JP2010191861A - 光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号処理の精度を高めることができる光伝送システムを提供する。
【解決手段】道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、中継された信号を処理する道路外の屋内に設置された信号処理装置と、を備える。そして、中継装置が、車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信し、信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換する。そして、パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して信号処理装置へ送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、その中継された信号を処理する道路外の屋内に設置された信号処理装置とを備えた光伝送システム及び光伝送方法に関する。

従来、道路上に設置される料金所（特に高速道路上の料金所）には、自動車の進入を検知するアンテナやナンバープレート読取装置、車両検知器など、様々な車両通行管理機器が設置されている。そしてこれら車両通行管理機器からから出力される信号を処理する信号処理装置が、道路上の車両が通過する車線脇の一段高いアイランドと呼ばれる機器設置エリアに設置されている。そして、保守管理者が信号処理装置の保守を行う場合、保守管理者は、機器設置エリアにおいて作業を行うこととなる。しかしこの場合、保守管理者は、機器設置エリアにたどり着くまでに道路上の車両通行帯（車線）を横切ることが必要であり、また機器設置エリアは車両が通行する直ぐ脇に位置するため、そこで作業をすることにより、通行車両との接触などの危険がともなう。したがって、各車両通行管理機器から出力される信号を束ねる中継装置を機器設置エリアに設け、道路上から離れた管理事務所の屋内に信号処理装置を設置して、その中継装置と信号処理装置とを光ファイバケーブルで接続することにより、保守管理者の危険な作業を回避するとともに、信号処理装置の雨風、粉塵などによる故障を軽減する提案が行われている。ここで、本願の関連技術として、高速道路上の料金所に設置される料金自動収受システムの技術が特許文献１に開示されている。

特開２００８−１１２３４４号公報

上述のような道路上の料金所には車両通行管理機器として、ＥＴＣシステムなどの複雑な機能を有する機器が設置されることが近年増えているが、中継装置と信号処理装置との間で送受信される信号は、車両通行管理機器の数や監視する項目が多いことから、その信号数が１００種類あまり存在する。ここで、各信号はその信号の重要性、高速処理の必要性などに応じて通信速度が異なるが、重要性の高いもの、高速処理の必要が高いものについては、その信号処理の精度を高める必要がある。

そこでこの発明は、信号処理の精度を高めることができる光伝送システム及び光伝送方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、前記中継された信号を処理する前記道路外の屋内に設置された信号処理装置と、を備えた光伝送システムであって、前記中継装置が、前記車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信する信号受信手段と、前記信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、前記信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換するパレレルシリアル変換手段と、前記パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して前記信号処理装置へ送信する光波長多重処理手段と、を備えることを特徴とする光伝送システムである。

また本発明は、上述の光伝送システムにおいて、前記中継装置は、前記信号処理装置から前記光ファイバを介して定期的に送出されるタイミング同期信号が遮断したことにより、前記光ファイバの断線を検出する断線検出手段と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、上述の光伝送システムにおいて、前記信号処理装置は、前記光波長多重された信号を復号する復号手段と、前記復号した信号をシリアルパラレル変換した後の信号のノイズを除去するノイズ除去手段と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、上述の光伝送システムにおいて、前記中継装置は前記光波長多重処理手段を複数備え、前記信号処理装置は前記光波長多重処理手段それぞれに対向する複数の前記復号手段を備え、前記中継装置は、前記光ファイバの断線を検出した際に、その断線した光ファイバ以外の光ファイバにより信号を送信する光波長多重処理手段へ前記パラレルシリアル変換手段の出力する信号の光波長多重を指示する送信系統切替手段と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、前記中継された信号を処理する前記道路外の屋内に設置された信号処理装置と、を備えた光伝送システムにおける光伝送方法であって、前記中継装置の信号受信手段が、前記車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信し、前記中継装置のパレレルシリアル変換手段が、前記信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、前記信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換し、前記中継装置の光波長多重処理手段が、前記パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して前記信号処理装置へ送信することを特徴とする光伝送方法である。

