JP2009284046A - 光スイッチ、センタ装置、サブセンタ装置、及び光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】光入力信号の光レベルのみならずＲＦレベルに応じても光路を切り換えることができる光スイッチを提供する。
【解決手段】光入力ポートａ及びｂと、光出力ポートｏｕｔと、光入力ポートａ，ｂに入力された光信号に基づく光を受光するフォトダイオード部５２Ａ，５２Ｂと、フォトダイオード部５２Ａ，５２Ｂの出力信号を検波するＲＦ検波回路５３と、光入力ポートａ，ｂに入力された光信号の光レベルをフォトダイオード部５２Ａ，５２Ｂの出力信号に基づいて検出する光レベル検出回路５４と、光入力ポートａ，ｂと光出力ポートｏｕｔとの間の光路を切り換える光路切換部５６と、ＲＦ検波回路５３の検波結果及び光レベル検出回路５４の検出結果に応じて光路切換部５６を制御する制御回路５５とを備える光スイッチ。
【選択図】図２

Description

本発明は、光路を切り換える光スイッチ並びにそれを備えるセンタ装置、サブセンタ装置、及び光伝送システムに関する。

従来の光スイッチは、光信号の光レベル（光信号の搬送波レベル）に応じて光路を切り換えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の光スイッチは、例えば、光伝送システムの保守性向上や高信頼性のために、光伝送システムの送信側であるセンタ装置や光伝送システムの再送信側であるサブセンタ装置に設けられている。

ここで、ＣＡＴＶ用光伝送システムの送信側であって従来の光スイッチを具備するセンタ装置の一概略構成例を図４に示し、ＣＡＴＶ用光伝送システムの再送信側であって従来の光スイッチを具備するサブセンタ装置の一概略構成例を図５に示す。

図４に示すセンタ装置は、分配器１と、光送信器２Ａ及び２Ｂと、2×2光スイッチ３と、光増幅器４Ａ及び４Ｂと、従来の光スイッチである光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０５と、光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０５と伝送用光ファイバ（不図示）とを結合するための光カプラ６とを備えている。

図５に示すサブセンタ装置は、従来の光スイッチである光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０７と、光増幅器８と、光増幅器８と伝送用光ファイバ（不図示）とを結合するための光カプラ９とを備えている。

光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０５は、光入力ポートａを選択している場合、光入力ポートａが受け取る光入力信号の光レベルを検出し、その検出レベルが予め設定した閾値以上でなければ光信号の光レベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートａから光入力ポートｂに変更し、また、光入力ポートｂを選択している場合、光入力ポートｂが受け取る光入力信号の光レベルを検出し、その検出レベルが予め設定した閾値以上でなければ光信号の光レベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートｂから光入力ポートａに変更する。

同様に、光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０７は、光入力ポートａを選択している場合、光入力ポートａが受け取る光入力信号の光レベルを検出し、その検出レベルが予め設定した閾値以上でなければ光信号の光レベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートａから光入力ポートｂに変更し、また、光入力ポートｂを選択している場合、光入力ポートｂが受け取る光入力信号の光レベルを検出し、その検出レベルが予め設定した閾値以上でなければ光信号の光レベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートｂから光入力ポートａに変更する。

したがって、光信号の光レベルに異常があった場合、光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０５又は１０７によって、光伝送の系統を切り換えることができる。

特開平１０−３０３８１４号公報（第１図）

しかしながら、図４に示すセンタ装置では、テレビジョン電気映像信号であるＲＦ（Radio Frequency）信号の受信点（例えば、不図示のテレビジョン受信アンテナ）から光送信器２Ａ又は２Ｂの間等で生じ得るＲＦ信号の異常に起因する光信号のＲＦレベル（光信号の被搬送波レベル）の異常に対しては何ら対処することができず、光信号のＲＦレベルに異常があった場合でも光伝送の系統を切り換えることができない。このため、受信側に影響を与え、受信側に所望の光レベルの光信号が伝送されているにもかかわらず、受信側で映像が出ないといった不具合が生じるおそれがある。

また、図５に示すサブセンタ装置においても同様であり、光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０７が光伝送の入力系統から受け取る光信号にＲＦレベルの異常があった場合でも光伝送の入力系統を切り換えることができない。このため、受信側に影響を与え、受信側に所望の光レベルの光信号が伝送されているにもかかわらず、受信側で映像が出ないといった不具合が生じるおそれがある。

