CN101162943A - 结合断线自动切换保护的光缆监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其包含主用光通道、备用光通道、光通道故障点检测装置、复数个断线自动保护装置以及复数个光通讯终端装置。其中的断线自动保护装置于判定主用光通道发生断线事件时，将复数个光通讯终端装置和主用光通道的连接切换至备用光通道，且选择一测试光通道以利用光通道故障点检测装置对此测试光通道做故障点的定位。

Description

结合断线自动切换保护的光缆监测系统及方法

技术领域

本发明有关于一种光缆监测系统和方法，特别是关于一种结合断线自动切换保护的光缆监测系统及方法。

背景技术

光纤通信系统的光缆监测通常使用诸如光时域反射器(opticaltime-domain reflectometry；OTDR)的光通道故障点检测装置。光时域反射器借助于不同时间点相对于光纤测试信号自然反射而回的光功率和先前记录的原始光纤品质轨迹的比对而判断故障点或断线点所在之处。一般光缆的监测分为在线(on-line)和离线(off-line)两种模式。在线模式是指光时域反射器检测的光纤芯线(optical fiber)本身是传输芯线，光纤测试信号和传输信号具有不同的波长。离线模式则是光时域反射器检测的光纤芯线为非传输芯线。

图1A显示一传统的光缆在线监测系统100A，其包含光缆110、通信光终端机(120、121)、光时域反射器130、光通道切换器(opticalswitch；OSW)140、中央处理单元(central processing unit；CPU)150、分波多工器(wavelength division multiplexer；WDM)(160、161)、光功率计170。图1A通过整个光纤网络的一部份例示传统的在线监测方式，实际的光纤网络可能包含更多诸如通信光终端机、光缆和相对的分波多工器以构成整个通信网路。通信光终端机120和121通过分波多工器160、光缆110和分波多工器161与光纤网络内的其它通信光终端机交换信息。光缆110可以包含复数条如上述的光纤芯线。光通道切换器140可以是一对多的切换器，当通过光功率计170发现正常的光功率消失时，中央处理单元150切换光通道切换器140以选择光缆110中的光纤芯线并控制光时域反射器130做断线点的检测。由于为在线测试模式，光时域反射器130以不同波长的光纤测试信号进行断线点的定位。

图1B显示一传统的光缆离线监测系统100B，其包含光缆110、光时域反射器130、光通道切换器140、中央处理单元150、分波多工器160、光功率计170和光源180。同样地，图1B通过整个光纤网络的一部份例示传统的离线监测方式，实际的光纤网络可能包含更多诸如通信光终端机、光通道和相对的分波多工器以构成整个通信网路。由于离线的监测光纤上没有传输光讯号，所以需要通过额外的光源180提供光信号以进行即时的监测。当光功率计170无法侦测到来自光源180的光信号时，中央处理单元150即切换光通道切换器140以选择光缆110中的光纤芯线并控制光时域反射器130做断线点的检测。

传统使用光时域反射器的光缆监测方式，虽然技术上可以定位出芯线断线处，但是现行方式有其速度上限制。例如，典型的光时域反射器其检测单一芯线可能耗时约一分钟，则含有二十条芯线的光缆测试完毕即需二十分钟。且光时域反射器检测芯线期间，故障并未排除，故障的修护又必须等到故障点定位的后方能开始，此又需要额外的时间。另外，光时域反射器本身较为昂贵，重复用于正常芯线的检测形同资源的浪费。

鉴于上述关于传统光缆监测方式的缺点，有必要提出改进的方法。新的方法最好能迅速地排除或修护断线事件，以即时维持通信系统的完整性；且最好能使光时域反射器专用于故障点的检测，免于不必要的测试以增加贵重装备的使用寿命。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其可以于检测断线的同时即时维持通信的完整。

本发明的另一目的在于提出一种光缆监测系统的辅助装置，其具有断线自动保护的功能，并于光缆监测系统检测断线的同时即时维持通信的完整。

本发明的又一目的在于提出一种具有断线自动保护机制的光缆监测方法。

依据上述目的，本发明提出一种具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其包含主用光通道、备用光通道、用于光通道故障点检测的光通道故障点检测装置、用于监测主用光通道断线的复数个断线自动保护装置、以及分别经由各断线自动保护装置连接至主用光通道的复数个光通讯终端装置。其中复数个断线自动保护装置于判定主用光通道发生断线事件时，将复数个光通讯终端装置和主用光通道的连接切换至备用光通道，且选择一测试光通道并利用光通道故障点检测装置对此测试光通道做故障点的检测。

