专利名称：光学网络单元及其异常检测与功率监测方法
技术领域：
本发明关于一种应用于无源光网络(Passive Optical Network，PON)系统中的光 学网络单元及其异常检测与功率监测方法，在光学网络单元端即可得知上传的封包超过分 配时隙的时间间隔，并计算光信号的平均输出功率。
背景技术：
图1为一般无源光网络系统的示意图。在无源光网络(Passive OpticalNetwork, PON)系统10中，数个光学网络单元(Optical Network Unit，0NU) 11 14设置于对应数目 的办公室或家庭中，并分别利用光纤耦接至分支器15后再连接至光学线路设备(Optical Line Terminal, 0LT) 16。光学网络单元11 14使用分时多工(Time Division Multiplexing, TDM)方式 将数据上传给光学线路设备16，于数据上传时，每个光学网络单元11 14分别只配一时隙 (time slot)l、2、3或4，光学网络单元11 14分别将数据封包111、121、131或141传输 在分配的时隙1、2、3或4内。换言之，客户端(ONU)以分时多工的方式共同连接到局端的光信道，而局端(OLT) 的接收器于上传时则接收来自于不同客户端的光信号。往常对于客户端输出的突发模式 (burst mode)数据的问题诊断都在局端，通过价值昂贵的设备针对每一客户端输出的信号 进行诊断，且不可能以该昂贵的设备到客户端逐一直接进行诊断。当客户端上传的封包超 过分配时隙的时间间隔时，将危及到传输系统的运作。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的一目的为提供一种光学网络单元及其异常检测方法， 当上传的封包超过分配时隙的时间间隔时，在光学网络单元端即可立刻关闭光信号，避免 其输入无源光网络系统的光纤。本发明的另一目的为提供一种光学网络单元的功率监测方法，在光学网络单元端 即可得知光传输器的平均输出功率。为达上述目的，本发明提供一种光学网络单元，在无源光网络系统中包括多个光 学网络单元，光学网络单元包括光发射子模块以及信号测量模块。光发射子模块包括光传 输器以及光检测器。光传输器发射光信号至无源光网络系统的光学线路设备。光检测器用 以监测光信号的发射，并发出电流信号。信号测量模块与光检测器连接，将电流信号转换为 电压信号，并对电压信号进行滤波、取样，产生取样信号。光学网络单元还包括控制器，与模拟数字转换器连接，当光学网络单元上传的封 包超过分配时隙的时间间隔时，取样信号连续多点超过门坎时，关闭光传输器的光信号。本发明还提供一种光学网络单元的异常检测方法，其包括以下步骤提供光传输 器，光传输器用以上传光信号至无源光网络系统的光学线路设备；提供光检测器，用以监测 光信号的发射，并发出电流信号；将电流信号转换为电压信号；以及对电压信号进行滤波、取样，产生取样信号。当光学网络单元上传的封包超过分配时隙的时间间隔，取样信号连续多点超过门坎时，关闭光传输器输出光信号。本发明还提供一种光学网络单元的功率监测方法，其包括以下步骤提供光传输 器，光传输器用以上传光信号至无源光网络系统的光学线路设备；提供光检测器，用以监 测光信号的发射，并发出电流信号；将电流信号转换为电压信号；对电压信号进行滤波、取 样，产生取样信号；以及平均取样信号的电压，得到光传输器的平均输出功率。承上所述，本发明的光学网络单元的检测光信号的光检测器会产生电流信号，将 电流信号转换为电压信号后，对电压信号进行滤波、取样，产生取样信号，不但在光学网络 单元被分配的时隙(time slot)的时间间隔进行取样，也在其它时隙的时间间隔取样。本发明的光学网络单元的异常检测方法，是当光学网络单元上传的封包超过分配 时隙的时间间隔时，取样信号连续多点超过门坎时，关闭光传输器。本发明的光学网络单元的功率监测方法是将光学网络单元的光检测器发出的电 流信号转换为电压信号后，进行滤波、取样，在对取样信号高于门坎的取样点取平均值，即 可在光学网络单元端得到光信号的平均输出功率。
