200814566 九、發明說明： ^ 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種光纜監測系統和方法，特別是關 於一種結合斷線自動切換保護的光纜監測系統及方法。 【先前技術】 光纖通信系統之光纜監測通常使用諸如光時域反射 器（optical time-domain reflectometry; 0TDR)之光通 道故障點檢測裝置。光時域反射器藉由不同時間點相對於 光纖測試信號自然反射而回的光功率和先前記錄之原始 光纖品質軌跡之比對而判斷故障點或斷線點所在之處。一 般光繞之監測分為在線（on-1 ine)和離線（of f -1 ine)兩種 模式。在線模式係指光時域反射器檢測之光纖芯線 (optical fiber)本身是傳輸芯線，光纖測試信號和傳輸 信號具有不同之波長。離線模式則是光時域反射器檢測之 光纖芯線係非傳輸芯線。 第一 A圖顯示一傳統之光纜在線監測系統100A，其包 ί 含光纜110、通信光終端機（120、121)、光時域反射器 130、光通道切換器（optical switch; 0SW) 140、中央處 理單元（central processing unit; CPU)150、分波多工 器（wavelength division multiplexer ; WDM)(160 、 161)、光功率計170。第一 A圖藉整個光纖網路之一部份 例示傳統之在線監測方式，實際之光纖網路可能包含更多 諸如通信光終端機、光、纜和相對之分波多工器以構成整個 通信網路。通信光終端機120和121透過分波多工器160、 6 200814566 光蜆110和分波多工器161與光纖網路内之其他通信光終 端機交換資訊。光緵110可以包含複數條如上述之光纖怒 線。光通道切換器140可以是一對多之切換器，當透過光 功率計170發現正常之光功率消失時，中央處理單元15〇 切換光通道切換器H0以選擇光纜110中之光纖芯線並控 制光時域反射器130做斷線點之檢測。由於係在線測試模 式，光時域反射器130以不同波長之光纖测試信號進行斷 線點之定位。 第一 B圖顯示一傳統之光纜離線監測系統ι〇〇Β，其包 含光纜110、光時域反射器130、光通道切換器14〇、中 央處理單元150、分波多工器160、光功率計17〇和光源 UO。同樣地，第一 b圖藉整個光纖網路之一部份例示傳 統之離線監測方式，實際之光纖網路可能包含更多諸如通 k光終端機、光通道和相對之分波多工器以構成整個通作 網路。由於離線之監測光纖上沒有傳輸光訊號’所以需^ ， 透過額外之光源180提供光信號以進行即時之監測。參光 功率計170無法偵測到來自光源180之光信號時，中央處 理單元150即切換光通道切換器140以選擇光繞11〇中2 光纖芯線並控制光時域反射器130做斷線點之檢測。 傳統使用光時域反射器之光纜監剛方式，雖然技仗 可以定位出芯線斷線處，但是現行方式有其速度上限=上 例如，典塑的光時域反射器其檢測單一这線可能耗 分鐘，則含有二十條芯線之光纜測試完畢即需二十分、户一 且光時域反射器檢測芯線期間，故障波未排除，故障之 200814566 • w蔓又必須等到故障點定位之後方能開始，此又需要額外之 寺間。另外，光時域反射器本身較為昂貴，重覆用於正常 心線之檢測形同資源之浪費。 鐘於上述關於傳統光纜監測方式之缺點，有必要提出 改良之方法。新的方法最好能迅速地排除或修護斷線事 件’以即時維持通信系統之完整性；且最好能使光時域反 射器專用於故障點之檢測，免於不必要之測試以增加貴重 裝備之使用壽命。 f 【發明内容】 本發明的目的之一在於提出一種具有斷線自動保護 機制之光纜監測系統，其可以於檢測斷線的同時即時維持 通信之完整。 本發明的另一目的在於提出一種光纜監測系統之辅 助裝置’其具有斷線自動保護之功能，並於光纜監測系統 檢測斷線的同時即時維持通信之完整。 