JP2000332701A - 電気/光信号変換器 - Google Patents

電気/光信号変換器

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JP2000332701A
JP2000332701A JP13997399A JP13997399A JP2000332701A JP 2000332701 A JP2000332701 A JP 2000332701A JP 13997399 A JP13997399 A JP 13997399A JP 13997399 A JP13997399 A JP 13997399A JP 2000332701 A JP2000332701 A JP 2000332701A
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JP
Japan
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signal
optical
electric
optical signal
optical fiber
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Takashi Yoshida
吉田  隆
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信系の検査には、別光源を接続する等の
煩わしさがあった。 【解決手段】 光信号入出力端より受信した光信号を整
形して電気信号入出力端へ出力し、電気信号入出力端よ
り受信した2線式電気バス2の電気信号を整形して光信
号入出力端へ出力する双方向の電気/光信号変換器1に
おいて、前記波形整形部11で波形整形しうるジッタ許
容範囲よりも狭いジッタ許容範囲でジッタ量を判定する
信号幅判定部18と、タイマ回路19及びLED20と
を備え、光信号送受信部12が受信変換した信号が許容
ジッタ範囲を超えると、LED20を一定時間表示させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバと2線
式電気バスとの間に接続される電気/光信号変換器に関
し、詳しくは、プラント内の流量、圧力、温度等をフィ
ールドに設置されたフィールド機器で測定し、光ファイ
バと2線式電気バスを介して接続された遠方の制御室で
一括してデータ処理・制御する計装システムにあって、
光ファイバと2線式電気バスの間に設置されて電気信号
を光信号に変換および光信号を電気信号に変換する電気
/光信号変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フィールド計装システムでは信号
の伝送に光ファイバと2線式電気バスが用いられること
があり、図6がそのシステムの構成の一例を示す。図に
おいて、電気/光信号変換器1の一方の入出力端は、2
線式電気バス2を介してホスト機器4と、他方の入出力
端は光ファイバ3、光分岐器5、光ファイバ6を介して
フィールド機器7に接続している。ここで光分岐器5は
導波路、ミラーなどを用いた光学素子であり、電気的な
エネルギーを持たず、入出力端から入力された光信号を
他の入出力端に均等に分配する。
【0003】この2線式電気バス2は、例えば計装で用
いられるいわゆるフィールドバス等である。通常、ホス
ト機器4を除く他の機器は、フィールドと呼ばれる遠方
の現場に設置されることが多く、光ファイバ3は数百m
から数km程度の長さである。一般的に電気式のバスを用
いたシステムではノイズや雷に弱いなどの欠点がある
が、光式のフィールド機器はその伝送媒体が光であり、
ノイズや雷に強いなどの理由から、特に高い安全性を必
要とするシステムに適用される場合が多い。
【0004】図6の例では、電気/光信号変換器1は電
源装置8より電源線9を介して電力の供給を受けている
が、この他に2線式電気バス2から電源供給を受ける場
合もある。ホスト機器4は2線式電気バス2、電気/光
信号変換器1、光ファイバ3、光分岐器5、光ファイバ
6を介してフィールド機器7と双方向の通信を行い、フ
ィールドでの流量、圧力、温度等の監視・制御を行う。
この中にあって電気/光信号変換器1の主な役割は2線
式電気バス2及び光ファイバ3までの経路中で歪んだ信
号波形を整形し、且つ信号媒体を変換して、2線式電気
バス2の入出力端を持つホスト機器4及びフィールド機
器7と光を媒体とする光機器との相互通信を可能とす
る。
【0005】図7は、電気/光信号変換器1の内部の構
成を示すブロック図である。図7において、電気/光信
号変換器1は電源線9を介して電力が供給されており、
絶縁部13で外部と絶縁をした後、電源部14によって機器
内部回路を駆動するための所定の電源電圧を生成して動
作している。電気信号送受信部10は、電源に信号を重畳
する2線式電気バス2から信号分のみを分離受信する受
信回路と、送信時に信号を重畳して出力する送信部とで
構成されている。光信号送受信部12は、フォトダイオー
ド等の受光素子とLED等の発光素子を兼ね備えたいわゆ
る一体型受発光素子と、アンプ回路、発光駆動回路とで
構成されており、光信号を電気信号に変換する機能と、