本发明亦提出一种用于光缆监测系统的辅助装置，其包含传输光通道切换装置、接收光通道切换装置和光功率量测元件。传输光通道切换装置连接光缆监测系统内一光通讯终端装置的光讯号传输端和第一主用光通道；接收光通道切换装置连接光通讯终端装置的光讯号接收端和第二主用光通道；光功率量测元件用于监测第二主用光通道上的光功率；其中光功率量测元件无法侦测到第二主用光通道上的光功率时，传输光通道切换装置将第一主用光通道的连接切换至一光通道故障点检测装置，且接收光通道切换装置将第二主用光通道的连接亦切换至光通道故障点检测装置。

本发明亦提出一种具有断线自动保护机制的光缆监测方法，其包含：监测主用光通道的光功率以判定主用光通道是否故障；当主用光通道被判定故障时，将通信切换至备用光通道，并启动一故障点检测程序。

附图说明

图1A显示一传统的光缆在线监测系统。

图1B显示一传统的光缆离线监测系统。

图2显示依据本发明一实施例的光缆监测系统。

图3A和图3B显示依据本发明的自动光纤切换器实施例的主要组成元件和外部连接示意图。

图3C显示依据本发明的另一自动光纤切换器实施例的主要组成元件和外部连接示意图。

图4显示依据本发明另一实施例的光缆监测系统。

图5显示依据本发明一实施例的光缆监测方法。

图中符号说明

50/52      光缆监测方法的步骤

100A/100B  传统光缆监测系统

110        光缆

120/121    通信光终端机

130光      时域反射器

140光      通道切换器

150        中央处理单元

160/161    分波多工器

170        光功率计

180        光源

200A/200B  光缆监测系统

210/212    主用光通道/主用光缆

215        主用光通道测试光通道

216        主用光缆通信光通道

210A       第一主用光通道

210B       第二主用光通道

220/222    备用光通道/备用光缆

225          备用光通道测试光通道

226          备用光缆通信光通道

220A         第一备用光通道

220B         第二备用光通道

230          光时域反射器

240          光通道切换器

250          中央处理单元

260-263      自动光纤切换器

270-273      通信光终端机

A1/A2/B1/B2  光通道切换器的连接端

OSW2X2A      二对二光通道切换器

OSW2X2B      二对二光通道切换器

OSW2X2C      二对二光通道切换器

OSW2X2D      二对二光通道切换器

OSW1X2A      一对二光通道切换器

OSW1X2B      一对二光通道切换器

PD0/PD1      光量测元件

Rx           通信光终端机接收端

Tx           通信光终端机传输端

X/Y1/Y2/Yn   光通道切换器的连接端

具体实施方式

图2显示依据本发明一实施例的光缆监测系统200A，其包含主用光通道210，212、备用光通道220，222、光时域反射器230、光通道切换器240、中央处理单元250、复数个自动光纤切换器260-263、和复数个通信光终端机270-273。光缆监测系统200A可以包含更多诸如主用光通道、备用光通道、通信光终端机和自动光纤切换器等模块或构件连结入整个光纤通信网路。中央处理单元250连接并控制光时域反射器230、光通道切换器240和自动光纤切换器260；光时域反射器230连接至光通道切换器240；光通道切换器240连接至自动光纤切换器260；自动光纤切换器260连接至通信光终端机270、主用光通道210和备用光通道220。主用光通道210和备用光通道220又连接至自动光纤切换器261；自动光纤切换器261连接至自动光纤切换器262和通信光终端机271；自动光纤切换器262连接至主用光通道212、备用光通道222和通信光终端机272；主用光通道212和备用光通道222又连接至自动光纤切换器263；自动光纤切换器263连接至通信光终端机273。

