JP2008020229A - Light pulse tester - Google Patents
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Description
本発明は、複数の距離レンジを有し、被測定光ファイバにパルス光を出射し、出射したパルス光の戻り光を受光部が検出して被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器に関し、詳しくは、ノイズフロアレベルの変動があったとしても、被測定光ファイバの遠端位置を検出し、最適な距離レンジを設定する光パルス試験器に関するものである。 The present invention relates to an optical pulse tester having a plurality of distance ranges, emitting pulsed light to an optical fiber to be measured, and detecting the return light of the emitted pulsed light by a light receiving unit to measure the optical fiber to be measured. More specifically, the present invention relates to an optical pulse tester that detects the far end position of an optical fiber to be measured and sets an optimum distance range even if the noise floor level fluctuates.
光信号によってデータ通信等を行なう光通信システムでは、光信号を伝送する光ファイバを監視することが重要になっている。そして、光ファイバの敷設、保守等において光パルス試験器(以下、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)と略す)が用いられる。OTDRは、OTDRの入出射端の測定コネクタから被測定光ファイバに対して繰り返しパルス光を入射し、被測定光ファイバからの反射光および後方散乱光のレベルおよび受光時間を測定することで、被測定光ファイバの断線、損失等の状態を測定する。 In an optical communication system that performs data communication using an optical signal, it is important to monitor an optical fiber that transmits the optical signal. An optical pulse tester (hereinafter abbreviated as OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)) is used for laying and maintaining optical fibers. In OTDR, pulse light is repeatedly incident on the optical fiber under measurement from the measurement connector at the input / output end of the OTDR, and the levels of the reflected light and backscattered light from the optical fiber to be measured and the light reception time are measured. Measure the state of the measurement optical fiber such as breakage and loss.
図4は、従来のOTDRの構成を示した図である。図4において、被測定光ファイバF1は、断線、損失等の測定が行なわれる被測定対象の光ファイバである。OTDR100は、被測定光ファイバF1に接続される測定コネクタCNを有し、この測定コネクタCNからパルス光を被測定光ファイバF1に出力し、このパルス光の戻り光(反射光または後方散乱光)が測定コネクタCNを介して入力される。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional OTDR. In FIG. 4, an optical fiber to be measured F1 is an optical fiber to be measured on which measurement of disconnection, loss, etc. is performed. The OTDR 100 has a measurement connector CN connected to the optical fiber F1 to be measured, and outputs pulsed light from the measurement connector CN to the optical fiber F1 to be measured, and return light (reflected light or backscattered light) of this pulsed light. Is input via the measurement connector CN.
また、OTDR100は、発光部10、光カプラ20、バンドパスフィルタ(以下、BPFと略す)30、受光部40、信号処理部50、表示部60を有する。発光部10は、パルス光を出力する。光カプラ20は、発光部10からのパルス光をバンドパスフィルタ30に出力し、被測定光ファイバF1からの戻り光を受光部40に出力する。BPF30は、光カプラ20と測定コネクタCNの間に設けられ、所定の波長帯(発光部10のパルス光の波長を含む)の光のみを透過する。受光部40は、光カプラ20からの光を受光する。信号処理部50は、発光部10のパルス光の出力のタイミングを制御し、受光部40から電気信号が入力される。表示部60は、信号処理部50の処理結果を表示する。
The OTDR 100 includes a
このような装置の動作を説明する。
発光部10が、信号処理部50からの指示に従って所定のタイミングでパルス光を出力する。そして、発光部10から出力されたパルス光が、光カプラ20、BPF30、測定コネクタCNを経て、被測定光ファイバF1に入射する。被測定光ファイバF1内部では、レイリー散乱が発生し、その一部はパルス光の進行方向とは逆方向に進み後方散乱光としてOTDR100に戻ってくる。また、被測定光ファイバF1の接続点で発生するフレネル反射光もOTDR100に戻ってくる。
The operation of such an apparatus will be described.
