JP2010008143A - 光線路監視装置及び光線路監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】デッドタイムを従来よりも短縮することにより、短期的な異常現象における異常個所をより確実に特定する。
【解決手段】監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成する測定部３と、該測定部３の動作を制御すると共に、当該測定部３から取得した測定データに所定の演算処理を施すことにより光線路の異常個所を特定する演算処理部（４，５，６）とを備え、演算処理部（４，５，６）は、測定部３から測定データを取得すると、測定部３に次の測定の開始を指示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバ等の光線路の状態を監視する光線路監視装置及び光線路監視システムに関する。

周知のように、光パルス試験器（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometer）は、光線路に測定光として出射した光パルスの後方散乱光を検出することにより光線路の光伝送特性や異常個所を特定する装置である。この光パルス試験器は、光線路の測定装置あるいは監視装置として利用されている。
また、近年、このような光パルス試験器と光パワーメータ（ＯＰＭ：Optical Power Meter）とパーソナルコンピュータとを組み合わせた光線路監視システムが実用化されている。この光線路監視システムは、光パルス試験器と光パワーメータとをパーソナルコンピュータによって制御するものであり、光通信用の光線路に適用されるものである。すなわち、この光線路監視システムは、パーソナルコンピュータによる制御の下で、光パワーメータが光線路から受光される光通信信号のレベルを検出し、この光信号レベルが異常な場合に光パルス試験器が光線路の異常個所を特定するものである。
例えば下記特許文献１には、上記光パルス試験器の詳細が開示されている。
特開２００８−０２０２２９号公報

しかしながら、上記従来の光線路監視システムでは、パーソナルコンピュータが光パワーメータの検出結果に基づいて光通信信号レベルの異常を判定した後に光パルス試験器に測定開始指示を出力して異常個所を特定させるので、パーソナルコンピュータによる異常判定から光パルス試験器による測定開始の間がデッドタイムとなる。そして、このデッドタイム内に光線路の異常が解消してしまうような短期的な異常現象（何らかの原因による光線路の瞬断等であって、例えば異常が１ｍｓ程度しか継続しない現象）について、従来の光線路監視システムでは異常個所を特定することができない。

また、光パルス試験器は、複数の光パルスに関する後方散乱光の波形を信号処理によって平均化することにより測定信号を取得し、この測定信号に基づいて異常個所の特定及び画像化を行うものなので、測定時間が比較的長く、上述した短期的な異常現象における異常個所を特定する際の障害となる。したがって、従来の光線路監視システムでは、短期的な異常現象における異常個所を特定することができず、実用性に欠ける。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、デッドタイムを従来よりも短縮することにより、短期的な異常現象における異常個所をより確実に特定することが可能な光線路監視装置及び光線路監視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、本発明では、光線路監視装置に係る第１の解決手段として、監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成する測定部と、該測定部の動作を制御すると共に、当該測定部から取得した測定データに所定の演算処理を施すことにより光線路の異常個所を特定する演算処理部とを備え、演算処理部は、測定部から測定データを取得すると、測定部に次の測定の開始を指示する、という手段を採用する。

光線路監視装置に係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、演算処理部は、測定部における測定時間内に前記演算処理を行う、という手段を採用する。

光線路監視装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の手段において、演算処理部は、光線路が健全なときに得られた測定データである基準データと監視時において得られた測定データとの差分データにおいて所定のしきい値を超える箇所を異常箇所として特定する、という手段を採用する。

また、本発明では、光線路監視システムに係る第１の解決手段として、光線路測定装置と、コンピュータと、光線路測定装置とコンピュータとを通信可能に接続する通信線とを備え、光線路測定装置は、監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成し、コンピュータは、光線路測定装置から測定データを取得し、測定データに所定の演算処理を施すことにより光線路の異常個所を特定する、という手段を採用する。

光線路監視システムに係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、演算装置は、光線路測定装置から取得した測定データを測定データファイルに格納して保存し、外部からの指示に基づいて測定データファイル内の測定データに所定の演算処理を施すことにより光線路の異常個所を特定する、という手段を採用する。