本発明によれば、複数の車両通行管理機器からの信号を光波長多重により重畳して信号処理装置へ送信する際に、通信速度の高いもの、つまり、重要性の高い信号、高速処理の必要が高い信号については、パラレルシリアル変換時にその信号のサンプリング回数を多くしている。したがって、重要性の高い信号、高速処理の必要が高い信号について、データの更新が早くなり、これにより、信号処理の精度を高めることができる。
また本発明によれば、光ファイバケーブルの断線を検知して、信号の送信系統を切り替えることができるため、これにより、障害時の復旧を早くすることができ、信号処理の精度を高めることができる。
また本発明によれば、ノイズ除去処理を行うため、これによる信号処理の精度を高めることができる。

光伝送システムの構成を示すブロック図である。 信号処理装置と中継装置の機能ブロック図である。 中継装置のパラレル／シリアル変換処理の処理概要を示す図である。 複数の信号の光波長多重化の例を示す第１の図である。 複数の信号の光波長多重化の例を示す第２の図である。 複数の信号の光波長多重化の例を示す第２の図である。 光ファイバケーブル断線時の復旧処理の概要を示す第１の図である。 光ファイバケーブル断線時の復旧処理の概要を示す第２の図である。

以下、本発明の一実施形態による光伝送システムを図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。
道路上に設置さる料金所には、自動車の進入を検知するアンテナやナンバープレート読取装置、車両検知器など、様々な車両通行管理機器が設置されている。そして、図１において、符号１は、道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号を処理する信号処理装置である。また２は複数の異なる車両通行管理機器から出力された信号を信号処理装置１へ中継する中継装置である。車両通行管理機器や中継装置２は高速道路上の車両が通過する脇の一段高いアイランドと呼ばれる機器設置エリアに設置されているものとする。また図１において、１１は車両を検出する第１アンテナ、１２は車両を検出する第２アンテナ、１３は車両検知器である。図１においては車両通行管理機器として、第１アンテナ１１、第２アンテナ１２車両検知器１３のみを符号をつけて説明しているが、車両通行管理機器はこれ以外にも、例えば、トールゲート表示板、通行券自動発券機、路側表示機、発進制御機、ブース内表示機などが存在する。そして、各車両通行管理機器は中継装置２と通信接続されており、また信号処理装置１と中継装置２とは光ファイバケーブルにより接続されている。

図２は信号処理装置と中継装置の機能ブロック図である。
この図で示すように、信号処理装置１は、当該装置内の各処理部を制御する制御部１０１、信号のシリアル／パラレル変換を行うシリアルパラレル変換部１０２、中継装置２との間で光波長多重信号を送受信するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）処理部１０３を備えている。なおシリアルパラレル変換部１０２は複数備えているものとする（シリアルパラレル変換部１０２ａ〜ｃ）。
また中継装置２は、装置内の各処理部を制御する制御部２０１、信号のパラレル／シリアル変換を行うパラレルシリアル変換部２０２、信号処理装置１との間で光波長多重信号を送受信するＷＤＭ処理部２０３を備えている。なおパラレルシリアル変換部１２は複数備えているものとする（パラレルシリアル変換部２０２ａ〜ｃ）。
また本実施形態では中継装置２は送信系統の処理部のみ、また信号処理装置１は受信系統の処理部のみを図示しているが、これ以外に、中継装置２は送信系統の各処理部に対応する受信系統の処理部を備え、また信号処理装置１は受信系統の各処理部に対応する送信系統の処理部を備えている。つまり信号処理装置１は送信時に信号をパラレルシリアル変換するパラレルシリアル変換処理部を備え、中継装置２は受信時に信号をシリアルパラレル変換するシリアルパラレル変換処理部を備えるものとする。

そして、本実施形態における光伝送システムでは、中継装置２が、車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信し、信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換し、パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して信号処理装置１へ送信する処理を行う。
また、中継装置２は、信号処理装置１から光ファイバを介して定期的に送出されるタイミング同期信号が遮断したことにより、光ファイバの断線を検出する処理を行う。
また、信号処理装置１は、光波長多重された信号を復号し、復号した信号をシリアルパラレル変換した後の信号のノイズを除去する処理を行う。
また、中継装置２は、光ファイバの断線を検出した際に、その断線した光ファイバ以外の光ファイバにより信号を送信する処理を行う。
このような処理により、信号処理の精度を高めることができる光伝送システムを提供する。