本発明は、上記の状況に鑑み、光入力信号の光レベルのみならずＲＦレベルに応じても光路を切り換えることができる光スイッチ並びにそれを備えるセンタ装置、サブセンタ装置、及び光伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る光スイッチは、少なくとも二つの光入力端と、少なくとも一つの光出力端と、前記光入力端に入力された光信号に基づく光を受光する光電変換素子と、前記光電変換素子の出力信号を検波するＲＦ検波部と、前記光入力端と前記光出力端との間の光路を切り換える光路切換部と、前記ＲＦ検波回路の検波結果に応じて光路切換部を制御する制御部とを備える構成とする。

このような構成によると、光信号のＲＦレベルに応じても光路を切り換えることができる。また、光信号の光レベルが下がると光信号のＲＦレベルが下がるため、光信号のＲＦレベルに応じて光路を切り換えることにより、間接的に光信号の光レベルに応じて光路を切り換えることができる。尚、前記光入力端に入力された光信号の光レベルを前記光電変換素子の出力信号に基づいて検出する光レベル検出部を備え、前記制御部が、前記ＲＦ検波回路の検波結果及び前記光レベル検出部の検出結果に応じて光路切換部を制御する構成を採用した場合、直接的に光信号の光レベルに応じて光路を切り換えることができる。

また、上記目的を達成するために本発明に係るセンタ装置は、光伝送システムの送信側であるセンタ装置であって、上記いずれかの構成の光スイッチを備え光伝送路が多系統である構成とする。

また、上記目的を達成するために本発明に係るサブセンタ装置は、光伝送システムの再送信側であるサブセンタ装置であって、上記いずれかの構成の光スイッチを備え光伝送路が多系統である構成とする。

また、上記目的を達成するために本発明に係る光伝送システムは、上記いずれかの構成の光スイッチを備え光伝送路が多系統である構成とする。

本発明に係る光スイッチによると、入力端と光出力端との間の光路を切り換える光路切換部が、光入力端に入力された光信号に基づく光を受光する光電変換素子の出力信号の検波結果に応じて切り換え動作を行うので、光信号の光レベルのみならずＲＦレベルに応じても光路を切り換えることができる。

また、本発明に係るセンタ装置、サブセンタ装置、及び光伝送システムによると、光信号の光レベルのみならずＲＦレベルに応じても光伝送の系統を切り換えることができるので、信頼性を従来のものより高くすることができる。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

＜光伝送システム＞
本発明に係る光伝送システムとして、ここではＣＡＴＶ用光伝送システムを例に挙げて説明する。本発明に係る光伝送システムの一概略構成例を図１に示す。

図１に示す光伝送システムは、送信側であるセンタ装置１０と、再送信側であるサブセンタ装置１２と、光ファイバ１１及び１３と、ドロップクロージャ１４と、引込用光ファイバ１５とを備え、受信側であるＣＡＴＶ受信者宅１６の光受信器１７に光信号を伝送する。光ファイバ１１はセンタ装置１０からサブセンタ装置１２に光信号を伝送するために用いられており、光ファイバ１３、ドロップクロージャ１４、及び引込用光ファイバ１５はサブセンタ装置１２からＣＡＴＶ受信者宅１６の光受信器１７に光信号を伝送するために用いられている。また、ＣＡＴＶ受信者宅１６の光受信器１７は、受け取った光信号をテレビジョン電気映像信号に変換し、同軸ケーブル１８を介してそのテレビジョン電気映像信号をテレビジョン受信機１９に伝送する。

＜センタ装置＞
センタ装置１０は、図４に示すセンタ装置から光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０５を取り除きその代わりに光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５を設けた構成であって、分配器１と、光送信器２Ａ及び２Ｂと、2×2光スイッチ３と、光増幅器４Ａ及び４Ｂと、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５と、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５と光ファイバ１１を含む複数の光ファイバとを結合するための光カプラ６とを備えている。

受信点（例えば、不図示のテレビジョン受信アンテナ）において得られるテレビジョン電気映像信号であるＲＦ信号は、分配器１によって二分配され、光送信器２Ａ及び２Ｂそれぞれに伝送される。尚、受信点と光送信器２Ａ及び２Ｂとの間には、ブースタやフィルタ等の各種ＲＦ機器が設けられることがある。