主用光通道210，212和备用光通道220，222可以是分别位于二不同光缆内的光纤芯线，亦可以是同一光缆内的不同光纤芯线。通信光终端机270可以是机房端光收发模块，或通称为光线路终端设备(Optical Line Terminal；或简称OLT)。通信光终端机271-273可以是客户端光收发模块，或通称为光网络单元(Optical Network Unit；或简称ONU)。光通道切换器240可以是一对多的光学开关，自动光纤切换器260即连接至光通道切换器240可以切换的多个连接端之一。自动光纤切换器260-263系包含光通道切换功能和光功率量测功能的模块，其功能上是一种断线自动保护装置，于本发明中做为光缆监测系统的辅助装置，兼具光功率监测和断线保护的功能。正常运作时，自动光纤切换器260的光通道切换功能可以将主用光通道210连接至通信光终端机270，而将备用光通道220连接至光通道切换器240，同时监测主用光通道210上的光功率。当主用光通道210发生断线或故障时，自动光纤切换器260监测的主用光通道210光功率将会消失或异常衰减。此时，自动光纤切换器260进行自动切换以将主用光通道210切换至光通道切换器240，同时将备用光通道220切换至通信光终端机270，以自动保护并即时维持通信的完整性。自动光纤切换器261也将因为监测的光功率消失而将连接的通信光终端机271切换至备用光通道220。

上述的主用光通道210，212和备用光通道220，222实务上可以分别包含一对传输/接收芯线，以下实施例进一步说明其细节。图3A显示自动光纤切换器260和261实施例的主要组成元件和外部连接示意图，其基本上为图2中包含自动光纤切换器260，261、通信光终端机270，271、光通道切换器240、主用光通道210和备用光通道220部份的进一步细节。图2中的主用光通道210于图3A中被表示为第一主用光通道210A和第二主用光通道210B；同样地，备用光通道220亦表示为第一备用光通道220A和第二备用光通道220B。其中的第一主用光通道210A和第一备用光通道220A系用于传输自通信光终端机270至通信光终端机271的光讯号，而第二主用光通道210B和第二备用光通道220B则用于传输自通信光终端机271至通信光终端机270的光讯号。

参见图3A，自动光纤切换器260包含二对二光通道切换器OSW2X2A、二对二光通道切换器OSW2X2B和光量测元件PD0。二对二光通道切换器OSW2X2A和二对二光通道切换器OSW2X2B均包含四个连接端A1、A2、B1和B2，且可于第一状态和第二状态二种状态间切换。第一状态使得连接端A1连接至连接端B1(而连接端A2连接至连接端B2)，第二状态则使得连接端A1连接至连接端B2(而连接端A2连接至连接端B1)。例如，图3A的二对二光通道切换器OSW2X2A和OSW2X2B均处于第一状态。自动光纤切换器261包含一对二光通道切换器OSW1X2A、一对二光通道切换器OSW1X2B和光量测元件PD1。一对二光通道切换器OSW1X2A和一对二光通道切换器OSW1X2B均包含三个连接端A1、B1和B2，且亦可于第一状态和第二状态二种状态间切换。类似地，其第一状态使得连接端A1连接至连接端B1，第二状态则使得连接端A1连接至连接端B2。例如，图3A之一对二光通道切换器OSW1X2A和OSW1X2B均处于第一状态。通信光终端机270和271均包含传输端Tx和接收端Rx。光通道切换器240包含连接端X、Y1、Y2、....、Yn等n+1个连接端，其可以于n个状态间切换，每一状态分别将连接端X连接至连接端Y1至Yn的其中之一。光量测元件PD0和光量测元件PD1可以是诸如光二极管(photodiode)的光功率量测元件。

以下说明图3A的实施例中各主要元件的连接关系。通信光终端机270的传输端Tx连接至二对二光通道切换器OSW2X2A的A1连接端，其接收端Rx连接至二对二光通道切换器OSW2X2B的A1连接端。二对二光通道切换器OSW2X2A的B1连接端经由第一主用光通道210A连接至一对二光通道切换器OSW1X2A的B1连接端，其B2连接端经由第一备用光通道220A连接至一对二光通道切换器OSW1X2A的B2连接端。一对二光通道切换器OSW1X2A的A1连接端连接至通信光终端机271的接收端Rx。二对二光通道切换器OSW2X2B的B1连接端经由第二主用光通道210B连接至一对二光通道切换器OSW1X2B的B1连接端，其B2连接端经由第二备用光通道220B连接至一对二光通道切换器OSW1X2B的B2连接端。一对二光通道切换器OSW1X2B的A1连接端连接至通信光终端机271的传输端Tx。光量测元件PD0连接至二对二光通道切换器OSW2X2B的A1连接端，光量测元件PD1连接至一对二光通道切换器OSW1X2A的A1连接端。光通道切换器240的X连接端连接至光时域反射器230(未显示于图3A)，其Y1连接端连接至二对二光通道切换器OSW2X2A的A2连接端，其Y2连接端连接至二对二光通道切换器OSW2X2B的A2连接端。由于光通道切换器240的连接端Y1、Y2、...、Yn彼此于功能上并无区别，故基本上可以自光通道切换器240的连接端Y1、Y2、...、Yn中任选二连接端分别连接至二对二光通道切换器OSW2X2A和二对二光通道切换器OSW2X2B的A2连接端。