图1为一般无源光网络系统的示意图；图2为本发明较佳实施例的光学网络单元的方块图；图3为本发明的光学网络单元上传的突发模式数据的示意图；图4为本发明的光学网络单元的平滑电压信号的示意图；图5为本发明正常突发模式数据的取样示意图；图6为本发明异常突发模式数据的取样示意图；图7为本发明的光学网络单元的异常检测方法的流程图；图8为本发明一种计算光传输器的平均输出功率的方法的示意图；以及图9为本发明另一种计算光传输器的平均输出功率的方法的示意图。[主要元件标号说明]1 4:时隙10:无源光网络系统11 14、20 光学网络单元 15 分支器16:光学线路设备111、121、131、141 数据封包1 4 时隙21 光发射子模块(TOSA)211:光传输器211212 光检测器23 信号测量模块231 电流电压转换器232 低通滤波器233 模拟数字转换器25:控制器27:光传输器驱动单元Sc 电流信号Sv 电压信号Sm 平滑电压信号Ss 取样信号
具体实施例方式以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种光学网络单元及其异常检测与功率监测方法。在无源光网络系统中包括多个光学网络单元，各光学网络单元通过光纤耦接一 分支器后，连接至光学线路设备(0LT)。光学网络单元使用分时多工(Time Division Multiplexing, TDM)方式将数据上传给该光学线路设备，于数据上传时，各光学网络单元只 配一时隙(time slot)，且在分配的时隙内传输数据封包。图2为本发明较佳实施例的光学网络单元的方块图。该光学网络单元20主要包 括光发射子模块(TOSA) 21以及信号测量模块23。光发射子模块(TOSA) 21主要包括光传输 器211以及光检测器212。图3为本发明的光学网络单元上传的突发模式数据的示意图。光传输器211发射 光信号至无源光网络系统的光学网络设备，光学网络单元20在上传数据时，光传输器211 只在被分配的时隙内发射光信号，光信号为突发模式(burst mode)数据，光传输器211只 在被分配的时隙内开启(ON)，于非分配的时隙关闭(OFF)，其中光传输器211较佳为激光二 极管(laser diode)。光检测器212用以监测光信号的发射，并发出电流信号S。，光检测器 212较佳为光二极管(photodiode)。信号测量模块23与光检测器212连接，将电流信号Sc 转换为电压信号Sv，并对电压信号Sv进行滤波、取样，产生取样信号Ss。信号测量模块23包括电流电压转换器231、低通滤波器232以及模拟数字转换 器233。电流电压转换器231与光检测器212连接，将电流信号S。转换为电压信号Sv。低 通滤波器232与电流电压转换器231连接，对电压信号Sv进行滤波，产生平滑电压信号 Sm,如图4所示，。模拟数字转换器233与低通滤波器232连接，对平滑电压信号Sm进行 取样，产生取样信号Ss，模拟数字转换器233对平滑电压信号Sm的取样模式为异步低速 取样(asynchronouslow speed sampling)，配合异步低速频率，取样的频率高于突发模式 (burstmode)数据传输的频率，不但在该光学网络单元被分配的时隙的时间间隔进行取样， 也在其它时隙的时间间隔取样，只有在光学网络单元20分配时隙中的取样信号Ss会大于 门坎(threshold)，其它时隙的取样信号皆小于门坎，如图5所示。光学网络单元20还包括控制器25，与模拟数字转换器233连接。在异常突发模式 数据中，光学网络单元20上传的封包超过分配时隙的时间间隔时，取样信号Ss连续多点超 过门坎时(如图6所示)，控制器25关闭光传输器211。此外，平均在分配时隙的时间间隔 内的取样点的取样信号Ss的电压，即可得到光传输器211的平均输出功率。光学网络单元20还包括光传输器驱动单元27，与光传输器211连接，接收突发模 式数据的控制信号，驱动光传输器211，光传输器驱动单元较佳为激光二极管驱动器。图7为本发明的光学网络单元的异常检测方法的流程图。该异常检测方法包括以 下步骤。