光送信器２ＡはＲＦ信号を光信号に変換して2×2光スイッチ３の光入力ポートｃに伝送し、光送信器２ＢはＲＦ信号を光信号に変換して2×2光スイッチ３の光入力ポートｄに伝送する。従って、光送信器２Ａ及び２Ｂそれぞれから出力される光信号にはＲＦ成分（被搬送波成分）が含まれる。光送信器２Ａ及び２Ｂそれぞれには、例えば、テレビジョン電気映像信号であるＲＦ信号の変化に応じて出力レーザ光の強度を変化させることによってテレビジョン電気映像信号を１５５０ｎｍ帯の光信号に変換するレーザダイオードを用いるとよい。

2×2光スイッチ３は、光入力ポートｃに入力された光信号を光入力ポートｃ−光出力ポートｅ間光路又は光入力ポートｃ−光出力ポートｆ間光路のいずれかで伝送するかを選択し、また、光入力ポートｄに関して光入力ポートｄ−光出力ポートｅ間光路又は光入力ポートｄ−光出力ポートｆ間光路のいずれかで伝送するかを選択する。

2×2光スイッチ３の光出力ポートｅから出力される光信号は光増幅器４Ａによって増幅され、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５の光入力ポートａに伝送される。また、2×2光スイッチ３の光出力ポートｆから出力される光信号は光増幅器４Ｂによって増幅され、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５の光入力ポートｂに伝送される。

そして、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５は、光入力ポートａを選択している場合、光入力ポートａが受け取る光信号の光レベル及びＲＦレベルを検出し、その検出した光レベルが予め設定した第１の閾値以上でないとき、及び／又は、その検出したＲＦレベルが予め設定した第２の閾値以上でないときに、光信号の光レベル及び／又はＲＦレベルに異常があるため、原則として、選択光入力ポートを光入力ポートａから光入力ポートｂに変更する。同様に、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５は、光入力ポートｂを選択している場合、光入力ポートｂが受け取る光信号の光レベル及びＲＦレベルを検出し、その検出した光レベルが予め設定した第１の閾値以上でないとき、及び／又は、その検出したＲＦレベルが予め設定した第２の閾値以上でないときに、光信号の光レベル及び／又はＲＦレベルに異常があるため、原則として、選択光入力ポートを光入力ポートｂから光入力ポートａに変更する。尚、2×2光スイッチ３と光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５とは連動している。即ち、2×2光スイッチ３と光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５とは互いに自己の選択状態に関する情報を相手方に送っており、相手方の選択状態を考慮して自己の選択状態を決定している。

光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５から出力される光信号は光カプラ６によって分岐され、その一つが光ファイバ１１に伝送される。

センタ装置１０では、光信号の光レベルの異常を検出した場合に、光送信器２Ａ及び２Ｂから光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５の光出力ポートに至るまでの光伝送の系統（４系統）を切り換えることができるとともに、光信号のＲＦレベルの異常を検出した場合に、分配器１から光送信器２Ａ及び２Ｂに至るまでの光伝送の系統（２系統）を切り換えることができるので、信頼性を従来のものよりも高くすることができる。

＜サブセンタ装置＞
サブセンタ装置１２は、図５に示すサブセンタ装置から光レベル検出機能付き2×1光スイッチ１０７を取り除きその代わりに光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７を設けた構成であって、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７と、光増幅器８と、光増幅器８と光ファイバ１３を含む複数の光ファイバとを結合するための光カプラ９とを備えている。

光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７の光入力ポートａには光ファイバ１１を介してセンタ装置１０から伝送される光信号が入力される。光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７の光入力ポートｂには、光ファイバ１１とは異なる設置経路の伝送用光ファイバ（不図示）を介してセンタ装置１０から伝送される光信号が入力される場合もあるが、ここでは、伝送用光ファイバ（不図示）を介してセンタ装置１０とは異なるセンタ装置（不図示）から伝送される光信号が入力されるものとする。

光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７は、光入力ポートａを選択している場合、光入力ポートａが受け取る光信号の光レベル及びＲＦレベルを検出し、その検出した光レベルが予め設定した第１の閾値以上でないとき、及び／又は、その検出したＲＦレベルが予め設定した第２の閾値以上でないときに、光信号の光レベル及び／又はＲＦレベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートａから光入力ポートｂに変更する。同様に、光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７は、光入力ポートｂを選択している場合、光入力ポートｂが受け取る光信号の光レベル及びＲＦレベルを検出し、その検出した光レベルが予め設定した第１の閾値以上でないとき、及び／又は、その検出したＲＦレベルが予め設定した第２の閾値以上でないときに、光信号の光レベル及び／又はＲＦレベルに異常があるため選択光入力ポートを光入力ポートｂから光入力ポートａに変更する。