本發明的又一目的在於提出一種具有斷線自動保護 I 機制之光纜監測方法。 依據上述目的，本發明提出一種具有斷線自動保護機 制之光纜監測系統，其包含主用光通道、備用光通道、用 於光通道故障點檢測之光通道故障點檢測裝置、用於監測 主用光通道斷線之複數個斷線自動保護裝置、以及分別經 由各斷線自動保護裝置連接至主用光通道之複數個光通 訊終端裝置。其中複數個斷線自動保護裝置於判定主用光 通道發生斷線事件時，將複數個光通訊終端裝置和主用光 8 200814566 通道之連接切換至備用光通道，且選擇一測試光通道並利 用光通這故障點檢測裝置對此測試光通道做故障點之檢 本發明亦提出-種用於光纜監測系統之輔助裝置，其 ^含傳輸光通道切換裳置、接收光通道切換裝置和光功率 量測兀件。傳輸光通道切換裝置連接光親監測系統内一光 通訊終端裝置之光訊號傳輸端和第一主用光通道；接收光 通道切換裝置連接光通訊終端裝置之光訊號接收端和第 二主用光通道；光功率量測元件用於監測第二主用光通道 上之光功率；其中光功率量測元件無法偵測到第二主用光 通道上之光功率時，傳輸光通道切換裝置將第一主用光通 道之連接切換至一光通道故障點檢測裝置，且接收光通道 切換裝置將第二主用光通道之連接亦切換至光通道故障 點檢測裝置。 本發明亦提出一種具有斷線自動保護機制之光纜監 測方法，其包含··監測主用光通道之光功率以判定主用光 〜 通道是否故障；當主用光通道被判定故障時，將通信切換 至備用光通道，並啟動一故障點檢測程序。 【實施方式】 第二圖顯示依據本發明一實施例之光纜監測系統 200A，其包含主用光通道（210，212)、備用光通道（22〇， 222)、光時域反射器230、光通道切換器240、中央處理 早元250、複數個自動光纖切換(260-263)、和複數個通 信光終端機（270-273)。光纜監測系統200A可以包含更多 200814566 諸如主用光通道、備用光通道、通信光終端機和自動光纖 切換器等模組或構件連結入整個光纖通信網路。中央處理 單元250連接並控制光時域反射器230、光通道切換器 240和自動光纖切換器260;光時域反射器230連接至光 通道切換器240;光通道切換器240連接至自動光纖切換 器260;自動光纖切換器260連接至通信光終端機270、 主用光通道210和備用光通道220。主用光通道21〇和備 用光通道220又連接至自動光纖切換器261;自動光纖切 換器261連接至自動光纖切換器262和通信光終端機 271;自動光纖切換器262連接至主用光通道212、備用光 通道222和通信光終端機272;主用光通道212和備用光 通道222又連接至自動光纖切換器263;自動光纖切換器 263連接至通信光終端機273。 主用光通道（210 , 212)和備用光通道（22〇，222)可以 是分別位於二不同光纜内之光纖芯線，亦可以是同一光纜 内之不同光纖芯線。通信光終端機270可以是機房端光收 發模組，或通稱為光線路終端設備（〇ptical Line
Terminal，或簡稱〇LT)。通信光終端機（271—273)可以是 客戶端光收發模組，或通稱為光網路單元（〇ptical Network Unit;或簡稱〇NU)。光通道切換器24〇可以是一 對多之光學開關，自動光纖切換器260即連接至光通道切 換器240可以切換的多個連接端之一。自動光纖切換器 260-263係包含光通道切換功能和光功率量測功能之模 組，其功此上是一種斷線自動保護裝置，於本發明中做為 200814566 光纜監測系統之輔助裝置，兼具光功率監測和斷線保護之 功能。正常運作時，自動光纖切換器260之光通道切換功 能可以將主用光通道210連接至通信光終端機270，而將 備用光通道220連接至光通道切換器240，同時監測主用 光通道210上之光功率。當主用光通道210發生斷線或故 障時，自動光纖切換器260監測之主用光通道210光功率 將會消失或異常衰減。