本発明によれば、演算処理部は、測定部から測定データを取得すると、測定部に次の測定の開始を指示するので、デッドタイムを従来よりも短縮することが可能であり、よって短期的な異常現象における異常個所をより確実に特定することが可能である。
また、光線路測定装置は、監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成し、コンピュータは、光線路測定装置から測定データを取得し、測定データに所定の演算処理を施すことにより光線路の異常個所を特定するので、つまり光線路測定装置とコンピュータとで測定処理と当該測定処理によって得られた測定データに対する演算処理とを分散処理するので、光線路測定装置の処理速度が遅い場合であっても、短期的な異常現象の異常個所を確実に特定することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る光線路監視システムの機能構成を示すシステム構成図である。本光線路監視システムは、図示するようにコンピュータＡ、光パルス試験機Ｂ（ＯＴＤＲ：Optical Time Domain Reflectometer）及び通信線Ｃから構成されている。

コンピュータＡは、通信機能を備えた例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、通信線Ｃを介して光パルス試験機Ｂと通信を行うことにより光パルス試験機Ｂを制御する制御装置である。このコンピュータＡには通信線Ｃを介して光パルス試験機Ｂを制御するための制御プログラムが予め搭載されている。コンピュータＡは、上記制御プログラムに基づいて光パルス試験機Ｂと通信を行うことにより、当該光パルス試験機Ｂの動作を制御する。なお、コンピュータＡの通信仕様は、後述する光パルス試験機Ｂの通信部１の通信仕様に合致したものであり、例えば信速度が１００Ｍｂｐｓ以上の高速イーサネット（登録商標）である。

光パルス試験機Ｂは、図示するように、通信部１、表示部２、測定部３、記憶部４及びＣＰＵ（Central Processing Unit）５がシステムバス６によって相互接続された光線路測定装置である。これら構成要素のうち、記憶部４、ＣＰＵ５及びシステムバス６は、演算処理部を構成している。通信部１は、ＣＰＵ５による制御下で、所定の通信仕様に基づいてコンピュータＡと通信を行う。通信部１の通信仕様は、上述したように信速度が１００Ｍｂｐｓ以上の高速イーサネット（登録商標）である。

表示部２は、例えば液晶ディスプレイであり、ＣＰＵ５による制御下で測定部３における測定波形や光パルス試験機Ｂの動作状態等を表示する。測定部３は、ＣＰＵ５による制御下で、監視対象である光ファイバＸの異常個所を特定する。この光ファイバＸは所定の長さを有する光線路であり、測定部３は、このような光ファイバＸに光パルスを順次出射して得られる後方散乱光の波形を測定データ（波形データ）として取得する。

記憶部４は、上記測定データを記憶するための測定データ格納用メモリ４ａ、測定データに対応する基準データを記憶する基準データ格納用メモリ４ｂ及び監視プログラムが予め記憶されたプログラム格納用メモリ４ｃ等を備えている。これら各メモリのうち、測定データ格納用メモリ４ａはＲＡＭ（Random Access Memory）であり、基準データ格納用メモリ４ｂ及びプログラム格納用メモリ４ｃはＲＯＭ（Read Only Memory）である。

上記基準データは、光ファイバＸの健全性が保障されているとき（例えば光ファイバＸの敷設初期状態）に測定部３が光ファイバＸから取得した後方散乱光の測定データ（波形データ）である。このような基準データは、予め取得されて基準データ格納用メモリ４ｂに記憶されている。

ＣＰＵ５は、例えば６４ビットＣＩＳＣ（Complex Instruction Set Computer）プロセッサであり、上記監視プログラムを実行することにより、システムバス６を介して上記通信部１、表示部２、測定部３及び記憶部４を統括的に制御する。システムバス６は、例えばＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスであり、通信部１、表示部２、測定部３、記憶部４及びＣＰＵ５を通信可能に相互接続する。

また、通信線Ｃは、上記通信部１及びコンピュータＡの通信仕様に準拠したものであり、例えばイーサネット（登録商標）の通信仕様に準拠したシリアル通信線である。なお、コンピュータＡ及び光パルス試験機Ｂの通信部１の通信仕様については、イーサネット（登録商標）に代えて、高速ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等、他の通信仕様であっても良い。