光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７から出力される光信号は光増幅器８によって増幅されたのち光カプラ９によって分岐され、その一つが光ファイバ１３に伝送される。

サブセンタ装置１２では、光信号の光レベルの異常を検出した場合に、光伝送の入力系統（２系統）を切り換えることができるとともに、光信号のＲＦレベルの異常を検出した場合に、光伝送の入力系統（２系統）を切り換えることができるので、信頼性を従来のものよりも高くすることができる。

＜光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ＞
次に、センタ装置１０が具備している光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチの一構成例を図２に示す。

図２に示す光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチは、光入力ポートａ及びｂと、1入力2出力の光分岐カプラ５１Ａ及び５１Ｂと、フォトダイオード部５２Ａ及び５２Ｂと、ＲＦ検波回路５３と、光レベル検出回路５４と、制御回路５５と、光スイッチの本体部分である光路切換部５６と、光出力ポートｏｕｔとを備えている。

光入力ポートａより入力された光信号は、光分岐カプラ５１Ａにより分岐され、幹線側は光路切換部５６に伝送され、分岐側はフォトダイオード部５２Ａに送られる。同様に、光入力ポートｂより入力された光信号は、光分岐カプラ５１Ｂにより分岐され、幹線側は光路切換部５６に伝送され、分岐側はフォトダイオード部５２Ｂに送られる。

ここで、フォトダイオード部５２Ａ及び５２Ｂは同一の構成であり、フォトダイオードＰＤが光分岐カプラから送られてきた光信号を受光する。フォトダイオードＰＤに流れる電流が受光レベルに応じて変化するため、フォトダイオードＰＤのアノード側またはカソード側に抵抗等を設けることにより、その抵抗等の端部の電圧差に基づいて光レベル検出回路５４が光信号の光レベルを検出することが可能である（例えば図３（ａ）〜（ｂ）参照）。フォトダイオードＰＤに印加する電圧は、順電圧でも逆電圧でも構わないが、図３の例ではＤＣ＋１２Ｖの逆電圧を印加している。

また、光信号のＲＦレベルの検出については、フォトダイオードＰＤが光信号を電気信号に変換し、その電気信号をＲＦ検波回路５３が検波することにより、電圧として検出可能である。ＲＦ検波回路５３で検出された電圧は光信号のＲＦレベルに応じて変化するため、この電圧を監視することで光信号のＲＦレベルの変化を知ることが可能である。ＲＦ検波回路５３としては、例えば既知のダイオード検波回路を用いることができる。ただし、フォトダイオードＰＤが光信号のＲＦレベルの変化に追随して光電変換を行う必要があるので、フォトダイオードＰＤには高速フォトダイオード（例えば、遮断周波数が３ＧＨｚのフォトダイオード）を用いる。

制御回路５５は、例えばマイクロコンピュータで構成されており、光信号のＲＦレベルを示す電圧をＲＦ検波回路５３から受け取り、光信号の光レベルを示す電圧を光レベル検出回路５４から受け取る。そして、制御回路５５は、光信号の光レベルを示す電圧と第１の閾値に対応する値とを比較し、光信号の光レベルを示す電圧が第１の閾値に対応する値未満であれば、光信号の光レベルが異常であると判定し、光信号のＲＦレベルを示す電圧と第２の閾値に対応する値とを比較し、光信号のＲＦレベルを示す電圧が第２の閾値に対応する値未満であれば、光信号のＲＦレベルが異常であると判定する。さらに、制御回路５５は、光信号の光レベルが異常であると判定したとき、及び／又は、光信号のＲＦレベルが異常であると判定したときに、原則として、光路切換部５６が光路の選択を切り換えるように光路切換部５６を制御する。尚、制御回路５５は、2×2光スイッチ３の選択状態に関する情報を受け取るとともに、光路切換部５６の光路選択状態に関する情報を2×2光スイッチ３に送っており、2×2光スイッチ３の選択状態を考慮して光路切換部５６の光路選択状態を制御している。