如前所述，图3A的二对二光通道切换器OSW2X2A和OSW2X2B以及一对二光通道切换器OSW1X2A和OSW1X2B均处于第一状态。换言的，通信光终端机270和271间的光讯号通信系通过第一主用光通道210A和第二主用光通道210B传输。具体而言，通信光终端机270传输端Tx传出的光讯号通过第一主用光通道210A传输至通信光终端机271的接收端Rx，且光量测元件PD1于一对二光通道切换器OSW1X2A的A1连接端监测此光讯号；通信光终端机271传输端Tx传出的光讯号通过第二主用光通道210B传输至通信光终端机270的接收端Rx，且光量测元件PD0于二对二光通道切换器OSW2X2B的A1连接端监测此光讯号。

当主用光通道210发生意外断线，意即通过第一主用光通道210A及/或第二主用光通道210B的通信中断，光量测元件PD0及/或光量测元件PD1将无法侦测到正常的光功率。此时，二对二光通道切换器OSW2X2A和OSW2X2B以及一对二光通道切换器OSW1X2A和OSW1X2B将先后被切换至如图3B所示的第二状态。换言的，当主用光通道210发生意外断线，自动光纤切换器260和自动光纤切换器261将即时使得通信光终端机270和271间的光讯号通信切换至备用光通道220(包含220A和220B)，且使得主用光通道210(包含210A和210B)切换至光通道切换器240而可以经由光时域反射器(未显示于图3A和图3B)检测主用光通道210(包含210A和210B)上的故障点。相对于传统方式，本发明藉此达成断线自动切换保护，即时维持通信的完整性；且光时域反射器于必要时方启动费时的故障点测试程序，免于不必要的机器耗损。此外，本发明亦不需要传统监测方式必需的分波多工器(WDM)，得以节省部分成本。

图3A和图3B中自动光纤切换器261的二个一对二光通道切换器亦可以置换为二个二对二光通道切换器(OSW2X2C和OSW2X2D，其状态变化同OSW2X2A和OSW2X2B)，以同时连接至通信光终端机和网络中其它的自动光纤切换器，如图3C所示。利用如图3C所示的结构，可以借助自动光纤切换器的串接达成光通道的延伸。

依据本发明的另一实施例，前述的二对二光通道切换器OSW2X2A及/或OSW2X2B可以用二个一对二光通道切换器替代而达成类似的功能。

图4显示依据本发明另一实施例的光缆监测系统200B，其包含主用光缆210、备用光缆220、光时域反射器230、光通道切换器240、中央处理单元250、复数个自动光纤切换器(260-263)、和复数个通信光终端机(270-273)。主用光缆210包含测试光通道215和通信光通道216；备用光缆220包含测试光通道225和通信光通道226。中央处理单元250连接并控制光时域反射器230、光通道切换器240和自动光纤切换器260；光时域反射器230连接至光通道切换器240；光通道切换器240连接至主用光缆测试光通道215和备用光缆测试光通道225；自动光纤切换器260连接至通信光终端机270、主用光缆通信光通道216和备用光缆通信光通道226。主用光缆通信光通道216和备用光缆通信光通道226又连接至自动光纤切换器261；自动光纤切换器261连接至通信光终端机271；自动光纤切换器262连接至主用光缆通信光通道216、备用光缆通信光通道226和通信光终端机272；主用光缆通信光通道216和备用光缆通信光通道226又连接至自动光纤切换器263；自动光纤切换器263连接至通信光终端机273。上述的测试光通道和通信光通道可以是光缆中的光纤芯线，且如的前所述，实务上的光通道通常包含一对传输/接收光纤芯线。

图4的运作和图2、图3A和图3B类似，基本上于主用光缆210断线时，自动光纤切换器(260-263)内的光通道切换器即切换至备用光缆220，即时维持通信完整。而后通知中央处理单元250作必要之处置。主要不同在于此例中的光时域反射器230经由光通道切换器240仅连结至主用光缆210中的测试光通道215和备用光缆220中的测试光通道225。换言的，光时域反射器230监测的芯线虽和自动光纤切换器260-263发现断线的芯线位于同一光缆，但并非同一芯线。然而，由于统计上多数情况同一光缆内的芯线倾向于同时断线，故此种离线方式的监测于实务上有其效能。且因其监测的芯线数目较少，是以具有成本上的优势。