次に、このように構成された本光線路監視システムの動作について、図２に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。なお、このフローチャートは、監視プログラムに基づくＣＰＵ５の処理手順（光パルス試験機Ｂの動作）を示すものである。

本光線路監視システムにおいて、光パルス試験機Ｂは、測定開始要求（監視開始要求）を示す信号をコンピュータＡから通信線Ｃを介して受信すると、監視プログラムに基づいて一連の監視動作を開始する。すなわち、光パルス試験機Ｂにおいて、通信部１は、測定開始要求をコンピュータＡから受信すると、この測定開始要求をシステムバス６を介してＣＰＵ５に出力する。ＣＰＵ５は、このようにして測定開始要求が入力されると（ステップＳ1）、リアルタイム測定開始指示をシステムバス６を介して測定部３に出力する（ステップＳ2）。

この結果、測定部３は、光ファイバＸに光パルスを順次出射し、各パルスの後方散乱光を取得して平均化することにより測定データ（波形データ）を生成する。そして、測定部３は、上記測定データの生成、つまり光ファイバＸの測定が完了すると、当該測定完了を示す割込み（測定完了割込み）をシステムバス６を介してＣＰＵ５に出力する。

ＣＰＵ５は、上記測定完了割込みが入力されると（ステップＳ3）、測定部３の測定データを記憶部４の測定データ格納用メモリ４ａに転送させる（ステップＳ4）。すなわち、ＣＰＵ５は、システムバス６を介して測定部３から測定データを読み出して測定データ格納用メモリ４ａに記憶させる。そして、このような測定データの転送が完了すると、ＣＰＵ５は、システムバス６を介して次のリアルタイム測定開始指示を測定部３に出力する（ステップＳ5）。この結果、測定部３は２回目の測定を介して次の測定データを生成するが、これとは別に、ＣＰＵ５は、ステップＳ5以下の処理を行う。

このような測定部３の測定動作と並行して、測定データ格納用メモリ４ａの測定データ（リニアデータ）をｄＢデータ（対数データ）に変換する（ステップＳ6）。このｄＢデータは、後方散乱光の波形レベル（振幅）を対数値つまりｄＢ（デシベル）で示す波形データである。このようなｄＢデータの生成が終了すると、ＣＰＵ５は、ｄＢデータに白色ノイズを除去する波形フィルタ処理を施し（ステップＳ7）、この波形フィルタ処理後のｄＢデータ（測定波形）と基準データ（基準波形）との差分である差分データ（差分波形）を生成する（ステップＳ8）。そして、ＣＰＵ５は、この差分データにおいて、測定波形と基準波形との差が所定のしきい値を越える箇所を探索し光ファイバＸの異常個所として特定する（ステップＳ9）。

図３は、上記異常個所の特定処理を示す模式図であり、（ａ）は測定波形の模式図、（ｂ）は差分波形の模式図である。図３（ａ）に示すように、光パルス試験機Ｂにおける測定波形は、距離に応じて応じて徐々にレベルが低下する異常個所におい波形レベルが急峻に変化するものとなる。基準波形は、異常が発生していない状態における測定波形なので、波形レベルの急峻な変化が存在しないものである。したがって、このような測定波形と基準波形との差分である差分波形は、図３（ｂ）に示すように、異常個所以外では平坦であり、異常個所においてのみ波形レベルが急峻に変化するものとなる。このような差分波形をしきい値Ｒｅｆによって評価することにより、差分波形においてしきい値Ｒｅｆを越える箇所として異常個所を特定することができる。

ここで、上記ステップＳ3〜Ｓ9の一連の処理は、測定部３の測定時間、つまり測定部３がリアルタイム測定開始指示を受信してから測定データを生成して測定完了割込みをＣＰＵ５に出力するまでの間にＣＰＵ５によって実行される。このような測定部３の測定時間は、例えば２００ｍｓであり、測定部３が２^８回に亘る波形の平均化処理を行うのに必要な時間である。すなわち、ＣＰＵ５は、次のリアルタイム測定開始指示に基づいて測定部３から次の測定完了割込みが入力されるまでに、ステップＳ3〜Ｓ9の処理を２００ｍｓ内で完了する。