The
そして、被測定光ファイバF1からの戻り光が、測定コネクタCN、BPF30、光カプラ20を経て受光部40に入射する。さらに、受光部40のOE変換回路(図示せず)が、入射光を、この入射光の光パワーに応じた電気信号(光電流)に変換する。そして、受光部40のIV変換回路(図示せず)が、光電流を電圧に変換し、受光部40の増幅回路(図示せず)が、変換した電圧を所望のレベルまで増幅する。さらに、受光部40のAD変換回路(図示せず)が、アナログ信号をデジタル信号にAD変換して信号処理部50に出力する。
Then, the return light from the measured optical fiber F1 enters the
そして、信号処理部50が、受光部40からの電気信号およびパルス光を出射させてから受光部40に入射するまでの時間から被測定光ファイバF1の距離測定、戻り光の光信号レベル測定を行ない、測定結果を横軸を距離、縦軸を戻り光の信号レベルとして表示部60に表示する。
The
また、戻り光の信号レベルは非常に微弱なため、パルス光を繰り返し被測定光ファイバF1に出力し、複数回の測定値を平均化することでノイズ低減を図っている。ここで、図5は、距離レンジ40[km]にて測定を行なった測定結果である。被測定光ファイバF1のファイバ長は、約32[km]のものを一例としている。 Further, since the signal level of the return light is very weak, the pulse light is repeatedly output to the optical fiber F1 to be measured, and the noise is reduced by averaging a plurality of measurement values. Here, FIG. 5 shows a measurement result obtained by measuring in the distance range 40 [km]. The fiber length of the optical fiber to be measured F1 is, for example, about 32 [km].
図5に示す測定波形例にあるように、被測定光ファイバF1は、OTDR100の測定コネクタCN側の近端(図5の横軸の左端)から遠端に向けた損失をもつため、右下がりの波形を示す。また、被測定光ファイバF1の遠端以降は、OTDR100の受光部40内の各回路のノイズフロアレベルを表示している。
As shown in the measurement waveform example shown in FIG. 5, the optical fiber F1 to be measured has a loss from the near end (left end of the horizontal axis in FIG. 5) on the measurement connector CN side of the
被測定光ファイバF1のファイバ長は、様々な長さのものが存在する。そのため、OTDR100は、複数の距離レンジ(例えば、10[km]レンジ、20[km]レンジ、40[km]レンジ、80[km]レンジ等)を有している。そして、被測定光ファイバF1のファイバ長によってユーザが、横軸の距離レンジを設定することができる。一方、ユーザの作業を軽減するために、信号処理部50が被測定光ファイバF1の遠端位置(遠端距離とも呼ぶ)を検出し、適正な距離レンジに設定する機能も有している。
There are various lengths of the optical fiber F1 to be measured. Therefore, the OTDR 100 has a plurality of distance ranges (for example, a 10 [km] range, a 20 [km] range, a 40 [km] range, an 80 [km] range, and the like). And the user can set the distance range of a horizontal axis with the fiber length of the to-be-measured optical fiber F1. On the other hand, in order to reduce the work of the user, the
具体的には、信号処理部50が、横軸を所定の距離間隔で分割し、この分割した間隔ごとに信号レベルの平均値を求める。そして、求めた平均値が、しきい値以下になった場合、その距離を遠端位置と判定し、その距離を含む最短の距離レンジに設定する。例えば、遠端位置を約32[km]と判定すれば、距離レンジを40[km]レンジに設定する。
Specifically, the
なお、ユーザが測定する被測定光ファイバF1のファイバ長は、OTDR100の製造メーカが予め把握することができないため、出荷前や校正時等にOTDR100ごとにノイズフロアレベルを実測しておき、実測したノイズフロアレベルに所定のオフセット値を加算した値をしきい値として、OTDR100に記憶させる。
The fiber length of the optical fiber to be measured F1 measured by the user cannot be grasped in advance by the manufacturer of the OTDR 100, so the noise floor level was measured for each
また、OTDR100の受光部40への戻り光は非常に微弱である。そのため、戻り光をOE変換回路(例えば、アバランシェフォトダイオード)によってOE変換した電気信号の信号レベルも非常に微小である。そこで、多段のアンプで構成した増幅回路(図示せず)が、OE変換された微小な電気信号を、受光部40の後段の信号処理部50で処理できるように大きな増幅率で増幅している。このようにして所望の信号レベルに増幅された電気信号から、信号処理部50が最適な距離レンジを設定する。
Further, the return light to the