步骤S31 提供光传输器211，光传输器211用以上传光信号至无源光网络系统的 光学线路设备。步骤S32 提供光检测器212，用以监测光信号的发射，并发出电流信号Sco步骤S33 将电流信号Sc转换为电压信号Sv。步骤S34 对电压信号Sv进行滤波、取样，产生取样信号Ss。其中通过电流电压转换器(current to voltage converter)转换电流信号为该电压信号。通过低通滤波器(low-pass filler)对电压信号进行滤波，产生平滑电压信号SM。通过模拟数字转换器对平滑电压信号Sm进行取样，并产生取样信号Ss。在异常突发模式数据中，取样信号Ss连续多点超过门坎时，关闭光传输器211的 光信号。本发明的光学网络单元的功率监测方法步骤也包括步骤S31 S34，产生取样信 号Ss的方法也相同，与异常检测方法相同之处不再另为赘述。该功率监测方法还包括平均取样信号Ss的电压，以得到光传输器211的平均输出功率。在平均取样信号Ss的电压的步骤中，只平均光学网络单元在被分配的时隙内的该 取样信号电压，且只平均高于下限电压的取样信号Ss (如图8所示)，或只平均高于下限电 压且低于上限电压的取样信号Ss (如图9所示)。综上所述，本发明的光学网络单元的检测光信号的光检测器会产生电流信号，将 电流信号转换为电压信号后，对电压信号进行滤波、取样，产生取样信号，取样模式为异步 低速取样，配合异步低速频率连续取样，不仅在光学网络单元被分配的时隙的时间间隔进 行取样，也在其它时隙的时间间隔取样。本发明的光学网络单元的异常检测方法是当光学网络单元上传的封包超过分配 时隙的时间间隔时，取样信号连续多点超过门坎时，关闭光传输器。本发明的光学网络单元的功率监测方法是将光学网络单元的光检测器发出的电 流信号转换为电压信号后，进行滤波、取样，在对取样信号高于门坎的取样点取平均值，即 可在光学网络单元端得到光信号的平均输出功率。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求范围中。
权利要求
一种光学网络单元，其包括光发射子模块，其包括光传输器，发射光信号至无源光网络系统的光学线路设备；以及光检测器，用以监测该光信号的发射，并发出电流信号；以及信号测量模块，与该光检测器连接，将该电流信号转换为电压信号，并对该电压信号进行滤波和取样，产生取样信号。
2.根据权利要求1所述的光学网络单元，其中该无源光网络系统包括多个该光学网络 单元，各该光学网络单元通过光纤耦接分支器后，连接至该光学网线路设备。
3.根据权利要求2所述的光学网络单元，其中该光学网络单元使用分时多工方式将数 据上传给该光学线路设备，于数据上传时，各该光学网络单元只配一时隙，且在分配的时隙 内传输数据封包，该光学网络单元在上传数据时，该光传输器只在被分配的时隙内发射光 信号。
4.根据权利要求1所述的光学网络单元，其中该光传输器为激光二极管，该光检测器 为光二极管。
5.根据权利要求1所述的光学网络单元，其中该光信号为突发模式数据，该光学网络 单元的该光传输器只在被分配的时隙内开启，于非分配的时隙关闭。
6.根据权利要求1所述的光学网络单元，其中该信号测量模块包括电流电压转换器，与该光检测器连接，将该电流信号转换为该电压信号； 低通滤波器，与该电流电压转换器连接，对该电压信号进行滤波，产生平滑电压信号；以及模拟数字转换器，与该低通滤波器连接，对该平滑电压信号进行取样，产生该取样信号。
7.根据权利要求1至6任一项所述的光学网络单元，其中该模拟数字转换器对该平滑 电压信号的取样模式为异步低速取样，配合异步低速频率，取样的频率高于突发模式数据 传输的频率，并为连续取样，在该光学网络单元被分配的时隙的时间间隔进行取样，且在其 它时隙的时间间隔进行取样。
8.根据权利要求7所述的光学网络单元，其还包括控制器，与该模拟数字转换器连接， 当光学网络单元上传的封包超过分配时隙的时间间隔时，该取样信号连续多点超过一门坎 时，该控制器关闭该光传输器输出该光信号。
9.根据权利要求8所述的光学网络单元，其中该控制器平均在分配时隙的时间间隔内 的取样点的该取样信号的电压，即得到该光传输器的平均输出功率。