此時，自動光纖切換器260進行自 動切換以將主用光通道210切換至光通道切換器240，同 時將備用光通道220切換至通信光終端機270，以自動保 護並即時維持通信之完整性。自動光纖切換器261也將因 為監測之光功率消失而將連接之通信光終端機271切換至 備用光通道220。 上述之主用光通道（21〇，212)和備用光通道（220，222) 實務上可以分別包含一對傳輸/接收芯線，以下實施例進 一步說明其細節。第三A圖顯示自動光纖切換器260和261 實施例之主要組成元件和外部連接示意圖，其基本上係第 二圖中包含自動光纖切換器（260，261)、通信光終端機 (270，271)、光通道切換器24〇、主用光通道21〇和備用 光通道220部份之進一步細節。第二圖中之主用光通道21〇 於第二A圖中被表示為第一主用光通道21 〇A和第二主用 光通道210B;同樣地，備用光通道220亦表示為第一備用 光通迢220A和第二備用光通道22〇b。其中之第一主用光 通道210A和第一備用光通道22〇A係用於傳輸自通信光終 端機270至通信光終端機271之光訊號，而第二主用光通 11 200814566 • 道210B和第二備用光通道220B則用於傳輸自通信光終端 機271至通信光終端機27〇之光訊號。
參見第二A圖，自動光纖切換器260包含二對二光通 道切換器0SW2X2A、二對二光通道切換器〇SW2X2B和光量 測元件PD0。二對二光通道切換器〇sw2X2A和二對二光通 道切換器OSW2X2B均包含四個連接端Al、A2、B1和B2， 且可於第一狀態和第二狀態二種狀態間切換。第一狀態使 得連接端A1連接至連接端B1(而連接端A2連接至連接端 B2) ’第二狀態則使得連接端A1連接至連接端b2(而連接 鳊A2連接至連接端βΐ)。例如，第三a圖之二對二光通道 切換器0SW2X2A和0SW2X2B均處於第一狀態。自動光纖切 換器261包含一對二光通道切換器〇swlX2A、一對二光通 道切換器0SW1X2B和光量測元件PD1。一對二光通道切換 器0SW1X2A和一對二光通道切換器〇swlX2B均包含三個連 接端Al、B1和B2，且亦可於第一狀態和第二狀態二種狀 態間切換。類似地，其第一狀態使得連接端A1連接至連 、 接鳊B1 ,第二狀態則使得連接端A1連接至連接端B2。例 如’第三A圖之一對二光通道切換器〇swlX2A和〇swlX2B 均處於第一狀態。通信光終端機27〇和271均包含傳輸端 Tx和接收、Rx。光通道切換器240包含連接端χ、γι、 Υ2.....Υη等n+1個連接端，其可以於η個狀態間切換， 每一狀態分別將連接端X連接至連接端¥1至如的其中之 一。光量測元件PD0和光量測元件pD1可以是諸如光二極 體（photo diode)之光功率量測元件。 200814566 以下說明第三A圖之實施例中各主要元件之連接關 係。通信光終端機270之傳輸端Tx連接至二對二光通道 切換器OSW2X2A之Α1連接端’其接收端rx連接至二對二 光通道切換器0SW2X2B之A1連接端。二對二光通道切換 器0SW2X2A之B1連接端經由第一主用光通道2l〇A連接至 一對二光通道切換器0SW1X2A之B1連接端，其B2連接端 經由第一備用光通道220A連接至一對二光通道切換器 0SW1X2A之B2連接端。一對二光通道切換器〇swlX2A之 A1連接端連接至通信光終端機271之接收端rx。二對二 光通道切換器OSW2X2B之B1連接端經由第二主用光通道 210B連接至一對二光通道切換器〇SWU2B之M連接端， 其B2連接端經由第二備用光通道22〇β連接至一對二光通 道切換器0SW1X2B之 B2連接端。一對二光通道切換器 0SW1X2B之A1連接端連接至通信光終端機271之傳輸端 Tx。光κ測το件PD0連接至二對二光通道切換器〇SW2X2B 之A1連接端，光量測元件PD1連接至一對二光通道切換
端連接至二對二光通道切換器〇SW2X2A之A2連接端，复 Y2連接端連接至二對二光通道切換器〇sra2B t a2連接