このような本実施形態によれば、ＣＰＵ５は、測定データを測定部３から測定データ格納用メモリ４ａに転送させると速やかに次の測定の開始指示を測定部３に出力して次の測定を開始させるので、デッドタイムを従来よりも短縮することが可能であり、よって短期的な異常現象における異常個所をより確実に特定することが可能である。

本実施形態によれば、例えば２００ｍｓ毎に光ファイバＸの測定が繰り返されることになるので、例えば異常が１秒程度しか継続しない短期的な異常現象について異常個所を十分に特定することが可能であり、よって従来の光線路監視システムよりも実用的な光線路監視装置及び光線路監視システムを提供することができる。

次に、本実施形態における処理動作の変形例について説明する。
上記動作説明では、測定データに基づくステップ4〜Ｓ9の処理を光パルス試験機ＢのＣＰＵ５が実行することを述べたが、ＣＰＵ５の処理速度が遅い場合には、ステップＳ3〜Ｓ9の一連の処理を上述した２００ｍｓの間に実行することができない場合が考えられる。本変形例は、このような状況に対処するために、測定データ格納用メモリ４ａに記憶された測定データを通信線Ｃを介してコンピュータＡに転送し、測定データに基づくステップ4〜Ｓ9の処理をコンピュータＡで実行するものである。

図４は、本変形例における光パルス試験機Ｂの動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートにおいて、ステップＳ1a〜Ｓ5aまでの処理は、図２に示したフローチャートにおけるステップＳ1〜Ｓ5までの処理と同一であり、ここでは説明を省略する。

本変形例において、光パルス試験機ＢのＣＰＵ５は、次のリアルタイム測定開始指示を測定部３に出力すると（ステップＳ5a）、データ更新フラグを「ＯＮ」に設定する（ステップＳ6a）。また、ＣＰＵ５は、コンピュータＡから受信した通信要求割込みがシステムバス６を介して通信部１から入力されると（ステップＳ7a）、システムバス６を介して通信部１に制御指令を出力することにより、測定データ格納用メモリ４ａに記憶された測定データを通信線Ｃを介してコンピュータＡに転送させる（ステップＳ8a）。すなわち、通信部１は、制御指令がシステムバス６を介してＣＰＵ５から入力されると、測定データ格納用メモリ４ａから測定データを読み出し、通信線Ｃを介してコンピュータＡに送信する。

そして、ＣＰＵ５は、測定データのコンピュータＡへの転送が完了すると、上述したデータ更新フラグを「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ9a）。すなわち、本変形例におけるデータ更新フラグは、測定データ格納用メモリ４ａに記憶された測定データが既にコンピュータＡに転送されたものであるか、あるいはコンピュータＡに未転送のものであるかを示すものである。

図５は、このような光パルス試験機Ｂの動作に対するコンピュータＡの動作を示すフローチャートである。コンピュータＡは、測定開始要求を光パルス試験機Ｂに送信すると（ステップＳb1）、データ更新フラグの参照要求を通信線Ｃを介して光パルス試験機Ｂに送信してデータ更新フラグの設定状態を確認することにより測定データの更新状態（ステップＳb2）。の上記データ更新フラグを参照することにより、光パルス試験機Ｂの測定データ格納用メモリ４ａにおける測定データの更新状態を判断する（ステップＳb2）。そして、コンピュータＡは、測定データが更新されている場合には、通信線Ｃを介して測定データの転送要求を光パルス試験機Ｂに送信することにより、測定データ格納用メモリ４ａの測定データを取得する（ステップＳb3）。

そして、コンピュータＡは、測定データ（リニアデータ）をｄＢデータ（対数データ）に変換し（ステップＳb4）、ｄＢデータに白色ノイズを除去する波形フィルタ処理を施し（ステップＳb5）、波形フィルタ処理後のｄＢデータ（つまり測定データ）と基準データとの差分データを生成する（ステップＳb6）。そして、コンピュータＡは、この差分データに基づいて、測定波形と基準波形との差が所定のしきい値以上の箇所を探索して光ファイバＸの異常個所として特定する（ステップＳb7）。