図３は中継装置のパラレル／シリアル変換処理の処理概要を示す図である。
次に、図３を用いて、中継装置２におけるパラレル／シリアル変換について説明する。
中継装置２のパラレルシリアル変換部２０２は、車両通行管理機器それぞれから信号を受信すると、それら複数の信号のうちの受信した幾つかの信号に対してパラレル／シリアル変換を行う。図３で示す例は、パラレルシリアル変換部２０２ａが、第１アンテナ１１から出力されるアンテナ通信信号、アンテナ保守信号（保守）、アンテナ保守信号（監視）の３つの信号を受信し、これらの信号をパラレルシリアル変換する場合の概要について示している。このとき、パラレルシリアル変換部２０２は、受信した信号それぞれの通信速度に基づく重み付けにより、各信号をサンプリングして、それら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換する。図３の例では、アンテナ通信信号が１Ｍｂｐｓ、アンテナ保守信号（保守）が９６００ｂｐｓ、アンテナ保守信号（監視）が１ｂｐｓ等である場合に、パラレルシリアル変換部２０２は、各信号の通信速度の速い順に多い回数でサンプリングする。例えば、アンテナ通信信号を１００００００回／秒でサンプリングし、またアンテナ保守信号（保守）を９６００回／秒でサンプリングし、アンテナ保守信号（監視）１回／秒でサンプリングし、それらサンプリングした信号を時系列に出力してパラレルシリアル変換を行う。そして、複数のパラレルシリアル変換部２２から出力されたシリアル信号を、ＷＤＭ処理部２３が光波長多重を行い、信号処理装置１へ出力する。なお、図２においてはＷＤＭ処理部２０３はパラレルシリアル変換部２０３から出力された信号を光波長多重処理する場合について説明しているが、車両通行管理機器からの出力信号をそのまま受信して、それを他の信号とともに光波長多重するようにしてもよい。

図４は複数の信号の光波長多重化の例を示す第１の図である。
図５は複数の信号の光波長多重化の例を示す第２の図である。
図４では、光波長多重化の２つの例について説明している。
まず、本光伝送システムにおいては、車両通行管理機器として、第１アンテナ、第２アンテナ、ナンバープレート読取装置、トールゲート表示板、車両検知器、路側表示器、発進制御機、通行券自動発券機、ブース内表示機、ブース収受機、車線制御装置が道路上に設置されているものとする。そして、中継装置２のＷＤＭ処理部２０３は、これら車両通行管理機器からの信号をパラレルシリアル変換部２０２を介して受信し、光波長多重する。ここで、中継装置２のパラレルシリアル変換部２０２ａは、例えば、図４で示すような光波長多重化例１により光波長多重を行う。この光波長多重化例１は、１芯の光ファイバを用いて８波多重で光波長多重処理を行う場合の例である。

この光波長多重化例１では、リアルタイム性の要求が高いアンテナ信号を単一の波長で光は長多重する。
具体的には、ＷＤＭ処理部２０３は、第２アンテナ１２から出力されたアンテナ通信信号、アンテナ保守信号（保守）、アンテナ保守信号（監視）の３つの信号の上りシリアル信号をλ３の波長により光波長多重する。
またＷＤＭ処理部２０３は、同じ信号種別である１００ＢＡＳＥ−ＴＸについて、ナンバープレート読取装置と路側表示器から出力された１００ＢＡＳＥ−ＴＸの上り信号をλ５の波長により光波長多重する。
またＷＤＭ処理部２０３は、その他の接点信号について、ナンバープレート読取装置から出力された接点信号（検知）、接点信号（監視）、トールゲート表示板から出力された接点信号（監視）、車両検知器から出力された接点信号（検知）、接点信号（監視）、路測表示器から出力された接点信号（監視）、発進制御機から出力された接点信号（監視）、車両検知器１３から出力された接点信号（監視）、ブース内表示器から出力された接点信号（制御）、接点信号（監視）、ブース収受機および車線制御装置から出力されたＲＳ４２２の上り信号をλ７の波長により光波長多重する。