電気信号を光信号に変換する両方の機能を備えている。
【0006】電気通信信号は2線式電気バス2より電気
信号送受信部10に入力すると、電気信号送受信部10の作
用によって、信号波形整形部11にロジックレベルの電気
信号として出力する。ここで、電気信号送受信部10の出
力する電気信号は、2線式電気バス2までの伝送経路、
及び電気信号送受信部10の変換過程で発生するジッタを
含んでいる。一般的にこのような信号変換器が設置され
る場合、そのシステムにおける信号の伝送形態、ビット
レートは予め分っているので、信号波形整形部11は電気
信号送受信部10から入力する信号を本来伝送される既定
値の信号幅、ビットレートに整形した後、光信号送受信
部12に出力する。
【0007】光信号送受信部12では、信号波形整形部11
から受け取った電気信号を既定値の光信号パワーレベル
で光ファイバ3に出力する。これら一連の動作によって
2線式電気バス2から入力した通信信号はそのジッタ成
分を排除された後、光信号として光ファイバ3に出力さ
れる。また、逆に光ファイバ3から光信号が入力した場
合は、電気と光の変換作業が逆になるだけであり、同様
の作用によって2線式電気バス2に整形された電気信号
が送出されるので説明を省略する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電気/光信号変換器の主な機能は双方向通信の中に
あって信号波形歪みの整形と信号媒体の変換を行うこと
であり、それ以外の機能を有していない。従って、従来
の電気/光信号変換器を用いた光通信システムでは光伝
送系の検査をしようとする場合、各コンポーント毎の測
定とそれらの積算による判定が主であった。
【0009】このように従来の電気/光信号変換器を用
いた光通信システムでは、光通信系敷設時やメンテナン
スまたは伝送故障発生時に光通信系の検査をしようとす
る場合に、電気/光信号変換器の光信号送受信部が規定
量の光信号パワーを出力しているか否かの判定を光パワ
ーメータで測定しようとすると、電気信号送受信部に、
電気信号送受信部が受信可能な形態の信号方式でメンテ
ナンス用の信号を入力して光信号送受信部の発光素子を
発光させて検査しなければならなかった。また、光ファ
イバ及び光分岐器の劣化・汚れ等による光損失の増加を
検査するには、光源として、前述と同様に電気/光信号
変換器にメンテナンス用の光信号を送出させるか、別光
源を接続する必要があり、煩わしかった。しかも、別光
源を使用する場合は、光源の違い、ファイバの着脱など
による損失誤差に起因してその正確性に問題があった。
【0010】また、光通信系に可変光損失器を挿入し実
際の通信を実施しながら光損失量を増加して判定を行う
ためには、ホスト機器を動作させた上で通信エラーが発
生しているか否かの判定をする必要があるが、一般的に
ホスト機器が置かれる制御室と可変減衰器を挿入しよう
とする場所は離れているため、トランシーバなどで遠方
と連絡をとりながら通信エラーが発生したか否かを確認
する必要があり容易に検査を実施することができなかっ
た。そこで、本発明の課題は電気通信信号と光通信信号
を双方向通信する機能に加え、光伝送系の伝送余裕を判
定するために有効な機能を付加することで、光伝送系の
敷設作業、メンテナンス、故障解析を容易にする電気/
光信号変換器を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、光ファイバと電気信号線との間
に接続されて光ファイバより入力された光信号を電気信
号に変換して電気信号回路へ出力するとともに電気信号
線より入力された電気信号を光信号に変換して光ファイ
バへ出力する電気/光信号変換器において、入力信号の
ジッタ量を検出する手段と、検出されたジッタ量が所定
値を越えた場合に所定時間外部表示する手段とを備えた
ことを特徴とする。
【0012】請求項2の発明は、光ファイバと電気信号
線との間に接続されて光ファイバより入力された光信号
を電気信号に変換して電気信号線へ出力するとともに電
気信号回路より入力された電気信号を光信号に変換して
光ファイバへ出力する電気/光信号変換器において、検
査モードに切り換えるためのモード切り換えスイッチ
と、検査モードが設定されると入力信号の変換および出
力を停止する手段と、検査モードが設定されると検査用
の光信号を作成して光ファイバへ出力する手段とを備え
たことを特徴とする。
【0013】ここで、電気信号線として、電源に信号を
重畳する2線式電気バスを用いることも可能であり、ま
た、入力信号の波形を整形して出力する波形整形部を備
えることも可能である。
【0014】また、換言すると本発明は、光信号を電気
信号に変換する受信手段と電気信号を光信号に変換して
送出する送信手段とからなる光信号送受信部と、電源に
信号を重畳する2線式電気バスの信号を受信及び送信す
る電気信号送受信部と、これら2つの信号送受信部の受
信する信号の波形歪みを整形する波形整形部とからな
り、光信号入出力端より受信する光信号は電気信号入出
力端に整形して出力し、電気信号入出力端より受信する
2線式電気バスの電気信号は光信号入出力端に整形して
出力する双方向の電気/光信号変換器において、前記波