之連接端Yl、Υ2、…、γη 對二光通道切換器0SW2X2A和二對 故基本上可以自光通道切換器240 Yn中任選二連接端分別連接至二 200814566 0SW2X2B之A2連接端。
如刚所述’第三A圖之二對二光通道切換器0SW2X2A 和0SW2X2B以及一對二光通道切換器〇swlX2A *〇swlX2B 均處於第一狀態。換言之，通信光終端機27〇和271間之 光訊號通信係透過第一主用光通道21〇A和第二主用光通 道210B傳輸。具體而言，通信光終端機27〇傳輸端Τχ 傳出之光訊號透過第一主用光通道21〇Α傳輸至通信光終 端機271之接收端rx，且光量測元件pD1於一對二光通道 切換器0SW1X2A之A1連接端監測此光訊號；通信光終端 機271傳輸端Τχ傳出之光訊號透過第二主用光通道21〇B 傳輸至通信光終端機270之接收端rx，且光量測元件PD〇 於二對二光通道切換器0SW2X2B之A1連接端監測此光訊 當主用光通道210發生意外斷線，意即透過第一主用 光通迢210A及/或第二主用光通道21〇β之通信中斷，光 1測元件PD0及/或光量測元件PD1將無法偵測到正常的 光功率。此時，二對二光通道切換器OSW2X2A和OSW2X2B 以及一對二光通道切換器〇swlX2A和〇swlX2B將先後被切 換至如第三B圖所示之第二狀態。換言之，當主用光通道 210發生意外斷線，自動光纖切換器26〇和自動光纖切換 器261將即時使得通信光終端機270和271間之光訊號通 k切換至備用光通道220(包含220A和220B)，且使得主 用光通道210(包含210A和210B)切換至光通道切換器240 而可以經由光時域反射器（未顯示於第三A圖和第三b圖） 200814566 檢測主用光通道210(包含210A和210B)上之故障點。相 對於傳統方式，本發明藉此達成斷線自動切換保護，即時 維持通信之完整性；且光時域反射器於必要時方啟動費時 之故障點測試程序，免於不必要之機器耗損。此外，本發 明亦不需要傳統監測方式必需之分波多工器（WDM)，得以 節省部分成本。 第三A圖和第三B圖中自動光纖切換器261之二個一 對二光通道切換器亦可以置換為二個二對二光通道切換 器（0SW2X2C和0SW2X2D，其狀態變化同0SW2X2A和 0SW2X2B)，以同時連接至通信光終端機和網路中其他之自 動光纖切換器，如第三C圖所示。利用如第三C圖所示之 結構，可以藉由自動光纖切換器之串接達成光通道之延 伸。 依據本發明之另一實施例，前述之二對二光通道切換 器0SW2X2A及/或0SW2X2B可以用二個一對二光通道切換 器替代而達成類似之功能。 第四圖顯示依據本發明另一實施例之光纜監測系統 200B，其包含主用光纜210、備用光纜220、光時域反射 器230、光通道切換器240、中央處理單元250、複數個 自動光纖切換器（260-263)、和複數個通信光終端機 (270-273)。主用光纜210包含測試光通道215和通信光 通道216 ;備用光纜220包含測試光通道225和通信光通 道226。中央處理單元250連接並控制光時域反射器 230、光通道切換器240和自動光纖切換器260;光時域反 15 200814566 射旨230連接至光通道切換器240;光通道切換器24〇連 接至主用光繞測試光通道215和備用光纔測試光通道 225;自動光纖切換器26〇連接至通信光終端機27〇、主用 光纜通信光通道216和備用光纜通信光通道226。主用光 繞通信紐道216和備用光纜通信光通道挪又連接至自 動光纖切換器261;自動光纖切換器261連接至通信光終 端機271;自動光纖切換器262連接至主用光親通信光通 道216、備用光纜通信光通道226和通信光終端機272; 主用光纜通仏光通道216和備用光纜通信光通道226又連 接至自動光纖切換器263;自動光纖切換器263連接至通 信光終端機273。