なお、中継装置２は信号処理装置１から光波長多重された下り信号を受信する。下り信号についても、上り信号と同様の考え方で光波長多重する。
この信号は、信号処理装置１のＷＤＭ処理部１０３が光波長多重したものであり、図４の光波長多重化例１で示すように、第１アンテナ通信信号と第１アンテナ保守信号の下り（信号処理装置１→中継装置２）信号をλ２の波長により光波長多重する。
また信号処理装置１のＷＤＭ処理部１０３は、第２アンテナ通信信号と第２アンテナ保守信号の下り信号をλ４の波長により光波長多重する。
また信号処理装置１のＷＤＭ処理部１０３は、ナンバープレート読取装置と路側表示器から出力された１００ＢＡＳＥ−ＴＸの上り信号に対応する下り信号をλ６の波長により光波長多重する。
また信号処理装置１のＷＤＭ処理部１０３は、トールゲート表示板への下り接点信号（制御）、発進制御機への下り接点信号（制御）、車両検知器１３への下り接点信号（制御）、ブース内表示器への下り接点信号（制御）、ブース収受機および車線制御装置への下りの信号をλ８の波長により光波長多重する。

なお、図４の光波長多重化例２は、１芯の光ファイバを用いて１６波多重で光波長多重処理を行う場合の例である。この例は１芯の光ファイバにより多くの波長の多重を行うため、ＷＤＭ処理部２０３が高価だが、各波長の信号は電気的には独立しており、信号処理のリアルタイム性が高い。
一般に、ＷＤＭ処理部２０３のコストは二波長の場合は安価となる。そこで、光ファイバの芯数を増やして、二波長多重のＷＤＭ処理部２０３とする方法も考えられる。組み合わせは、光ファイバ芯数とＷＤＭ処理部２０３のコストを考慮し、以下の例が考えられる。
図５の光波長多重化例３は、３芯の光ファイバを用いるものであり、２芯の各光ファイバをリアルタイム性の要求が高い第１アンテナおよび第２アンテナの信号用にそれぞれ用いて、他の信号を残りの１進の光ファイバを用いて光波長多重して送信する場合の例である。
また図５の光波長多重化例３’は、３芯の光ファイバを用いるものであり、１芯の光ファイバを第１アンテナおよび第２アンテナの信号用に用いて光波長多重して送信し、残りの２芯を、他の信号用に用いて光波長多重して送信する場合の例である。
また図５の光波長多重化例４は、６芯の光ファイバを用いて、リアルタイム性の要求が特に高い第１アンテナの通信信号用に１芯、第２アンテナの通信信号用に１芯、残りの他の光波長多重した信号用に４芯を用いる場合の例である。この場合、同じ信号種別である１００ＢＡＳＥ−ＴＸについて、１芯の光ファイバを使用し上りと下りで光波長多重する。

図６はノイズ除去処理の処理概要を示す図である。
上述の処理により中継装置２で光波長多重された信号は、光ファイバケーブルを通じて信号処理装置１へ送信される。そして信号処理装置１はＷＤＭ処理部１０３で光波長多重された信号を復調し、シリアルパラレル変換部１０２でシリアルパラレル変換処理を行うことで、各車両通行管理機器の信号を取得する。ここで、この信号の一部にはノイズが入っている場合がある。例えば図６で示すようなノイズがある場合、信号処理装置１は、そのノイズを除去する処理を行う。具体的には、例えば、所定のパルス幅がより小さい複数の信号群を検出し、複数の信号群のうちＨｉまたはＬｏの数の多い方に修正し、ノイズの影響を除去する。

また中継装置２は、例えば制御部２１が光ファイバケーブルの断線を検知できるような機能を備えている。光ファイバケーブルによる光信号の送受信においては、通常、定期的にタイミング同期信号を対向装置との間で送受信している。したがって、中継装置２は、一定時間以上タイミング同期信号を検出できない場合には、光ファイバケーブルが断線したと検知する。この場合、例えば、複数系統ある送信系統のうちの予備の送信系統での信号の送信へ切り替えたり、複数系統ある送信系統のうちの一つの系統にさらに信号を重畳させて送信したりすることにより、光ファイバケーブルの断線による障害の復旧を行う。なお光ファイバケーブルにより信号を送受信する装置は定期的に、光信号を出力し合っている。そして、この光信号が定期的な信号であるため、その定期的な光信号が遮断された場合には直ちに断線を検出することができる。