また、OTDR100の実際の動作環境では、OTDR100の周囲温度が一定ではないことが多い。そして、OTDR100の周囲温度が変化すると、増幅回路のアンプにて発生するノイズの大きさが変動し、受光部40全体で生ずるノイズフロアレベルも変動する。従って、しきい値をノイズフロアレベルと同じ値にしておくと、ノイズフロアレベルを測定したときの温度よりも被測定光ファイバF1の測定中の温度が高い場合、ノイズフロアレベルが上昇し、被測定光ファイバF1の遠端を検出できないことが生じる。そこで、ノイズフロアレベルの判定用のしきい値は、ノイズフロアレベル変動分を考慮し、上述のように、ノイズレベルフロアレベルに所定の値を加算したものとしている。
Further, in the actual operating environment of the OTDR 100, the ambient temperature of the OTDR 100 is often not constant. When the ambient temperature of the
しかしながら、ノイズフロアレベルが上昇していない場合や、被測定光ファイバF1のファイバ長が長くて遠端の信号レベルが低い場合等、被測定光ファイバF1が存在しているにも関わらず、実際の遠端よりも短い位置に遠端があると判断してしまう。そして、不適切な距離レンジが設定され、被測定光ファイバF1の実際の遠端まで表示できないという誤検出を起こす場合があるという問題があった。 However, when the noise floor level is not increased, or when the optical fiber F1 to be measured is long and the signal level at the far end is low, the optical fiber F1 to be measured actually exists. It is determined that the far end is at a position shorter than the far end. In addition, an inappropriate distance range is set, and there is a problem that erroneous detection may occur that display cannot be performed up to the actual far end of the measured optical fiber F1.
そこで本発明の目的は、ノイズフロアレベルの変動があったとしても、被測定光ファイバの遠端位置を検出し、最適な距離レンジを設定することができる光パルス試験器を実現することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to realize an optical pulse tester capable of detecting the far end position of an optical fiber to be measured and setting an optimum distance range even if the noise floor level fluctuates. .
請求項1記載の発明は、
複数の距離レンジを有し、被測定光ファイバに出射したパルス光の戻り光を受光部が検出して前記被測定光ファイバの測定を行なう光パルス試験器において、
前記パルス光を出射しない状態で、前記受光部のノイズフロアレベルを取得し、しきい値を求めるしきい値演算手段と、
このしきい値演算手段の求めたしきい値と前記パルス光の戻り光の信号レベルとを比較し、前記距離レンジを設定するレンジ設定手段と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
レンジ設定手段は、前記戻り光を検出した受光部からの信号を所定の間隔で複数の区間に分割し、分割した区間ごとの信号レベルの平均値を求め、この平均値と前記しきい値とを比較することを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、
レンジ設定手段は、比較結果から求めた距離値に、この距離に準じて与えられる係数を用いて前記被測定光ファイバの遠端距離を算出することを特徴とするものである。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、
前記被測定光ファイバの測定結果を、前記遠端距離値を含む最小の距離レンジで表示することを特徴とするものである。
The invention described in
In the optical pulse tester having a plurality of distance ranges, the light receiving unit detects the return light of the pulsed light emitted to the optical fiber to be measured and measures the optical fiber to be measured.
In a state where the pulsed light is not emitted, a threshold value calculation means for obtaining a noise floor level of the light receiving unit and obtaining a threshold value;
Range setting means for setting the distance range by comparing the threshold value obtained by the threshold value calculation means with the signal level of the return light of the pulsed light is provided.
The invention according to
The range setting means divides the signal from the light receiving unit that has detected the return light into a plurality of sections at predetermined intervals, obtains an average value of the signal level for each of the divided sections, and calculates the average value and the threshold value. Are compared.