10.根据权利要求9所述的光学网络单元，其还包括光传输器驱动单元，与光传输器连 接，接收突发模式数据的控制信号，驱动该光传输器，该光传输器驱动单元为激光二极管驱 动器。
11.一种光学网络单元的异常检测方法，其包括以下步骤提供光传输器，该光传输器用以上传光信号至无源光网络系统的光学线路设备； 提供光检测器，用以监测该光信号的发射，并发出电流信号； 将该电流信号转换为电压信号； 对该电压信号进行滤波和取样，产生取样信号；以及当该取样信号连续多点超过一门坎时，关闭该光传输器。
12.根据权利要求11所述的光学网络单元的异常检测方法，其中该光信号为突发模式 数据，该光学网络单元的该光传输器只在被分配的时隙内开启，于非分配的时隙关闭。
13.根据权利要求11所述的光学网络单元的异常检测方法，其中该电流信号是通过电流电压转换器转换为该电压信号；对该电压信号进行滤波的步骤是通过低通滤波器对该电压信号进行滤波，产生平滑电 压信号；以及对该电压信号进行取样的步骤是通过模拟数字转换器对该平滑电压信号进行取样，并 产生该取样信号。
14.根据权利要求11至13任一项中所述的光学网络单元的异常检测方法，其中对该电 压信号的取样模式为异步低速取样，取样的频率高于突发模式数据传输的频率，并为连续 取样，在该光学网络单元被分配的时隙的时间间隔进行取样，且在其它时隙的时间间隔进 行取样。
15.根据权利要求14所述的光学网络单元的异常检测方法，其中当该光学网络单元上 传的封包超过分配时隙的时间间隔时，该取样信号连续多点超过该门坎，关闭该光传输器。
16.一种光学网络单元的功率监测方法，其包括以下步骤提供光传输器，该光传输器用以上传光信号至无源光网络系统的光学线路设备；提供光检测器，用以监测该光信号的发射，并发出电流信号；将该电流信号转换为电压信号；对该电压信号进行滤波和取样，产生取样信号；以及平均该取样信号的电压，得到该光传输器的平均输出功率。
17.根据权利要求16所述的光学网络单元的功率监测方法，其中该光信号为突发模式 数据，该光学网络单元的该光传输器只在被分配的时隙内开启，于非分配的时隙关闭。
18.根据权利要求16所述的光学网络单元的功率监测方法，其中该电流信号是通过电流电压转换器转换为该电压信号；对该电压信号进行滤波的步骤是通过低通滤波器对该电压信号进行滤波，产生平滑电 压信号；以及对该电压信号进行取样的步骤是通过模拟数字转换器对该平滑电压信号进行取样，并 产生该取样信号。
19.根据权利要求16至18任一项中所述的光学网络单元的功率监测方法，其中对该电 压信号的取样模式为异步低速取样，取样的频率高于突发模式数据传输的频率，并为连续 取样，在该光学网络单元被分配的时隙的时间间隔进行取样，且在其它时隙的时间间隔进 行取样。
20.根据权利要求19所述的光学网络单元的功率监测方法，其中在平均该取样信号的 电压的步骤中，只平均该光学网络单元在被分配的时隙内的该取样信号电压。
21.根据权利要求20所述的光学网络单元的功率监测方法，其中在平均该取样信号的 电压的步骤中，只平均高于下限电压的该取样信号。
22.根据权利要求20所述的光学网络单元的功率监测方法，其中在平均该取样信号的 电压的步骤中，只平均高于下限电压且低于上限电压的该取样信号。
全文摘要
一种光学网络单元，其包括光传输器、光检测器以及信号测量模块。光传输器发射光信号至无源光网络系统的光学线路设备。光检测器用以监测光信号的发射，并发出电流信号。信号测量模块与光检测器连接，将电流信号转换为电压信号，并对电压信号进行滤波、取样，产生取样信号。平均取样信号的电压即可得到光传输器的平均输出功率。当光学网络单元上传的封包超过分配时隙的时间间隔时，取样信号连续多点超过门坎，关闭光传输器。一种光学网络单元的异常检测与功率监测方法也同时被揭露。
文档编号H04Q11/00GK101814948SQ20091000778
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者吴明佳, 戴建, 翁佳恺 申请人:台达电子工业股份有限公司