上述之測試光通道和通信光通道可以是 光纜中之光纖芯線，且如之前所述，實務上之光通道通常 包含一對傳輸/接收光纖芯線。 第四圖之運作和第二圖、第三A圖和第三B圖類似， 基本上於主用光纜21〇斷線時，自動光纖切換器（260-263) 内之光通道切換器即切換至備用光緵220，即時維持通信 I 完整。而後通知中央處理單元250作必要之處置。主要不 同在於此例中之光時域反射器230經由光通道切換器240 僅連結至主用光纜210中之測試光通道215和備甩光緵 220中之測試光通道225。換言之，光時域反射器230監 測之芯線雖和自動光纖切換器（260-263)發現斷線之芯線 位於同一光纜，但並非同一芯線。然而，由於統計上多數 情況同一光纜内之芯線傾向於同時斷線，故此種離線方式 之監測於實務上有其效能。且因其監測之芯線數目較少， 16 200814566 是以具有成本上之優勢。 第二圖和第四圖所示之實施例分別類似於傳統之在 線和離線之監測模式。本發明之其他實施例可以包含在線 和離線之混合模式。意即依據實際之考量，同一光纜中之 部分芯線可以實施在線監測，而亦保留一離線監測芯線以 於此光纜中未在線監測之芯線斷線時作離線之監測。 / 依據上述實施例所揭露之技術，可知本發明亦包含一 種具有斷線自動保護機制之光纜監測方法。第五圖顯示依 據本發明一實施例之光纜監測方法之主要步驟，其包含監 測主用光通道之光功率以判定此主用光通道是否故障（步 驟50);當主用光通道被判定故障時，將通信切換至備用 光通道，並啟動一故障點檢測程序（步驟52)。光功率之舊 測可以運用光二極體之類的光功率量測元件。故障點檢須 程序可以包含選擇一測試光通道，並使用諸如光時域反身 器之光通道故障點檢測裝置對此測試光通道做故障點之 寺双測。所選疋之測試光通道依系統規劃之考量可以是諸如 做為上述主用光通道之光纖芯線或是位於和主用光通道 同一光内之其他光纖芯線， 以上實施例僅係可能之實作範例。許多變異或修改^ 可在不脫離本揭*之肋下達成。該㈣異·改均鹿滿 為在本揭*料之㈣為雌之申請專利範圍所保講： 【圖式簡單說明】 第一 A圖顯示—傳統之光纜在線監測系統。 第一 B圖顯示—傳統之光纜離線監测系統。 17 200814566 第二圖顯示依據本發明一實施例之光纜監測系統。 第三A圖和第三B圖顯示依據本發明之自動光纖切換 器實施例之主要組成元件和外部連接示意圖。 第三C圖顯示依據本發明之另一自動光纖切換器實施 例之主要組成元件和外部連接示意圖。 第四圖顯示依據本發明另一實施例之光纜監測系統。 第五圖顯示依據本發明一實施例之光纜監測方法。 【主要元件符號說明】 50/52 光纜監測方法之步驟 100A/100B 傳統光纜監測系統 110 光纜 120/121 通信光終端機 130 光時域反射器 140 光通道切換器 150 中央處理單元 160/161 分波多工器 170 光功率計 180 光源 200A/200B 光纜監測系統 210/212 主用光通道/主用光纜 215 主用光通道測試光通道 216 主用光纜通信光通道 210A 第一主用光通道 210B 第二主用光通道 18 200814566 220/222 備用光通道/備用光纜 225 備用光通道測試光通道 226 備用光纜通信光通道 220A 第一備用光通道 220B 第二備用光通道 230 光時域反射器 240 光通道切換器 250 中央處理單元 260-263 自動光纖切換器 270-273 通信光終端機 A1/A2/B1/B2光通道切換器之連接端 OSW2X2A二對二光通道切換器 OSW2X2B二對二光通道切換器 OSW2X2C二對二光通道切換器 OSW2X2D二對二光通道切換器 OSW1X2A —對二光通道切換器 、 OSW1X2B —對二光通道切換器 PD0/PD1 光量測元件 Rx 通信光終端機接收端 Tx 通信光終端機傳輸端 Χ/Υ1/Υ2/ΥΙ1光通道切換器之連接端