The invention according to claim 3 is the invention according to
The range setting means is characterized in that the far end distance of the optical fiber to be measured is calculated using a coefficient given according to the distance value obtained from the comparison result.
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3,
The measurement result of the optical fiber to be measured is displayed in a minimum distance range including the far end distance value.
本発明によれば、しきい値演算手段が、パルス光が存在しない状態で、受光部からのデータに基づいて、しきい値を算出する。そして、レンジ設定手段が、パルス光を出射させ、このパルス光の戻り光の測定結果と、しきい値とから被測定光ファイバ用の距離レンジの設定を行なう。これにより、光パルス試験器の周囲温変動等の外部の要因により、受光部のノイズフロアレベルが変動しても、測定の直前に取得したノイズフロアレベルを基準にしきい値を求めるので、被測定光ファイバの遠端位置を適正に検出することができ、最適な距離レンジで測定を行なうことができる。 According to the present invention, the threshold value calculation means calculates the threshold value based on the data from the light receiving unit in the absence of pulsed light. Then, the range setting means emits pulsed light, and sets the distance range for the optical fiber to be measured from the measurement result of the return light of the pulsed light and the threshold value. As a result, even if the noise floor level of the light-receiving unit fluctuates due to external factors such as ambient temperature fluctuations of the optical pulse tester, the threshold value is obtained based on the noise floor level acquired immediately before the measurement. The far end position of the optical fiber can be properly detected, and measurement can be performed within the optimum distance range.
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図4と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。図1において、信号処理部50の代わりに信号処理部70が設けられる。信号処理部70は、発光部制御手段71、しきい値演算手段72、しきい値記憶手段73、レンジ設定手段74、測定手段75を有し、発光部10のパルス光を出力するタイミングを制御する。そして、信号処理部70は、受光部40からデジタルの電気信号およびパルス光を発光部10に出射させて受光部40に戻り光が入射するまでの時間から被測定光ファイバF1の距離測定、戻り光の光信号レベルの測定を行ない、測定結果を横軸を距離、縦軸を戻り光の信号レベルとして表示部60に表示する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Here, the same components as those shown in FIG. In FIG. 1, a
発光部制御手段71は、しきい値演算手段72、レンジ設定手段74、測定手段75の指示に従って発光部10のパルス光の出力を制御する。しきい値演算手段72は、受光部40からデジタルの電気信号が入力される。しきい値記憶手段73は、しきい値演算手段72の求めたしきい値を記憶する。レンジ設定手段74は、しきい値記憶手段73のしきい値を読み出し、受光部40からデジタルの電気信号が入力される。測定手段75は、受光部40からデジタルの電気信号が入力され、レンジ設定手段74の設定した距離レンジで測定を行なう。また、測定手段75は、測定結果を表示部60に表示する。
The light emitting unit control unit 71 controls the output of pulsed light from the
このような装置の動作を説明する。図2は、図1に示す装置の動作を説明したフローチャートである。また、図3は、測定結果の一例を示し図であり、横軸は距離であり、縦軸は信号レベルである。 The operation of such an apparatus will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of measurement results, in which the horizontal axis represents distance and the vertical axis represents signal level.