このような変形例によれば、コンピュータＡと光パルス試験機Ｂとが処理を分散するので、光パルス試験機ＢのＣＰＵ５の処理速度が遅い場合であっても異常個所を十分に特定することが可能であり、よって従来の光線路監視システムよりも実用的な光線路監視装置及び光線路監視システムを提供することができる。

なお、動作速度が遅いために、コンピュータＡが図５に示した一連の処理を光パルス試験機Ｂにおける測定周期を阻害しない時間内に実行し得ないことも考えられる。このような場合には、コンピュータＡは、図５におけるステップＳ4b〜Ｓ7bの処理を割愛することにより光パルス試験機Ｂで更新された測定データを順次取得してハードディスク装置等の記憶装置に測定データファイルとして順次記憶させる。そして、コンピュータＡは、ユーザから入力された操作指示に基づいて光パルス試験機Ｂにおける測定動作とは切り離された別の時間で測定データファイルから測定データを読み出して異常個所の特定を行う。

すなわち、異常個所の特定は、光ファイバＸの監視中に必ずしもリアルタイムで行う必要はない場合がある。上述したように記憶装置に保存された測定データファイルを監視終了後に読み出して短期的な異常現象の発生と異常個所を特定することによっても十分に意義のある光ファイバＸの監視を実現することができる。

また、上述したコンピュータＡの場合と同様に、光パルス試験機Ｂにおいても図２に示したステップＳ5〜Ｓ9の処理を割愛し、光パルス試験機ＢのＣＰＵ５が測定部３から取得した測定データを測定データ格納用メモリ４ａに測定データファイルとして順次記憶させ、監視が終了した後で測定データファイルから測定データを読み出してステップＳ5〜Ｓ9の処理を行うようにしても良い。

本発明の一実施形態に係わる光線路監視システムの機能構成を示すシステム構成図である。 本発明の一実施形態における光パルス試験機Ｂの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における異常個所の特定処理を示す模式図である。 本発明の一実施形態の変形例における光パルス試験機Ｂの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の変形例におけるコンピュータＡの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ…コンピュータ、Ｂ…光パルス試験機、Ｃ…通信線、１…通信部、２…表示部、３…測定部、４…記憶部、４ａ…測定データ格納用メモリ、４ｂ…基準データ格納用メモリ、４ｃ…プログラム格納用メモリ、５…ＣＰＵ、６…システムバス

Claims (5)

1. 監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成する測定部と、
   該測定部の動作を制御すると共に、当該測定部から取得した前記測定データに所定の演算処理を施すことにより前記光線路の異常個所を特定する演算処理部とを備え、
   前記演算処理部は、前記測定部から前記測定データを取得すると、前記測定部に次の測定の開始を指示することを特徴とする光線路監視装置。
2. 前記演算処理部は、前記測定部における測定時間内に前記演算処理を行うことを特徴とする請求項１記載の光線路監視装置。
3. 前記演算処理部は、光線路が健全なときに得られた測定データである基準データと監視時において得られた測定データとの差分データにおいて所定のしきい値を超える箇所を異常箇所として特定することを特徴とする請求項１または２記載の光線路監視装置。
4. 光線路測定装置と、コンピュータと、前記光線路測定装置と前記コンピュータとを通信可能に接続する通信線とを備え、
   前記光線路測定装置は、監視対象である光線路に光パルスを照射すると共に当該光パルスによって得られる後方散乱光に基づいて測定データを生成し、
   前記コンピュータは、前記光線路測定装置から測定データを取得し、前記測定データに所定の演算処理を施すことにより前記光線路の異常個所を特定する
   ことを特徴とする光線路監視システム。
5. 前記演算装置は、前記光線路測定装置から取得した測定データを測定データファイルに格納して保存し、外部からの指示に基づいて前記測定データファイル内の測定データに所定の演算処理を施すことにより前記光線路の異常個所を特定する
   ことを特徴とする請求項４記載の光線路監視システム。

Images