測器以及信號測量模塊。光傳輸器發射光信號至無源光網絡系統的光學線路設備。光檢測器用以監測光信號的發射，並發出電流信號。信號測量模塊與光檢測器連接，將電流信號轉換為電壓信號，並對電壓信號進行濾波、取樣，產生取樣信號。平均取樣信號的電壓即可得到光傳輸器的平均輸出功率。當光學網絡單元上傳的封包超過分配時隙的時間間隔時，取樣信號連續多點超過門坎，關閉光傳輸器。一種光學網絡單元的異常檢測與功率監測方法也同時被揭露。
文檔編號H04Q11/00GK101814948SQ20091000778
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者吳明佳, 戴建, 翁佳愷 申請人:臺達電子工業股份有限公司