しきい値演算手段72が、発光部制御手段71を介して発光部10のパルス光の出力を停止させる。そして、受光部40が、光の入射していない状態でのデータ、すなわち、受光部40内の増幅回路(図示せず)等で生じたノイズのみのデータをAD変換回路(図示せず)がデジタルデータに変換し、しきい値演算手段72に出力する。そして、しきい値演算手段72が、ノイズのみのデータを対数変換して平均し、ノイズフロアレベルを求める(図3の上段参照(なお、図中、ノイズのみのデータを”REFデータ”としている))。さらに、しきい値演算手段72が、求めたノイズフロアレベルに、あらかじめ定められた所定の値(数[dB])を加算してノイズフロア判定用のしきい値を求め(S10)、しきい値記憶手段73に格納する(S11)。
The threshold calculation unit 72 stops the output of the pulsed light from the
次に、レンジ設定手段74が、発光部制御手段71を介して発光部10にパルス光の出力を行なわせる。これによって発光部10がパルス光を出射し、出射されたパルス光が、光カプラ20、BPF30、測定コネクタCNを介して被測定光ファイバF1に入射する。そして、被測定光ファイバF1からの戻り光が、測定コネクタCN、BPF30、光カプラ20を介して受光部40で受光され、検出される。さらに、受光部40が、戻り光を電気信号に変換したデジタルデータをレンジ設定手段74に出力する。そして、レンジ設定手段74が、パルス光を出射してから受光部40で受光されるまでの時間を距離に変換し、この距離と戻り光の信号レベルの測定結果を取得する。なお、複数回パルス光を出射させ、複数回の測定結果を平均する(S12)。
Next, the range setting unit 74 causes the
そして、レンジ設定手段74が、平均した測定結果から、横軸を所定の間隔(例えば、1[km]間隔)で複数の区間に分割し、分割した区間ごとの信号レベルの平均値を求め、この平均値としきい値を比較する。さらに、レンジ設定手段74が、平均値がしきい値をまたいだ区間、つまり、平均値がしきい値以下となった距離値に、その距離に準じて与えられる係数を加算した値を被測定光ファイバF1の遠端距離と判定する。ここで、しきい値から求めた距離値に所定の係数を加算(係数による補正は加算のみでなく乗算等を用いてもよい)するのは、被測定光ファイバF1の遠端の先(ファイバ長の1〜2割程度)にノイズを表示させるためである。このように、ノイズを表示させることにより、被測定光ファイバF1の遠端まで本当に測定できているかを確実に確認することができる。そして、この遠端距離(ノイズ部分が含まれる距離)を含む最短の距離レンジを測定手段75に設定する(S13)。 Then, the range setting unit 74 divides the horizontal axis into a plurality of sections at a predetermined interval (for example, 1 [km] interval) from the averaged measurement result, and obtains an average value of the signal level for each divided section, The average value is compared with the threshold value. In addition, the range setting means 74 measures the interval in which the average value crosses the threshold value, that is, the value obtained by adding the coefficient given according to the distance to the distance value where the average value is equal to or less than the threshold value. The far end distance of the optical fiber F1 is determined. Here, a predetermined coefficient is added to the distance value obtained from the threshold value (the correction by the coefficient may use not only addition but also multiplication). This is to display noise in about 10 to 20% of the length). In this way, by displaying the noise, it is possible to surely confirm whether or not the measurement is possible up to the far end of the measured optical fiber F1. Then, the shortest distance range including the far end distance (the distance including the noise portion) is set in the measuring means 75 (S13).
そして、測定手段75が、設定された距離レンジに基づいて、被測定光ファイバF1の測定を行なう。すなわち、発光部制御手段71を介して発光部10に対して、設定された距離レンジに最適な周期でパルス光を繰り返し出力させる。そして、測定手段75が、各パルス光ごとの被測定光ファイバF1からの戻り光のデータと、パルス光を出射させたタイミングから、被測定光ファイバF1の距離測定、戻り光の光信号レベル測定を行なう。さらに、測定手段75が、横軸を距離、縦軸を戻り光の信号レベルとして表示部60に測定結果を表示する。なお、表示部60に表示する測定結果の横軸は、取得した測定結果のうち、設定された距離レンジ(つまり、レンジ設定手段74が検出した遠端距離値を含む最小の距離レンジ)で表示を行なう(図3の下段参照)(S14)。
And the measurement means 75 measures the to-be-measured optical fiber F1 based on the set distance range. In other words, the
このように、しきい値演算手段72が、パルス光が存在しない状態で、受光部40からのデータに基づいて、しきい値を算出する。そして、レンジ設定手段74が、パルス光を出射させ、このパルス光の戻り光の測定結果と、しきい値とから被測定光ファイバF1の遠端距離値を求め、距離レンジの設定を行なう。これにより、OTDR100の周囲の気温変動等の外部の要因により、受光部40のノイズフロアレベルが変動しても、測定の直前に取得したノイズフロアレベルを基準にしきい値を求めるので、被測定光ファイバF1の遠端位置を適正に検出することができ、最適な距離レンジで測定を行なうことができる。
Thus, the threshold value calculation means 72 calculates the threshold value based on the data from the
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下に示すようなものでもよい。
被測定光ファイバF1の測定を開始する直前に、しきい値演算手段72が、無発光の状態でのノイズフロアレベルを測定し、しきい値を求める構成を示したが、ノイズフロアレベルの変化が距離レンジの検出に影響がない範囲の時間内であれば、測定手段75が、被測定光ファイバF1からの戻り光の測定を終了した後に、しきい値演算手段72が、しきい値を求めてもよい。
The present invention is not limited to this, and may be as shown below.