形整形部で波形整形しうるジッタ許容範囲よりも狭いジ
ッタ許容範囲でジッタ量を判定する手段と、タイマ回路
及び表示機能とを備え、光信号送受信部が受信変換した
信号が許容ジッタ範囲を超えると外部表示する。
【0015】またさらに本発明は、メンテナンスモード
に遷移するための設定スイッチと、電気送受信部からの
入力伝送信号に依存せずに光信号送受信部を駆動するた
めの疑似信号生成部とを備え、設定スイッチの操作によ
りメンテナンスモードに遷移すると、光信号伝送系を検
査するためのメンテナンス用光信号を送出する。
【0016】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を説明す
る。図1は請求項1の発明による電気/光信号変換器の
使用例を示す説明図であり、図2は電気/光信号変換器
の内部構成図である。請求項1の発明による電気/光信
号変換器1は、実稼動中に伝送経路の伝送状態を確認す
る場合に、図6の従来例と同様の構成で使用することも
可能である。図1は請求項1の発明による電気/光信号
変換器1を用いて光伝送系の余裕度を検査する場合の構
成を示しており、電気/光信号変換器1と光分岐器5間
の光経路には、本来のシステムで接続される光ファイバ
3の他に、可変減衰器15及び試験用の光ファイバ16が接
続してある。試験用の光ファイバ16は、通常1m程度の長
さのものを用いる。
【0017】以下、図に沿って伝送余裕度を検査する場
合の動作について説明する。図1において、可変減衰器
15の光損失を増加させると、光ファイバ16を介して図2
の光信号送受信部12に到達する光信号は減衰し、限界値
を超えると光信号送受信部12から出力されるロジックレ
ベルに変換された信号のジッタ成分が増加する。信号サ
ンプリング部17は光信号送受信部12の出力信号を電気/
光信号変換器1の内部クロックに同期した信号とするた
めのものでありフリップフロップなどで構成することが
できる。信号幅判定部18はカウンタ回路とデジタルコン
パレータで構成され、信号サンプリング部17の出力信号
が判定基準となる許容信号幅の範囲に合致するか否かを
判定する。
【0018】ここで、判定基準となる許容信号幅は、信
号波形整形部11がジッタ補正しうるジッタ量よりも小さ
い値で設定されているので、可変減衰器15の操作によっ
て徐々にジッタ量が増大して行く過程において、信号波
形整形部11がジッタ補正可能な範囲で先にジッタ量の増
大を検出することができる。信号幅判定部18の判定出力
はタイマ回路19に入力されており、信号幅判定部18がジ
ッタ量の増大が許容範囲を超えたと判定した場合には、
タイマ回路19は人間が目視で確認できる程度の時間(1
秒から5秒程度)表示機能を駆動する。図2では、LED2
0を点燈する場合について示している。なお、信号サン
プリング部17、信号幅判定部18、タイマ回路19は、図2
のように構成することもできるが、信号波形整形部11と
統合しHDLなどの記述言語で構成することも可能であ
る。
【0019】図3および図4は請求項2の発明による電
気/光信号変換器1の使用例を示す説明図であり、図5
は内部構成図である。この図3は請求項2による電気/
光信号変換器1であり、電気/光信号変換器1の送信す
る光信号パワーが既定値を満たしているか否かを検査す
る場合の構成を示しており、本来のシステムで電気/光
信号変換器1と光分岐器5の間に接続される光ファイバ
3を外して、その送受信端に光パワーメータ21及び試験
用の光ファイバ22が接続してある。試験用の光ファイバ
22は、それによって光損失が増大しないよう通常1m程度
の長さのものを用いる。図4は請求項2による電気/光
信号変換器1を用いて、図6における電気/光信号変換
器1とフィールド機器7の間の光伝送系の検査をする場
合の構成であり、フィールド機器7の接続してあった位
置に光パワーメータ21を入替え接続している。
【0020】図5において疑似信号生成部23はマルチバ
イブレータなどの発振回路で構成されており、疑似信号
生成部23に付属したスイッチ24が操作されると、疑似信
号生成部23はORゲート25に光信号送受信部12を駆動する
ための信号を出力する。ここで、一般的に光信号送受信
部12には、故障時に他機器の通信を妨害しないよう、連
続発光防止機能が備えられているので、疑似信号生成部
23の出力する信号は本来の通信で送信される信号の伝送
レートと同等の周波数である。
【0021】また、疑似信号生成部23からはスイッチ24
の操作によって疑似信号を送出すると同時に、ANDゲー
ト26、27に波形整形部11からの送信信号の伝達を禁止す
るための信号が送出されるので、仮にホスト機器が動作
している場合でも疑似信号以外の信号が光信号送受信部
12から送出されることはない。従って、前述した一連の
動作によりスイッチ24が操作されると、光信号送受信部
12からは、図3の構成では光ファイバ22を介して光パワ
ーメータ21に、図4の構成では光ファイバ3、光分岐器
5、光ファイバ6を介して光パワーメータ21にメンテナ
ンス用の光信号が送出されることになる。
【0022】本発明はこのように構成されたことで、光
信号送受信部が受信変換した信号が波形整形部の整形し