图2和图4所示的实施例分别类似于传统的在线和离线的监测模式。本发明的其它实施例可以包含在线和离线的混合模式。意即依据实际的考量，同一光缆中的部分芯线可以实施在线监测，而亦保留一离线监测芯线以于此光缆中未在线监测的芯线断线时作离线的监测。

依据上述实施例所揭露的技术，可知本发明亦包含一种具有断线自动保护机制的光缆监测方法。图5显示依据本发明一实施例的光缆监测方法的主要步骤，其包含监测主用光通道的光功率以判定此主用光通道是否故障(步骤50)；当主用光通道被判定故障时，将通信切换至备用光通道，并启动一故障点检测程序(步骤52)。光功率的监测可以运用光二极管的类的光功率量测元件。故障点检测程序可以包含选择一测试光通道，并使用诸如光时域反射器的光通道故障点检测装置对此测试光通道做故障点的检测。所选定的测试光通道依系统规划的考量可以是诸如做为上述主用光通道的光纤芯线或是位于和主用光通道同一光缆内的其它光纤芯线，

以上实施例仅系可能的实作范例。许多变异或修改均可在不脱离本揭示的原理下达成。该等变异或修改均应视为在本揭示范畴的内而为所附的申请专利范围所保护。

Claims (14)

1.一种具有断线自动保护机制的光缆监测系统，包含：

一主用光通道；

一备用光通道；

一光通道故障点检测装置，用于检测光通道的故障点；

复数断线自动保护装置，用于监测该主用光通道的断线事件；

复数光通讯终端装置，分别经由该复数断线自动保护装置连接至该主用光通道；

其中该复数断线自动保护装置于判定该主用光通道发生断线事件时，将该复数光通讯终端装置和该主用光通道的连接切换至该备用光通道，且选择一测试光通道并利用该光通道故障点检测装置对该测试光通道做故障点的检测。

2.如权利要求1所述的具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其中该光通道故障点检测装置为一光时域反射器。

3.如权利要求2所述的具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其中该测试光通道的选择是通过一光通道切换器。

4.如权利要求2所述的具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其中该复数断线自动保护装置的一包含二对二光通道切换器以进行该主用光通道和该备用光通道间的切换。

5.如权利要求2所述的具有断线自动保护机制的光缆监测系统，其中该复数断线自动保护装置均包含光功率量测元件以监测光通道的断线事件。

6.一种用于光缆监测系统的辅助装置，包含：

一传输光通道切换装置，连接该光缆监测系统内一光通讯终端装置的光讯号传输端和一第一主用光通道；

一接收光通道切换装置，连接该光通讯终端装置的光讯号接收端和一第二主用光通道；

一光功率量测元件，用于监测该第二主用光通道上的光功率；

其中该光功率量测元件无法侦测到该第二主用光通道上的光功率时，该传输光通道切换装置将该第一主用光通道的连接切换至一光通道故障点检测装置，且该接收光通道切换装置将该第二主用光通道的连接亦切换至该光通道故障点检测装置。

7.如权利要求6所述的用于光缆监测系统的辅助装置，其中该光通道故障点检测装置为一光时域反射器。

8.如权利要求7所述的用于光缆监测系统的辅助装置，其中该传输光通道切换装置及/或该接收光通道切换装置为二对二光通道切换器。

9.如权利要求7所述的用于光缆监测系统的辅助装置，其中该传输光通道切换装置及/或该接收光通道切换装置包含二个一对二光通道切换器。

10.如权利要求6所述的用于光缆监测系统的辅助装置，其中该第一主用光通道和该第二主用光通道与该光通道故障点检测装置的连接是通过一光通道切换器。

11.一种具有断线自动保护机制的光缆监测方法，包含：

监测一主用光通道的光功率以判定该主用光通道是否故障；

当该主用光通道被判定故障时，将通信切换至一备用光通道，并启动一故障点检测程序。

12.如权利要求11所述的具有断线自动保护机制的光缆监测方法，其中该故障点检测程序包含选择一测试光通道，并使用一光通道故障点检测装置定位该测试光通道的故障点。

13.如权利要求12所述的具有断线自动保护机制的光缆监测方法，其中该光通道故障点检测装置为一光时域反射器。

14.如权利要求12所述的具有断线自动保护机制的光缆监测方法，其中该测试光通道的选择是通过一光通道切换器。

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