The configuration in which the threshold value calculation means 72 measures the noise floor level in the non-light emitting state and obtains the threshold value immediately before the measurement of the optical fiber F1 to be measured is shown. Is within the time range that does not affect the detection of the distance range, the measuring means 75 ends the measurement of the return light from the optical fiber F1 to be measured, and then the threshold value calculating means 72 sets the threshold value. You may ask for it.
また、レンジ設定手段74が距離レンジの判定を行なうが、距離レンジの判定をするために、長距離用・短距離用等の用途それぞれでファイバ長を求めるためのパルス光のパルス幅(時間軸上)を変更して測定を行なってもよい。この場合、パルス幅により反射の影響が出る範囲が変動する。従って、パルス幅を距離に換算した距離幅の数倍以上の区間、しきい値を下回ったところをファイバ長として判断して遠端距離を算出してもよい。 The range setting means 74 determines the distance range. In order to determine the distance range, the pulse width of the pulsed light (time axis) for determining the fiber length for each application such as long distance and short distance is used. Measurement may be performed with the above changed. In this case, the range where the influence of reflection varies depending on the pulse width. Accordingly, the far end distance may be calculated by determining the section that is several times or more the distance width converted from the pulse width to the distance, and the position below the threshold as the fiber length.
また、レンジ設定手段74が、しきい値をまたいだ距離値に、この距離に準じて与えられる係数を用いて遠端距離を算出する構成を示したが、しきい値をまたいだ距離値を遠端距離としてもよい。 Further, the range setting means 74 has shown a configuration in which the far end distance is calculated using a coefficient given according to this distance to the distance value across the threshold. It may be the far end distance.
そして、BPF30を設ける構成を示したが、BPF30を設けなくてもよい。これにより、OTDR100を含む測定系のコストを抑えることができ、OTDR100の小型化を図ることができる。
And although the structure which provides BPF30 was shown, it is not necessary to provide BPF30. Thereby, the cost of the measurement system including the
さらに、光カプラ20の代わりに、方向性結合器等を用いてもよく、要は、発光部10からのパルス光を被測定光ファイバF1にのみ出力し、被測定光ファイバF1からの戻り光を受光部40にのみ出力するものであればよい。
Furthermore, a directional coupler or the like may be used in place of the
40 受光部
72 しきい値演算手段
74 レンジ設定手段
100 OTDR
F1 被測定光ファイバ
40 Light Receiving Unit 72 Threshold Calculation Unit 74
F1 Optical fiber to be measured
Claims (4)
前記パルス光を出射しない状態で、前記受光部のノイズフロアレベルを取得し、しきい値を求めるしきい値演算手段と、
このしきい値演算手段の求めたしきい値と前記パルス光の戻り光の信号レベルとを比較し、前記距離レンジを設定するレンジ設定手段と
を設けたことを特徴とする光パルス試験器。 In the optical pulse tester having a plurality of distance ranges, the light receiving unit detects the return light of the pulsed light emitted to the optical fiber to be measured and measures the optical fiber to be measured.
In a state where the pulsed light is not emitted, a threshold value calculation means for obtaining a noise floor level of the light receiving unit and obtaining a threshold value;
An optical pulse tester characterized by comprising range setting means for setting the distance range by comparing the threshold value obtained by the threshold calculation means with the signal level of the return light of the pulsed light.
4. The optical pulse tester according to claim 3, wherein the measurement result of the optical fiber to be measured is displayed in a minimum distance range including the far end distance value.
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