うる許容ジッタよりも小さい値に設定された許容ジッタ
範囲を超えると、外部表示する機能を備えたので、シス
テムの通常運転状態においては、前記外部表示を確認す
ることで電気/光信号変換器の光信号受信が規定量以上
のマージンをもって動作していることが容易に確認でき
る。また、さらに光伝送系に可変減衰器を挿入して光損
失余裕を測定しようとする場合は、遠方に設置されたホ
スト機器のエラー発生状態を確認すること無く、光損失
量が正常な通信を行うための限界値を超えたことを即座
に確認することができる。
【0023】また、本発明によれば、設定スイッチの操
作によりメンテナンスモードに遷移すると、電気送受信
部からの入力伝送信号に依存せずに光信号伝送系を検査
するためのメンテナンス用光信号を送出することができ
るので、電気/光信号変換器自体の送信信号のパワーレ
ベルが既定値を満たしていることの確認が容易におこな
えることはもとより、検査用の別光源を用意することな
く正確且つ容易に光伝送系の検査をすることもできる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように請求項1の発明によれ
ば、入力信号のジッタ量を検出しそのジッタ量が所定値
を越えた場合に外部表示することで、入力信号の劣化の
有無の確認が容易となる。
【0025】請求項2の発明によれば、検査モードに切
り換えるためのモード切り換えスイッチを備え、検査モ
ードが設定されると入力信号の変換および出力を停止
し、検査用の光信号を作成して光ファイバへ出力するこ
とで、光信号伝送系の検査が容易に実施可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の使用例を示す図であ
る。
【図2】図1の電気/光信号変換器の内部構成を示すブ
ロック図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の使用例を示す図であ
る。
【図4】本発明の第2の実施形態の使用例を示す図であ
る。
【図5】図3、図4の電気/光信号変換器の内部構成を
示すブロック図である。
【図6】従来の電気/光信号変換器の使用例を示す図で
ある。
【図7】従来の電気/光信号変換器の内部構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 電気/光信号変換器 2 2線式電気バス 3 光ファイバ 4 ホスト機器 5 光分岐器 6 光ファイバ 7 フィールド機器 8 電源装置 9 電源線 10 電気信号送受信部 11 信号波形整形部 12 光信号送受信部 13 絶縁部 14 回路電源部 15 可変減衰器 16 光ファイバ 17 信号サンプリング部 18 信号幅判定部 19 タイマ回路 20 LED 21 光パワーメータ 22 光ファイバ 23 疑似信号生成部 24 スイッチ 25 ORゲート 26,27 ANDゲート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバと電気信号線との間に接続さ
    れて光ファイバより入力された光信号を電気信号に変換
    して電気信号線へ出力するとともに電気信号回路より入
    力された電気信号を光信号に変換して光ファイバへ出力
    する電気/光信号変換器において、 入力信号のジッタ量を検出する手段と、 検出されたジッタ量が所定値を越えた場合に所定時間外
    部表示する手段と、 を備えたことを特徴とする電気/光信号変換器。
  2. 【請求項2】 光ファイバと電気信号線との間に接続さ
    れて光ファイバより入力された光信号を電気信号に変換
    して電気信号線へ出力するとともに電気信号回路より入
    力された電気信号を光信号に変換して光ファイバへ出力
    する電気/光信号変換器において、 検査モードに切り換えるためのモード切り換えスイッチ
    と、 検査モードが設定されると入力信号の変換および出力を
    停止する手段と、 検査モードが設定されると検査用の光信号を作成して光
    ファイバへ出力する手段と、 を備えたことを特徴とする電気/光信号変換器。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の電気/光信号変
    換器において、電気信号線を、電源に信号を重畳する2
    線式電気バスとしたことを特徴とする電気/光信号変換
    器。
  4. 【請求項4】 請求項1または2または3記載の電気/
    光信号変換器において、入力信号の波形を整形して出力
    する波形整形部を備えたことを特徴とする電気/光信号
    変換器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2449177A (en) * 2007-05-10 2008-11-12 Avago Technologies Fiber Ip Optical transceiver with internal circuitry for monitoring jitter

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