図７は光ファイバケーブル断線時の復旧処理の概要を示す第１の図である。
この図が示すように、光伝送システムでは、現用系と予備系の２つの送信系統を中継装置２と信号処理装置１の間に備える。そして、中継装置２が光ファイバケーブルの断線を検知した場合、光ファイバｃ１（現用系）から光ファイバｃ１’（予備系）へ信号の送信系統を切り替える。

図８は光ファイバケーブル断線時の復旧処理の概要を示す第２の図である。
この図が示すように、光伝送システムでは、複数の（図では２つ）送信系統を用いて中継装置２と信号処理装置１の間で信号を送受信し、ある送信系統の光ファイバケーブルの断線を検知した場合には、その光ファイバケーブルを用いて送信していた信号を、他の送信系統の光ファイバケーブルを用いて送信している信号に新たに重畳させて（光波長多重などにより）送信する。

以上の処理により、本実施形態の信号伝送システムによれば、複数の車両通行管理機器からの信号を光波長多重により重畳して信号処理装置へ送信する際に、通信速度の高いもの、つまり、重要性の高い信号、高速処理の必要が高い信号については、パラレルシリアル変換時にその信号のサンプリング回数を多くしている。したがって、重要性の高い信号、高速処理の必要が高い信号について、データが欠損する可能性が低くなり、これにより、信号処理の精度を高めることができる。
また本発明によれば、光ファイバケーブルの断線を検知して、信号の送信系統を切り替えることができるため、これにより、障害時の復旧を早くすることができ、信号処理の精度を高めることができる。
また本発明によれば、ノイズ除去処理を行うため、これによる信号処理の精度を高めることができる。

なお、上述の各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１・・・信号処理装置
２・・・中継装置
１１・・・第１アンテナ
１２・・・第２アンテナ
１３・・・車両検知器

Claims (5)

1. 道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、前記中継された信号を処理する前記道路外の屋内に設置された信号処理装置と、を備えた光伝送システムであって、
   前記中継装置が、
   前記車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信する信号受信手段と、
   前記信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、前記信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換するパレレルシリアル変換手段と、
   前記パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して前記信号処理装置へ送信する光波長多重処理手段と、を備える
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 前記中継装置は、前記信号処理から前記光ファイバを介して定期的に送出されるタイミング同期信号が遮断したことにより、前記光ファイバの断線を検出する断線検出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記信号処理装置は、
   前記光波長多重された信号を復号する復号手段と、
   前記復号した信号をシリアルパラレル変換した後の信号のノイズを除去するノイズ除去手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光伝送システム。
4. 前記中継装置は前記光波長多重処理手段を複数備え、
   前記信号処理装置は前記光波長多重処理手段それぞれに対向する複数の前記復号手段を備え、
   前記中継装置は、前記光ファイバの断線を検出した際に、その断線した光ファイバ以外の光ファイバにより信号を送信する光波長多重処理手段へ前記パラレルシリアル変換手段の出力する信号の光波長多重を指示する送信系統切替手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の光伝送システム。
5. 道路上または道路脇に設置された複数の異なる車両通行管理機器の出力した信号それぞれを中継する中継装置と、前記中継された信号を処理する前記道路外の屋内に設置された信号処理装置と、を備えた光伝送システムにおける光伝送方法であって、
   前記中継装置の信号受信手段が、前記車両通行管理機器それぞれの出力した信号を受信し、
   前記中継装置のパレレルシリアル変換手段が、前記信号のそれぞれの通信速度に基づく重み付けにより、前記信号をサンプリングしてそれら複数の信号を一つの信号線へ出力する信号へとパラレルシリアル変換し、
   前記中継装置の光波長多重処理手段が、前記パラレルシリアル変換後の複数の信号を光波長多重して前記信号処理装置へ送信する
   ことを特徴とする光伝送方法。

Images