制御回路５５は書き換え可能な不揮発性メモリを内部に有しており、その書き換え可能な不揮発性メモリに、第１の閾値に対応する値或いは第１の閾値そのもの、及び、第２の閾値に対応する値或いは第２の閾値そのものを記憶させることによって、第１の閾値及び第２の閾値をシステムに応じて自由に変更することができる。尚、第１の閾値と第２の閾値は同一の値であっても構わない。

尚、サブセンタ装置１２が具備している光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ７は、制御回路が選択状態に関する情報の受け取り及び受け渡しを行わない点を除き、センタ装置１０が具備している光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５と同一の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

＜変形等＞
尚、上述した実施形態の光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ５及び７は本発明に係る光スイッチの一例であって、本発明に係る光スイッチはこの例に限定されない。例えば、本発明に係る光スイッチの光入力ポート数は３以上であってもよく、本発明に係る光スイッチの光出力ポート数は１以外であってもよい。

また、光信号の光レベルが下がると光信号のＲＦレベルが下がる（尚、逆は真ではない。）。通常、光信号の光レベルが１dB下がると光信号のＲＦレベルが２dB下がる。したがって、光信号の光レベルの低下を光信号のＲＦレベルの低下で間接的に監視することができるので、上述した実施形態の光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ（図２参照）において、光レベル検出回路５４を廃止し、制御回路５５が、ＲＦ検波回路５３で検出された電圧が閾値未満であるときに、光信号の光レベル及び／又はＲＦレベルが異常であると判定するようにしてもよい。

また、本発明に係る光伝送システムは、上述した実施形態の光伝送システムの構成に限定されることはない。例えば、センタ装置、サブセンタ装置のいずれか一方が本発明に係る光スイッチを具備していなくてもよい。また、光伝送システムがサブセンタ装置を備えていなくても構わない。また、ＣＡＴＶ用に限らず、例えば、インターネット用、電話用、或いは複数の用途の組み合わせであっても構わない。

は、本発明に係る光伝送システムの一概略構成例を示す図である。 は、本発明に係る光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチの一構成例を示す図である。 は、図２の光スイッチのフォトダイオード部の構成を示す図である。 は、従来の光スイッチを具備するセンタ装置の一概略構成例を示す図である。 は、従来の光スイッチを具備するサブセンタ装置の一概略構成例を示す図である。

符号の説明

１ 分配器
２Ａ、２Ｂ 光送信器
３ 2×2光スイッチ
４Ａ、４Ｂ 光増幅器
５ 光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ
６ 光カプラ
７ 光レベル及びＲＦレベル検出機能付き2×1光スイッチ
８ 光増幅器
９ 光カプラ
１０ センタ装置
１１、１３ 光ファイバ
１４ ドロップクロージャ
１５ 引込用光ファイバ
１６ ＣＡＴＶ受信者宅
１７ 光受信器
１８ 同軸ケーブル
１９ テレビジョン受信機
５１Ａ、５１Ｂ 光分岐カプラ
５２Ａ、５２Ｂ フォトダイオード部（光電変換素子）
５３ ＲＦ検波回路
５４ 光レベル検出回路（光レベル検出部）
５５ 制御回路
５６ 光路切換部

Claims (5)

1. 少なくとも二つの光入力端と、
   少なくとも一つの光出力端と、
   前記光入力端に入力された光信号に基づく光を受光する光電変換素子と、
   前記光電変換素子の出力信号を検波するＲＦ検波部と、
   前記光入力端と前記光出力端との間の光路を切り換える光路切換部と、
   前記ＲＦ検波回路の検波結果に応じて光路切換部を制御する制御部とを備えることを特徴とする光スイッチ。
2. 前記光入力端に入力された光信号の光レベルを前記光電変換素子の出力信号に基づいて検出する光レベル検出部を備え、
   前記制御部が、前記ＲＦ検波回路の検波結果及び前記光レベル検出部の検出結果に応じて光路切換部を制御することを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 光伝送システムの送信側であるセンタ装置であって、
   請求項１又は請求項２に記載の光スイッチを備え光伝送路が多系統であることを特徴とするセンタ装置。
4. 光伝送システムの再送信側であるサブセンタ装置であって、
   請求項１又は請求項２に記載の光スイッチを備え光伝送路が多系統であることを特徴とするサブセンタ装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の光スイッチを備え光伝送路が多系統であることを特徴とする光伝送システム。

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